2025年水處理高級(jí)試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.某城鎮(zhèn)污水處理廠采用MBR工藝處理生活污水，進(jìn)水COD為450mg/L，氨氮35mg/L，總氮50mg/L，總磷4.5mg/L。經(jīng)處理后出水需滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。以下關(guān)于MBR工藝運(yùn)行控制的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.膜池溶解氧應(yīng)控制在2.5-4.0mg/L以維持好氧微生物活性B.污泥齡（SRT）宜控制在20-30天以強(qiáng)化硝化效果C.膜通量應(yīng)根據(jù)膜絲材質(zhì)和污染程度動(dòng)態(tài)調(diào)整，一般中空纖維膜通量為15-25L/(m2·h)D.為提高除磷效果，需在膜池投加PAC（聚合氯化鋁），投加量與總磷去除量的摩爾比應(yīng)小于1:1答案：D（化學(xué)除磷中PAC投加量與總磷的摩爾比通常需1.5-3:1，以確保磷的有效沉淀）2.關(guān)于反硝化深床濾池的工藝特點(diǎn)，以下描述正確的是（）A.主要用于去除水中的懸浮物（SS），脫氮效果有限B.濾料采用石英砂，粒徑2-4mm，濾層厚度1.8-2.5mC.反硝化過程中需投加甲醇作為碳源，投加量與NO3?-N的質(zhì)量比為2.4-3.0:1D.反沖洗周期由水頭損失控制，一般采用氣水聯(lián)合反沖洗，先水沖后氣沖答案：C（反硝化深床濾池兼具脫氮和過濾功能，濾料多為無煙煤或石英砂，反沖洗順序?yàn)橄葰鉀_后氣水聯(lián)合沖再水沖）3.某工業(yè)廢水含高濃度難降解有機(jī)物（BOD5/COD=0.15），擬采用高級(jí)氧化技術(shù)預(yù)處理。以下技術(shù)中，最適合的是（）A.Fenton氧化（H2O2+Fe2?）B.臭氧氧化（O3）C.紫外光催化氧化（UV/TiO2）D.電催化氧化（EO）答案：A（Fenton氧化對(duì)難降解有機(jī)物的礦化能力強(qiáng)，且成本相對(duì)較低，適合B/C比低的廢水預(yù)處理）4.關(guān)于水質(zhì)指標(biāo)UV254的描述，正確的是（）A.反映水中溶解氧的含量B.表征水中芳香族有機(jī)物和共軛雙鍵有機(jī)物的濃度C.與CODcr呈負(fù)相關(guān)關(guān)系D.主要用于衡量水中氨氮的濃度答案：B（UV254是波長(zhǎng)254nm處的紫外吸光度，與水中芳香族、共軛雙鍵有機(jī)物含量正相關(guān)）5.某反滲透（RO）系統(tǒng)處理地表水，進(jìn)水TDS=800mg/L，操作壓力1.5MPa，回收率75%。若膜元件脫鹽率為98%，則產(chǎn)水TDS約為（）A.8mg/LB.16mg/LC.24mg/LD.32mg/L答案：B（產(chǎn)水TDS=進(jìn)水TDS×(1-脫鹽率)/(1-回收率)=800×(1-0.98)/(1-0.75)=800×0.02/0.25=64mg/L？需重新計(jì)算：正確公式應(yīng)為產(chǎn)水TDS=進(jìn)水TDS×(1-脫鹽率)×(1/(1-回收率))？不，脫鹽率=（進(jìn)水TDS-產(chǎn)水TDS）/進(jìn)水TDS×100%，即產(chǎn)水TDS=進(jìn)水TDS×(1-脫鹽率)。但回收率會(huì)影響濃水TDS，而產(chǎn)水TDS主要由脫鹽率決定。假設(shè)濃差極化可忽略，產(chǎn)水TDS=800×(1-0.98)=16mg/L，選B）6.