水处理试题及答案

水处理试题及答案一、单项选择题（每题1分，共20分）1.在水的混凝处理中，主要去除的杂质是（）。A.溶解性无机盐B.溶解性有机物C.胶体和悬浮物D.细菌和病毒答案：C2.理想沉淀池的沉淀效率与（）无关。A.沉淀池表面积B.池深C.颗粒沉速D.处理水量答案：B3.滤池反冲洗时，滤层膨胀后所增加的厚度与膨胀前厚度之比，称为（）。A.反冲洗强度B.滤层膨胀度C.冲洗历时D.滤速答案：B4.下列消毒剂中，消毒后能保持较长时间持续消毒能力的是（）。A.氯气B.臭氧C.紫外线D.二氧化氯答案：A5.活性污泥法处理系统中，二次沉淀池的主要作用是（）。A.泥水分离B.去除有机物C.硝化作用D.反硝化作用答案：A6.厌氧消化处理中，产甲烷菌属于（）。A.好氧菌B.兼性菌C.专性厌氧菌D.耐氧厌氧菌答案：C7.表示水中需氧有机物含量的综合指标是（）。A.pH值B.浊度C.COD和BODD.总固体答案：C8.在离子交换软化过程中，主要去除的阳离子是（）。A.Ca²⁺和Mg²⁺B.Na⁺和K⁺C.Fe²⁺和Mn²⁺D.NH₄⁺答案：A9.反渗透膜分离过程中，推动力是（）。A.浓度差B.电位差C.压力差D.温度差答案：C10.污泥含水率从97.5%降至95%，其体积变为原体积的（）。A.1/2B.1/3C.1/4D.2/3答案：A11.平流式沉淀池的长宽比通常不小于（）。A.2:1B.3:1C.4:1D.5:1答案：C12.曝气沉砂池的主要设计参数是（）。A.水力停留时间B.水平流速C.旋流速度D.曝气量答案：A13.生物脱氮过程中，硝化作用发生在（）。A.缺氧段B.厌氧段C.好氧段D.沉淀段答案：C14.高负荷生物滤池的BOD容积负荷通常为（）。A.0.15-0.3kgBOD₅/(m³·d)B.0.5-1.0kgBOD₅/(m³·d)C.1.0-2.0kgBOD₅/(m³·d)D.2.0-3.0kgBOD₅/(m³·d)答案：C15.污泥厌氧消化中，中温消化的适宜温度范围为（）。A.10-20℃B.20-30℃C.30-38℃D.50-55℃答案：C16.混凝剂三氯化铁投入水中后，水解产物的主要作用是（）。A.氧化作用B.吸附电中和C.网捕卷扫D.稳定胶体答案：B17.衡量曝气设备性能的主要指标是（）。A.动力效率B.氧转移效率C.充氧能力D.以上都是答案：D18.城市污水经二级处理后，出水BOD₅和SS的典型浓度应小于（）。A.10mg/LB.20mg/LC.30mg/LD.40mg/L答案：B19.在水的深度处理中，活性炭主要用于去除（）。A.硬度B.色度、嗅味和有机物C.细菌D.悬浮物答案：B20.污泥比阻是表示污泥脱水性能的指标，比阻越大，表示污泥脱水性能（）。A.越好B.越差C.与之无关D.无法判断答案：B二、多项选择题（每题2分，共20分，多选、少选、错选均不得分）1.给水处理中常规处理工艺“混凝-沉淀-过滤-消毒”主要去除的对象包括（）。A.悬浮物和胶体B.部分有机物C.细菌和病毒D.溶解性盐类答案：ABC2.影响平流式沉淀池沉淀效率的主要因素有（）。A.颗粒沉速B.水平流速C.池子深度D.进水均匀性答案：ABD3.快滤池反冲洗的方式主要有（）。A.单独水洗B.水气联合冲洗C.表面辅助冲洗D.机械搅拌冲洗答案：ABC4.下列属于物理化学法水处理技术的有（）。A.混凝B.吸附C.离子交换D.膜分离答案：BCD5.活性污泥法的基本组成包括（）。