2025年(环境科学与工程-水污染控制工程)水污染控制工程试题及答案

2025年(环境科学与工程-水污染控制工程)水污染控制工程试题及答案一、名词解释（共5题，每题3分，总计15分）同步硝化反硝化污水深度处理MBR膜污染鸟粪石法磷回收面源污染初始冲刷效应二、填空题（共10空，每空1分，总计10分）依据《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2023），一级A标准的化学需氧量（CODCr）月均排放限值为_mg/L，总磷（以P计）月均排放限值为_mg/L。活性污泥法运行中，污泥沉降比（SV30）的常规控制范围为____%。厌氧生物处理三阶段理论中，第二阶段为____阶段。纳滤膜的典型截留分子量范围为____Da。依据《“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》，到2025年我国地级及以上缺水城市再生水利用率需达到____以上。污水生物脱氮过程中，硝化细菌的营养类型为____。城市污水二级处理的核心去除对象是____态及胶体态有机物。混凝工艺中，常用的有机高分子助凝剂以____为代表。活性污泥法中，表征活性污泥在曝气池内平均停留时间的参数是____。三、单项选择题（共10题，每题2分，总计20分）下列污水处理工艺中，属于生物膜法范畴的是（）A.氧化沟工艺B.生物接触氧化法C.AAO工艺D.SBR工艺依据《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2023），一级A标准中氨氮（以N计，水温≥12℃）的月均排放限值为（）A.5mg/LB.8mg/LC.10mg/LD.15mg/L下列因素中，不会引发活性污泥丝状菌膨胀的是（）A.曝气池溶解氧长期低于1mg/LB.进水污泥负荷过高C.进水中氮磷营养物质充足D.进水pH值长期偏低下列混凝剂中，属于有机高分子类混凝剂的是（）A.聚合氯化铝B.聚丙烯酰胺C.硫酸铝D.三氯化铁下列污水处理单元中，主要用于去除溶解性无机盐类污染物的是（）A.平流式沉砂池B.反渗透装置C.推流式曝气池D.辐流式初沉池厌氧消化工艺中，产甲烷菌的最适pH值范围为（）A.4.5~5.5B.6.0~6.5C.6.8~7.2D.7.5~8.5下列关于城市降雨面源污染的特点，描述正确的是（）A.污染物排放时间固定B.污染物浓度稳定C.污染来源集中D.受降雨过程影响显著下列磷回收工艺中，目标产物为磷酸铵镁的是（）A.鸟粪石沉淀法B.磷酸钙沉淀法C.生物聚磷法D.吸附法污泥负荷法设计曝气池时，污泥负荷的单位是（）A.kgBOD5/(m³·d)B.kgBOD5/(kgMLSS·d)C.kgMLSS/(m³·d)D.m³/(m²·d)下列关于城镇污水再生利用的说法，错误的是（）A.再生水可作为工业循环冷却用水B.再生水可用于城市公园绿化灌溉C.再生水无需消毒即可用于道路清扫D.达标再生水可作为地下水回灌补水水源四、简答题（共4题，每题8分，总计32分）简述AAO生物脱氮除磷工艺的基本原理及主要运行控制参数。简述膜生物反应器（MBR）工艺的技术特点及常见膜污染控制措施。简述城镇污水二级处理出水混凝沉淀-过滤深度处理工艺的原理及适用场景。简述工业废水中重金属污染的主要控制技术及各自适用条件。五、计算题（共1题，总计13分）某城镇污水处理厂设计处理规模为5万m³/d，初沉池出水进入活性污泥曝气池，初沉池出水BOD5浓度为180mg/L，SS浓度为120mg/L，设计出水BOD5浓度≤10mg/L。已知采用普通活性污泥法，设计污泥负荷（Ns）取0.15kgBOD5/(kgMLSS·d)，曝气池内混合液悬浮固体浓度（MLSS）为3000mg/L，污泥产率系数Y为0.6kgVSS/kgBOD5，内源呼吸系数Kd为0.05d⁻¹，MLVSS/MLSS比值为0.7。试计算：（1）曝气池的有效容积（单位：m³）；（2）每日产生的剩余污泥量（以VSS计，单位：kg/d）。六、案例分析题（共1题，总计10分）某城镇污水处理厂采用AAO工艺，设计规模为3万m³/d，设计出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2023）一级A标准。近期运行监测数据显示：进水COD为280mg/L，BOD5为110mg/L，总氮为32mg/L，总磷为3.8mg/L；出水COD为45mg/L，氨氮为4mg/L，总氮为14mg/L，总磷为1.1mg/L，总磷指标未达标。试运行期间污泥龄控制在18d，厌氧段溶解氧为0.4mg/L，好氧段溶解氧为2.5mg/L，二沉池污泥停留时间约为3h。

