水污染控制工程期末考試試題附答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.下列水質(zhì)指標(biāo)中，能反映水中有機(jī)物在微生物作用下氧化分解所需氧量的是（）。A.CODcr（重鉻酸鉀法化學(xué)需氧量）B.BOD5（五日生化需氧量）C.TOC（總有機(jī)碳）D.TDS（溶解性總固體）2.平流式沉砂池的設(shè)計中，控制流速的主要目的是（）。A.避免無機(jī)顆粒沉積B.防止有機(jī)懸浮物沉淀C.提高除砂效率D.減少能耗3.關(guān)于活性污泥法中污泥膨脹的描述，錯誤的是（）。A.絲狀菌大量繁殖是主要誘因B.低溶解氧環(huán)境易引發(fā)膨脹C.污泥沉降性能變差（SVI>150mL/g）D.增加排泥量可完全抑制膨脹4.厭氧消化過程中，甲烷菌活躍的最佳pH范圍是（）。A.5.5-6.5B.6.5-7.5C.7.5-8.5D.8.5-9.55.用于去除水中溶解性磷酸鹽的常用化學(xué)藥劑是（）。A.聚合氯化鋁（PAC）B.次氯酸鈉（NaClO）C.活性炭D.硫酸亞鐵（FeSO4·7H2O）6.下列膜分離技術(shù)中，分離孔徑最小的是（）。A.微濾（MF）B.超濾（UF）C.納濾（NF）D.反滲透（RO）7.城市污水處理廠二級處理的主要目標(biāo)是（）。A.去除懸浮固體（SS）B.降解有機(jī)物（BOD、COD）C.脫氮除磷D.消毒殺菌8.關(guān)于SBR工藝的特點，錯誤的是（）。A.間歇運行，可實現(xiàn)同步脫氮除磷B.需設(shè)置二沉池C.耐沖擊負(fù)荷能力強D.運行周期包括進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水、閑置階段9.某工業(yè)廢水含高濃度重金屬（Cr6+），最適宜的預(yù)處理方法是（）。A.氣浮法B.化學(xué)還原-沉淀法C.生物膜法D.吸附法10.污泥厭氧消化的主要產(chǎn)物是（）。A.甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）B.氫氣（H2）和氧氣（O2）C.氮氣（N2）和氨氣（NH3）D.硫化氫（H2S）和二氧化硫（SO2）二、填空題（每空1分，共15分）1.水質(zhì)指標(biāo)中，濁度反映水中（）的含量；氨氮（NH3-N）是衡量（）污染的重要指標(biāo)。2.格柵按清渣方式分為（）和（），其主要作用是去除廢水中（）的漂浮物或懸浮物。3.生物膜法的典型工藝包括（）、（）和生物接觸氧化法。4.厭氧生物處理的三個階段為（）、（）和（）。5.深度處理中，臭氧氧化主要用于（）和（）；活性炭吸附可去除（）有機(jī)物。6.污泥脫水的主要方法有（）、（）和離心脫水。三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述混凝過程的機(jī)理，并列舉影響混凝效果的主要因素。2.比較A2/O工藝（厭氧-缺氧-好氧）與氧化溝工藝在脫氮除磷原理和適用場景上的差異。3.說明膜生物反應(yīng)器（MBR）的工作原理，相較于傳統(tǒng)活性污泥法，其優(yōu)勢體現(xiàn)在哪些方面？4.某城市污水廠出水氨氮（NH3-N）超標(biāo)（設(shè)計值8mg/L，實際12mg/L），分析可能原因并提出改進(jìn)措施。5.污泥處置的“減量化、穩(wěn)定化、無害化、資源化”目標(biāo)分別指什么？請舉例說明資源化利用的方式。四、計算題（共25分）1.（8分）某城鎮(zhèn)污水處理廠設(shè)計流量Q=50000m3/d，原水BOD5=200mg/L，要求出水BOD5≤20mg/L。采用傳統(tǒng)活性污泥法，曝氣池污泥濃度MLSS=3500mg/L，污泥負(fù)荷Ns=0.2kgBOD5/(kgMLSS·d)。計算曝氣池的有效容積V（單位：m3）。2.（9分）某工業(yè)廢水處理站采用化學(xué)沉淀法除磷，原水總磷（TP）=15mg/L，要求出水TP≤1mg/L。已知PAC（AlCl3·6H2O）的有效鋁含量為10%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），Al3+與PO43-的摩爾比需達(dá)到1.5:1才能完全沉淀。