2026年大二《(环境工程)废水处理技术》阶段测试卷及解析

2026年大二《(环境工程)废水处理技术》阶段测试卷及解析2026-2027学年第一学期《废水处理技术》阶段测试卷（适用环境工程专业大二上学期，考察范围：绪论~好氧生物处理前置单元）满分：100分考试时间：90分钟一、单项选择题（每题2分，共20分）1.某城市污水处理厂曝气沉砂池设计进水中无机砂粒的粒径范围为0.2~0.4mm，按照《室外排水设计标准》GB50014-2021（2024年版），该沉砂池的最小设计去除效率应为（）A.85%B.90%C.95%D.98%2.某废水总磷浓度为8mg/L，全部以正磷酸盐形态存在，拟采用聚合氯化铝（PAC，有效Al₂O₃含量为10%）作为除磷药剂，理论上Al³+与PO₄³-的反应摩尔比为1:1，若要使出水中总磷浓度降至0.5mg/L，忽略其他耗铝反应，每立方米废水需投加的PAC质量约为（）A.86gB.123gC.185gD.240g3.加压溶气气浮池处理含油废水，设计流量为200m³/h，采用部分回流加压工艺，回流比为30%，若气浮池的设计表面负荷按总入流流量计算为5m³/(㎡·h)，则气浮池的有效面积应为（）A.40㎡B.52㎡C.65㎡D.70㎡4.某活性炭对废水中苯酚的吸附符合Langmuir等温线，饱和吸附量为200mg/g，当废水中苯酚平衡浓度为20mg/L时，吸附容量为100mg/g，则该吸附过程的Langmuir常数b为（）A.0.02L/mgB.0.05L/mgC.0.1L/mgD.0.2L/mg5.某城镇污水处理厂设计规模为5万m³/d，采用粗格栅+细格栅组合工艺，细格栅的栅条间隙宜选用（）A.1mmB.6mmC.25mmD.50mm6.某酸性废水pH为3，无强缓冲体系，拟采用投加NaOH中和至pH=7，忽略副反应，理论上所需NaOH的投加量约为（）A.10g/m³B.40g/m³C.80g/m³D.120g/m³7.某阳离子交换树脂的全交换容量为4.5mmol/g（干树脂），树脂的含水率为50%，则湿树脂的全交换容量约为（）A.2.25mmol/gB.3.0mmol/gC.4.5mmol/gD.9.0mmol/g8.某平流沉淀池设计表面负荷为1.5m³/(㎡·h)，废水中某颗粒的沉速为1.0m/h，则该颗粒的理论去除率为（）A.50%B.66.7%C.75%D.100%9.高级氧化技术的核心活性物质为羟基自由基，其标准氧化电位约为（）A.1.23VB.2.07VC.2.8VD.3.2V10.某活性污泥混合液的沉降比为30%，混合液悬浮固体浓度（MLSS）为3000mg/L，则污泥容积指数SVI为（）A.80mL/gB.100mL/gC.120mL/gD.150mL/g二、判断题（每题1分，共10分）1.隔油池可以去除废水中的全部油类物质，包括溶解态油和乳化油。（）2.芬顿氧化反应的最佳pH控制范围为3~4。（）3.超滤膜的截留分子量一般在1000~500000Da之间，可截留病毒、蛋白质等大分子物质。（）4.生物脱氮过程中，硝化反应需要在缺氧环境下进行，反硝化反应需要在好氧环境下进行。（）5.中和法处理酸性废水时，采用石灰石作为中和剂的成本低于氢氧化钠，且反应速率更快。（）6.活性炭的吸附容量只与自身孔隙结构有关，与废水的pH、温度无关。（）7.斜管沉淀池的表面负荷可比普通平流沉淀池提高2~4倍，主要原因是缩短了颗粒沉降距离。（）8.离子交换树脂的再生过程是离子交换反应的逆过程，阳离子交换树脂一般采用HCl溶液再生。（）9.电渗析过程可用于去除废水中的溶解性盐类，其推动力是电场力。（）10.化学混凝法主要去除废水中的溶解性小分子有机物。（）三、名词解释（每题3分，共15分）1.表面负荷率2.吸附平衡容量3.污泥容积指数（SVI）4.高级氧化技术5.膜通量四、简答题（每题6分，共30分）1.简述化学混凝法的作用机理，列举3种常用的混凝剂。2.简述部分回流加压溶气气浮的工艺流程及适用范围。3.简述离子交换法处理废水的基本操作工序。4.简述普通生物滤池的构造及各部分的功能。5.简述废水三级处理的主要处理对象及常用工艺。