环境工程水处理技术理论题

环境工程水处理技术理论题姓名_________________________地址_______________________________学号______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------线--------------------------1.请首先在试卷的标封处填写您的姓名，身份证号和地址名称。2.请仔细阅读各种题目，在规定的位置填写您的答案。一、填空题1.水处理工艺中的“预处理”指的是对进水进行预处理，包括去除颗粒物、有机物、悬浮物等，以降低后续处理过程的难度。

2.水处理过程中，去除悬浮物的方法主要有：

沉淀法：通过投加化学药剂或自然沉降，使悬浮物在水中形成絮体沉淀；

过滤法：利用滤网或滤层拦截悬浮物，以达到净化水质的目的；

离心法：通过高速旋转产生的离心力，将悬浮物从水中分离出来。

3.生物膜法在水处理中主要用于：

去除有机物：通过微生物在生物膜上的生长和代谢，将水中的有机物分解为无害物质；

硝化/反硝化作用：通过微生物的硝化和反硝化作用，去除水中的氨氮和亚硝酸盐。

4.离子交换法中，阴离子交换树脂的离子交换反应式为：

\[R_(OH)_nX^\rightarrowR_(O^)_nH^X^\]

其中，\(R_(OH)_n\)为阴离子交换树脂，\(X^\)为交换的阴离子。

5.水处理过程中，化学混凝剂的主要作用是：

凝聚悬浮物：通过化学反应，使悬浮物颗粒表面带电荷，相互吸引形成较大的絮体，便于后续的沉淀或过滤去除；

提高去除效果：通过化学混凝剂的作用，提高悬浮物和其他污染物的去除效率。

答案及解题思路：

答案：

1.对进水进行预处理

2.沉淀法、过滤法、离心法

3.去除有机物、硝化/反硝化作用

4.\(R_(OH)_nX^\rightarrowR_(O^)_nH^X^\)

5.凝聚悬浮物，提高去除效果

解题思路：

1.根据水处理工艺中预处理的概念，理解预处理的主要目的是对进水进行处理，以降低后续处理难度。

2.了解水处理中去除悬浮物的主要方法，包括沉淀、过滤和离心等。

3.结合生物膜法的原理和应用，知道其在水处理中主要用于去除有机物和进行硝化/反硝化作用。

4.通过离子交换法的反应原理，推导出阴离子交换树脂的离子交换反应式。

5.根据化学混凝剂的作用机理，明确其在水处理过程中主要用于凝聚悬浮物和提高去除效果。二、选择题1.以下哪种物质不属于水处理过程中的有机污染物？

A.硫酸盐

B.氨氮

C.硝酸盐

D.脂肪酸

答案：A

解题思路：在水处理过程中，有机污染物通常是指含碳的化合物，如氨基酸、脂肪酸等。硫酸盐、氨氮和硝酸盐属于无机物，其中硫酸盐是由硫元素和氧元素组成的化合物，不属于有机污染物。

2.水处理过程中，以下哪种方法适用于去除水中重金属离子？

A.吸附法

B.沉淀法

C.过滤法

D.离子交换法

答案：D

解题思路：离子交换法是一种有效去除水中重金属离子的方法。通过使用离子交换树脂，可以使重金属离子与树脂上的离子发生交换，从而去除水中的重金属。

3.以下哪种物质属于水处理过程中的消毒剂？

A.氢氧化钠

B.氯化钠

C.次氯酸钠

D.硫酸钠

答案：C

解题思路：消毒剂是用于杀灭或抑制水中微生物的物质。次氯酸钠是一种常见的消毒剂，具有强氧化性，可以有效杀灭水中的细菌、病毒等微生物。

4.水处理过程中，以下哪种方法适用于去除水中的悬浮固体？

A.生物膜法

B.离子交换法

C.吸附法

D.沉淀法

答案：D

解题思路：沉淀法是一种去除水中悬浮固体的有效方法。通过添加沉淀剂，可以使悬浮固体形成沉淀物，从而实现固液分离。

5.水处理过程中，以下哪种方法适用于去除水中的色度？

A.生物膜法

B.吸附法

C.离子交换法

D.沉淀法

答案：B

解题思路：吸附法是一种去除水中色度的有效方法。通过使用活性炭等吸附剂，可以吸附水中的有机物、色素等，从而降低水的色度。三、判断题1.水处理过程中，预处理主要是为了提高后续处理工艺的效果。（）

（√）解题思路：预处理在水处理工艺中是一个的步骤，其目的是去除水中的大部分悬浮固体、胶体物质、溶解性有机物、氮、磷等，以减少后续处理工艺的负担，提高处理效率，保证处理效果。