計算每日處理5000m3廢水所需PAC的投加量（單位：kg/d，保留兩位小數(shù)；P的摩爾質(zhì)量31g/mol，Al的摩爾質(zhì)量27g/mol）。3.（8分）某污水處理廠剩余污泥量為1000m3/d（含水率99.2%），經(jīng)濃縮后含水率降至97%。計算濃縮后污泥體積（單位：m3/d），并說明濃縮的主要目的（污泥密度按1000kg/m3計）。五、案例分析題（共20分）某工業(yè)園區(qū)擬建設(shè)廢水處理廠，園區(qū)內(nèi)企業(yè)包括電鍍廠（含Cr6+、Ni2+）、食品廠（高BOD5、SS）、化工廠（含難降解有機(jī)物、氨氮）。廢水混合后水質(zhì)如下：COD=2500mg/L，BOD5=1200mg/L，SS=800mg/L，NH3-N=80mg/L，TP=15mg/L，Cr6+=5mg/L，Ni2+=3mg/L，pH=2-3。設(shè)計出水需滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)（COD≤50mg/L，BOD5≤10mg/L，SS≤10mg/L，NH3-N≤5mg/L，TP≤0.5mg/L，重金屬≤0.1mg/L，pH=6-9）。請設(shè)計該廢水處理工藝流程，說明各單元的作用及關(guān)鍵參數(shù)（如停留時間、反應(yīng)條件等），并分析可能的運行風(fēng)險及應(yīng)對措施。---參考答案一、單項選擇題1.B2.C3.D4.B5.A6.D7.B8.B9.B10.A二、填空題1.懸浮物；含氮有機(jī)物2.人工清渣格柵；機(jī)械清渣格柵；較大粒徑3.生物濾池；生物轉(zhuǎn)盤4.水解酸化階段；產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段；產(chǎn)甲烷階段5.脫色；殺菌；溶解性6.重力脫水；帶式壓濾脫水三、簡答題1.機(jī)理：混凝過程包括壓縮雙電層（通過投加電解質(zhì)降低ζ電位）、吸附電中和（膠體吸附異號離子或高分子物質(zhì)）、吸附架橋（高分子鏈連接膠體形成絮體）、網(wǎng)捕卷掃（金屬氫氧化物沉淀網(wǎng)捕膠體）。影響因素：水溫（低溫降低水解速度）、pH（影響混凝劑水解形態(tài)）、水中雜質(zhì)成分（如懸浮物濃度過低難形成絮體）、混凝劑種類與投加量（過量可能導(dǎo)致膠體再穩(wěn)定）、攪拌強度（初期快速混合，后期緩慢絮凝）。2.原理差異：A2/O工藝通過厭氧釋磷、缺氧反硝化脫氮、好氧吸磷和有機(jī)物降解實現(xiàn)同步脫氮除磷；氧化溝通過延時曝氣和循環(huán)流動形成交替的好氧-缺氧環(huán)境，利用微生物的硝化-反硝化作用脫氮，同時通過聚磷菌實現(xiàn)除磷。適用場景：A2/O適合水質(zhì)水量較穩(wěn)定、需嚴(yán)格控制氮磷的中小型污水廠；氧化溝適合低負(fù)荷、水質(zhì)波動大的城鎮(zhèn)污水，尤其適用于土地資源較充裕的地區(qū)（因停留時間長，池容大）。3.工作原理：MBR將膜分離技術(shù)與活性污泥法結(jié)合，利用膜組件（如中空纖維膜）替代二沉池，通過膜的高效截留作用實現(xiàn)泥水分離，同時延長污泥齡（SRT），提高微生物濃度。優(yōu)勢：出水水質(zhì)好（SS接近0，可直接回用）；污泥齡長，能降解難生物降解有機(jī)物；占地面積?。o二沉池）；剩余污泥量少（污泥產(chǎn)率低）；自動化程度高。4.可能原因：①好氧段溶解氧不足（<2mg/L），硝化菌活性受抑制；②污泥齡過短（硝化菌世代周期長，需SRT≥10d）；③進(jìn)水碳氮比（C/N）過低（<4-6），反硝化碳源不足；④水溫過低（<15℃，硝化速率下降）；⑤有毒物質(zhì)（如重金屬）抑制微生物活性。改進(jìn)措施：①增加曝氣量，維持DO=2-4mg/L；②減少排泥量，延長SRT至15-20d；③投加外碳源（如甲醇、乙酸鈉）；④冬季采取保溫措施（如加蓋）；⑤加強預(yù)處理，去除有毒物質(zhì)。5.