2026年水污染控制工程上册课后题附答案

2026年水污染控制工程上册课后题附答案一、某城镇污水处理厂进水水质为：BOD₅=200mg/L，COD=450mg/L，SS=220mg/L，NH₃-N=35mg/L，TP=4.5mg/L。设计规模为5×10⁴m³/d，采用A²/O工艺（厌氧-缺氧-好氧）。请回答以下问题：1.计算该污水的可生化性指标（BOD₅/COD），并判断是否适合生物处理。答案：可生化性指标=BOD₅/COD=200/450≈0.44。一般认为BOD₅/COD＞0.3时，污水可生化性较好，适合生物处理。因此该污水适合采用生物处理工艺。2.若初沉池对SS的去除率为60%，计算初沉池出水SS浓度。答案：初沉池出水SS=220×(1-60%)=220×0.4=88mg/L。3.A²/O工艺中厌氧段、缺氧段、好氧段的主要功能分别是什么？答案：厌氧段：释放磷，部分有机物被氨化；缺氧段：反硝化菌利用污水中的有机物作为碳源，将回流混合液中的硝酸盐氮（NO₃⁻-N）还原为N₂；好氧段：降解有机物，硝化菌将氨氮（NH₃-N）氧化为硝酸盐氮，聚磷菌过量吸收磷形成高磷污泥。4.若好氧段污泥负荷（Ns）设计为0.15kgBOD₅/(kgMLSS·d)，MLSS浓度为3500mg/L，计算好氧池的有效容积（V）。（提示：Ns=Q·S₀/(X·V)，Q为设计流量，S₀为进水BOD₅浓度，X为MLSS浓度）答案：已知Q=5×10⁴m³/d=5×10⁷L/d，S₀=200mg/L=0.2kg/m³，X=3500mg/L=3.5kg/m³，Ns=0.15kgBOD₅/(kgMLSS·d)。由Ns=Q·S₀/(X·V)，得V=Q·S₀/(Ns·X)=(5×10⁴×0.2)/(0.15×3.5)=(1×10⁴)/(0.525)≈19047.6m³。二、某工业废水含Cr(VI)浓度为80mg/L，pH=2.5，拟采用FeSO₄还原法处理，反应式为：Cr₂O₇²⁻+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O。已知FeSO₄·7H₂O的分子量为278，Cr的原子量为52，Fe的原子量为56。1.计算还原1kgCr(VI)所需FeSO₄·7H₂O的理论投加量（保留两位小数）。答案：反应式中Cr₂O₇²⁻（含2个Cr⁶⁺）与6个Fe²⁺反应。Cr(VI)以Cr计，1molCr₂O₇²⁻含2molCr⁶⁺，对应6molFe²⁺。Cr的摩尔数=1000g/52g/mol≈19.23mol（1kgCr(VI)），则Cr₂O₇²⁻的摩尔数=19.23mol/2≈9.615mol。需Fe²⁺的摩尔数=9.615mol×6=57.69mol。FeSO₄·7H₂O的摩尔数=57.69mol（1molFeSO₄·7H₂O含1molFe²⁺）。FeSO₄·7H₂O的质量=57.69mol×278g/mol=57.69×278≈16037.82g≈16.04kg。2.还原反应完成后，需调节pH至8-9使Cr³⁺和Fe³⁺沉淀，若废水量为2000m³/d，调节pH采用Ca(OH)₂（分子量74），中和H⁺的反应式为H⁺+OH⁻=H₂O，还原反应消耗H⁺的浓度为0.14mol/L（以原水量计），计算每日Ca(OH)₂的理论投加量（保留整数）。答案：还原反应消耗H⁺的总量=2000m³×0.14mol/L=2000×1000L×0.14mol/L=2.8×10⁵mol。中和H⁺需OH⁻的量=2.8×10⁵mol（1:1反应）。Ca(OH)₂提供2molOH⁻/mol，故Ca(OH)₂的摩尔数=2.8×10⁵mol/2=1.4×10⁵mol。Ca(OH)₂的质量=1.4×10⁵mol×74g/mol=1.4×10⁵×74=10,360,000g=10360kg≈10360kg。三、某城市污水厂二沉池为辐流式，设计流量Q=4×10⁴m³/d，表面负荷q=1.5m³/(m²·h)，有效水深h=4.0m。