工业园区中水回用工程考题及答案解析

工业园区中水回用工程考题及答案解析满分100分，考试时间120分钟。一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。）1.工业园区中水回用于循环冷却水补水时，下列水质指标中容易引起换热器表面结垢的主要阳离子是（）。A.Na⁺B.Ca²⁺C.Cl⁻D.K⁺【答案】B【解析】Ca²⁺、Mg²⁺等硬度离子与水中HCO₃⁻、SO₄²⁻等结合，易生成碳酸钙、硫酸钙等难溶盐垢，沉积在换热器表面，降低传热效率。Na⁺、K⁺的盐类溶解度较大，Cl⁻主要引起腐蚀。2.反渗透膜的分离机理主要是（）。A.机械筛分B.溶解-扩散C.离子交换D.重力沉降【答案】B【解析】反渗透膜具有致密皮层，水分子和溶质在压力差推动下先溶解进入膜内，再通过扩散传递，溶剂和溶质的扩散速率不同从而实现分离。机械筛分主要用于超滤、微滤等。3.在膜生物反应器工艺中，应用较广泛的膜组件形式是（）。A.中空纤维膜B.卷式膜C.管式膜D.板框膜【答案】A【解析】中空纤维膜装填密度高、单位体积膜面积大，在MBR中应用广泛。卷式膜多用于反渗透和纳滤，板框膜和管式膜在特殊废水处理中也有应用，但中空纤维膜在MBR中最为常见。4.中水回用于循环冷却水系统时，为控制微生物滋生，冷却塔集水池中余氯宜保持在（）。A.0.05～0.1mg/LB.0.1～0.5mg/LC.0.5～1.0mg/LD.1.0～2.0mg/L【答案】B【解析】余氯过低不能有效抑制细菌、藻类繁殖，余氯过高会加剧金属管道和设备腐蚀，并可能产生较多消毒副产物。循环冷却水系统中通常控制余氯在0.1～0.5mg/L。5.超滤膜的截留分子量范围一般为（）。A.100～1000DaB.1000～10000DaC.10000～100000DaD.100000～500000Da【答案】C【解析】超滤膜截留分子量通常为1000～500000Da，常见范围为10000～100000Da，可截留悬浮物、胶体、细菌和大分子有机物。小于1000Da的截留范围多属于纳滤或反渗透。6.电导率主要用于表征水中（）。A.悬浮物含量B.溶解性离子总含量C.有机污染物含量D.细菌总数【答案】B【解析】水中溶解性离子浓度越高，导电能力越强，电导率越大。电导率可间接反映水中溶解性总固体的多少，但不能直接表征悬浮物、有机物或细菌数量。7.根据再生水管道标识要求，中水管道外壁颜色宜采用（）。A.蓝色B.浅绿色C.红色D.黄色【答案】B【解析】为防止误接误饮，再生水管道外壁宜涂浅绿色，并标注“再生水”或“中水”等明显标识，与生活饮用水管道区分。8.某反渗透系统回收率为75%，其含义是（）。A.产水流量占进水流量的75%B.浓水流量占进水流量的75%C.脱盐率为75%D.操作压力为进水的75%【答案】A【解析】回收率又称产水率，是指产水流量与进水流量的百分比。回收率为75%表示每100m³/h进水中产生75m³/h产水，剩余25m³/h为浓水。9.活性炭过滤器在中水深度处理中主要用于（）。A.去除硬度和重金属B.吸附溶解性有机物和余氯C.去除悬浮颗粒D.脱除溶解氧【答案】B【解析】活性炭具有发达的孔隙结构，能有效吸附水中溶解性有机物、色度、嗅味及余氯。它不能有效去除硬度和溶解氧，去除悬浮颗粒主要靠砂滤、超滤等。10.循环冷却水系统浓缩倍率提高后，在蒸发损失基本不变的情况下，排污水量和补水量（）。A.均增大B.均减小C.排污量增大，补水量减小D.排污量减小，补水量增大【答案】B【解析】浓缩倍率提高意味着允许循环水中盐类浓度升高，为维持较高浓缩倍率，需要减少排污量，排污量减少后总补水量也随之减少。但浓缩倍率过高会增加结垢和腐蚀风险。二、多项选择题（本大题共5小题，每小题3分，共15分。每小题至少有两个正确选项，全部选对得3分，选对但不全得1分，错选、多选不得分。）11.工业园区中水回用预处理单元通常包括（）。A.格栅B.调节池C.混凝沉淀D.多介质过滤E.反渗透【答案】ABCD【解析】格栅拦截大颗粒悬浮物，调节池均化水质水量，混凝沉淀去除胶体和悬浮物，多介质过滤进一步降低浊度。反渗透属于深度脱盐单元，不属于常规预处理。12.超滤在“超滤+反渗透”双膜法工艺中的主要作用有（）。A.去除悬浮物B.去除胶体C.去除部分大分子有机物D.降低进水污染指数SDIE.