五、计算题（10分）某城镇污水处理厂设计规模为2万m³/d，拟采用辐流式二沉池，设计表面负荷为1.0m³/(㎡·h)，水力停留时间为2.5h，规范要求单个沉淀池池径不超过30m，有效水深不宜超过4m。试计算：（1）所需二沉池的最小个数；（2）单个二沉池的实际有效水深，校核是否符合规范要求。六、案例分析题（15分）某机械加工厂产生的含油废水排放量为50m³/h，水质指标如下：COD=1200mg/L，石油类=350mg/L，SS=400mg/L，pH=6.5~7.5，要求出水达到《污水综合排放标准》GB8978-1996一级标准（COD≤100mg/L，石油类≤5mg/L，SS≤70mg/L）。请设计合理的废水处理工艺流程，说明各单元的功能及预期污染物去除效率。参考答案与解析一、单项选择题答案：1.C2.B3.B4.B5.B6.B7.A8.B9.C10.B解析：1.依据《室外排水设计标准》GB50014-2021（2024年版）6.2.3条，曝气沉砂池对粒径≥0.2mm的无机砂粒去除率不应低于95%，选项A为旧规范沉砂池的最低去除要求，B为粒径≥0.1mm砂粒的可选去除标准，D无规范依据，因此选C。2.每立方米废水需去除的磷质量为(8-0.5)g=7.5g，磷的摩尔质量为31g/mol，需去除的磷摩尔量为7.5/31≈0.242mol，按Al³+与PO₄³-摩尔比1:1，需Al³+0.242mol，每molAl₂O₃可释放2molAl³+，因此需Al₂O₃质量为(0.242/2)*102≈12.34g，PAC有效Al₂O₃含量为10%，因此需PAC质量为12.34/0.1≈123g，选B。3.气浮池总入流流量为200*(1+30%)=260m³/h，有效面积=总流量/表面负荷=260/5=52㎡，选B。4.Langmuir等温线公式为q=q_max*bC/(1+bC)，代入数值：100=200*20b/(1+20b)，解得b=0.05L/mg，选B。5.依据规范，城镇污水处理厂细格栅栅条间隙宜为1.5~10mm，1mm属于超细格栅，25mm、50mm属于粗格栅间隙范围，因此选B。6.pH=3的废水中H+浓度为10^-3mol/L，即1molH+/m³，中和需OH-物质的量为1mol，NaOH摩尔质量为40g/mol，因此投加量为40g/m³，选B。7.湿树脂全交换容量=干树脂全交换容量*（1-含水率）=4.5*0.5=2.25mmol/g，选A。8.沉淀池颗粒理论去除率=颗粒沉速/表面负荷=1.0/1.5≈66.7%，选B。9.羟基自由基标准氧化电位为2.8V，是已知氧化性第二强的活性物质，仅低于氟的2.87V，选C。10.SVI=（沉降比*1000mL/L）/MLSS（g/L）=300mL/L/3g/L=100mL/g，选B。二、判断题答案：1.×2.√3.√4.×5.×6.×7.√8.√9.√10.×解析：1.隔油池仅能去除粒径≥60μm的浮油和分散油，乳化油、溶解油无法通过重力沉降去除，需采用气浮、吸附等工艺处理。2.芬顿反应中Fe²+的催化活性在pH=3~4范围内最高，pH过高会导致Fe²+生成氢氧化物沉淀失活，pH过低会抑制·OH的生成，因此最佳pH为3~4。3.超滤膜的截留分子量范围为1000~500000Da，可截留胶体、蛋白质、病毒、大分子有机物等，无法截留小分子盐类。4.硝化反应是自养菌在好氧条件下将氨氮氧化为硝态氮的过程，反硝化是异养菌在缺氧条件下将硝态氮还原为氮气的过程，二者反应环境要求相反。5.石灰石中和酸性废水的成本远低于氢氧化钠，但石灰石为固体药剂，反应速率慢，且容易产生钙盐沉淀。6.活性炭吸附容量不仅与孔隙结构有关，还受废水pH（影响污染物的解离状态）、温度（影响吸附平衡和吸附动力学）、污染物共存体系等因素影响。7.斜管沉淀池通过增加沉降面积、缩短颗粒沉降距离、改善水流流态（雷诺数降低，弗劳德数升高）提升处理效率，表面负荷可比平流沉淀池高2~4倍。8.阳离子交换树脂吸附饱和后，采用高浓度HCl溶液再生，H+置换出树脂上吸附的阳离子，实现树脂的重复利用。9.电渗析利用离子交换膜的选择透过性，在电场力推动下实现阴阳离子的定向迁移，从而去除废水中的溶解性盐类。10.化学混凝法主要通过压缩双电层、吸附架桥、网捕卷扫作用去除胶体和悬浮物，对溶解性小分子有机物的去除率通常低于20%。三、名词解释1.表面负荷率：指单位时间内通过沉淀池/气浮池单位表面积的废水流量，单位为m³/(㎡·h)或m³/(㎡·d)，数值上等于可被完全去除的颗粒的最小沉速，是沉淀、气浮单元设计的核心参数。2.吸附平衡容量：在一定温度、压力和污染物浓度下，吸附剂与废水充分接触达到吸附平衡时，单位质量吸附剂所吸附的污染物质量，是吸附工艺设计的重要参数。3.污泥容积指数（SVI）：指曝气池混合液静置30min后，1g干污泥所占的湿污泥体积，单位为mL/g，可综合反映活性污泥的沉降性和膨胀性，适宜范围为50~150mL/g。4.高级氧化技术：指通过反应产生以羟基自由基为核心的强氧化性活性物质，无选择性氧化分解废水中有机污染物的技术，具有反应速率快、氧化彻底、适用范围广的特点。5.膜通量：指单位时间内通过单位膜面积的透过液体积，单位为L/(㎡·h)或m³/(㎡·d)，是膜处理工艺设计和运行调控的核心参数，受膜材质、操作压力、废水水质等因素影响。四、简答题1.化学混凝的作用机理包括：①压缩双电层：电解质电离产生的离子中和胶体表面的电荷，降低胶体之间的静电斥力，使胶体脱稳聚集；②吸附架桥：高分子混凝剂水解产生的长链聚合物吸附多个胶体颗粒，在颗粒之间形成架桥，形成大的絮凝体；③网捕卷扫：金属盐类混凝剂水解产生的氢氧化物絮体在沉降过程中，网罗裹挟水中的胶体和悬浮物共同沉降。常用混凝剂包括聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁（PFS）、聚丙烯酰胺（PAM）。2.部分回流加压溶气气浮工艺流程：①取部分气浮池出水（回流比通常为10%~30%）加压，同时注入压缩空气，使空气在高压下饱和溶解于回流水；②饱和溶气水通过减压阀释放至常压，析出大量微气泡；③微气泡与进入气浮池的原废水充分接触，吸附废水中的疏水性污染物上浮至水面，形成浮渣被刮除，清水从池底排出。适用范围：含油废水、造纸废水、印染废水等低密度悬浮物/乳化油的处理，尤其适用于沉淀法难以去除的轻质污染物。3.离子交换法基本操作工序：①交换：废水自上而下通过离子交换树脂层，目标离子与树脂上的可交换离子发生置换反应，被树脂吸附去除；②反洗：自下而上通入清水冲洗树脂层，松动压实的树脂，去除树脂层截留的悬浮物和破碎树脂；③再生：通入高浓度再生剂，使置换反应逆向进行，将树脂上吸附的目标离子洗脱，恢复树脂的交换能力；④正洗：自上而下通入清水冲洗树脂层，去除残留的再生剂和洗脱产物，直至出水合格后进入下一周期运行。4.普通生物滤池的构造及功能：①滤床：由碎石、塑料填料等组成，表面生长生物膜，是废水中污染物被微生物吸附降解的核心场所；②布水系统：将废水均匀喷洒在滤床表面，保证填料的充分利用；③排水系统：收集处理后的出水，同时保证滤池内部通风良好，为好氧微生物供氧；④排泥系统：定期排出滤池脱落的老化生物膜。5.三级处理又称深度处理，处理对象为二级出水中残留的悬浮物、难降解有机物、氮磷营养盐、溶解性盐类、病原菌等。常用工艺包括：混凝沉淀/过滤去除残留悬浮物，活性炭吸附/高级氧化去除难降解有机物，生物脱氮除磷/化学除磷去除氮磷营养盐，反渗透/电渗析去除溶解性盐类，紫外/次氯酸钠消毒去除病原菌。五、计算题解：（1）污水处理厂小时处理量Q=20000m³/d÷24h/d≈833.3m³/h所需二沉池总面积A总=Q/表面负荷=833.3/1.0≈833.3㎡单个池径最大为30m，单个池最大面积A单=π*(D/2)²=3.14*15²≈706.5㎡最小池数n=A总/A单≈833.3/706.5≈1.18，取整数2个，即最小池数为2个。（2）二沉池总有效容积V总=Q*水力停留时间=833.3*2.5≈2083.25m³单个池有效容积V单=2083.25/2≈1041.6m³单个池实际有效水深h=V单/A单≈1041.6/706.5≈1.47m1.47m＜4m，符合规范要求。六、案例分析题推荐工艺流程：进水→格栅→平流式隔油池→混凝气浮池→A/O活性污泥池→石英砂过滤池→