北京科技大学水处理原理2011年考研真题自己总结的答案

北 京 科 技 大 学

2011年硕士学位研究生入学考试试题

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试题编号： 856 试题名称： 水处理原理 （共 2 页） 适用专业： 环境科学与工程 说明： 所有答案必须写在答题纸上，做在试题或草稿纸上无效。

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一、 解释下列名词（30分，每个2分；答案按编号写在答题纸上，根据需要可以画草图

表示） 1、凯氏氮；

在水处理领域，一般认为总氮=总凯氏氮+硝氮+亚硝氮。凯氏氮=有机氮+氨氮 2、滤料的纳污能力；（08/11年）

滤料层承纳污染物的容量常用纳污能力来表示。其含义是在保证出水水质的条件下，在过滤周期内单位体积滤料中能截留的污物量，以 kg/ m 或 g/cm 表示。 3、过滤速度；（04/11年）

滤池的过滤速度是指单位面积的滤池在单位时间内所通过的废水体积，单位一般为 m/(mh)（或 m/h）。 4、沉淀池的溢流率；

单位时间内通过单位沉淀池表面积的流量，一般称之为 表面负荷或溢流率（过流率），用 q 表示，单位为：m/( m?h)或m/( m?s)。 5、竖流式沉淀池；（05/11年）

竖流式沉淀池，形状多为圆形，但也有呈方形或多角形者，废水从池中央下部进入，由下向上流动，沉降后的水由池面和池边溢出。 6、菌胶团；

有些细菌由于其遗传特性决定，细菌之间按一定的排列方式互相粘集在一起，被一个公共荚膜包围形成一定形状的细菌集团，叫做菌胶团。它是活性污泥絮体和滴滤池粘膜的主要组成部分。 7、污泥容积负荷；

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容积负荷（Nv）是曝气池单位有效容积在单位时间内所承受的 BOD5量，单位为 kgBOD5 / (m?d)。 8、高温厌氧消化；

高温厌氧消化指在适宜的温度（一般为50-55℃）下进行废水厌氧处理的工艺。 9、水解；

10、垂直流人工湿地；

在垂直潜流系统中，污水由表面纵向流至床底，在纵向流的过程中污水依次经过不同的专利介质层，达到净化的目的。 11、胶体的稳定性；（08/11年）

胶体颗粒保持分散的悬浮状态的特性称为胶体的稳定性。 12、平衡接触角；（07/11年）

在静止状态下，当气、液、固三相接触时，气－液界面张力线和固液界面张力线之间的夹角（包含液相的）称为平衡接触角，用θ表示。 13、加压溶气气浮；（08/11年）

加压气浮法是在加压情况下，将空气溶解在废水中达饱和状态，然后突然减至常压，这时溶解在水中的空气就成了过饱和状态，以极微小的气泡释放出来，乳化油和悬浮颗粒就粘附于气泡周围而随其上浮，在水面上形成泡沫层，然后由刮泡器清除，使废水得到净化。 14、吸附剂；

具有吸附能力的多孔性固体物质称为吸附剂。 15、离子交换容量；（08/11年）

交换容量是树脂交换能力大小的标准，可以用重量法和容积法两种方法表示。 二、 填空（40分，每空1分; 答案按编号写在答题纸上）

1、 （4分）列出废水中四种表示固体污染物指

标： 、 、 、 。 2、 （2分）在线调节和离线调节的主要区别是 、 。 3、 （4分）废水中固体颗粒自由沉降的4个特点是： 固体颗粒不改变形状和尺寸 、不互相粘合 、 各自独立地完成沉降过程 、 颗粒的沉降速度（简称沉速）在经一定的沉降时间后保持不变 和水是从上到下逐渐变清。

4、 （3分）UASB反应器为上流式厌氧污泥床反应器，污泥床反应器内没有载体，是一种悬浮生长型的消化器。主要由 反应区 、沉淀区 和 气室 三部分组成。

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5、（3分）厌氧消化过程可划分为 水解酸化阶段 、产氢产乙酸阶段 和产甲烷阶段 等三个阶段。