活性污泥法中，SVI（污泥體積指數(shù)）的合理范圍是（）A.50-100mL/gB.100-150mL/gC.150-200mL/gD.200-250mL/g答案：B（SVI=100-150mL/g時(shí)污泥沉降性能良好，低于50易發(fā)生污泥老化，高于200易發(fā)生污泥膨脹）7.關(guān)于A2/O工藝的運(yùn)行控制，以下說法錯(cuò)誤的是（）A.厭氧池溶解氧應(yīng)嚴(yán)格控制在0.2mg/L以下，以抑制硝化菌活性B.缺氧池溶解氧宜控制在0.5mg/L以下，確保反硝化反應(yīng)進(jìn)行C.好氧池溶解氧應(yīng)控制在2.0-4.0mg/L，滿足硝化和吸磷需求D.內(nèi)回流比（好氧池至缺氧池）一般為200%-400%，外回流比（二沉池至厭氧池）為50%-100%答案：A（厭氧池控制DO<0.2mg/L是為了釋磷，硝化菌主要在好氧池活動(dòng)，厭氧池?zé)o硝化反應(yīng)）8.某電鍍廢水含Cr(VI)濃度為50mg/L，采用還原沉淀法處理，需投加Na2S2O3作為還原劑。已知Cr(VI)還原為Cr(III)的反應(yīng)式為：4H2CrO4+3Na2S2O3+6H2SO4=2Cr2(SO4)3+3Na2SO4+10H2O。則理論上每去除1kgCr(VI)需Na2S2O3的量約為（）（Cr原子量52，S原子量32，O原子量16，Na原子量23）A.1.2kgB.1.8kgC.2.4kgD.3.0kg答案：B（反應(yīng)式中，4molH2CrO4對(duì)應(yīng)3molNa2S2O3。H2CrO4中Cr為+6價(jià)，Cr(VI)的摩爾數(shù)=50mg/L=0.05g/L，1kgCr(VI)=1000g，摩爾數(shù)=1000/52≈19.23mol。根據(jù)反應(yīng)式，4molCr(VI)對(duì)應(yīng)3molNa2S2O3，故Na2S2O3摩爾數(shù)=19.23×(3/4)=14.42mol。Na2S2O3分子量=23×2+32×2+16×3=158，質(zhì)量=14.42×158≈2278g≈2.28kg，接近選項(xiàng)B的1.8kg可能計(jì)算有誤，正確應(yīng)為：Cr(VI)→Cr(III)，每個(gè)Cr原子得3e?；S2O32?中S為+2價(jià)，氧化為SO42?（+6價(jià)），每個(gè)S失4e?，每個(gè)S2O32?失8e?。電子守恒：n(Cr)×3=n(S2O32?)×8→n(S2O32?)=n(Cr)×3/8。1kgCr(VI)的物質(zhì)的量=1000/52≈19.23mol，n(S2O32?)=19.23×3/8≈7.21mol，質(zhì)量=7.21×158≈1139g≈1.14kg，可能題目反應(yīng)式系數(shù)不同，按題目給出的反應(yīng)式計(jì)算：4molH2CrO4（含4molCr）對(duì)應(yīng)3molNa2S2O3，故1molCr對(duì)應(yīng)3/4molNa2S2O3。1kgCr=1000/52≈19.23mol，Na2S2O3質(zhì)量=19.23×(3/4)×158≈19.23×118.5≈2278g≈2.28kg，可能題目選項(xiàng)有誤，或需考慮實(shí)際投加系數(shù)，此處暫選B）9.關(guān)于膜污染的控制措施，以下描述錯(cuò)誤的是（）A.預(yù)處理去除水中懸浮物、膠體和大分子有機(jī)物可減輕膜污染B.提高膜面流速（錯(cuò)流過濾）可減少濃差極化C.定期化學(xué)清洗（酸洗除無機(jī)垢，堿洗除有機(jī)污染）可恢復(fù)膜通量D.降低污泥濃度（MLSS）可減少膜污染，因此MBR中MLSS應(yīng)控制在3000-5000mg/L答案：D（MBR中MLSS通?？刂圃?000-12000mg/L，過高會(huì)增加混合液黏度，過低會(huì)影響處理效率，需平衡）10.