去除溶解性盐类【答案】ABCD【解析】超滤可有效去除悬浮物、胶体、细菌和部分大分子有机物，出水SDI显著降低，保护反渗透膜。但超滤不能去除溶解性盐类，脱盐需由反渗透完成。13.影响反渗透膜产水量的主要因素包括（）。A.进水温度B.操作压力C.进水含盐量D.膜面积E.回收率【答案】ABCDE【解析】进水温度影响水的黏度和扩散系数，操作压力提供驱动力，进水含盐量影响渗透压，膜面积决定总产水量，回收率影响系统平均通量和浓水侧浓度。14.中水回用管网防止误接误饮和污染生活给水系统的措施包括（）。A.与生活给水管道分开设置B.管道外壁涂浅绿色标识C.设置倒流防止器或空气间隙D.中水管道上不得接出供生活饮用水的龙头E.定期冲洗消毒管道【答案】ABCDE【解析】中水系统必须与生活饮用水系统严格分质供水，通过独立管网、明显标识、防倒流装置、禁止饮用取水口和定期消毒等措施，防止误接误饮和交叉污染。15.反渗透膜污染类型主要包括（）。A.无机盐结垢B.有机物污染C.微生物污染D.颗粒和胶体污染E.气体污染【答案】ABCD【解析】反渗透膜污染通常分为无机盐结垢、有机物污染、微生物污染和颗粒/胶体污染四类。气体污染不是常见膜污染类型，但溶解气体可能引起膜材料劣化。三、填空题（本大题共10小题，每空1分，共15分。）16.反渗透系统进水通常要求污染指数SDI15≤______，浊度≤______NTU。【答案】5；1【解析】SDI15是反渗透进水的重要指标，一般要求小于等于5，超滤出水可降至3以下；浊度要求小于等于1NTU，以减少膜面颗粒沉积。17.中水加氯消毒时，接触时间不宜小于______min，出水余氯不宜低于______mg/L。【答案】30；0.1【解析】加氯消毒需要足够的接触时间以保证灭活病原微生物，中水回用中通常控制接触时间不少于30min，出水余氯不低于0.1mg/L。18.循环冷却水系统浓缩倍率N等于循环水中某离子的浓度与______中该离子浓度之比。【答案】补充水【解析】浓缩倍率用于衡量循环水中盐类浓缩程度，计算公式为N=C循环水/C补充水。19.膜通量的常用单位是______。【答案】L/(m²·h)或LMH【解析】膜通量指单位时间单位膜面积通过的产水量，常用单位为L/(m²·h)，工程上也称LMH。20.超滤运行方式分为______过滤和______过滤。【答案】死端；错流【解析】死端过滤时进水全部透过膜，错流过滤时进水沿膜面流动，部分透过膜，部分以浓水形式排出，可减缓膜污染。21.以CaCO₃计，1mmol/L的总硬度相当于______mg/LCaCO₃。【答案】100【解析】CaCO₃摩尔质量为100g/mol，因此1mmol/L的CaCO₃质量为100mg/L。22.反渗透脱盐率R的计算式为______。【答案】R【解析】式中C_p为产水含盐量，C_f为进水含盐量，脱盐率表示反渗透膜对盐分的截留能力。23.工业园区中水回用的主要用途包括循环冷却水补水、______、______、道路清扫和消防等。【答案】工艺用水；绿化【解析】中水回用方向应根据水质和用户需求确定，常见用途包括循环冷却水补水、工艺用水、绿化、道路清扫、消防和景观环境用水等。24.调节池的主要功能是均化______和______。【答案】水质；水量【解析】工业园区排水水质水量波动较大，调节池通过容积缓冲使后续处理单元进水水质水量相对稳定，保证处理效果。25.为了防止微生物在膜表面滋生，超滤系统常采用______或______进行化学清洗。【答案】次氯酸钠；柠檬酸【解析】次氯酸钠可去除有机污染和微生物污染，柠檬酸等酸类可去除无机盐垢，化学清洗可恢复膜通量。四、简答题（本大题共4小题，每小题5分，共20分。）26.简述以园区污水处理厂二级出水为原水，回用于循环冷却水补水时，典型深度处理工艺流程及主要单元功能。【答案】典型工艺流程为：二级出水→调节池→混凝沉淀→多介质过滤→超滤→反渗透或软化→消毒→回用水池→供水管网。调节池均化水质水量；混凝沉淀去除胶体、悬浮物和部分磷；多介质过滤进一步降低浊度；超滤去除细小颗粒、胶体、细菌，降低SDI；反渗透或软化去除溶解盐和硬度；消毒杀灭病原微生物并保持余氯；回用水池调节供需平衡。若原水含盐量和硬度较低，可省略反渗透或软化，采用混凝-过滤-消毒即可满足要求。27.简述超滤与反渗透在分离机理、操作压力和截留对象上的主要区别。