6、（3分）人工湿地处理污水主要通过 、 和 的共同作用实现的。（08/09/10/11年） 7、（1分）聚合硫酸铁的化学分子式为

。

8、（3分）列出生物膜法中的三种工艺名称 生物滤池 、 生物转盘 和 生物接触氧化池 。 9、（1分）膜分离工艺流程中，膜组件的浓缩液（即浓水）流到下一组膜组件处理，如流经两组膜组件，则称为两 段 。（03/07/09/10/11年） 10、（3分）按水中气泡产生的方法，气浮法可分为 溶气气浮法 、布气气浮法 和电解气浮法 三类。

11、（3分）根据吸附剂与吸附质之间作用力的不同，吸附可分为 物理吸附 、 化学吸附 和 离子交换吸附三种类型。

12、（3分）活性污泥的增长过程可分为对数增长期 、减速增长期 和 内源呼吸期 三个阶段。

13、（4分）活性污泥中的微生物是由细菌 、真菌、原生动物和 后生动物 等多种微生物群体组成的一个生态系。

14、（3分） 列出三种不同类型污泥机械脱水设备： 真空过滤机 、 压滤机 和 离心机 、微孔挤压脱水机等。

三、简答题（共50分）

1、 （8分）简述深层过滤过程反冲洗的3种方式并比较其优缺点。

反冲洗方式：（1）高速水流反冲洗：（2）气- 水联合反冲洗；（3）表面助冲加高速水流反冲洗。

气-水联合冲洗具有下述特点： ①冲洗效果好； ②节约反冲洗水量；

③冲洗结束后，滤层不产生或不明显产生上细下粗的分层现象；

④气-水联合冲洗操作较为麻烦，池子和设备较复杂，需增加鼓风机或空压机、储气罐等气冲设备。

2、 （8分）画出废水絮凝沉降试验的试验装置并简要说明试验步骤，不用写出计算公式。

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具体步骤如下：

1）根据废水的性质和希望达到的去除率估计所需的总沉降时间、沉降时间间隔和取样 的次数。

2）将待测废水搅拌均匀，加入到各沉降柱中，直至水从上部溢流口溢出为止，搅拌均 匀并测定原始质量浓度 c0 ；

3）搅拌均匀后开始计时，并按确定好的时间间隔从

不同的沉降柱取样口取样，分别测定相应的悬浮物质量浓度 c1、c2 、c3…。 3、 （8分）简述升流式膨胀中和滤池的工作原理和优缺点。

工作原理：这种中和滤池水流由下向上流动，流速高，再加上生成的 CO2 气体的作用，使滤料互相碰撞摩擦，表面不断更新，因此中和效果较好。这种滤池的构造如图 2-17所示。滤池分四部分，底部为进水设备，一般采用大阻力穿孔管布水；进水设备上面是卵石垫层；垫层上面为石灰石滤料，滤料的分布状态是由下向上，粒径逐渐减小；滤料上面是缓冲层，水和滤料分离，在此区内水流速逐渐减慢，出水由出水槽均匀汇集出流。

优点：与普通中和滤池相比，升流式中和滤池中滤料的粒径小，滤速高，中和效果好。在升流式中和滤池中，由于流速高，滤料呈悬浮状态，滤层膨胀，类似于流化床，滤料间不断 发生碰撞摩擦，使沉淀难以在滤料表面形成，因而进水含酸浓度可以适当提高，生成的CO2 气体也容易排出，不会使滤床堵塞。此外，由于滤料粒径小，比表面大，相应接触面积也大，使中和效果得到改善。升流式中和滤池要求布水均匀，因此池子直径不能太大，并常采用大阻力配水系统。

缺点：等速升流膨胀滤池也有缺点，主要是由于滤料是由大小不同的颗粒组成的，但在滤池 中水流的速度相等，会出现水流速度小时大颗粒的滤料不能悬浮，流速大时小颗粒的滤料又会随水流走的现象。这既浪费了滤料又使出水浑浊。 4、 （8分）请说明气浮法在废水处理中的应用。（10/11年）