1.计算二沉池的表面积和直径（π取3.14，直径保留一位小数）。答案：表面积A=Q/(q×24)=4×10⁴/(1.5×24)=4×10⁴/36≈1111.11m²。由A=πD²/4，得D=√(4A/π)=√(4×1111.11/3.14)=√(1414.43)≈37.6m。2.若二沉池污泥回流比R=0.8，计算回流污泥量（Qr）和总出流量（Q+Qr）。答案：Qr=R×Q=0.8×4×10⁴=3.2×10⁴m³/d。总出流量=Q+Qr=4×10⁴+3.2×10⁴=7.2×10⁴m³/d。3.二沉池可能出现的异常现象有哪些？分析其主要原因。答案：异常现象及原因：①污泥上浮：反硝化产生N₂气泡携带污泥上浮（缺氧时间过长）；②污泥膨胀：丝状菌大量繁殖（低DO、低F/M、高硫化物等）；③出水悬浮物升高：污泥活性差、二沉池水力负荷过高、排泥不及时导致污泥层过厚；④池面泡沫堆积：表面活性剂类物质过多或丝状菌（如诺卡氏菌）繁殖。四、某制药废水含难降解有机物（如苯系物），COD=8000mg/L，BOD₅=1200mg/L，pH=3.0，SS=500mg/L。拟采用“预处理+厌氧生物处理+好氧生物处理”组合工艺。1.预处理应包括哪些单元？说明各单元的作用。答案：预处理单元及作用：①调节池：均化水质水量，稳定后续处理；②中和池：投加碱（如NaOH）调节pH至6-9，满足微生物生存条件；③混凝沉淀/气浮：去除SS及部分胶体有机物，降低后续处理负荷；④水解酸化（可选）：将大分子难降解有机物转化为小分子易降解物质，提高可生化性（BOD₅/COD从0.15提升至0.3以上）。2.厌氧生物处理宜选择哪种反应器？说明理由。答案：宜选择UASB（上流式厌氧污泥床）反应器。理由：①容积负荷高（可达5-10kgCOD/(m³·d)），适合高浓度有机废水；②无需填料，靠颗粒污泥实现固液分离，结构简单；③可产生沼气（能源回收）；④对悬浮物适应性较强（SS≤500mg/L时可稳定运行）。3.若厌氧反应器COD去除率为80%，计算厌氧出水COD浓度及好氧段需处理的COD负荷（以kgCOD/d计）。答案：厌氧出水COD=8000×(1-80%)=1600mg/L。好氧段处理的COD负荷=Q×(厌氧出水COD-最终出水COD)（假设最终出水COD≤50mg/L，忽略不计），则负荷≈Q×1600mg/L。若Q=1000m³/d（假设规模），则负荷=1000×1600g/m³=1.6×10⁶g/d=1600kgCOD/d。五、某城镇污水厂采用SBR工艺（序批式活性污泥法），周期为4h（进水0.5h，反应2h，沉淀0.75h，排水0.75h），设计流量Q=2×10⁴m³/d，污泥浓度MLSS=4000mg/L，污泥负荷Ns=0.12kgBOD₅/(kgMLSS·d)，进水BOD₅=250mg/L。1.计算SBR反应器的单周期进水量（V进）。答案：每日周期数=24h/4h=6个。单周期进水量=Q/周期数=2×10⁴/6≈3333.33m³/周期。2.计算SBR反应器的有效容积（V）。（提示：Ns=Q·S₀/(X·V)）答案：Ns=0.12kgBOD₅/(kgMLSS·d)，X=4000mg/L=4kg/m³，Q=2×10⁴m³/d，S₀=250mg/L=0.25kg/m³。由Ns=Q·S₀/(X·V)，得V=Q·S₀/(Ns·X)=(2×10⁴×0.25)/(0.12×4)=(5×10³)/(0.48)≈10416.67m³。3.SBR工艺的主要优点有哪些？答案：优点：①工艺流程简单，无需二沉池和污泥回流系统；②脱氮除磷效果好（通过时序控制实现厌氧、缺氧、好氧交替环境）；③耐冲击负荷（反应池本身作为缓冲池）；④运行灵活（可根据水质调整各阶段时间）；⑤污泥沉降性能好（沉淀阶段无水流扰动，污泥层界面清晰）。