2025環(huán)境工程專業(yè)考研水處理工程真題試卷及答案考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.下列關(guān)于水體中懸浮物顆粒沉降的描述，錯(cuò)誤的是（）。A.理想沉淀是指顆粒在沉速恒定的理想條件下自由沉降。B.沉降速度與顆粒濃度成正比。C.重力沉降適用于去除相對密度大于1的顆粒。D.沉淀池的去除效率與水力停留時(shí)間密切相關(guān)。2.混凝處理的主要目的是（）。A.降低水的濁度。B.殺滅水中的病原微生物。C.去除水中的溶解性有機(jī)物。D.沉淀水中的重金屬離子。3.下列水處理方法中，屬于物理化學(xué)處理方法的是（）。A.活性污泥法。B.過濾。C.混凝沉淀。D.生物膜法。4.對于給水處理，通常優(yōu)先考慮采用快濾池的原因是（）。A.投資成本低。B.過濾效率高，出水水質(zhì)好。C.運(yùn)行管理方便。D.能有效去除所有類型微生物。5.下列關(guān)于活性污泥法描述錯(cuò)誤的是（）。A.是一種生物處理方法。B.利用活性污泥中的微生物降解有機(jī)物。C.需要嚴(yán)格控制污泥沉降比。D.出水水質(zhì)主要取決于污泥齡。6.廢水處理中，通常將pH調(diào)節(jié)至中性范圍（6-9）的主要目的是（）。A.優(yōu)化生物處理效率。B.防止管道腐蝕。C.促進(jìn)重金屬離子沉淀。D.以上都是。7.下列關(guān)于膜生物反應(yīng)器（MBR）的描述，正確的是（）。A.通常適用于低濃度廢水處理。B.存在膜污染問題，需要定期清洗或更換膜。C.出水水質(zhì)通常不如傳統(tǒng)活性污泥法。D.不需要污泥回流。8.消毒的目的是（）。A.去除水中的懸浮物。B.去除水中的溶解性有機(jī)物。C.殺滅水中的病原微生物。D.提高水的口感。9.下列關(guān)于給水處理中預(yù)氧化的描述，錯(cuò)誤的是（）。A.預(yù)氧化的目的是去除水中的鐵、錳。B.常用的預(yù)氧化劑有氯、臭氧、高錳酸鉀。C.預(yù)氧化可以提高后續(xù)消毒效果。D.預(yù)氧化過程會(huì)產(chǎn)生有害副產(chǎn)物。10.水處理廠中，通常將細(xì)格柵和粗格柵設(shè)置在（）。A.混凝沉淀池之后。B.過濾池之后。C.污水提升泵站之前。D.消毒單元之后。二、填空題1.混凝沉淀過程中，為提高去除效果，常投加______作為混凝劑。2.活性污泥法中，影響微生物活性的重要環(huán)境因素包括溫度、pH、溶解氧和______。3.水處理中常用的消毒方法有______、臭氧消毒和紫外線消毒。4.過濾池的反沖洗目的是清除濾層中的______，恢復(fù)過濾能力。5.廢水處理工藝的選擇需要根據(jù)______、出水水質(zhì)要求和處理成本等因素綜合確定。6.污水處理廠產(chǎn)生的污泥屬于______污染物。7.生物膜法處理廢水的主要機(jī)理是利用附著在填料表面上的______降解有機(jī)物。8.水的濁度主要是由水中的______懸浮物引起的。9.在進(jìn)行廢水化學(xué)沉淀處理時(shí)，通常需要控制溶液的______，使目標(biāo)污染物形成沉淀物。10.膜分離技術(shù)根據(jù)膜孔徑大小和分離原理不同，可分為微濾、超濾、納濾和______等。三、名詞解釋1.沉降速度2.混凝3.活性污泥4.污泥齡5.膜污染四、簡答題1.簡述混凝沉淀的基本原理及其影響因素。2.