水质工程学各类试题及答案梳理

水质工程学各类试题及答案梳理考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。下列每小题均有三个选项，其中只有一项符合题目要求，请将正确选项的字母填在题后的括号内）1.下列哪一项不属于水体物理处理方法？（）A.混凝B.沉淀C.消毒D.吸附2.在水处理中，通常用作混凝剂的物质是？（）A.氢氧化钠B.氯化铁C.氧化钙D.碳酸钙3.下列关于沉淀池作用的描述，错误的是？（）A.主要去除悬浮物B.通过重力沉降分离颗粒物C.可以有效去除溶解性污染物D.沉淀污泥需要及时排除4.过滤池能够去除水中的悬浮物，主要依靠的作用力是？（）A.重力B.浮力C.毛细现象D.滤料表面的吸附和截留5.活性污泥法属于哪种类型的水处理技术？（）A.物理处理法B.化学处理法C.生物处理法D.吸附处理法6.活性污泥法中，MLSS是指？（）A.活性污泥浓度B.溶解性有机物浓度C.悬浮性固体浓度D.污泥体积指数7.生物膜法处理污水时，微生物主要附着在？（）A.活性污泥颗粒上B.污泥沉降污泥上C.填充滤料的表面D.水中的悬浮颗粒上8.下列哪种消毒剂主要通过破坏病毒的蛋白质外壳来起作用？（）A.氯气B.漂白粉C.臭氧D.紫外线9.水中COD（化学需氧量）的测定，主要反映的是？（）A.溶解性有机物的含量B.需要微生物分解的有机物的总量C.悬浮性有机物的含量D.水中化学物质的总含量10.水处理厂中，通常采用多级处理工艺，其主要目的是？（）A.提高处理效率B.降低处理成本C.减少占地面积D.增加操作人员二、填空题（每空2分，共20分）1.水质指标是______水体水质状况的指标，常用的物理指标有______、______、______等。2.混凝过程中，投加的混凝剂通常需要与水进行______，以形成微小的絮体。3.沉淀池的设计主要依据______和______两个参数。4.过滤池的反冲洗目的是______和______。5.活性污泥法中，影响微生物活性的重要因素包括______、______、______和pH值。6.生物膜法处理污水时，填料的表面会形成一层生物膜，生物膜主要由______和______组成。7.消毒剂的选择需要考虑的因素包括______、______、______和成本。8.污泥处理的主要目的是______和______。三、简答题（每题5分，共20分）1.简述混凝沉淀的基本原理。2.简述活性污泥法的基本原理。3.简述消毒在水处理中的作用及其主要消毒机理。4.简述选择水处理工艺时需要考虑的主要因素。四、计算题（每题10分，共30分）1.某水厂设计处理水量为Q=50000m³/d，采用平流沉淀池进行预处理，沉淀池有效水深为3.0m，水平流速为0.1m/h。试计算该沉淀池所需的占地面积（m²）。2.某城市污水处理厂采用活性污泥法处理污水，设计水量为Q=30000m³/d，采用推流式反应池。已知设计污泥浓度为MLSS=2000mg/L，BOD5容积负荷为0.15kgBOD5/(kgMLSS·d)。试计算该反应池所需的容积（m³）。3.某水厂需要消毒每日处理的水量Q=40000m³的水，要求接触时间为30分钟。若采用氯消毒，实测水中余氯浓度为0.8mg/L，消毒后要求出水余氯浓度为0.5mg/L。试计算每日需要投加的氯量（kg/d）。（假设氯的利用率为90%）五、论述题（15分）试论述活性污泥法运行过程中，如何控制污泥膨胀问题。试卷答案一、选择题1.D解析：吸附是水处理中的另一种方法，物理处理主要包括混凝、沉淀、过滤。2.B解析：氯化铁是常用的混凝剂，能形成絮体去除悬浮物。氢氧化钠是碱剂，氧化钙是助凝剂，碳酸钙是滤料。3.C解析：沉淀池主要去除悬浮物（颗粒物），对溶解性污染物效果差。4.D解析：过滤主要是依靠滤料表面的吸附、截留和惯性作用等将悬浮物去除。5.C解析：活性污泥法利用微生物降解有机物，属于生物处理法。6.A解析：MLSS（MixedLiquorSuspendedSolids）是指曝气池中混合液悬浮固体浓度。7.C解析：生物膜法中，微生物附着在滤料的表面形成生物膜。8.B解析：漂白粉（主要成分次氯酸钙）消毒主要通过释放次氯酸（HClO）破坏病毒蛋白质外壳。9.B解析：COD反映水中需要微生物分解的有机物的总量，即化学需氧量。10.A解析：多级处理可以提高难降解有机物的去除率，即提高处理效率。二、填空题1.评价，温度，色度，浊度解析：水质指标用于评价水质，常见的物理指标包括温度、色度、浊度等。2.混合解析：混凝剂需要与水充分混合才能发生水解聚合反应形成絮体。3.表面负荷，水力停留时间解析：沉淀池设计主要依据单位时间单位面积去除的悬浮物量（表面负荷）和污水在池中停留的时间（水力停留时间）。4.洗脱污垢，恢复过滤能力解析：反冲洗通过水流将滤层表面截留的污垢洗脱，使过滤能力恢复。5.溶解氧，有机物浓度，温度解析：这些因素直接影响微生物的代谢活性。6.微生物，基质解析：生物膜主要由附着在其上的微生物群落和它们分泌的胞外聚合物（基质）组成。7.效果，速度，安全性，成本解析：选择消毒剂需综合考虑消毒效果、速度、对水的安全性以及经济成本。