A.曝气池B.二沉池C.污泥回流系统D.剩余污泥排放系统答案：ABCD6.生物脱氮过程包含的生化反应有（）。A.氨化作用B.硝化作用C.反硝化作用D.释磷作用答案：ABC7.污泥稳定的方法主要有（）。A.厌氧消化B.好氧消化C.化学稳定D.热处理答案：ABCD8.影响混凝效果的主要因素有（）。A.水温B.pH值C.水力条件D.原水浊度答案：ABCD9.曝气设备按供气方式可分为（）。A.鼓风曝气B.机械曝气C.联合曝气D.纯氧曝气答案：AB10.城市污水再生利用的主要途径包括（）。A.工业冷却水B.城市杂用水（绿化、冲厕等）C.景观环境用水D.地下水回灌答案：ABCD三、填空题（每空1分，共20分）1.胶体稳定性主要取决于__________和__________。答案：胶体颗粒的布朗运动；胶体颗粒间的静电斥力2.根据过滤机理，过滤过程主要包括__________、__________和__________作用。答案：迁移；附着；脱落3.氯消毒时，起主要消毒作用的物质是__________和__________。答案：次氯酸（HClO）；次氯酸根（ClO⁻）4.活性污泥法处理系统有效运行的基本条件是：废水中含有足够的__________；混合液含有足够的__________；活性污泥与废水充分接触；二次沉淀池泥水分离良好；剩余污泥及时排出。答案：可生物降解的有机物；溶解氧5.生物膜法处理系统中，生物膜从载体表面向外依次为__________、__________和__________。答案：厌氧层；好氧层；附着水层6.污泥浓缩的目的是__________，常用的方法有__________和__________。答案：减少污泥体积；重力浓缩；气浮浓缩；离心浓缩（任选其二）7.反渗透膜对水中离子的去除率随离子价态的升高而__________，随离子半径的增大而__________。答案：升高；升高8.SBR工艺的一个完整运行周期包括__________、__________、__________、__________和闲置五个阶段。答案：进水；反应；沉淀；排水9.水的硬度分为__________硬度和__________硬度。答案：碳酸盐；非碳酸盐10.在厌氧生物处理的三阶段理论中，三阶段分别是__________、__________和__________。答案：水解发酵阶段；产氢产乙酸阶段；产甲烷阶段四、简答题（每题5分，共30分）1.简述理想沉淀池的基本假设，并说明其与实际沉淀池的差异。答案：理想沉淀池的基本假设包括：①沉淀区内颗粒水平分速等于水流速度，垂直分速等于颗粒沉速；②颗粒沉速不变；③进水均匀分布在整个过水断面上；④颗粒一经沉到底部即认为被去除。与实际沉淀池的差异主要在于：实际沉淀池存在水流分布不均匀、短流、紊流、风吹、温差引起的异重流、颗粒絮凝等因素，导致沉淀效率低于理想沉淀池。2.简述活性污泥膨胀的类型、主要原因及控制措施。答案：活性污泥膨胀分为丝状菌膨胀和非丝状菌膨胀。丝状菌膨胀的主要原因有：低溶解氧、低负荷、营养比例失调（如N、P不足）、pH值过低、水温过高等。非丝状菌膨胀主要由高负荷导致菌胶团细菌大量积累高粘性多糖类物质引起。控制措施包括：控制曝气池DO在2mg/L以上；调整营养比例；控制有机负荷；投加化学药剂（如Cl₂、H₂O₂）杀灭丝状菌；调整pH值；设置生物选择器等。3.