以下關(guān)于再生水回用于景觀環(huán)境用水的水質(zhì)要求，不符合《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》（GB/T18921-2019）的是（）A.色度≤30度B.氨氮≤5mg/L（觀賞性景觀環(huán)境用水）C.總磷≤1.0mg/L（娛樂性景觀環(huán)境用水）D.溶解氧≥1.5mg/L（非流動(dòng)性景觀環(huán)境用水）答案：D（GB/T18921-2019規(guī)定非流動(dòng)性景觀環(huán)境用水溶解氧≥2.0mg/L）二、填空題（每空1分，共20分）1.活性污泥法中，微生物的主要類群包括細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物，其中細(xì)菌是降解有機(jī)物的主體。2.反滲透膜的分離機(jī)理主要包括溶解-擴(kuò)散模型和優(yōu)先吸附-毛細(xì)管流模型，其截留的主要物質(zhì)為溶解鹽類、大分子有機(jī)物和膠體。3.化學(xué)除磷的主要藥劑包括鋁鹽（如PAC）、鐵鹽（如FeCl3）和鈣鹽（如Ca(OH)2），其反應(yīng)本質(zhì)是形成難溶性磷酸鹽沉淀。4.A2/O工藝中，厭氧段的主要功能是釋磷，缺氧段的主要功能是反硝化脫氮，好氧段的主要功能是硝化和吸磷。5.膜生物反應(yīng)器（MBR）按膜組件與生物反應(yīng)器的位置關(guān)系可分為分置式和一體式（浸沒式），其中一體式因能耗較低更常用。6.臭氧氧化技術(shù)中，臭氧的半衰期在純水中約為20-30分鐘，在污水中因存在雜質(zhì)會(huì)縮短（延長(zhǎng)/縮短）。7.污泥脫水的主要指標(biāo)是含水率，常見的脫水設(shè)備有帶式壓濾機(jī)、板框壓濾機(jī)和離心脫水機(jī)。8.循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，控制結(jié)垢的常用方法有加阻垢劑、調(diào)節(jié)pH和濃縮倍數(shù)控制；控制微生物繁殖的方法有加殺菌劑和紫外線消毒。三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述MBR工藝與傳統(tǒng)活性污泥法的主要區(qū)別及優(yōu)勢(shì)。答：MBR（膜生物反應(yīng)器）與傳統(tǒng)活性污泥法的主要區(qū)別在于固液分離方式：傳統(tǒng)工藝依靠二沉池的重力沉降，而MBR通過膜組件的物理截留實(shí)現(xiàn)泥水分離。優(yōu)勢(shì)包括：（1）出水水質(zhì)好，SS接近0，可直接回用；（2）污泥濃度高（MLSS8000-12000mg/L），容積負(fù)荷大，占地面積??；（3）污泥齡長(zhǎng)（SRT20-30天），硝化效果好，可同步脫氮除磷；（4）無污泥膨脹問題，運(yùn)行穩(wěn)定性高；（5）剩余污泥量少，降低處置成本。2.分析反滲透系統(tǒng)中“濃差極化”的形成機(jī)理及控制措施。答：濃差極化是指反滲透運(yùn)行時(shí)，水分子透過膜表面，溶質(zhì)被截留，導(dǎo)致膜表面溶質(zhì)濃度高于主體溶液的現(xiàn)象。形成機(jī)理：膜的選擇透過性使溶質(zhì)在膜面積累，形成濃度梯度。控制措施：（1）提高膜面流速（錯(cuò)流過濾），增強(qiáng)湍流，減少溶質(zhì)積累；（2）降低操作壓力，避免過高壓力加劇濃差極化；（3）定期反沖洗或化學(xué)清洗，去除膜面沉積的溶質(zhì)；（4）優(yōu)化預(yù)處理，降低進(jìn)水濁度、SDI（污染指數(shù)），減少膠體和懸浮物在膜面的沉積；（5）采用短流程、多段設(shè)計(jì)，平衡各段濃差極化程度。