2.水处理过程中，过滤法适用于去除水中的悬浮固体和胶体物质。（）

（√）解题思路：过滤法是一种物理水处理方法，主要用来去除水中的悬浮固体和胶体物质。它通过过滤介质，如砂滤池、活性炭过滤器等，截留和去除这些颗粒物质，从而达到净化水质的目的。

3.生物膜法在水处理中主要用于去除有机污染物。（）

（√）解题思路：生物膜法是利用微生物在固体表面形成生物膜来降解有机污染物的方法。这种方法能够有效去除水中的有机物，如生活污水中的有机物，工业废水中的有机污染物等。

4.离子交换法中，阳离子交换树脂的离子交换反应式为：RNH4H=RHNH4。（）

（×）解题思路：离子交换法是利用离子交换树脂的选择性吸附功能，去除水中的一种或多种离子。阳离子交换树脂的离子交换反应式通常为：RNH4M2=RM2NH4，其中M2代表水中需要去除的阳离子。

5.水处理过程中，化学混凝剂的主要作用是使悬浮固体和胶体物质絮凝沉淀。（）

（√）解题思路：化学混凝剂在水处理中起到的关键作用是通过与悬浮固体和胶体物质发生化学反应，形成较大的絮体，使其能够通过沉淀或浮升等方式从水中去除，从而提高水质。

：四、简答题1.简述水处理过程中预处理的目的和方法。

a.预处理的目的：

提高后续处理单元的处理效率。

保障水处理工艺的稳定运行。

降低处理成本。

保障水质满足排放标准。

b.预处理的方法：

物理法：沉淀、过滤、离心等。

化学法：投加药剂，调节pH值等。

生物法：活性污泥法、生物膜法等。

2.简述生物膜法在水处理中的应用及原理。

a.应用：

给水处理：去除有机物、悬浮物、重金属离子等。

废水处理：处理生活污水、工业废水等。

b.原理：

微生物在固体表面形成生物膜，通过生物膜上的微生物降解水中的污染物。

3.简述离子交换法在水处理中的应用及原理。

a.应用：

去除水中的钙、镁离子，降低水的硬度。

去除重金属离子。

去除有机污染物。

b.原理：

离子交换树脂中的活性基团与水中的离子进行交换，去除目标离子。

4.简述化学混凝法在水处理中的应用及原理。

a.应用：

给水处理：去除悬浮物、有机物、色度等。

废水处理：去除重金属离子、有机污染物等。

b.原理：

投加混凝剂，使悬浮物、有机物等颗粒形成较大的絮体，便于后续的沉淀或过滤。

5.简述消毒法在水处理中的应用及原理。

a.应用：

给水处理：消毒饮用水，保障居民健康。

废水处理：消毒废水，防止二次污染。

b.原理：

利用消毒剂（如氯、臭氧等）的氧化作用，杀灭水中的病原微生物。

答案及解题思路：

1.答案：水处理过程中预处理的目的在于提高后续处理单元的处理效率、保障水处理工艺的稳定运行、降低处理成本以及保障水质满足排放标准。预处理方法包括物理法（沉淀、过滤、离心等）、化学法（投加药剂、调节pH值等）和生物法（活性污泥法、生物膜法等）。

解题思路：理解预处理在水处理工艺中的重要性，明确预处理的目的和方法，并能列举具体预处理方法。

2.答案：生物膜法在水处理中的应用包括给水处理和废水处理。其原理是通过微生物在固体表面形成生物膜，生物膜上的微生物降解水中的污染物。

解题思路：掌握生物膜法的应用领域和原理，理解微生物在生物膜中的降解作用。

3.答案：离子交换法在水处理中的应用包括去除水中的钙、镁离子，降低水的硬度；去除重金属离子；去除有机污染物。其原理是离子交换树脂中的活性基团与水中的离子进行交换，去除目标离子。

