水污染控制工程試題及答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.以下水質(zhì)指標(biāo)中，反映水中有機(jī)物在強(qiáng)氧化劑作用下氧化所需氧量的是（）。A.BOD5B.CODC.TOCD.NH3N答案：B2.活性污泥法中，污泥膨脹的主要原因通常與（）過量繁殖有關(guān)。A.菌膠團(tuán)細(xì)菌B.絲狀菌C.原生動物D.后生動物答案：B3.厭氧消化過程中，將揮發(fā)性脂肪酸轉(zhuǎn)化為甲烷的階段屬于（）。A.水解酸化階段B.產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段C.產(chǎn)甲烷階段D.酸化階段答案：C4.混凝處理中，投加高分子聚合物（如聚丙烯酰胺）的主要作用機(jī)理是（）。A.壓縮雙電層B.吸附電中和C.吸附架橋D.網(wǎng)捕卷掃答案：C5.下列污水處理工藝中，屬于生物膜法的是（）。A.A/O工藝B.氧化溝C.生物接觸氧化法D.SBR工藝答案：C6.《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB189182002）中，一級A標(biāo)準(zhǔn)的氨氮（以N計(jì)）排放限值為（）。A.5mg/L（水溫>12℃）B.8mg/L（水溫≤12℃）C.15mg/LD.25mg/L答案：A（注：水溫≤12℃時(shí)為8mg/L，題干未明確水溫，按常規(guī)取5mg/L）7.反滲透膜分離技術(shù)的驅(qū)動力是（）。A.壓力差B.濃度差C.電位差D.溫度差答案：A8.處理高濃度有機(jī)廢水（COD>10000mg/L）時(shí)，優(yōu)先考慮的工藝是（）。A.活性污泥法B.UASB反應(yīng)器C.生物濾池D.曝氣生物濾池答案：B9.消毒工藝中，能有效滅活隱孢子蟲和賈第鞭毛蟲的是（）。A.液氯消毒B.二氧化氯消毒C.紫外線消毒（254nm）D.臭氧消毒答案：C10.污泥脫水后，含水率降至（）以下時(shí)，可進(jìn)入填埋場填埋。A.80%B.70%C.60%D.50%答案：A二、填空題（每空1分，共20分）1.水質(zhì)指標(biāo)中，______（縮寫）表示五日生化需氧量，______（縮寫）表示懸浮物濃度。答案：BOD5；SS2.格柵按間隙大小分為粗格柵（>40mm）、中格柵（______）和細(xì)格柵（1~10mm）。答案：15~40mm3.沉淀池按水流方向分為平流式、______和豎流式三種。答案：輻流式4.活性污泥法的主要運(yùn)行參數(shù)包括污泥負(fù)荷（Ns）、容積負(fù)荷（Nv）、______（SRT）和污泥回流比（R）。答案：污泥齡5.生物脫氮過程包括______（NH3N→NO2N→NO3N）和反硝化（NO3N→N2↑）兩個(gè)階段。答案：硝化6.化學(xué)除磷的常用藥劑有鋁鹽（如硫酸鋁）、______（如氯化鐵）和石灰。答案：鐵鹽7.膜生物反應(yīng)器（MBR）是將______與膜分離技術(shù)結(jié)合的工藝，可大幅提高污泥濃度。答案：生物處理8.厭氧消化的三階段理論包括水解酸化階段、______階段和產(chǎn)甲烷階段。答案：產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸9.吸附法中，活性炭對有機(jī)物的吸附能力隨溫度升高而______（填“增強(qiáng)”或“減弱”）。答案：減弱10.城市污水再生利用中，用于景觀環(huán)境用水的再生水需滿足《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》（GB/T189212002），其中余氯限值為接觸30min后≥0.3mg/L，管網(wǎng)末端≥______mg/L。