试分析该厂总磷超标的可能原因，并提出针对性的整改措施。参考答案一、名词解释同步硝化反硝化：指在微氧或低溶解氧条件下，硝化反应和反硝化反应在同一反应器中、同一操作条件下同时发生的生物脱氮现象（2分），可缩短脱氮流程、降低曝气能耗、减少碳源需求，常用于低负荷生物脱氮工艺（1分）。污水深度处理：又称三级处理，是在污水二级处理基础上，进一步去除二级处理出水中残留的悬浮物、溶解性有机物、氮磷营养盐、病原微生物及无机盐等污染物的处理过程（2分），主要用于污水再生回用或排入敏感水体的达标处理（1分）。MBR膜污染：指膜生物反应器运行过程中，混合液中的活性污泥、微生物代谢产物、溶解性有机物等附着或沉积在膜表面或膜孔内部，导致膜通量下降、跨膜压差升高的现象（2分），是制约MBR工艺长期稳定运行的核心问题（1分）。鸟粪石法磷回收：指向含磷污水中投加镁盐和铵盐，控制适宜的pH值、反应时间及物料配比，使污水中的磷酸根与镁离子、铵离子反应生成磷酸铵镁（俗称鸟粪石）沉淀，从而实现磷的回收利用的技术（2分），产物可作为缓释磷肥使用（1分）。面源污染初始冲刷效应：指降雨初期，雨水冲刷地表积累的污染物，使径流中污染物浓度显著高于降雨后期径流浓度的现象（2分），是城市面源污染控制的关键节点（1分）。二、填空题50；0.515~30产氢产乙酸200~100035%化能自养型溶解聚丙烯酰胺（PAM）污泥龄（或SRT）三、单项选择题B解析：生物接触氧化法是在反应器内设置填料，微生物附着在填料表面形成生物膜，属于典型的生物膜法工艺；氧化沟、AAO、SBR均属于活性污泥法范畴。A解析：GB18918-2023一级A标准中，水温≥12℃时氨氮月均排放限值为5mg/L，水温<12℃时为8mg/L。C解析：进水中氮磷营养物质不足时，丝状菌更易适应低营养环境而过度繁殖引发膨胀，氮磷充足时不会直接引发丝状菌膨胀；溶解氧不足、污泥负荷过高、pH偏低均是丝状菌膨胀的常见诱因。B解析：聚丙烯酰胺是人工合成的有机高分子混凝剂/助凝剂；聚合氯化铝、硫酸铝、三氯化铁均属于无机混凝剂。B解析：反渗透膜可截留绝大部分溶解性无机盐，是脱盐的核心工艺；沉砂池、初沉池主要去除悬浮态污染物，曝气池主要去除溶解性有机物。C解析：产甲烷菌对pH值变化敏感，最适生长pH范围为6.8~7.2，超出该范围会显著抑制产甲烷活性。D解析：城市面源污染由降雨径流冲刷地表产生，污染负荷随降雨过程波动显著，排放时间、浓度均不稳定，来源分散。A解析：鸟粪石的化学成分为磷酸铵镁，鸟粪石沉淀法通过生成磷酸铵镁沉淀实现磷回收；磷酸钙沉淀法产物为磷酸钙盐，生物聚磷法通过聚磷菌胞内储磷实现除磷。B解析：污泥负荷（Ns）指单位质量活性污泥在单位时间内承受的有机物负荷，单位为kgBOD5/(kgMLSS·d)，是活性污泥法设计的核心参数之一。C解析：城镇污水再生水用于道路清扫、绿化等市政杂用时，必须经过消毒处理，满足相应的微生物学指标要求，防止病原微生物传播。四、简答题参考答案：（1）基本原理（4分）：AAO工艺又称厌氧-缺氧-好氧工艺，通过功能分区实现生物脱氮除磷：①厌氧段：聚磷菌在厌氧条件下释放胞内储存的聚磷，同时吸收进水中的易降解有机物合成PHB，若存在回流硝酸盐，反硝化菌可在此阶段利用碳源进行反硝化；②缺氧段：反硝化菌利用好氧段回流的硝酸盐及进水中的碳源进行反硝化反应，将硝酸盐转化为氮气释放，实现脱氮；③好氧段：硝化细菌将氨氮氧化为硝酸盐，聚磷菌在好氧条件下过量吸收污水中的磷并储存为聚磷，同时降解剩余有机物，最终通过排放剩余污泥实现磷的去除。（2）主要控制参数（4分）：①污泥龄（SRT）：兼顾脱氮和除磷需求，一般控制在1020d；②污泥负荷：一般为0.10.2kgBOD5/(kgMLSS·d)；③溶解氧：厌氧段<0.2mg/L，缺氧段0.20.5mg/L，好氧段23mg/L；④回流比：外回流比50%100%，内回流比100%200%；⑤碳氮比：进水BOD5/TN≥4时脱氮效果较好，BOD5/TP≥20时生物除磷效果较好。（答出任意4个参数即可得4分）