8.减少体积，安全处置解析：污泥处理旨在减少污泥体积，并安全地对其进行处置或资源化利用。三、简答题1.简述混凝沉淀的基本原理。解析：混凝沉淀原理是：向水中投加混凝剂（如铝盐、铁盐），混凝剂在水中水解形成带电的胶体离子，这些离子通过电性中和、吸附架桥等作用，使水中细小的悬浮颗粒脱稳、相互碰撞、结合形成较大的絮体。这些絮体在重力作用下沉降到底部，从而实现固液分离。2.简述活性污泥法的基本原理。解析：活性污泥法原理是：利用人工培养的、富含微生物（活性污泥）的水悬浮液，与污水混合，在适宜的条件下（如温度、溶解氧等），活性污泥中的微生物将污水中的有机污染物作为食物进行分解代谢，从而净化污水。处理后的水与污泥分离，清水达标排放，浓缩后的污泥进行后续处理。3.简述消毒在水处理中的作用及其主要消毒机理。解析：消毒在水处理中的作用是：杀灭水中的病原微生物（如细菌、病毒、原生动物卵囊等），保障饮用水的公共卫生安全。主要消毒机理是：利用化学消毒剂（如氯、臭氧、紫外线等）或物理方法（如加热），破坏微生物的细胞结构（如破坏细胞壁、蛋白质外壳）或干扰其生命活动（如抑制酶活性、破坏遗传物质DNA），使其失去繁殖能力或死亡。4.简述选择水处理工艺时需要考虑的主要因素。解析：选择水处理工艺时主要考虑：①处理水质水量要求（出水水质标准、处理水量）；②水源水质特性（污染类型、污染物浓度）；③地质条件与环境条件（地形、气候、用地限制）；④技术经济性（投资成本、运行成本、能耗、维护）；⑤运行管理要求（自动化程度、操作人员）；⑥工程占地与环境影响；⑦技术可靠性与先进性。四、计算题1.某水厂设计处理水量为Q=50000m³/d，采用平流沉淀池进行预处理，沉淀池有效水深为3.0m，水平流速为0.1m/h。试计算该沉淀池所需的占地面积（m²）。解析：水平流速表示单位时间内水流通过沉淀池单位宽度的长度。沉淀池占地面积S=Q/(v*b)，其中v为水平流速，b为沉淀池宽度。若假设沉淀池只有一个宽度方向上的流速（或简化计算考虑平均流速），则占地面积S=Q/v。需要将水量转换为单位时间体积流量。Q=50000m³/d=50000/24m³/h≈2083.33m³/h。S=2083.33m³/h/0.1m/h=20833.3m²。若考虑沉淀池有多个进水/出水方向，则宽度b需要根据实际布置确定，计算结果会有所不同。此处按简化模型计算。答案：约20833m²2.某城市污水处理厂采用活性污泥法处理污水，设计水量为Q=30000m³/d，采用推流式反应池。已知设计污泥浓度为MLSS=2000mg/L，BOD5容积负荷为0.15kgBOD5/(kgMLSS·d)。试计算该反应池所需的容积（m³）。解析：推流式反应池（PFR）的容积V可以通过公式V=Q*HRT计算，其中HRT（HydraulicRetentionTime）为水力停留时间。HRT=(MLSS*V)/(Q*BOD5容积负荷)。将已知数值代入：(2000mg/L*V)/(30000m³/d*0.15kgBOD5/(kgMLSS·d))。注意单位换算：MLSS=2000kg/m³，BOD5容积负荷=0.15kg/(kg·d)。解此方程可得V。2000*V=30000*0.15*V=>V=(30000*0.15)/2000=4.5/2=2.25m³。这里似乎单位或数值有误，通常容积负荷用mg/L·d，MLSS用mg/L，则HRT=(MLSS*V)/(Q*BOD5容积负荷(mg/L·d))。假设BOD5容积负荷为0.15kg/(kg·d)=150mg/(mg·d)，则HRT=(2000*V)/(30000*150)=V/(22.5*V)=1/22.5d=6/125h。V=Q*HRT=30000m³/d*(6/125h)=1440m³。答案：1440m³3.某水厂需要消毒每日处理的水量Q=40000m³的水，要求接触时间为30分钟。若采用氯消毒，实测水中余氯浓度为0.8mg/L，消毒后要求出水余氯浓度为0.5mg/L。试计算每日需要投加的氯量（kg/d）。（假设氯的利用率为90%）解析：消毒接触时间是指消毒剂与水中的污染物充分反应所需的时间。此题中，消毒剂是初始投加的氯，其浓度从0.8mg/L降至0.5mg/L，变化量为0.3mg/L。这0.3mg/L的氯在30分钟内被消耗掉。首先计算30分钟内每立方米水消耗的氯量：0.3mg/L。然后计算每日处理的总水量消耗的氯量：40000m³/d*0.3mg/L=12000mg/d=12kg/d。这是实际消耗的氯量。由于氯的利用率（传递效率）为90%，即实际投加的氯有90%被有效利用，所以实际需要投加的氯量=实际消耗量/利用率=12kg/d/0.9≈13.33kg/d。答案：约13.33kg/d五、论述题试论述活性污泥法运行过程中，如何控制污泥膨胀问题。解析：活性污泥膨胀是指曝气池中污泥沉降性能恶化，污泥在水中上浮，导致出水浑浊、污泥流失的现象。其主要原因是丝状菌过度繁殖，占据了微生物群体的大部分体积，导致絮体结构松散、密度减小。控制污泥膨胀的方法主要有：①控制营养盐比：维持合适的BOD5:N:P比例（通常控制在100: