2026年大二《(环境工程)水污染控制技术》试题及答案

2026年大二《(环境工程)水污染控制技术》试题及答案2025-2026学年第二学期期末考试环境工程专业2024级（大二）《水污染控制技术》课程（A卷）考试形式：闭卷考试时长：120分钟总分100分一、名词解释（每题3分，共18分）1.污泥龄2.表面溢流率（沉淀池表面负荷）3.气固比4.可生物降解COD5.膜污染6.污水资源化利用二、填空题（每空1分，共20分）1.根据我国2024年修订发布的《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2024），一级A排放标准要求出水化学需氧量（COD）≤____mg/L、五日生化需氧量（BOD₅）≤____mg/L、总氮（TN）≤____mg/L、氨氮（水温12℃以上）≤____mg/L。2.正常运行的活性污泥系统，混合液悬浮固体浓度（MLSS）的常规控制区间为____mg/L，污泥体积指数（SVI）的合理范围为____mL/g，当SVI超过____mL/g时可判定发生污泥膨胀风险。3.自由沉淀过程中斯托克斯公式的适用条件为雷诺数Re____，该条件下颗粒沉速与颗粒直径的____次方成正比。4.厌氧生物处理的三阶段理论将反应过程划分为水解发酵阶段、____阶段、____阶段，常规中温厌氧消化的温度控制区间为____℃，高温厌氧消化的温度控制区间为____℃。5.按操作压力梯度划分，常见膜处理工艺的压力区间为：反渗透____MPa、纳滤____MPa、超滤____MPa、微滤0.01~0.2MPa。6.平流式初沉池设计规范要求长宽比不小于____，长深比不小于____，有效水力停留时间宜控制在____h范围内。7.化学混凝处理工艺的核心作用机理可划分为压缩双电层、____、吸附架桥、沉淀网捕四类。三、单项选择题（每题2分，共20分）1.下列水处理工艺中，属于物理化学处理范畴的是（）A.A²/O生物脱氮除磷工艺B.加压溶气气浮工艺C.氧化沟工艺D.生物接触氧化工艺2.下列指标中，更能准确反映活性污泥微生物增殖停留时间的参数是（）A.水力停留时间HRTB.污泥回流比C.污泥龄θcD.污泥沉降比SV303.城镇污水处理厂中，下列构筑物对总磷的去除贡献占比最高的是（）A.粗格栅B.初沉池C.二沉池D.深度处理化学沉淀池4.UASB反应器中三相分离器的分离顺序从下到上排列正确的是（）A.气-液-固B.液-固-气C.固-液-气D.固-气-液5.下列污水处理工艺中，最适用于高浓度有机工业废水厌氧处理的是（）A.普通活性污泥法B.生物滤池C.IC内循环厌氧反应器D.传统氧化沟6.生物法处理废水过程中，下列元素属于微生物生长所需微量营养元素的是（）A.碳B.氮C.磷D.硫7.吸附法处理废水中重金属污染物时，下列吸附类型中属于不可逆过程的是（）A.物理吸附B.化学吸附C.离子交换吸附D.范德华力吸附8.普通活性污泥法的活性污泥增殖处于下列哪个阶段时，污染物降解速率最高（）A.适应期B.对数增殖期C.减速增殖期D.内源呼吸期9.下列关于生物膜法工艺特点的描述，错误的是（）A.生物膜上存在完整的生态系统，可存活原生动物、后生动物B.污泥产率远低于活性污泥法C.对进水水质水量波动的抗冲击负荷能力更强D.无需设置污泥回流系统10.某工业园区污水处理厂进水总氰化物浓度为25mg/L，下列处理工艺中处理针对性最强的是（）A.臭氧催化氧化工艺B.药剂还原沉淀工艺C.反渗透工艺D.生物活性炭工艺四、简答题（每题7分，共28分）1.简述活性污泥法运行过程中丝状菌污泥膨胀的常见诱因，以及工程场景下的主流防控技术思路。2.详述上流式厌氧污泥床（UASB）反应器的基本结构组成，以及三相分离器的核心功能与设计原则。3.对比传统推流式活性污泥法与膜生物反应器（MBR）工艺的核心性能差异，分别说明两类工艺的适用场景。4.简述城镇污水处理厂尾水采用表面流人工湿地进行深度处理的核心设计要点，以及保障长期稳定运行的运维管控要求。五、计算题（共7分）某县级市新建城镇污水处理厂设计平均日处理水量为25000m³/d，进水SS浓度为300mg/L，设置平流式初沉池，设计SS去除率为55%，后续曝气池总有效容积为5000m³，设计混合液悬浮固体浓度MLSS为4000mg/L，污泥龄θc设定为12d，二沉池排出的剩余活性污泥含水率为99.3%，污泥密度按1000kg/m³计算。请计算：（1）每日需要从系统排出的剩余干污泥总量（单位：kg/d）；（2）每日排出的剩余湿污泥体积（单位：m³/d）。六、论述题（共7分）结合当前我国城镇污水处理提质增效、污水资源化利用的行业政策要求，论述现有运营超过10年的传统A²/O工艺城镇污水处理厂，开展提标改造稳定达到GB18918-2024一级A标准并同步实现尾水作为城市杂用水、生态补水回用的核心技术路径选择逻辑。《水污染控制技术》课程（A卷）参考答案及评分标准一、名词解释参考答案1.污泥龄：指曝气池中活性污泥全部更新一次所需要的平均时间，也即曝气池中微生物细胞的平均停留时间，数值上等于曝气池内活性污泥总干重除以每日从系统中排出的剩余活性污泥干重，单位通常为d，是活性污泥工艺设计运行的核心控制参数，直接决定系统的硝化反硝化能力、污泥产率与运行能耗。2.表面溢流率：又称沉淀池表面负荷，指单位沉淀池表面积单位时间内所能处理的废水体积，单位为m³/(m²·h)或m/d，其数值等于理论上能够被沉淀池全部截留的最小颗粒的沉速，是沉淀池设计的核心控制参数，直接决定沉淀池的有效容积与污染物分离效率。3.气固比：加压溶气气浮工艺设计中的核心参数，指释放到水中的空气总质量与气浮池进水中待分离的悬浮固体总质量的比值，是气浮效率的核心影响因素，常规处理城镇污水二级处理出水的气固比设计区间为0.005~0.06，针对不同污染物特性需通过小试确定最优值。4.可生物降解COD：指废水中能够被微生物通过代谢活动分解转化为二氧化碳、水、微生物原生质等无害物质的化学需氧量组分，不包含难生物降解惰性COD、微生物无法利用的惰性有机物组分，该参数是判断废水可生化性、计算生物处理工艺污染物负荷的核心依据。5.膜污染：指膜过滤工艺运行过程中，进水中的微粒、胶体、溶解性溶质分子与膜表面发生物理吸附、化学结合、机械截留作用，在膜表面形成滤饼层、或在膜孔内部发生吸附沉积，造成膜孔径堵塞、膜透水通量不可逆下降、膜分离选择性降低的现象，是膜工艺运行过程中需要通过水力清洗、化学清洗定期缓解的核心问题。6.污水资源化利用：指将城镇或工业生产产生的废水经过系统化深度处理后，全部或部分替代常规新鲜水资源，回用于工业生产冷却用水、城市杂用水、景观生态补水、市政绿化、农业灌溉等场景，实现水资源的循环利用，同时降低污染物排入自然水体的环境负荷，是当前我国节水减污协同推进的核心技术方向。二、填空题参考答案1.50、10、15、52.2000~4000、50~150、2003.小于1、24.产氢产乙酸、产甲烷、33~35、50~555.1~10、0.5~2、0.1~16.4、10、1~27.电性中和三、单项选择题参考答案1.B2.C3.D4.C5.C6.D7.B8.B9.D10.A四、简答题参考答案1.丝状菌污泥膨胀的常见诱因包括五类：一是进水碳氮比、碳磷比长期失衡，缺乏足够的营养物质支撑菌胶团微生物正常增殖，丝状菌凭借更大的比表面积优先争夺有限底物；二是曝气池内长期溶解氧浓度不足，丝状菌对低溶解氧环境的耐受能力显著高于菌胶团细菌，成为优势菌群；三是进水水力负荷长期过低，活性污泥在曝气池内的污泥龄控制过长，适配世代周期更长的丝状菌增殖需求；四是进水中含有大量有毒有害污染物，对菌胶团微生物产生选择性抑制，丝状菌抗毒性能力更强逐步成为优势种群；五是曝气池内pH长期低于6.0的酸性区间，不适配菌胶团正常代谢，诱发丝状菌过量繁殖。工程层面的主流防控思路分为三类：第一类是源头控制，通过管网排查精细化管控进水水质，避免高负荷有毒污染物、长期低营养废水进入系统，稳定进水碳氮比在4~6、曝气池全程DO不低于2mg/L；第二类是工艺参数优化，通过动态调整剩余污泥排放量将污泥龄控制在适宜范围，针对特定丝状菌诱发的膨胀可针对性投加过氧化氢、次氯酸钠等药剂选择性杀灭过量丝状菌，避免菌胶团大量死亡；第三类是工艺结构性调整，在生化池前端设置生物选择器，通过底物浓度梯度筛选菌胶团微生物成为优势菌群，从结构层面抑制丝状菌过量增殖。2.UASB反应器的基本结构组成从下到上可划分为四个功能区：第一是进水布水系统区，位于反应器底部，由配水支管、布水器组成，将进水均匀分布到反应器底部断面，保证水流从下往上均匀流经整个污泥床；第二是污泥床反应区，位于反应器中下部，区域内富集高浓度颗粒状厌氧污泥，有机废水与颗粒污泥充分接触发生厌氧反应，降解大部分有机污染物；第三是三相分离器区，位于反应器上部侧方，由气室、沉淀区、回流缝组成，是UASB的核心专属结构；第四是出水区，位于反应器顶部，设置出水渠收集处理后出水，部分反应器顶部还设置沼气收集系统，将反应产生的甲烷气体统一收集处置。三相分离器的核心功能分为三点：一是完成气、固、液三相的精准分离，将厌氧反应产生的沼气首先导入集气室，避免沼气进入上部沉淀区干扰泥水分离效果；二是将沉淀区分离出的厌氧污泥通过回流缝自动回流到下部反应区，保证反应器内可以维持高浓度的厌氧污泥，避免污泥大量流失；三是将澄清后的处理出水通过上部出水渠稳定排出反应器。三相分离器的设计原则需要满足：沉淀区的表面水力负荷控制在0.6~1.5m³/(m²·h)区间，保证污泥可以顺利沉降；回流缝的流速控制在2m/h以内，避免沉降污泥被带出；集气室完全封闭，沼气不会窜入沉淀区扰动出水。3.两类工艺的核心性能差异体现在五个维度：一是污染物分离效率差异，传统活性污泥法依赖二沉池进行泥水分离，二沉池对活性污泥的分离效率存在上限，出水仍含有少量悬浮态活性污泥，出水SS通常控制在10~20mg/L；MBR工艺采用微滤膜组件替代二沉池实现泥水分离，膜组件可以完全截留曝气池内的活性污泥絮体，出水SS可稳定低于5mg/L。二是污泥浓度控制差异，传统活性污泥法曝气池MLSS通常仅能控制在2000~4000mg/L，过高的污泥浓度会导致二沉池泥水分离困难；MBR工艺不存在二沉池泥水分离限制，曝气池MLSS可以提升到8000~12000mg/L，系统污泥负荷更低，抗冲击负荷能力显著更强。三是污泥龄差异，传统活性污泥法污泥龄通常控制在10~20d，过长的污泥龄会导致二沉池污泥沉降性能恶化；MBR工艺污泥龄可延长到30d以上，有利于硝化菌群的富集，系统硝化效率更稳定。四是占地差异，MBR工艺污泥浓度高，曝气池容积可缩小30%以上，无需设置大容量二沉池，整体占地面积比传统活性污泥法节省40%~50%。五是运行能耗差异，传统活性污泥法吨水能耗通常为0.2~0.3kWh/m³，MBR工艺需要设置膜抽吸系统、定期膜清洗系统，同时曝气强度更高，吨水能耗达到0.4~0.6kWh/m³，运行成本更高。从适用场景来看，传统推流式活性污泥法更适用于用地条件充足、对出水标准要求为一级B或准四类、运行成本管控严格的大中型城镇污水处理厂；MBR工艺更适用于用地紧张、出水要求达到一级A及以上、需要同步实现污水资源化回用的小型污水处理厂或水质要求高的工业园区废水处理场景。4.表面流人工湿地深度处理尾水的核心设计要点包括：第一是水力负荷设计，常规城镇污水处理厂尾水深度处理场景下，表面流湿地的水力负荷宜控制在0.1~0.3m/d，水力停留时间设置在3~7d，避免过高负荷导致出水污染物超标；第二是填料基质选择，湿地床层填料优先选择当地易得的河沙、碎石、高炉矿渣等材料，填料厚度控制在0.5~0.8m，填料渗透系数适配表面流工艺低渗设计要求，避免发生大面积渗流损失；第三是水生植物配置，优先选择芦苇、菖蒲、再力花等本地耐污能力强、根系发达、景观效果好的水生植物，植物种植密度控制在3~5株/㎡，配套适量沉水植物强化氮磷去除效果，避免选择外来入侵物种；第四是布水集水系统设计，采用多点布水、多点出水的推流式流态，避免湿地内部出现大量死区，配水断面设置可调式出水堰，精准控制湿地内部水位高度在0.3~0.6m区间。长期运维管控要求包括：每季度定期清理湿地表面的枯枝落叶，避免腐烂释放污染物造成二次污染；每年年底对湿地植物进行统一收割处置，避免植物体内吸附的氮磷重新释放进入水体；每2~3年对湿地床层进行一次疏通，避免基质板结造成水流短路；定期监测进出水水质，针对植物冬季休眠期出水效果下降的问题，提前采取预处理保障措施。五、计算题参考答案（1）剩余干污泥总量计算：根据污泥龄定义公式θc=V×X/ΔX，其中V为曝气池有效容积5000m³，X为曝气池MLSS4000mg/L即4kg/m³，θc为12d。代入数值可得ΔX=5000×4/12≈1666.67kg/d。此处初沉池排泥不属于剩余活性污泥范畴，题目要求计算的二沉池排出的剩余活性污泥干重为1666.67kg/d。（2）剩余湿污泥体积计算：剩余污泥含水率为99.3%，即每kg湿污泥中干固体质量占比为0.7%，剩余湿污泥总质量=1666.67/0.007≈238095.7kg，污泥密度为1000kg/m³，因此剩余湿污泥体积=238095.7/1000≈238.1m³/d。六、论述题参考答案现有服役10年以上的传统A²/O老厂提标改造的技术路径选择需要兼顾存量设施利用率、改造投资成本、长期运行稳定性、资源化适配性四个核心维度，不能盲目直接替换全部工艺模块。第一阶段首先开展污水厂底数摸排与全流程诊断，通过对进水水质特征、现有构筑物实际处理能力、管网覆盖范围来水特性进行不少于3个月的连续