答案：0.0511.電滲析的分離機(jī)理是利用______的選擇透過性，在直流電場作用下實(shí)現(xiàn)離子遷移。答案：離子交換膜12.污泥厭氧消化的最佳溫度范圍為中溫（______℃）或高溫（50~55℃）。答案：33~3513.混凝過程中，混合階段的G值（速度梯度）應(yīng)控制在______s?1，以確保藥劑快速均勻擴(kuò)散。答案：700~100014.曝氣池的供氧設(shè)備分為鼓風(fēng)曝氣和______曝氣兩類。答案：機(jī)械15.人工濕地按水流方式分為表面流濕地、______濕地和垂直流濕地。答案：潛流16.重金屬廢水處理中，中和沉淀法的關(guān)鍵是控制______，使金屬離子形成氫氧化物沉淀。答案：pH值17.含油廢水的處理工藝中，隔油池主要去除______油（粒徑>150μm）。答案：浮18.催化氧化法中，F(xiàn)enton試劑由______和H?O?組成，可產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的·OH自由基。答案：Fe2?19.污泥濃縮的目的是降低污泥的______（填“含水率”或“有機(jī)物含量”），減少后續(xù)處理量。答案：含水率20.《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB89781996）將污染物分為第一類污染物（如總汞、總鎘）和第二類污染物（如COD、BOD5），其中第一類污染物應(yīng)在______（填“車間或車間處理設(shè)施排放口”或“總排放口”）采樣。答案：車間或車間處理設(shè)施排放口三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述好氧生物處理與厭氧生物處理的主要區(qū)別。答案：（1）供氧條件：好氧處理需提供充足氧氣，厭氧處理在嚴(yán)格厭氧環(huán)境中進(jìn)行；（2）有機(jī)物分解程度：好氧處理將有機(jī)物徹底氧化為CO?和H?O，厭氧處理分解為CH?、CO?等，部分有機(jī)物以中間產(chǎn)物形式存在；（3）能量利用：好氧處理有機(jī)物氧化釋放能量多，微生物增殖快（污泥產(chǎn)量高）；厭氧處理釋放能量少，微生物增殖慢（污泥產(chǎn)量低）；（4）適用范圍：好氧處理適用于中低濃度有機(jī)廢水（COD<5000mg/L），厭氧處理適用于高濃度有機(jī)廢水（COD>10000mg/L）及污泥穩(wěn)定化；（5）反應(yīng)速率：好氧處理反應(yīng)速率快，水力停留時(shí)間（HRT）短（幾小時(shí)至幾天）；厭氧處理反應(yīng)速率慢，HRT長（幾天至幾十天）；（6）產(chǎn)物：好氧處理無可燃?xì)怏w產(chǎn)生，厭氧處理產(chǎn)生沼氣（可回收能源）。2.列舉影響混凝效果的主要因素，并說明其作用機(jī)制。答案：（1）水溫：水溫低時(shí)，水的黏度增大，顆粒布朗運(yùn)動減弱，混凝劑水解速度慢（如鋁鹽在低溫下易提供難沉淀的氫氧化鋁膠體），混凝效果下降；（2）pH值：影響混凝劑水解產(chǎn)物的形態(tài)。例如，鋁鹽在pH=5~7時(shí)主要提供Al(OH)?膠體（吸附架橋?yàn)橹鳎?，pH>8時(shí)提供AlO??（失去混凝作用）；鐵鹽適用pH范圍較寬（5~11），但pH<5時(shí)以Fe3?