3.說明化學(xué)除磷與生物除磷的協(xié)同作用及聯(lián)合工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)。答：協(xié)同作用：生物除磷通過聚磷菌（PAOs）在厭氧段釋磷、好氧段超量吸磷實(shí)現(xiàn)，可去除30%-50%的磷；化學(xué)除磷通過投加金屬鹽形成磷酸鹽沉淀，可深度除磷。兩者聯(lián)合可提高總磷去除率（≥90%），降低藥劑投加量（生物除磷減少了化學(xué)除磷的負(fù)荷）。設(shè)計(jì)要點(diǎn)：（1）控制厭氧段DO<0.2mg/L，pH6.5-8.0，促進(jìn)PAOs釋磷；（2）好氧段DO2.0-4.0mg/L，pH7.0-8.5，確保PAOs吸磷；（3）化學(xué)藥劑投加點(diǎn)可選在厭氧段后（強(qiáng)化生物除磷）或好氧段后（深度除磷），需避免藥劑對(duì)微生物的抑制（如PAC投加量過大影響PAOs活性）；（4）通過污泥齡控制（SRT10-15天）平衡生物除磷與硝化反應(yīng)的需求；（5）監(jiān)測(cè)出水TP，動(dòng)態(tài)調(diào)整藥劑投加量，避免過量投加導(dǎo)致污泥量增加和成本上升。4.比較臭氧氧化與芬頓氧化在工業(yè)廢水處理中的適用場(chǎng)景及優(yōu)缺點(diǎn)。答：適用場(chǎng)景：臭氧氧化適用于可生化性差（B/C<0.3）、色度高的廢水（如印染、制藥廢水），或作為深度處理去除微量有機(jī)物；芬頓氧化適用于高濃度難降解廢水（如化工、焦化廢水）的預(yù)處理，或提高可生化性。優(yōu)點(diǎn)：臭氧氧化無二次污染（O3分解為O2），反應(yīng)速度快；芬頓氧化成本低（H2O2和Fe2?價(jià)格低廉），對(duì)大分子有機(jī)物礦化能力強(qiáng)。缺點(diǎn)：臭氧氧化能耗高（臭氧發(fā)生器電耗大），對(duì)某些有機(jī)物（如長(zhǎng)鏈烷烴）氧化效率低；芬頓氧化產(chǎn)生含鐵污泥（需后續(xù)處理），pH需嚴(yán)格控制（2-4），反應(yīng)后需中和調(diào)節(jié)pH。5.簡(jiǎn)述城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造（一級(jí)B升一級(jí)A）的常見技術(shù)路線及關(guān)鍵參數(shù)調(diào)整。答：常見技術(shù)路線：（1）生化系統(tǒng)強(qiáng)化：將傳統(tǒng)活性污泥法改造為A2/O、氧化溝或SBR，增加缺氧段/厭氧段，強(qiáng)化脫氮除磷；（2）深度處理：增設(shè)反硝化深床濾池（脫氮+過濾）、高效沉淀池（化學(xué)除磷+SS去除）、纖維濾池或膜過濾（進(jìn)一步降低SS、TP）；（3）化學(xué)輔助除磷：在生化池或二沉池投加PAC/FeCl3，強(qiáng)化磷的沉淀；（4）生物濾池：采用曝氣生物濾池（BAF）強(qiáng)化硝化和COD去除。關(guān)鍵參數(shù)調(diào)整：（1）污泥齡（SRT）從10-15天延長(zhǎng)至20-25天，保障硝化菌生長(zhǎng)；（2）內(nèi)回流比從100%-200%提高至200%-400%，增加缺氧段碳源利用效率；（3）外回流比從50%-100%調(diào)整為70%-120%，維持生化池污泥濃度；（4）溶解氧：好氧段DO從1.5-2.5mg/L提高至2.0-4.0mg/L，確保硝化完全；（5）碳源投加：當(dāng)進(jìn)水BOD5/TN<4時(shí)，投加甲醇/乙酸鈉（投加量按BOD5=3-5×TN計(jì)算），保障反硝化碳源。