说明混凝过程中，混凝剂投加量过多时，为什么处理效果反而下降？答案：混凝剂投加量过多时，处理效果下降的原因主要是胶体颗粒的再稳现象。当混凝剂投加量适当时，其水解产物能有效中和胶体颗粒表面的负电荷，降低ζ电位，使胶体脱稳凝聚。但投加量过多时，胶体颗粒表面会吸附过多的带正电荷的水解产物，导致颗粒表面电荷反转，重新带上正电荷，使颗粒间因静电斥力而再次稳定，难以凝聚沉降。4.简述生物脱氮的基本原理及工艺条件要求。答案：生物脱氮包括硝化和反硝化两个过程。硝化是在好氧条件下，由硝化细菌将氨氮（NH₄⁺-N）氧化为亚硝酸盐（NO₂⁻-N），再氧化为硝酸盐（NO₃⁻-N）的过程。反硝化是在缺氧条件下，由反硝化细菌将硝酸盐（NO₃⁻-N）还原为氮气（N₂）逸出。工艺条件要求：硝化阶段需充足氧气（DO>2mg/L）、较长泥龄、适宜pH（7.0-8.5）和碱度；反硝化阶段需缺氧环境（DO<0.5mg/L）、有充足易生物降解的碳源作为电子供体。5.比较厌氧生物处理与好氧生物处理的主要优缺点。答案：厌氧生物处理的优点：能耗低（无需曝气）；可产生沼气能源；污泥产量少；对营养物需求低；可处理高浓度有机废水。缺点：启动时间长；对温度、pH等环境条件敏感；出水水质通常较差，需后续处理；有臭气产生。好氧生物处理的优点：处理效率高，出水水质好；启动快；运行管理相对简单。缺点：能耗高（需曝气）；污泥产量大；对高浓度废水处理时需大量稀释。6.简述超滤和反渗透在分离机理和应用范围上的主要区别。答案：分离机理：超滤以筛分作用为主，依靠膜孔径大小截留大分子物质、胶体、悬浮物等。反渗透以溶解-扩散模型为主，依靠半透膜的选择透过性，在压力驱动下截留几乎所有离子和小分子有机物。应用范围：超滤主要用于去除大分子有机物、胶体、细菌、病毒等，不能去除小分子溶解物和离子，常用于给水深度处理、废水回用预处理、物料分离浓缩等。反渗透主要用于海水淡化、苦咸水淡化、纯水制备、去除小分子有机物和绝大部分离子，获得高品质产水。五、计算题（每题10分，共30分）1.某城市设计人口为10万人，人均综合生活污水量定额为200L/(cap·d)，总变化系数Kz为1.3。该城市有一工厂，最大班职工人数为1000人，其中热车间职工占40%，一般车间职工占60%。热车间生活污水量定额为35L/(cap·班)，一般车间生活污水量定额为25L/(cap·班)。工厂淋浴污水量定额：热车间为60L/(cap·班)，一般车间为40L/(cap·班)，淋浴人数按最大班人数的80%计。试计算该城市污水设计总流量（L/s）。答案：（1）计算生活污水设计流量：平均日生活污水量Q_{生活平}=100000cap×200L/(cap·d)=20000000L/d=231.48L/s生活污水设计流量Q_{生活}=231.48L/s×1.3=300.92L/s（2）计算工厂生活污水和淋浴污水流量：热车间生活污水量：1000×40%×35L/(cap·班)=14000L/班一般车间生活污水量：1000×60%×25L/(cap·班)=15000L/班总生活污水量：14000+15000=29000L/班按每班8小时计，生活污水流量=29000L/(8×3600s)=1.01L/s热车间淋浴人数：1000×40%×80%=320人热车间淋浴污水量：320×60L/(cap·班)=19200L/班一般车间淋浴人数：1000×60%×80%=480人一般车间淋浴污水量：480×40L/(cap·班)=19200L/班总淋浴污水量：19200+19200=38400L/班淋浴污水流量=38400L/(1×3600s)（淋浴时间按1小时计）=10.67L/s（3）城市污水设计总流量：Q_{总}=Q_{生活}+Q_{工厂生活}+Q_{工厂淋浴}=300.92+1.01+10.67=312.6L/s2.