為主，混凝效果差；（3）水中懸浮物濃度：濃度過低時(shí)，顆粒碰撞機(jī)會少，難以形成礬花；濃度過高時(shí)，需投加更多混凝劑以中和電荷；（4）混凝劑種類與投加量：不同混凝劑（如鋁鹽、鐵鹽、高分子聚合物）適用水質(zhì)不同；投加量不足時(shí)，電荷未完全中和；過量時(shí)，膠體可能重新穩(wěn)定（“再穩(wěn)”現(xiàn)象）；（5）水力條件：混合階段需高強(qiáng)度短時(shí)間（G=700~1000s?1，t=10~30s）使藥劑快速擴(kuò)散；反應(yīng)階段需低強(qiáng)度長時(shí)間（G=20~70s?1，t=15~30min）促進(jìn)礬花成長。3.簡述生物膜法的特點(diǎn)及典型工藝。答案：特點(diǎn)：（1）微生物相豐富：生物膜由好氧層、兼氧層和厭氧層組成，可同時(shí)進(jìn)行好氧、兼氧和厭氧反應(yīng)（如硝化反硝化）；（2）污泥齡長：生物膜固著生長，微生物停留時(shí)間（SRT）遠(yuǎn)大于水力停留時(shí)間（HRT），適合生長世代時(shí)間長的微生物（如硝化菌）；（3）耐沖擊負(fù)荷：生物膜對水質(zhì)、水量變化適應(yīng)性強(qiáng)，污泥流失少（無污泥膨脹問題）；（4）運(yùn)行管理簡單：無需污泥回流系統(tǒng)，動力消耗較低；（5）剩余污泥量少：生物膜中微生物處于內(nèi)源呼吸期，增殖速率低。典型工藝：生物濾池（普通生物濾池、高負(fù)荷生物濾池、塔式生物濾池）、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化法、曝氣生物濾池（BAF）、移動床生物膜反應(yīng)器（MBBR）。4.簡述MBR（膜生物反應(yīng)器）的工作原理及主要優(yōu)勢。答案：工作原理：MBR將生物反應(yīng)器與膜分離單元結(jié)合，利用膜（微濾或超濾）的高效截留作用，將活性污泥（MLSS）和大分子有機(jī)物截留在反應(yīng)器內(nèi)，實(shí)現(xiàn)泥水分離，出水直接通過膜過濾排出。主要優(yōu)勢：（1）出水水質(zhì)優(yōu)：膜的截留作用可去除幾乎所有懸浮物（SS≈0）、細(xì)菌和大部分病毒，出水可直接回用；（2）污泥濃度高：反應(yīng)器內(nèi)MLSS可達(dá)8000~15000mg/L（傳統(tǒng)活性污泥法為2000~4000mg/L），容積負(fù)荷高，占地面積小；（3）污泥齡長：SRT可延長至20~100d，促進(jìn)硝化菌、反硝化菌等慢生長微生物的富集，強(qiáng)化脫氮效果；（4）剩余污泥少：長SRT使微生物處于內(nèi)源呼吸階段，污泥產(chǎn)率系數(shù)（Y）低（約0.1~0.3kgVSS/kgBOD5，傳統(tǒng)法為0.4~0.6）；（5）工藝靈活性高：可與A/O、A2/O等工藝結(jié)合，實(shí)現(xiàn)同步脫氮除磷；（6）易于自動控制：膜分離替代二沉池，簡化工藝流程，便于實(shí)現(xiàn)自動化運(yùn)行。5.簡述含氰廢水的主要處理方法及適用條件。答案：（1）堿性氯化法：在堿性條件下（pH=10~11），投加次氯酸鈉（NaClO）或液氯（Cl?），先將CN?氧化為CNO?（不完全氧化），再調(diào)節(jié)pH至7~8，進(jìn)一步氧化為CO?和N?（完全氧化）。適用于中低濃度含氰廢水（CN?<100mg/L），操作簡單，但需控制藥劑投加量，避免過量氯殘留。（2）臭氧氧化法：臭氧（O?）直接氧化CN?為CO?和N?，反應(yīng)速度快，無二次污染。適用于低濃度含氰廢水（CN?<50mg/L），但臭氧發(fā)生器能耗高，運(yùn)行成本較高。（3）電解氧化法：在電解槽中，CN?在陽極被氧化為CNO?，進(jìn)一步分解為CO?和N?。適用于高濃度含氰廢水（CN?>1000mg/L），但電極易鈍化，需定期更換。（4）生物處理法：利用專性微生物（如假單胞菌）將CN?分解為CO?和NH3。適用于低濃度含氰廢水（CN?<50mg/L），需控制pH（6.5~8.5）和溫度（20~30℃），但啟動周期長，對沖擊負(fù)荷敏感。