簡述活性污泥法運(yùn)行過程中需要監(jiān)測和控制的主要水質(zhì)參數(shù)及其意義。3.與傳統(tǒng)活性污泥法相比，簡述膜生物反應(yīng)器（MBR）的主要優(yōu)點(diǎn)。4.簡述水處理廠中設(shè)置預(yù)氧化單元的必要性和可能遇到的問題。五、計(jì)算題1.某城市給水廠采用慢濾池過濾，濾池面積500m2，設(shè)計(jì)濾速為8m/h。若某日濾池進(jìn)水流量為2.4m3/s，求該日濾池的濾水負(fù)荷（m3/（m2·h））。2.某污水處理廠每日處理污水量為50000m3，采用活性污泥法處理，曝氣池污泥濃度為3000mg/L（以干污泥計(jì)），污泥齡為8天。求每日產(chǎn)生的剩余污泥量（kg干污泥/d）。六、論述題試論述選擇給水或廢水處理工藝時(shí)需要考慮的主要因素及其內(nèi)在聯(lián)系。試卷答案一、選擇題1.B解析：沉降速度是指顆粒在恒定水流和重力作用下垂直向下的沉降速率。對于理想沉淀，顆粒沉降不受周圍其他顆粒影響，其沉降速度僅與顆粒自身性質(zhì)（如大小、形狀、密度）和水力條件（如流速）有關(guān)，與顆粒濃度無關(guān)。渾濁水中，顆粒濃度較高時(shí)，顆粒間會(huì)發(fā)生相互干擾，導(dǎo)致實(shí)際沉降速度低于理想沉降速度，甚至出現(xiàn)異向沉降。2.A解析：混凝處理的核心是通過投加混凝劑，使水中細(xì)小、分散的懸浮物顆粒脫穩(wěn)、相互碰撞并聚結(jié)成較大的絮體，然后在重力作用下沉降分離，從而有效降低水的濁度。其他選項(xiàng)描述的是消毒、吸附或沉淀重金屬等不同水處理過程或目標(biāo)。3.C解析：物理化學(xué)處理方法是指同時(shí)利用物理和化學(xué)作用的處理技術(shù)。混凝沉淀就是典型的物理化學(xué)方法，其中物理過程是顆粒的碰撞和沉降，化學(xué)過程是混凝劑水解產(chǎn)物對顆粒表面電荷的中和和架橋作用。過濾主要是物理過程，活性污泥法和生物膜法主要是生物過程。4.B解析：快濾池具有濾速高、濾料較粗、水頭損失較小、過濾效率較高等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效去除水中的懸浮物，保證給水濁度達(dá)標(biāo)。雖然投資和運(yùn)行可能稍高，但其高效的過濾性能是優(yōu)先采用的主要原因。5.D解析：活性污泥法的出水水質(zhì)不僅取決于污泥齡，還受到進(jìn)水水質(zhì)水量、曝氣量、溫度、pH等多種因素的綜合影響。污泥齡（SRT）是控制污泥濃度和內(nèi)源呼吸的關(guān)鍵參數(shù)，對出水有機(jī)物濃度有顯著影響，但不是唯一決定因素。6.D解析：調(diào)節(jié)廢水pH至中性范圍有多重目的：許多微生物在接近中性的pH下活性最佳，有利于生物處理；中性pH有助于某些重金屬離子形成氫氧化物沉淀，便于去除；同時(shí)也能保護(hù)后續(xù)處理單元（如管道、設(shè)備）不被強(qiáng)酸或強(qiáng)堿腐蝕。7.B解析：MBR將生物處理與膜分離技術(shù)結(jié)合，膜分離能有效截留所有顆粒物和微生物，因此出水水質(zhì)非常優(yōu)秀，幾乎可以完全去除懸浮物和病原體。膜污染是MBR運(yùn)行中普遍存在且需要解決的關(guān)鍵問題。與傳統(tǒng)活性污泥法相比，MBR出水水質(zhì)更好，但運(yùn)行成本（尤其是膜組件）更高。