某活性污泥法污水处理厂，设计流量Q=20000m³/d，进水BOD₅浓度S₀=200mg/L，要求出水BOD₅浓度Se≤20mg/L。已知污泥产率系数Y=0.6kgVSS/kgBOD₅，内源衰减系数Kd=0.06d⁻¹，污泥龄θc=10d，混合液挥发性悬浮固体浓度Xv=2500mg/L。试计算曝气池的有效容积V和每日产生的剩余污泥量ΔXv（以VSS计）。答案：（1）计算曝气池有效容积V：根据劳伦斯-麦卡蒂方程基本式：1/θc=YU-Kd，其中U为底物利用速率，U=(S₀-Se)/(θ*Xv)，θ为水力停留时间θ=V/Q。但更直接的方法是先计算污泥负荷或容积负荷。BOD去除量ΔS=S₀-Se=200-20=180mg/L=0.180kg/m³每日去除BOD总量=Q×ΔS=20000m³/d×0.180kg/m³=3600kgBOD₅/d根据污泥龄定义：θc=(V*Xv)/ΔXv，其中ΔXv为每日排出的挥发性污泥量（VSS）。又ΔXv=Y*Q*ΔS-Kd*V*Xv将ΔXv代入污泥龄公式：θc=(V*Xv)/(Y*Q*ΔS-Kd*V*Xv)代入已知数值：10=(V*2500)/(0.6*3600-0.06*V*2500)，注意单位统一，2500mg/L=2.5kg/m³，QΔS=3600kg/d。10=(V*2.5)/(0.6*3600-0.06*V*2.5)10=(2.5V)/(2160-0.15V)10*(2160-0.15V)=2.5V21600-1.5V=2.5V21600=4VV=5400m³（2）计算每日剩余污泥量ΔXv：ΔXv=Y*Q*ΔS-Kd*V*Xv=0.6*3600-0.06*5400*2.5=2160-810=1350kgVSS/d3.平流式沉淀池设计流量为0.5m³/s，表面负荷为1.5m³/(m²·h)。要求去除沉速≥0.5mm/s的颗粒。试计算：（1）沉淀池表面积；（2）如沉淀池有效水深为3.0m，求水力停留时间；（3）理论上可去除的颗粒百分数。答案：（1）计算沉淀池表面积A：表面负荷q=1.5m³/(m²·h)=1.5/3600m³/(m²·s)=0.0004167m/s=0.4167mm/s设计流量Q=0.5m³/s表面积A=Q/q=0.5m³/s/(1.5m³/(m²·h))，注意单位统一：先将q换算为m/s或保持Q为m³/h。更简便：Q=0.5m³/s=0.5×3600m³/h=1800m³/hq=1.5m³/(m²·h)A=Q/q=1800/1.5=1200m²（2）计算水力停留时间t：沉淀池容积V=A×h=1200m²×3.0m=3600m³水力停留时间t=V/Q=3600m³/0.5m³/s=7200s=2h（3）理论上可去除的颗粒百分数P：表面负荷q在数值上等于截留沉速u₀，即u₀=q=1.5m/h=1.5/1000/3600m/s≈4.167×10⁻⁴m/s=0.4167mm/s。要求去除沉速u≥0.5mm/s的颗粒，由于u=0.5mm/s>u₀=0.4167mm/s，所以沉速≥0.5mm/s的颗粒可以100%去除。