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气浮法也称为浮选法，主要用来处理废水中靠自然沉降或上浮难以去除的乳化油或相对密度接近于1的微小悬浮颗粒。气浮法也广泛用于处理悬浮物以有机物为主的废水 。 因为有机物为主的悬浮物颗粒密度小 ，沉降速度低 ，用沉降法处理效率低。

在废水处理中，气浮法主要应用于 ：（ a ）分离地面水中的细小悬浮物、藻类及微絮体 ；（ b ）回收工业废水中的有用物质，如造纸厂废水中的纸浆纤维及填料等 ；（ c ）代替二次沉淀池，分离和浓缩剩余活性污泥，特别适用于那些易于产生污泥膨胀的生化处理工艺中 ；（ d ）分离回收含油废水中的悬浮油和乳化油 ；（ e ）分离回收以分子或离子状态存在的目的物，如表面活性物质和金属离子。【答这一段就行了】 5、 （8分）试根据水流方向将固定床吸附装置进行分类，并分析其优缺点。

固定床根据水流方向又分为升流式和降流式

两种。

降流式固定床中，水流自上而下流动，出水水质较好，但经过吸附后的水头损失较大，特别是处理含悬浮物较高的废水时，为了防止悬浮物堵塞吸附层，需定期进行反冲洗。有时还需在吸附层上部设表面冲洗设备。

在升流式固定床中，水流自下而上流动，当发现水头损失增大，可适当提高水的流速，使填充层稍有膨胀（上下层不要互相混合）就可以达到自清洗的目的。升流式固定床的优点是由于层内水头损失增加较慢，所以运行时间较长。其缺点是对废水入口处吸附层的冲洗难于降流式，并且当流量增大或操作失误时会使吸附剂流失。

6、 （5分）简述污泥沉降比和污泥体积指数的关系。（03/05/10/11年）

（一）污泥沉降比是指曝气池混合液在 100 mL 量筒中，静置沉降 30 min 后，沉降污泥所占的体积与混合液总体积之比的百分数。所以也常称为 30 分钟沉降比。

（二）污泥体积指数也称污泥容积指数，是指曝气池出口处混合液经 30 min 静置沉降后，沉降污泥中 1 g 干污泥所占的容积的毫升数，单位为 mL/g，但一般不标出。 污泥沉降比和污泥体积指数的关系可表示为：

式中 ： X 为污泥体积质量浓度 ， 单位为 g/L ； SVI 以百分数代入 。 7、 （5分）简述厌氧反应的基本原理。（08/09/11年）

废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物和兼氧微生物的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程，也称为厌氧消化。与好氧过

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程的根本区别在于不以分子态氧作为受氢体，而以化合态氧、碳、硫、氮等为受氢体。 厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程，依靠三大主要类群的细菌，即 水解产酸 细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的联合作用完成。因而粗略地将厌氧消化过程划分为三个连续的阶段，即水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。 四、计算题（10分）

8、 1、（5分） 某污水处理厂的设计流量4000m3/h，曝气池混合液悬浮浓度为2kg/m3，回

流污泥浓度为6kg/m3，污泥回流比为0.5，设两座直径为40m的辐流式沉淀池，试计算沉淀池的表面负荷。

9、 2、（5分） 欲采用活性污泥法处理某地市政污水，设计水量Q=1×104 m3/d，进水有机

物(BOD5)浓度S0=240mg/L，取污泥负荷率Ns=0.15kgBOD5/(kgMLSS·d)，曝气池混合液污泥浓度X设定为3 g/L，有效水深H=3m，试求曝气池的有效容积和所需面积。

五、论述题（20分）

1、（10分）介绍SBR的工艺过程及各阶段的作用，并给出两种SBR改进型的工艺名称。（05/07/10/11年）

工艺过程：序批间歇式活性污泥法工艺由按一定时间顺序间歇操作运行的反应器组成。SBR 工艺的一个完整的操作过程，亦即每个间歇反应器在处理废水时的操作过程，包括如下五个阶段，分别称为进水期（或称充水期）、反应期、沉淀期、排水排泥期和闲置期。图 10-38 所示为 SBR 处理工艺一个运行周期内的操作过程。SBR 的运行工况以间歇操作为主要特征。所谓序列间歇式有两种含义：一是运行操作在空间上是按序列、间歇的方式进行的，由于污水大多是连续排放且流量的波动是很大的，此时间歇反应器至少为两个池或多个池，如图 10-39 所示，污水连续按序列进入每个反应期，它们运行时的相对关系是有次序的，也是间歇的；二是每个 SBR 反应器的运行操作在时间上也是按次序排列间歇运行的，一般可按运行次序分为五个阶段。