MBR通過膜分離替代了傳統(tǒng)二沉池，但通常仍需進(jìn)行污泥回流。8.C解析：消毒是水處理過程中必不可少的環(huán)節(jié)，其核心目的是殺滅水中的病原微生物（如細(xì)菌、病毒、原生動(dòng)物等），以保障飲用水的公共衛(wèi)生安全。去除懸浮物、溶解性有機(jī)物和提高口感屬于其他處理目標(biāo)。9.A解析：預(yù)氧化的主要目的包括：去除水中鐵、錳（通常在過濾前進(jìn)行，稱為除鐵除錳）；改善后續(xù)消毒效果（如去除干擾消毒的有機(jī)物，或提高氯的消毒效率）；為生物處理創(chuàng)造有利條件（如預(yù)先分解部分難降解有機(jī)物）。產(chǎn)生有害副產(chǎn)物是某些消毒方法（如氯消毒）的潛在問題。10.C解析：在污水處理流程中，提升泵站通常位于預(yù)處理單元之后、主干管或后續(xù)處理單元之前。此時(shí)水流速度較快，如果水中含有較大的懸浮物或雜質(zhì)，容易堵塞泵的葉輪，造成運(yùn)行事故。因此，需要在提升泵站之前設(shè)置粗格柵和細(xì)格柵，去除這些雜質(zhì)，保護(hù)泵的安全穩(wěn)定運(yùn)行。二、填空題1.混凝劑解析：混凝劑是混凝過程中投加的化學(xué)藥劑，其作用是通過水解或電離產(chǎn)生帶電膠體，中和水中懸浮物顆粒表面的電荷，破壞顆粒間的靜電斥力，促進(jìn)顆粒相互靠近并聚結(jié)成較大的絮體。2.溶解氧解析：溶解氧是活性污泥中好氧微生物生存和代謝必需的，其濃度直接影響微生物的活性、代謝速率和污泥沉降性能。溫度、pH、營養(yǎng)物質(zhì)也是影響微生物活性的關(guān)鍵因素。3.氯消毒解析：氯消毒是目前應(yīng)用最廣泛、最經(jīng)濟(jì)有效的消毒方法之一。臭氧消毒和紫外線消毒也是常用的物理或化學(xué)消毒方法，各有優(yōu)缺點(diǎn)。4.滯留泥解析：過濾池反沖洗的目的是通過反向水流沖刷濾池濾料表面，清除附著在濾料表面和內(nèi)部孔隙中的污垢、懸浮泥漿（即滯留泥），恢復(fù)濾料的孔隙率和過濾性能。5.原水水質(zhì)水量解析：原水的水質(zhì)（如濁度、懸浮物含量、有機(jī)物濃度、pH、溫度等）和水量（流量大小及其變化）是選擇和設(shè)計(jì)水處理工藝的基礎(chǔ)依據(jù)，直接影響工藝流程的選擇、處理單元的規(guī)模和參數(shù)。6.污水解析：污水處理廠處理的是城市污水或工業(yè)廢水，這些水本身含有污染物。處理過程中產(chǎn)生的污泥，其性質(zhì)和成分與原污水密切相關(guān)，屬于水污染物的固態(tài)形態(tài)。7.微生物解析：生物膜法是利用附著在填料、濾料或構(gòu)筑物內(nèi)壁表面上的微生物群體（生物膜）來處理水。生物膜中的微生物利用水中的有機(jī)物作為營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行代謝，從而降解污染物。8.細(xì)解析：水的濁度是指水中懸浮物對光的散射程度，這些懸浮物主要是粒徑在膠體范圍到懸浮態(tài)的微小顆粒，通常是細(xì)小的固體顆?；蚰z體。9.化學(xué)沉淀劑解析：化學(xué)沉淀處理是通過投加化學(xué)藥劑（沉淀劑），與目標(biāo)污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成溶解度較低的沉淀物，然后通過沉淀或過濾將其從水中去除?？