2.参考答案：（1）技术特点（4分）：①出水水质优异：膜组件可实现泥水彻底分离，出水SS<5mg/L，浊度<1NTU，可去除大部分病原微生物，出水可直接达到再生水回用标准；②占地面积小：反应器内MLSS可达800012000mg/L，容积负荷高，占地面积仅为传统活性污泥法的1/31/2；③剩余污泥产量低：高污泥浓度、长污泥龄条件下，污泥内源呼吸充分，剩余污泥量较传统工艺减少20%~30%；④抗冲击负荷能力强：高污泥浓度可缓冲进水水质水量波动；⑤运行管理方便：无需设置二沉池，工艺流程短，易于实现自动化控制。（答出任意4点即可得4分）

（2）膜污染控制措施（4分）：①预处理优化：设置精细格栅、沉砂池、预过滤单元，去除进水中的大颗粒杂质、油脂类物质，减少膜面机械磨损和有机污染；②运行参数调控：控制适宜的MLSS（一般8000~12000mg/L），优化曝气强度形成错流冲刷，控制跨膜压差在合理范围，定期进行反冲洗；③膜清洗技术：分为物理清洗（水力冲洗、空气擦洗）、化学清洗（次氯酸钠、柠檬酸等药剂浸泡/冲洗）、在线清洗，根据污染类型选择合适的清洗方式；④膜材质改性：采用亲水性改性、抗污染涂层等技术，提升膜组件的抗污染性能。（每点1分，共4分）参考答案：（1）工艺原理（4分）：混凝沉淀-过滤工艺是城镇污水深度处理的经典组合工艺，作用原理如下：①混凝阶段：向二级出水中投加混凝剂，通过压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥、网捕卷扫等作用，使水中的胶体态污染物、细小悬浮颗粒及部分大分子溶解性有机物脱稳形成絮体；②沉淀阶段：在重力作用下，形成的大颗粒絮体在沉淀池内沉降去除，可去除60%~80%的悬浮物及部分COD、总磷；③过滤阶段：通过石英砂、活性炭等滤料层的截留、吸附、筛分作用，进一步去除沉淀出水中残留的细小絮体、悬浮物、部分病原微生物及微量有机物，提升出水水质稳定性。