目標(biāo)：減量化（降低污泥體積，如濃縮脫水）；穩(wěn)定化（降解有機(jī)物，減少腐敗，如厭氧消化）；無害化（殺滅病原微生物，如好氧發(fā)酵）；資源化（回收利用，如沼氣發(fā)電、堆肥）。資源化方式：厭氧消化產(chǎn)生的沼氣用于發(fā)電；污泥堆肥制成有機(jī)肥；污泥焚燒熱量用于發(fā)電或供暖；污泥制磚（利用無機(jī)成分）。四、計算題1.解：污泥負(fù)荷公式：Ns=Q·S0/(V·X)其中，Q=50000m3/d=5×10?m3/d，S0=200-20=180mg/L=0.18kg/m3，X=3500mg/L=3.5kg/m3，Ns=0.2kgBOD5/(kgMLSS·d)代入得：V=Q·S0/(Ns·X)=(5×10?×0.18)/(0.2×3.5)≈12857.14m3答案：曝氣池有效容積約12857.14m3。2.解：原水TP濃度=15mg/L，出水TP=1mg/L，需去除TP=14mg/L=0.014kg/m3。每日處理廢水量=5000m3/d，需去除TP總量=5000×0.014=70kg/d。PO43-的摩爾數(shù)=70×1000g/(31+4×16)g/mol=70000/95≈736.84mol/d（注：PO43-摩爾質(zhì)量=31+4×16=95g/mol）。需Al3+摩爾數(shù)=1.5×736.84≈1105.26mol/d。Al3+質(zhì)量=1105.26mol×27g/mol≈29842.02g≈29.84kg/d。PAC中Al有效含量=10%，故PAC投加量=29.84kg/d÷10%=298.42kg/d。答案：PAC投加量約298.42kg/d。3.解：濃縮前后污泥中干固體質(zhì)量不變。原污泥體積V1=1000m3/d，含水率P1=99.2%，干固體質(zhì)量=V1×(1-P1)×ρ=1000×(1-0.992)×1000=8000kg/d。濃縮后含水率P2=97%，設(shè)體積為V2，則干固體質(zhì)量=V2×(1-P2)×ρ=V2×0.03×1000=30V2kg/d。由8000=30V2，得V2=8000/30≈266.67m3/d。濃縮目的：減少污泥體積，降低后續(xù)處理（如脫水、運輸）的成本；提高污泥含固率，改善脫水性能。五、案例分析題工藝流程設(shè)計：預(yù)處理→物化處理→生物處理→深度處理→消毒排放。1.預(yù)處理單元：-調(diào)節(jié)池：均化水質(zhì)水量（停留時間8-12h），內(nèi)設(shè)pH調(diào)節(jié)系統(tǒng)（投加NaOH或Ca(OH)2，將pH調(diào)至6-9）。-格柵+沉砂池：去除大顆粒懸浮物（格柵間隙2-5mm，沉砂池停留時間30-60s）。2.物化處理單元：-化學(xué)沉淀池（除重金屬）：投加Na2S或FeSO4（還原Cr6+為Cr3+），再投加NaOH調(diào)節(jié)pH至8-9，形成Cr(OH)3、Ni(OH)2沉淀（反應(yīng)時間30min，沉淀時間1.5-2h）。-混凝氣浮池（除SS、部分COD）：投加PAC（100-200mg/L）和PAM（2-5mg/L），通過氣浮去除懸浮物和膠體（停留時間30-45min）。3.生物處理單元：-水解酸化池：將難降解有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易降解物質(zhì)（提高B/C比，停留時間6-8h，DO<0.5mg/L）。-A2/O反應(yīng)器：厭氧段（釋磷，停留時間1-2h，DO<0.2mg/L）→缺氧段（反硝化脫氮，停留時間2-3h，DO<0.5mg/L）→好氧段（硝化、吸磷、降解有機(jī)物，停留時間8-10h，DO=2-4mg/L）。4.深度處理單元：-反硝化濾池：去除殘留硝態(tài)氮（投加甲醇作為碳源，停留時間1-2h）。-化學(xué)除磷池：投加PAC（10-20mg/L）去除剩余磷酸鹽（反應(yīng)時間15min，沉淀時間1h）。-膜過濾（MF/UF）：截留SS和膠體（膜孔徑0.1-0.4μm，產(chǎn)水通量15-25L/(m2·h)）。5.消毒單元：-紫外線消毒（或次氯酸鈉），接觸時間10-15min，確保大腸桿菌達(dá)標(biāo)。運行風(fēng)險及應(yīng)對：