刂迫芤旱幕瘜W(xué)條件（如pH、氧化還原電位等）以及投加適量的沉淀劑是確保沉淀反應(yīng)有效進(jìn)行的關(guān)鍵。10.反滲透解析：膜分離技術(shù)根據(jù)膜孔徑大小和分離原理可分為微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）和反滲透（RO）。反滲透是孔徑最小的膜分離技術(shù)，能有效去除幾乎所有的溶解鹽類和分子量較小的有機(jī)物。三、名詞解釋1.沉降速度：指顆粒在重力作用下，從靜止的液體中沉降時(shí)，其終端速度。對于理想沉淀，它取決于顆粒自身特性（如密度、粒徑、形狀）和流體性質(zhì)（如密度、粘度）。2.混凝：是指向水中投加混凝劑，使水中細(xì)小、分散的懸浮物（膠體）脫穩(wěn)，失去穩(wěn)定性，并在水中相互碰撞、聚合，形成較大的絮體（微絮體）的過程。混凝是后續(xù)沉淀或過濾去除懸浮物的前提。3.活性污泥：是指在污水處理過程中，利用特定微生物（主要是細(xì)菌）在污水中生長繁殖形成的，富含這些微生物的絮狀物?；钚晕勰嗑哂辛己玫奈?、分解有機(jī)物的能力，是活性污泥法處理污水的核心物質(zhì)。4.污泥齡：指在曝氣池中，單位體積活性污泥總量（以干污泥計(jì)）所能夠處理的污水體積（以體積計(jì)）的比值，單位通常是“天”。它代表了活性污泥在系統(tǒng)中平均停留的時(shí)間，是控制微生物種群結(jié)構(gòu)和去除效果的重要參數(shù)。5.膜污染：指在膜分離過程中，水中的溶解性物質(zhì)（如有機(jī)物、鹽類）在膜表面吸附、沉積、結(jié)垢，或微生物在膜表面附著、生長繁殖，導(dǎo)致膜孔堵塞、膜表面粗糙度增加、膜通量下降、阻力升高等現(xiàn)象，從而降低膜分離性能的過程。四、簡答題1.簡述混凝沉淀的基本原理及其影響因素。解析：混凝沉淀的基本原理是：向水中投加混凝劑后，混凝劑在水解或電離過程中產(chǎn)生帶電膠體（通常為陽離子膠體），這些帶電膠體與水中懸浮的、通常帶相反電荷或呈電中性的膠體顆粒相互接近。通過電性中和、吸附架橋、網(wǎng)捕卷集等作用，使細(xì)小顆粒失去穩(wěn)定性，相互碰撞、聚合形成較大的絮體。這些絮體在重力的作用下沉降分離，從而達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。影響因素主要包括：混凝劑種類和投加量、pH值、水溫、水的濁度和色度、水中有機(jī)物含量、攪拌（或混合）強(qiáng)度與時(shí)間、接觸反應(yīng)時(shí)間等。其中，混凝劑投加量、pH值和攪拌條件是最關(guān)鍵的影響因素。2.簡述活性污泥法運(yùn)行過程中需要監(jiān)測和控制的主要水質(zhì)參數(shù)及其意義。解析：活性污泥法運(yùn)行需要監(jiān)測和控制的主要水質(zhì)參數(shù)包括：*溶解氧（DO）：好氧微生物降解有機(jī)物需要氧氣，低DO會(huì)抑制微生物活性，影響處理效果；高DO會(huì)增加能耗。通常需維持在2-4mg/L。*污泥濃度（MLSS）：反映曝氣池中活性污泥的數(shù)量，污泥濃度越高，單位體積的處理能力越強(qiáng)，但過高可能導(dǎo)致污泥膨脹或處理效果下降。需根據(jù)水量、水質(zhì)和DO等適時(shí)調(diào)整。*污泥沉降比（SV%）：反映活性污泥的沉降性能和密實(shí)程度，是判斷污泥是否發(fā)生膨脹的指標(biāo)之一。