（5）絡(luò)合沉淀法：投加鐵鹽（如FeSO4），使CN?與Fe2?形成穩(wěn)定的亞鐵氰絡(luò)合物（Fe2[Fe(CN)6]）沉淀。適用于含氰廢水與含重金屬廢水的混合處理，需后續(xù)處理沉淀污泥。四、計(jì)算題（每題10分，共30分）1.某城市污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模為5×10?m3/d，進(jìn)水BOD5=200mg/L，出水BOD5=10mg/L，采用活性污泥法，污泥負(fù)荷Ns=0.2kgBOD5/(kgMLSS·d)，MLSS=3500mg/L，污泥回流比R=0.5。試計(jì)算：（1）曝氣池容積V（m3）；（2）每日剩余污泥量ΔX（kg/d）（已知污泥產(chǎn)率系數(shù)Y=0.6kgVSS/kgBOD5，污泥自身氧化系數(shù)Kd=0.05d?1）。答案：（1）曝氣池容積計(jì)算：污泥負(fù)荷Ns=Q(S0Se)/(X·V)，其中Q=5×10?m3/d=5×10?×103L/d=5×10?L/d，S0=200mg/L=0.2kg/m3，Se=10mg/L=0.01kg/m3，X=3500mg/L=3.5kg/m3，Ns=0.2kgBOD5/(kgMLSS·d)。整理公式得：V=Q(S0Se)/(Ns·X)=5×10?×(0.20.01)/(0.2×3.5)=5×10?×0.19/(0.7)=(9500)/(0.7)≈13571.43m3（取13570m3）。（2）剩余污泥量計(jì)算：ΔX=YQ(S0Se)KdVX其中，YQ(S0Se)=0.6×5×10?×(0.20.01)=0.6×5×10?×0.19=0.6×9500=5700kgVSS/d；KdVX=0.05×3.5×13571.43≈0.05×47499.01≈2374.95kgVSS/d；ΔX=57002374.95≈3325.05kgVSS/d（取3325kg/d）。2.某印染廢水需投加PAC（聚合氯化鋁）進(jìn)行混凝處理，原水堿度（以CaCO3計(jì)）為150mg/L，pH=7.5。已知PAC投加量為50mg/L（以Al2O3計(jì)），1molAl2O3消耗2molCaCO3的堿度。試計(jì)算：（1）投加PAC后，消耗的堿度（以CaCO3計(jì)，mg/L）；（2）若剩余堿度需保持≥50mg/L，是否需要投加石灰（CaO）？若需要，計(jì)算石灰投加量（以CaO計(jì)，mg/L）（已知CaO分子量56，CaCO3分子量100）。答案：（1）消耗堿度計(jì)算：PAC投加量為50mg/L（以Al2O3計(jì)），Al2O3摩爾數(shù)=50×10?3g/L/102g/mol≈4.902×10??mol/L（Al2O3分子量=27×2+16×3=102）。根據(jù)反應(yīng)式，1molAl2O3消耗2molCaCO3，因此消耗的CaCO3摩爾數(shù)=2×4.902×10??=9.804×10??mol/L。消耗的堿度（以CaCO3計(jì)）=9.804×10??mol/L×100g/mol×103mg/g=98.04mg/L。（2）剩余堿度=原堿度消耗堿度=15098.04=51.96mg/L≥50mg/L，理論上無需投加石灰。但實(shí)際中需考慮反應(yīng)不完全及波動，若嚴(yán)格要求剩余堿度≥50mg/L，可認(rèn)為無需投加。（注：若原堿度為140mg/L，則剩余堿度=14098.04=41.96mg/L<50mg/L，需投加石灰。此時(shí)需補(bǔ)充堿度=5041.96=8.04mg/L（以CaCO3計(jì)）。CaO與CaCO3的換算關(guān)系為：1molCaO→1molCaCO3（CaO+H2O+CO2→CaCO3+H2O），因此需投加CaO量=8.04mg/L×(56/100)=4.50mg/L。