解题思路：了解离子交换法的应用范围和原理，明确离子交换树脂的作用。

4.答案：化学混凝法在水处理中的应用包括给水处理和废水处理。其原理是投加混凝剂，使悬浮物、有机物等颗粒形成较大的絮体，便于后续的沉淀或过滤。

解题思路：掌握化学混凝法的应用领域和原理，理解混凝剂的作用。

5.答案：消毒法在水处理中的应用包括给水处理和废水处理。其原理是利用消毒剂（如氯、臭氧等）的氧化作用，杀灭水中的病原微生物。

解题思路：了解消毒法的应用范围和原理，明确消毒剂的作用。五、论述题1.论述水处理过程中预处理的重要性及方法。

重要性：

预处理是水处理过程中的第一步，其重要性主要体现在以下几个方面：

1.提高后续处理单元的效率。

2.延长水处理设施的使用寿命。

3.防止设备损坏。

4.降低后续处理成本。

方法：

1.物理预处理：

预沉：去除大颗粒悬浮物。

过滤：去除细小悬浮物。

2.化学预处理：

预氧化：去除有机物、臭味物质。

预混凝：去除胶体和悬浮物。

2.论述生物膜法在水处理中的应用及优缺点。

应用：

生物膜法广泛应用于污水处理、饮用水净化、工业废水处理等领域。

在污水处理中，生物膜法可去除有机物、氮、磷等污染物。

优缺点：

优点：

1.具有良好的处理效果。

2.可处理浓度较高的有机物。

3.可同时去除多种污染物。

缺点：

1.生物膜易于积累，导致污染。

2.生物膜降解产物可能对环境造成二次污染。

3.处理时间长，运行成本较高。

3.论述离子交换法在水处理中的应用及优缺点。

应用：

离子交换法常用于去除水中的硬度、重金属、有机污染物等。

优缺点：

优点：

1.选择性好，可去除特定离子。

2.运行稳定，处理效果可靠。

3.可处理浓度较高的污染物。

缺点：

1.处理成本高。

2.需定期更换或再生离子交换树脂。

3.可能产生二次污染。

4.论述化学混凝法在水处理中的应用及优缺点。

应用：

化学混凝法广泛应用于饮用水处理、工业废水处理、污水处理等领域。

优缺点：

优点：

1.操作简单，易于控制。

2.去除效果好，可去除悬浮物、胶体等污染物。

3.处理成本低。

缺点：

1.可能产生二次污染，如铝、铁等。

2.处理效果受原水水质影响较大。

5.论述消毒法在水处理中的应用及优缺点。

应用：

消毒法是水处理过程中的一环，主要用于杀灭病原微生物，保证饮用水安全。

优缺点：

优点：

1.可有效杀灭病原微生物。

2.运行成本低。

3.操作简单。

缺点：

1.可能产生有害物质，如三卤甲烷等。

2.消毒效果受原水水质和消毒剂的影响。

答案及解题思路：

答案：

1.预处理的重要性体现在提高后续处理单元效率、延长水处理设施使用寿命、防止设备损坏和降低后续处理成本等方面。方法包括物理预处理（如预沉、过滤）和化学预处理（如预氧化、预混凝）。

2.生物膜法应用广泛，可处理浓度较高的有机物，但可能积累污染和产生二次污染。优点包括处理效果好、处理成本低，缺点包括可能产生二次污染和运行成本较高。

3.离子交换法用于去除硬度、重金属等，优点是选择性好、运行稳定，缺点是处理成本高、需定期更换或再生树脂。

4.化学混凝法操作简单，去除效果好，但可能产生二次污染。优点包括操作简单、处理成本低，缺点包括可能产生二次污染和处理效果受原水水质影响。

5.消毒法能有效杀灭病原微生物，运行成本低，但可能产生有害物质。优点包括处理效果好、运行成本低，缺点包括可能产生二次污染和处理效果受原水水质和消毒剂的影响。

解题思路：

分析问题，明确要求论述的主题和内容。

结合水处理技术的相关知识点，阐述主题的重要性和应用方法。

分析每种方法的优缺点，包括其处理效果、成本、操作难度等方面。

综合考虑，给出合理的答案。六、计算题1.氨氮氧化所需次氯酸钠浓度计算

题目描述：若某水样中含有100mg/L的氨氮，试计算需加入多少mg/L的次氯酸钠才能将其完全氧化？

解题思路：氨氮（NH3）在次氯酸钠（NaClO）的作用下，会被氧化成氮气（N2）和水（H2O）。化学反应方程式为：2NH33NaClO→N23NaCl3H2O。根据化学计量学，1摩尔NH3需要1.5摩尔NaClO。氨氮的摩尔质量为17g/mol，次氯酸钠的摩尔质量为74.5g/mol。

计算过程：

\[

\text{所需次氯酸钠浓度（mg/L）}=\frac{100\text{mg/L}\times74.5\text{g/mol}}{17\text{g/mol}\times1.5}=\frac{7450}{25.5}\approx293.1\text{mg/L}

\]

2.悬浮固体去除所需聚合氯化铝浓度计算

题目描述：若某水样中含有500mg/L的悬浮固体，试计算需加入多少mg/L的聚合氯化铝才能将其去除？

解题思路：聚合氯化铝（PAC）在水中会形成絮体，吸附悬浮固体。去除效率取决于PAC的投加量和絮凝效果。一般情况下，PAC的投加量按固体质量比计算，假设去除效率为100%。

计算过程：

\[

\text{所需聚合氯化铝浓度（mg/L）}=500\text{mg/L}\times\frac{PAC的摩尔质量}{悬浮固体的摩尔质量}

\]