適宜的沉降比有助于實(shí)現(xiàn)良好的泥水分離。*污泥體積指數(shù)（SVI）：單位重量干污泥所占的體積，更能反映污泥的沉降和凝聚性能。SVI過高可能指示污泥膨脹，過低可能指示污泥老化或壓實(shí)。*BOD/COD比：反映進(jìn)水有機(jī)物的可生化性。BOD/COD比過低時(shí)，微生物難以充分降解有機(jī)物，影響處理效果。*pH值：影響微生物的酶活性和絮體形成，通常需維持在6.5-8.5之間。*溫度：影響微生物的代謝速率，過高或過低都會(huì)影響處理效果。需根據(jù)季節(jié)變化進(jìn)行調(diào)整或采取保溫措施。監(jiān)測和控制這些參數(shù)的意義在于維持活性污泥系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，保證高效的有機(jī)物去除效果，實(shí)現(xiàn)良好的泥水分離，防止污泥膨脹等問題，確保出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。3.與傳統(tǒng)活性污泥法相比，簡述膜生物反應(yīng)器（MBR）的主要優(yōu)點(diǎn)。解析：與傳統(tǒng)活性污泥法相比，膜生物反應(yīng)器（MBR）的主要優(yōu)點(diǎn)包括：*出水水質(zhì)極好：MBR利用膜分離技術(shù)，能截留所有懸浮物（包括細(xì)菌、病毒等微生物），出水濁度極低，細(xì)菌和病原體去除率極高。*污泥濃度高：膜分離取代了二沉池，無需考慮污泥沉降性能，可維持很高的污泥濃度（MLSS可達(dá)5000-15000mg/L甚至更高），提高了系統(tǒng)處理能力和容積負(fù)荷。*占地面積?。河捎谖勰酀舛雀?，處理單位水量所需的曝氣池容積大大減小，且無需二沉池，因此整個(gè)水處理廠的占地面積可以顯著減小。*污泥產(chǎn)量少：高污泥濃度運(yùn)行，單位處理水量產(chǎn)生的剩余污泥量相對較少。*適應(yīng)性強(qiáng)：MBR對水質(zhì)水量的變化具有較好的適應(yīng)能力，不易發(fā)生污泥膨脹等問題。主要缺點(diǎn)是運(yùn)行成本較高（膜組件的造價(jià)和更換成本）、易發(fā)生膜污染（需要定期清洗或更換膜）。4.簡述水處理廠中設(shè)置預(yù)氧化單元的必要性和可能遇到的問題。解析：在水處理廠中設(shè)置預(yù)氧化單元的必要性主要包括：*去除鐵、錳：對于原水鐵、錳含量較高的地表水，預(yù)氧化（常用氯、高錳酸鉀、臭氧等）可以將溶解狀態(tài)的鐵、錳氧化成易于通過過濾去除的氫氧化物沉淀。*改善消毒效果：水中存在的某些有機(jī)物（如腐殖酸）會(huì)消耗消毒劑（如氯），或與消毒劑反應(yīng)生成消毒副產(chǎn)物。預(yù)氧化（如臭氧）能有效破壞這些有機(jī)物的結(jié)構(gòu)，提高后續(xù)消毒劑（如氯）的利用率和消毒效率，或降低消毒副產(chǎn)物的生成風(fēng)險(xiǎn)。*提高生物處理效率：預(yù)氧化（如高錳酸鉀）能將部分難降解的有機(jī)物氧化成易生物降解的物質(zhì)，有利于后續(xù)的生物處理單元。可能遇到的問題主要包括：*產(chǎn)生有害副產(chǎn)物：某些預(yù)氧化方法（如氯預(yù)氧化）可能產(chǎn)生溴酸鹽等有害消毒副產(chǎn)物，需要控制氧化條件或選擇更安全的預(yù)氧化劑。