SBR 污水生物处理工艺的整个处理过程实际上是在一个反应器内进行的。它包括了进水期、

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反应期、沉淀期、排水排泥期和闲置期等五个操作过程。 各阶段的作用：

（1）进水期：将原污水或经过预处理以后的污水引入 SBR 反应器。此时反应器中已有一定数量的满足处理要求的活性污泥，其数量一般为 SBR 反应器容积的 50％左右，即充水量约为反应器容积的一半。在向反应器充水的初期，反应器内液相的污染物浓度是不大的，但随着污水的不断投入，污染物的浓度将随之不断提高。

（2）反应期：反应期是在进水期结束后或 SBR 反应器充满水后进行曝气，如同连续式完全混合活性污泥法一样，对有机污染物进行生物降解。在反应阶段，活性污泥微生物周期性地处于高浓度及低浓度有机物的环境中，反应器也相应地形成厌氧－缺氧－好氧的交替过程，使其不仅具有良好的有机物处理效能，而且具有良好的除氮脱磷效果。

（3）沉淀期：和传统活性污泥法处理工艺一样，沉降过程的功能是澄清出水、浓缩污泥。在 SBR 法中澄清出水是更为主要的。该工艺中污泥的沉降过程是在相对静止的状态下进行的， 因而受外界的干扰甚小，具有沉降时间短、沉淀效率高的优点。

（4）排水排泥期：即 SBR 反应器中的混合液在经过一定时间的沉降后，将反应器中的上清液排出反应器，然后将相当于反应过程中生长而产生的污泥量排出反应器，以保持反应器内一定数量的污泥。一般而言，SBR 法反应器中的活性污泥数量为反应器容积的 50％左右。 （5）闲置期的功能是在静置无进水的条件下，使微生物通过内源呼吸作用恢复其活性，并起到一定的反硝化作用而进行脱氮，为下一个运行周期创造良好的初始条件。通过闲置期后的活性污泥处于一种营养物的饥饿状态，单位重量的活性污泥具有很大的吸附表面积，因而当进入下个运行周期的进水期时，活性污泥便可充分发挥其较强的吸附能力而有效地发挥其初始去除作用。

2、（10分）常用的反渗透膜组件包括哪些类型，试绘图描述各自的结构并分析其优缺点及适用范围。（07/11年） 常用的反渗透膜组件有板框式、管式、螺旋卷式和中空纤维式等四种。

（一） 板框式反渗透膜组件优缺点：板

式反渗透膜组件结构简单，体积比管式的小，其缺点是装卸复杂，单位体积膜表面积小。

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（二）管式反渗透膜组件优缺点：管式膜组件的优点是水力条件好，安装、清洗、维修比较方便，能耐高压，可以处理高粘度的原水。缺点是膜的有效面积小，装置体积大，而且两端要较多的联结装置。

（三）螺旋卷式反渗透膜组件优缺点：螺旋卷式反渗透装置的优点是结构紧凑，单位容积的

膜面积大，所以处理能力高，占地面积小，操作方便。缺点是不能处理含有悬浮物的液体，原水流程短，压力损失大，浓水难于循环，密封长度大，清洗、维修不方便，易堵塞。

（四）中空纤维式反渗透膜组件优缺点：中空纤维式反渗透膜组件的优点是单位体积膜表面积大，制造和安装简单，不需要支撑物等。缺点是不能用于处理含有悬浮物的废水，预处理必须经过过滤处理，另外难以发现损坏的膜

适用范围：由于螺旋卷式和中空纤维式膜组件的单位体积处理量高，故大型装置采用这两种组件较多，而一般小型装置采用板框式或管式。

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