其中，PAC的摩尔质量为342g/mol（假设），悬浮固体的摩尔质量需根据具体物质确定。

3.硫酸盐沉淀所需氢氧化钠浓度计算

题目描述：若某水样中含有100mg/L的硫酸盐，试计算需加入多少mg/L的氢氧化钠才能将其沉淀？

解题思路：硫酸盐（SO4^2）在氢氧化钠（NaOH）的作用下，会形成硫酸钡（BaSO4）沉淀。化学反应方程式为：SO4^2Ba^2→BaSO4↓。假设使用的是钡盐，Ba^2的摩尔质量为137g/mol。

计算过程：

\[

\text{所需氢氧化钠浓度（mg/L）}=\frac{100\text{mg/L}\times137\text{g/mol}}{96\text{g/mol}}=\frac{13700}{96}\approx142.9\text{mg/L}

\]

4.色度去除所需活性炭浓度计算

题目描述：若某水样中含有10mg/L的色度，试计算需加入多少mg/L的活性炭才能将其去除？

解题思路：活性炭具有吸附功能，去除色度主要依赖于其吸附能力。实际投加量取决于活性炭的吸附效率和色度物质的具体性质。

计算过程：

\[

\text{所需活性炭浓度（mg/L）}=\text{色度浓度}\times\text{吸附效率}

\]

吸附效率需根据具体活性炭和色度物质的性质确定。

5.余氯还原所需亚硫酸钠浓度计算

题目描述：若某水样中含有5mg/L的余氯，试计算需加入多少mg/L的亚硫酸钠才能将其还原？

解题思路：余氯（Cl2）在亚硫酸钠（Na2SO3）的作用下，会被还原成氯化物。化学反应方程式为：Cl2Na2SO3H2O→2NaClH2SO4。根据化学计量学，1摩尔Cl2需要1摩尔Na2SO3。

计算过程：

\[

\text{所需亚硫酸钠浓度（mg/L）}=\frac{5\text{mg/L}\times126\text{g/mol}}{71\text{g/mol}}=\frac{630}{71}\approx8.9\text{mg/L}

\]

答案及解题思路：

1.所需次氯酸钠浓度为约293.1mg/L。

2.所需聚合氯化铝浓度需根据具体去除效率和PAC的摩尔质量计算。

3.所需氢氧化钠浓度为约142.9mg/L。

4.所需活性炭浓度需根据具体吸附效率和色度物质的性质计算。

5.所需亚硫酸钠浓度为约8.9mg/L。

解题思路中涉及的计算过程均为示例，具体数值需根据实际数据和实验结果确定。七、案例分析题1.某地区水厂采用活性炭吸附法去除水中的有机污染物，试分析其优缺点及适用条件。

优点：

1.对有机污染物有很强的吸附能力。

2.可以去除水中多种有机污染物，包括色度、异味、毒性物质等。

3.处理效果好，出水水质稳定。

缺点：

1.活性炭吸附容量有限，需要定期更换或再生。

2.活性炭成本较高。

3.可能会产生二次污染。

适用条件：

1.有机污染物含量较高的水。

2.对出水水质要求较高的水处理工艺。

3.水量稳定，有机污染物种类和浓度相对稳定。

2.某地区水厂采用离子交换法去除水中的重金属离子，试分析其优缺点及适用条件。

优点：

1.对重金属离子去除效率高。

2.可以有效去除多种重金属离子。

3.操作简单，运行稳定。

缺点：

1.离子交换树脂成本较高。

2.需要定期再生或更换树脂。

3.可能产生二次污染。

适用条件：

1.重金属离子含量较高的水。

2.对出水重金属离子含量有严格要求的水处理工艺。

3.水量相对稳定，重金属离子种类和浓度相对稳定。

3.某地区水厂采用化学混凝法去除水中的悬浮固体，试分析其优缺点及适用条件。

优点：

1.处理效率高，对悬浮固体去除效果好。

2.操作简单，运行成本低。

3.可用于去除水中的多种悬浮固体。

缺点：

1.需要添加混凝剂，可能产生二次污染。

2.出水SS含量可能不满足某些标准要求。

3.对水质条件变化敏感。

适用条件：

1.悬浮固体含量较高的水。

2.对出水悬浮固体含量要求不高的水处理工艺。

3.水量稳定，悬浮固体种类和浓度相对稳定。

4.某地区水厂采用消毒法去除水中的病原微生物，试分析其优缺点及适用条件。

优点：

1.可以有效杀灭水中的病原微生物。

2.操作简单，运行稳定。

3.可用于多种消毒剂。

缺点：

1.消毒剂可能对人体和环境产生危害。

2.需要定期监测出水水质。

3.消毒剂成本较高。

适用条件：

1.需要保证出水水质达到卫生标准。

2.水中病原微生物含量较高。

3.水量稳定，病原微生物种类和