六、某电镀废水含氰化物（CN⁻）浓度为30mg/L，采用碱性氯化法处理，分两阶段反应：第一阶段（局部氧化）：CN⁻+ClO⁻+H₂O→CNO⁻+Cl⁻+2OH⁻；第二阶段（完全氧化）：2CNO⁻+3ClO⁻+H₂O→2CO₂↑+N₂↑+3Cl⁻+2OH⁻。1.计算完全氧化1molCN⁻所需ClO⁻的总物质的量（mol）。答案：第一阶段：1molCN⁻消耗1molClO⁻提供1molCNO⁻；第二阶段：2molCNO⁻消耗3molClO⁻，即1molCNO⁻消耗1.5molClO⁻。总消耗ClO⁻=1+1.5=2.5mol。2.若废水流量为500m³/h，CN⁻去除率需达到99.9%，计算每日ClO⁻的理论投加量（以有效氯计，ClO⁻中Cl的氧化态为+1，Cl⁻为-1，有效氯定义为每克药剂相当于Cl₂的氧化能力，Cl₂分子量71）。答案：CN⁻的摩尔质量=12+14=26g/mol。废水中CN⁻浓度=30mg/L=0.03g/L，每日废水量=500×24=12000m³=12×10⁶L。每日CN⁻总量=12×10⁶L×0.03g/L=3.6×10⁵g=360kg=360000g，物质的量=360000g/26g/mol≈13846.15mol。需ClO⁻的物质的量=13846.15mol×2.5≈34615.38mol（完全氧化）。ClO⁻→Cl⁻，每个ClO⁻得2个电子（+1→-1）；Cl₂→2Cl⁻，每个Cl₂得2个电子（0→-1×2）。因此1molClO⁻的氧化能力=1molCl₂的氧化能力（均得2mol电子）。有效氯投加量=34615.38mol×71g/mol（Cl₂分子量）=34615.38×71≈2,457,692g≈2458kg/d。七、某湖泊发生水华，监测数据显示：TP=0.15mg/L，TN=1.8mg/L，Chl-a（叶绿素a）=25μg/L，透明度=0.8m。1.依据湖泊富营养化评价标准（表1），判断该湖泊的营养状态。表1湖泊富营养化评价指标（单位：mg/L，Chl-a为μg/L）指标贫营养中营养富营养重富营养TP<0.010.01-0.0250.025-0.06>0.06TN<0.20.2-0.50.5-1.5>1.5Chl-a<11-44-20>20透明度>31.5-30.5-1.5<0.5答案：TP=0.15mg/L（>0.06，重富营养）；TN=1.8mg/L（>1.5，重富营养）；Chl-a=25μg/L（>20，重富营养）；透明度=0.8m（0.5-1.5，富营养）。综合判断该湖泊处于重富营养状态（以最严格指标为准）。2.提出控制该湖泊水华的工程措施。答案：工程措施：①外源控制：截污纳管，减少生活污水、农业面源（化肥农药）、工业废水的磷氮排放；建设人工湿地、生态沟渠，拦截入湖污染物。②内源控制：底泥疏浚（清除高磷底泥）；投加化学除磷剂（如聚合氯化铝）固定水体磷；生物调控（投放滤食性鱼类如鲢鳙，控制藻类；种植沉水植物如苦草、狐尾藻，吸收营养盐）。③生态修复：恢复湖滨带植被，构建“沉水植物-浮游动物-鱼类”生态链，提高湖泊自净能力。④应急措施：局部投加硫酸铜等杀藻剂（短期控制）；机械除藻（打捞水华）。八、某印染废水含活性染料（水溶性，分子量800-1500），COD=1200mg/L，色度=1000倍（稀释倍数法），pH=10.5，SS=150mg/L。拟采用“混凝沉淀+臭氧氧化+生物接触氧化”工艺。1.混凝沉淀阶段应选择何种类型混凝剂？说明理由。答案：应选择阳离子型混凝剂（如聚合氯化铝PAC、聚合硫酸铁PFS）或有机高分子混凝剂（如聚丙烯酰胺PAM）。理由：活性染料为阴离子型（磺酸基-SO₃⁻），阳离子混凝剂可通过电荷中和、压缩双电层使染料胶体脱稳；PAC/PFS水解提供的金属氢氧化物絮体可吸附染料分子，PAM作为助凝剂可通过架桥作用提高絮体沉降性能。2.臭氧氧化的主要作用是什么？影响臭氧氧化效率的因素有哪些？答案：主要作用：①脱色（破坏染料分子共轭双键结构）；②提高可生化性（将大分子有机物氧化为小分子羧酸、醇类）；③部分降解COD。影