（2）适用场景（4分）：①二级处理后达标提标：可将二级处理出水从一级B标准提升至一级A标准，满足常规排放要求；②再生水预处理：作为膜分离（超滤、反渗透）、消毒等工艺的前处理单元，降低后续工艺的污染负荷；③低要求回用场景：经该工艺处理并消毒后的出水，可直接用于城市绿化、道路清扫、工业冷却等对水质要求不高的再生水用途；④小型污水处理设施提标改造：工艺成熟、运行稳定、投资成本较低，适合中小型污水处理厂的深度处理改造。（每点1分，共4分）参考答案：工业废水中重金属污染的控制技术主要分为物理化学法和生物法两大类，各类技术及适用条件如下：（1）化学沉淀法（2分）：通过投加化学药剂，使重金属离子转化为难溶化合物沉淀去除，常见的有氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体沉淀法等。适用于中高浓度重金属废水的处理，工艺简单、运行成本低，但产生的污泥需妥善处置，防止二次污染。（2）吸附法（2分）：利用活性炭、离子交换树脂、沸石、生物炭等吸附材料的表面吸附作用，将废水中的重金属离子截留去除。适用于低浓度重金属废水的深度处理，出水水质好，但吸附剂再生成本较高，适合小水量精细化处理场景。（3）膜分离法（2分）：利用纳滤、反渗透、电渗析等膜组件的筛分截留作用去除重金属离子，处理效率高，可回收重金属资源。适用于有回用要求、高附加值的重金属废水处理，如电镀废水、电子工业废水等，但投资和运行成本较高，对预处理要求高。（4）生物处理法（2分）：利用微生物的吸附、转化作用或植物的吸收富集作用去除重金属，包括生物吸附法、植物修复法、微生物沉淀法等。适用于低浓度、大流量的重金属废水或受污染水体修复，运行成本低、环境友好，但处理效率受水质条件影响大，处理周期较长。五、计算题参考答案：（1）曝气池有效容积计算（6分）采用污泥负荷法计算曝气池容积，公式为：V=QV——曝气池有效容积，m³；

Q——设计处理水量，m³/d，本题中Q=50000m³/d；

S0——进水BOD5浓度，kg/m³，初沉池出水BOD5为180mg/L=0.18kg/m³；

Ns——污泥负荷，kgBOD5/(kgMLSS·d)，本题取0.15；

X——曝气池内MLSS浓度，kg/m³，本题中为3000mg/L=3kg/m³。V=50000剩余活性污泥量（VSS）计算公式为：ΔXvΔXv——每日剩余污泥量（VSS），kg/d；

Y——污泥产率系数，kgVSS/kgBOD5，本题取0.6；

Sr——单位体积污水去除的BOD5量，kg/m³，Sr=S0−Se，其中Se为出水BOD5浓度，本题中Se=10mg/L=0.01kg/m³，故ΔXv=0.6×50000六、案例分析题参考答案：结合该厂运行参数及进出水水质，总磷超标的可能原因及整改措施如下：原因分析（4分，答出任意4点即可）（1）厌氧段溶解氧过高：题目中厌氧段溶解氧为0.4mg/L，高于聚磷菌厌氧释磷要求的<0.2mg/L的条件，溶解氧会消耗易降解碳源，抑制聚磷菌的厌氧释磷过程，导致后续好氧段吸磷能力下降。（2）反硝化碳源不足，硝酸盐干扰厌氧释磷：进水BOD5/TN约为3.4，低于生物脱氮所需的BOD5/TN≥4的要求，反硝化不充分，内回流携带的硝酸盐进入厌氧段后，反硝化菌会优先利用碳源进行反硝化，竞争性抑制聚磷菌的释磷反应。（3）污泥龄过长：该厂污泥