对于沉速小于u₀的颗粒，去除率由u/u₀决定。但本题只问“沉速≥0.5mm/s的颗粒”，其去除率为100%。六、综合分析题（每题15分，共30分）1.某北方城市以水库水为水源，原水水质特点为：低温低浊（冬季水温1-3℃，浊度5-10NTU），夏季有藻类滋生，全年存在微量有机污染物和嗅味问题。现需设计一座给水处理厂，要求出水水质符合《生活饮用水卫生标准》。请：（1）分析该原水水质特点对常规处理工艺的挑战。（2）提出合理的水处理工艺流程，并说明各单元的主要作用。（3）针对低温低浊和藻类问题，提出具体的工艺强化措施。答案：（1）原水水质特点对常规处理工艺的挑战：①低温低浊：水温低时，水的粘度增大，颗粒布朗运动减弱，胶体Zeta电位绝对值高，稳定性强；混凝剂水解速度慢，絮体形成慢、结构松散、不易沉降；低浊度意味着缺少凝聚核心，混凝效果差。这导致混凝剂投加量增大，沉淀、过滤效果变差。②藻类问题：藻细胞密度小，沉淀困难；会堵塞滤池，缩短过滤周期；部分藻类产生嗅味和藻毒素；死亡藻类释放有机物，增加消毒副产物风险。③微量有机污染物和嗅味：常规工艺对溶解性有机物去除有限，氯消毒可能产生副产物。（2）推荐工艺流程：预处理+强化常规处理+深度处理+消毒。具体流程：原水→预处理（如预氧化，可选用高锰酸钾、臭氧或粉末活性炭，根据情况选择）→混凝（采用高效混凝剂，如聚合氯化铝铁）→沉淀（可采用斜管/板沉淀池或气浮池，除藻时气浮更优）→过滤（采用均质滤料或双层滤料滤池）→深度处理（臭氧-活性炭工艺）→消毒（可采用氯胺消毒，减少副产物）→清水池→出水。各单元作用：预处理用于初步氧化有机物、助凝、除嗅味、杀藻。混凝沉淀过滤构成强化常规处理，去除浊度、胶体、部分有机物和藻类。臭氧-活性炭深度处理：臭氧氧化分解难降解有机物、除色除嗅、提高可生化性；活性炭吸附进一步去除有机物和嗅味。消毒保证微生物安全。（3）针对低温低浊的强化措施：①选用低温下活性高的混凝剂，如聚合氯化铝（PAC）或聚合硫酸铁，可复配助凝剂（如活化硅酸、聚丙烯酰胺）。②优化混凝条件：适当增加混凝剂投量；采用两级混凝或混凝-微砂加载强化沉淀；降低pH至6.5-7.0（铝盐时）。③强化混合：采用管式静态混合器等高效混合设备，确保快速均匀混合。④采用气浮工艺替代沉淀，对低浊、低密度颗粒（如藻类）去除效率更高。⑤过滤采用双层滤料或均质滤料，适当降低滤速，保证过滤效果。针对藻类问题的强化措施：①预处理可采用预氧化（如臭氧、高锰酸钾）或投加粉末活性炭吸附藻毒素和嗅味。②采用气浮池作为固液分离单元，对藻类去除率高。③过滤前可投加氧化剂（如氯）抑制滤池中藻类生长，但需注意副产物。④定期反冲洗，防止滤料堵塞。⑤在取水口采取避藻措施。2.某城市污水处理厂采用A²/O工艺，设计处理能力为10万m³/d。近期运行出现以下问题：①出水总氮（TN）超标（要求≤15mg/L，实际18-22mg/L）；②二沉池偶尔出现漂泥现象；③夏季污泥脱水机房异味较重。请分析：（1）导致出水总氮超标可能的原因有哪些？（2）二沉池漂泥的可能原因及解决思路。（3）污泥脱水机房异味产生的原因及控制措施。答案：（1）出水总氮超标可能原因：①碳源不足：进水BOD₅/TN比值偏低（通常要求>4），反硝化过程因电子供体不足而受限，导致硝酸盐未能充分还原为氮气。②硝化不完全：可能由于好氧区溶解氧不足（DO<2mg/L）、泥龄太短（硝化