【答案】超滤以机械筛分为主，膜孔径约为0.001～0.1μm，截留悬浮物、胶体、细菌和大分子有机物，操作压力较低，一般为0.1～0.5MPa。反渗透以溶解-扩散为主，膜皮层致密，可截留溶解盐和小分子有机物，操作压力较高，苦咸水脱盐一般为1.0～2.5MPa。超滤出水保留溶解盐，反渗透出水含盐量很低，接近纯水。28.简述中水回用管网防止误接误饮和污染生活给水系统的措施。【答案】中水管道与生活饮用水管道分质供水，严禁直接连接；中水管道外壁涂浅绿色并标注“再生水”或“中水”标识；取水口、阀门井设置明显警示标志；中水管道与给水管道交叉敷设时保持安全间距，中水管宜敷设在给水管下方；在可能倒流处设置倒流防止器或空气间隙；中水系统不得安装供生活饮用水的龙头；定期对中水管道冲洗消毒，保持余氯。29.简述膜生物反应器用于工业园区中水回用的主要优缺点。【答案】优点：出水水质好且稳定，悬浮物和浊度低；容积负荷高，占地少；污泥浓度高，剩余污泥产量少；出水可直接满足杂用水要求或作为反渗透的优质预处理。缺点：膜组件投资和更换费用较高；膜污染导致通量下降，需定期化学清洗；运行能耗较高；对运行管理水平和自动化控制要求较高。五、计算题（本大题共2小题，第30题8分，第31题7分，共15分。）30.某工业园区中水回用反渗透系统，进水流量为100m³/h，产水流量为75m³/h，进水TDS为2000mg/L，产水TDS为40mg/L。假设盐分全部进入浓水且系统无泄漏，求系统回收率、脱盐率、浓水流量和浓水TDS。【答案】回收率：Y脱盐率：R浓水流量：=浓水TDS：==【解析】回收率为产水流量与进水流量的比值；脱盐率根据产水与进水TDS计算；浓水流量由水量平衡求得；浓水TDS由盐量质量守恒计算。31.某超滤系统设计产水通量为60L/(m²·h)，设计产水流量为120m³/h，单支超滤膜有效面积为50m²。求所需膜面积和膜支数；若运行30min后进行一次60s的反洗，反洗通量按产水通量的2倍计，求单次反洗所需水量。【答案】所需膜面积：A膜支数：N反洗流量：=单次反洗水量：V【解析】膜面积由产水流量除以通量得到；膜支数由总膜面积除以单支膜面积得到；反洗流量按通量2倍计算，注意单位换算，反洗时间60s。六、综合分析题（本大题共1小题，共15分。）32.某工业园区拟建中水回用工程，水源为园区污水处理厂一级A出水，设计总规模为7000m³/d，其中循环冷却水补水5000m³/d，绿化和道路喷洒2000m³/d。原水水质为：COD50mg/L，BOD510mg/L，SS10mg/L，NH3-N5mg/L，TP0.5mg/L，总硬度300mg/L（以CaCO₃计），Cl⁻200mg/L，pH7.5。要求回用水水质满足循环冷却水补水及杂用水标准，其中循环冷却水补水要求Cl⁻≤250mg/L，总硬度≤450mg/L，SS≤10mg/L，COD≤60mg/L，余氯≥0.1mg/L。问题：（1）请根据原水水质和回用要求，提出合理的主体处理工艺路线，并说明理由。（2）若采用反渗透脱盐系统，设计回收率为75%，求系统浓水流量和浓水Cl⁻浓度（假设Cl⁻全部进入浓水），并提出浓水处置途径。（3）中水回用管网与厂区生活给水管网应如何防止交叉污染？请列出至少四项措施。（4）从水质安全角度，分析该回用水用于绿化和道路喷洒时，需要重点控制的指标及其原因。【答案】（1）推荐主体处理工艺路线为：调节池→混凝沉淀→多介质过滤→超滤→反渗透→消毒→回用水池→分质供水。理由：原水SS、COD、BOD5等指标较低，但Cl⁻为200mg/L，虽低于补水限值250mg/L，但在循环冷却水系统中会因蒸发浓缩而升高。若浓缩倍率为3倍，循环水中Cl⁻可达约600mg/L，会加剧不锈钢点蚀；总硬度300mg/L在浓缩后也易形成碳酸钙垢。因此宜采用超滤加反渗透脱盐，去除溶解盐和硬度，保证循环冷却水补水水质。绿化和道路喷洒用水可优先采用超滤出水或反渗透产水勾兑后消毒使用。若全部不脱盐，则需严格控制浓缩倍率并投加阻垢缓蚀剂，运行风险较高。（2）浓水流量：=浓水Cl⁻浓度：=浓水处置途径：可排入园区污水处理厂处理达标后排放；可用于烟气脱硫、冲渣、道路喷洒等对水质要求较低的场合；也可经蒸发结晶或软化后回用，实现近零排放。（3）防交叉污染措施：中水管道与生活饮用水管道分质独立设置，严禁直接连接；中水管道外壁涂