*加劇后續(xù)處理負(fù)荷：預(yù)氧化可能將一些原本穩(wěn)定的有機(jī)物氧化，增加了后續(xù)處理單元（如過濾、消毒）的負(fù)荷。*投資和運(yùn)行成本增加：增加預(yù)氧化單元意味著增加了處理流程和設(shè)備，導(dǎo)致投資和能耗（如臭氧法）或藥耗（如加氯）成本增加。五、計(jì)算題1.某城市給水廠采用慢濾池過濾，濾池面積500m2，設(shè)計(jì)濾速為8m/h。若某日濾池進(jìn)水流量為2.4m3/s，求該日濾池的濾水負(fù)荷（m3/（m2·h））。解析：濾水負(fù)荷是指單位時(shí)間內(nèi)通過單位過濾面積的水量。計(jì)算公式為：濾水負(fù)荷=進(jìn)水流量/濾池面積。首先統(tǒng)一單位，進(jìn)水流量2.4m3/s=2.4*3600L/h=8640m3/h。濾池面積A=500m2。代入公式：濾水負(fù)荷=8640m3/h/500m2=17.28m3/(m2·h)。2.某污水處理廠每日處理污水量為50000m3，采用活性污泥法處理，曝氣池污泥濃度為3000mg/L（以干污泥計(jì)），污泥齡為8天。求每日產(chǎn)生的剩余污泥量（kg干污泥/d）。解析：每日產(chǎn)生的剩余污泥量主要由兩部分組成：內(nèi)源呼吸消耗的污泥量和因微生物增殖超出系統(tǒng)容納能力而排放的污泥量。對于穩(wěn)定運(yùn)行且排泥量固定的系統(tǒng)，剩余污泥量（RAS）通常按以下公式估算：RAS=(X*Q*SRT)/(1+Kd*SRT)，其中X為污泥濃度（mg/L），Q為水量（m3/d），SRT為污泥齡（d），Kd為內(nèi)源呼吸速率系數(shù)（d?1），通常取值在0.05-0.1d?1。為簡化計(jì)算，若忽略內(nèi)源呼吸或假設(shè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，剩余污泥量約等于每日新增微生物量，即：RAS≈X*Q/1000。代入數(shù)據(jù)：X=3000mg/L=3kg/m3，Q=50000m3/d。每日剩余污泥量≈3kg/m3*50000m3/d/1000=150kg干污泥/d。此為簡化估算值，實(shí)際值可能因Kd等因素而有所不同。六、論述題試論述選擇給水或廢水處理工藝時(shí)需要考慮的主要因素及其內(nèi)在聯(lián)系。解析：選擇給水或廢水處理工藝是一個(gè)復(fù)雜的過程，需要綜合考慮多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的因素，主要包括：1.原水/廢水水質(zhì)水量:這是最基礎(chǔ)也是最關(guān)鍵的因素。原水的水質(zhì)（濁度、色度、鐵錳、有機(jī)物、病原體種類和數(shù)量、pH、溫度、特殊污染物等）和水量（平均流量、高峰流量、季節(jié)性變化）直接決定了所需處理單元的類型、數(shù)量、規(guī)模和處理難度。例如，高濁度水需要較強(qiáng)的混凝沉淀能力，高有機(jī)物含量可能需要預(yù)氧化或強(qiáng)化生物處理。2.出水水質(zhì)要求:出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（如濁度、細(xì)菌總數(shù)、消毒要求、特定污染物去除率等）是工藝選擇的主要導(dǎo)向。更高的出水水質(zhì)要求通常意味著需要更復(fù)雜、更嚴(yán)格的處理工藝