本題中原堿度為150mg/L，故無需投加。）3.某食品廠廢水COD=8000mg/L，流量Q=2000m3/d，采用UASB反應(yīng)器處理，設(shè)計(jì)有機(jī)負(fù)荷率（OLR）=8kgCOD/(m3·d)，COD去除率=85%。試計(jì)算：（1）UASB反應(yīng)器容積V（m3）；（2）每日產(chǎn)生的沼氣量（m3/d）（已知每kgCOD去除產(chǎn)生0.35m3沼氣）。答案：（1）反應(yīng)器容積計(jì)算：OLR=Q×COD0×η/V，其中COD0=8000mg/L=8kg/m3，η=0.85（去除率），OLR=8kgCOD/(m3·d)。整理得：V=Q×COD0×η/OLR=2000×8×0.85/8=2000×0.85=1700m3。（2）沼氣量計(jì)算：每日去除的COD量=Q×COD0×η=2000×8×0.85=13600kg/d；沼氣量=13600kg/d×0.35m3/kg=4760m3/d。五、論述題（20分）論述城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造（從一級B標(biāo)準(zhǔn)提升至一級A標(biāo)準(zhǔn)）的關(guān)鍵技術(shù)路徑及注意事項(xiàng)。答案：城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造的核心目標(biāo)是將出水COD、BOD5、SS、NH3N、TN、TP等指標(biāo)從一級B（COD≤60mg/L，BOD5≤20mg/L，SS≤20mg/L，NH3N≤8mg/L（水溫≤12℃時(shí)15mg/L），TN≤20mg/L，TP≤1.5mg/L）提升至一級A（COD≤50mg/L，BOD5≤10mg/L，SS≤10mg/L，NH3N≤5mg/L（水溫≤12℃時(shí)8mg/L），TN≤15mg/L，TP≤0.5mg/L）。關(guān)鍵技術(shù)路徑及注意事項(xiàng)如下：（一）強(qiáng)化生物處理單元，提升脫氮除磷效率1.優(yōu)化現(xiàn)有工藝運(yùn)行參數(shù)：針對脫氮：延長污泥齡（SRT≥15d）以富集硝化菌，控制溶解氧（好氧區(qū)DO=2~4mg/L，缺氧區(qū)DO<0.5mg/L），增加碳源（如外加乙酸鈉、甲醇）補(bǔ)充反硝化所需碳源（C/N≥4）。針對除磷：縮短SRT（3~5d）促進(jìn)聚磷菌（PAOs）釋磷和吸磷，控制厭氧區(qū)DO<0.2mg/L、ORP<200mV，確保釋磷充分；好氧區(qū)DO=2~3mg/L，促進(jìn)吸磷。2.工藝改造或新增功能段：將傳統(tǒng)A/O工藝升級為A2/O工藝，增加厭氧段強(qiáng)化除磷；引入倒置A2/O工藝（缺氧→厭氧→好氧），優(yōu)先利用原水碳源進(jìn)行反硝化，提高脫氮效率；采用MBBR（移動床生物膜反應(yīng)器）或生物濾池（如反硝化濾池），在現(xiàn)有曝氣池中投加懸浮填料，增加生物量和硝化/反硝化容量。（二）新增深度處理單元，保障SS、TP、TN達(dá)標(biāo)1.除SS與TP：過濾工藝：增設(shè)纖維濾池、轉(zhuǎn)盤濾池或砂濾池（濾速5~10m/h），去除生物處理后殘留的SS（≤10mg/L）；化學(xué)除磷：在二沉池或過濾前投加鐵鹽/鋁鹽（如PAC、PFS），通過混凝沉淀/過濾去除TP（≤0.5mg/L），投加量需根據(jù)TP濃度和去除率計(jì)算（通常1mg/LTP需投加5~8mg/LFe3?）。2.深度脫氮：反硝化濾池：以濾料（如石英砂、陶粒）為載體，投加碳源（甲醇、乙酸鈉），將NO3?N還