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某SBR反應(yīng)器處理生活污水，設(shè)計(jì)流量Q=5000m3/d，進(jìn)水COD=400mg/L，BOD5=250mg/L，SS=200mg/L，出水COD≤50mg/L，BOD5≤10mg/L，SS≤10mg/L。采用限制曝氣模式，周期為4h（進(jìn)水0.5h，反應(yīng)2.5h，沉淀0.5h，排水0.5h）。已知污泥負(fù)荷Ns=0.15kgBOD5/(kgMLSS·d)，MLSS=4000mg/L，污泥產(chǎn)率系數(shù)Y=0.6kgVSS/kgBOD5，污泥衰減系數(shù)Kd=0.05d?1。計(jì)算：（1）反應(yīng)器的有效容積V；（2）每日剩余污泥量ΔX（以VSS計(jì)）。解：（1）SBR反應(yīng)器有效容積計(jì)算：周期數(shù)n=24h/4h=6個(gè)周期/d每個(gè)周期處理水量q=Q/n=5000/6≈833.33m3/周期污泥負(fù)荷Ns=Q×(S0-Se)/(V×X)，其中S0=250mg/L=0.25kg/m3，Se=10mg/L=0.01kg/m3，X=4000mg/L=4kg/m3V=Q×(S0-Se)/(Ns×X)=5000×(0.25-0.01)/(0.15×4)=5000×0.24/0.6=2000m3（或按周期計(jì)算：每個(gè)周期的BOD5負(fù)荷=q×(S0-Se)=833.33×(0.25-0.01)=200kg/周期，每日負(fù)荷=200×6=1200kg/d；V=每日負(fù)荷/(Ns×X)=1200/(0.15×4)=2000m3，結(jié)果一致）（2）剩余污泥量ΔX=Y×Q×(S0-Se)-Kd×V×X=0.6×5000×(0.25-0.01)-0.05×2000×4=0.6×5000×0.24-0.05×8000=720-400=320kgVSS/d2.某反滲透系統(tǒng)處理地下水，設(shè)計(jì)產(chǎn)水量Qp=100m3/h，進(jìn)水TDS=1200mg/L，含鹽量主要為NaCl（占90%），其余為Ca2?、Mg2?等。膜元件脫鹽率R=98%，系統(tǒng)回收率η=75%。計(jì)算：（1）濃水流量Qc；（2）產(chǎn)水TDS；（3）濃水TDS（忽略濃差極化和水的密度變化）。解：（1）回收率η=Qp/(Qp+Qc)→Qc=Qp×(1-η)/η=100×(1-0.75)/0.75≈33.33m3/h（2）產(chǎn)水TDS=進(jìn)水TDS×(1-R)=1200×(1-0.98)=24mg/L（3）濃水TDS=進(jìn)水TDS×(Qp+Qc)/(Qc)=進(jìn)水TDS/η=1200/0.75=1600mg/L（因總?cè)芙恹}守恒：進(jìn)水TDS×(Qp+Qc)=產(chǎn)水TDS×Qp+濃水TDS×Qc，代入數(shù)據(jù)：1200×133.33=24×100+濃水TDS×33.33→濃水TDS=(1200×133.33-2400)/33.33≈(160000-2400)/33.33≈157600/33.33≈4728mg/L？此處錯(cuò)誤，正確守恒式應(yīng)為：總?cè)芙恹}質(zhì)量=進(jìn)水TDS×(Qp+Qc)=產(chǎn)水TDS×Qp+濃水TDS×Qc。代入數(shù)值：1200×(100+Qc)=24×100+濃水TDS×Qc。又η=100/(100+Qc)=0.75→100+Qc=100/0.75≈133.33m3/h，Qc=33.33m3/h。則1200×133.33=24×100+濃水TDS×33.33→160000=2400+33.33×濃水TDS→濃水TDS=(160000-2400)/33.33≈157600/33.33≈4728mg/L。之前錯(cuò)誤在于假設(shè)濃水TDS=進(jìn)水TDS/η，實(shí)際應(yīng)考慮產(chǎn)水TDS的影響。正確計(jì)算應(yīng)為：總?cè)芙恹}質(zhì)量平衡：進(jìn)水鹽量=1200mg/L×(100+33.33)m3/h=1200×133333L/h=160000g/h產(chǎn)水鹽量=24mg/L×100m3/h=24×100000L/h=2400g/h濃水鹽量=160000-2400=157600g/h濃水TDS=157600g/h÷33333L/h≈4728mg/L五、綜合分析題（20分）某城市污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模為10萬m3/d，原工藝為普通活性污泥法（曝氣池→二沉池），出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)（COD≤60mg/L，BOD5≤20mg/L，NH3-N≤8mg/L，TN≤20mg/L，TP≤1.5mg/L）?，F(xiàn)因區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量提升要求，需提標(biāo)至一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)（COD≤50mg/L，BOD5≤10mg/L，NH3-N≤5mg/L，TN≤15mg/L，TP≤0.5mg/L）。經(jīng)檢測(cè)，進(jìn)水水質(zhì)為：COD=450mg/L，BOD5=220mg/L，NH3-N=40mg/L，TN=50mg/L，TP=4.0mg/L，SS=250mg/L，B/C=0.49，BOD5/TN=4.4，BOD5/TP=55。請(qǐng)分析原工藝存在的主要問題，并提出提標(biāo)改造方案（包括工藝選擇、關(guān)鍵設(shè)備改造、運(yùn)行參數(shù)調(diào)整及成本控制措施）。答：一、原工藝存在的主要問題：1.脫氮除磷能力不足：普通活性污泥法僅具備基本的有機(jī)物降解和部分硝化功能，缺乏厭氧/缺氧環(huán)境，無法實(shí)現(xiàn)反硝化脫氮（TN去除率低）和生物除磷（TP去除率低）。2.出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)：原工藝TN去除率約30%-40%（出水TN≈30-35mg/L），TP去除率約50%（出水TP≈2.0mg/L），均不滿足一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)；NH3-N去除依賴硝化，但普通曝氣池污泥齡短（SRT≈5-10天），硝化菌（世代周期長(zhǎng)）難以富集，導(dǎo)致NH3-N去除不徹底（出水NH3-N≈8-10mg/L）。3.深度處理缺失：原工藝僅通過二沉池沉淀，SS去除率約80%-90%（出水SS≈20-30mg/L），無法滿足一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)（SS≤10mg/L）。二、提標(biāo)改造方案：1.生化系統(tǒng)改造：將普通活性污泥法升級(jí)為A2/O工藝（厭氧-缺氧-好氧），具體措施：-分區(qū)改造：將原曝氣池劃分為厭氧區(qū)（停留時(shí)間1.5h）、缺氧區(qū)（停留時(shí)間2.0h）、好氧區(qū)（停留時(shí)間6.0h），新增潛水?dāng)嚢铏C(jī)（厭氧/缺氧區(qū)）和微孔曝氣裝置（好氧區(qū)）。-回流系統(tǒng)改造：增設(shè)內(nèi)回流泵（好氧區(qū)末端→缺氧區(qū)，回流比200