環境工程水處理技術理論題姓名_________________________地址_______________________________學號______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請首先在試卷的標封處填寫您的姓名，身份證號和地址名稱。2.請仔細閱讀各種題目，在規定的位置填寫您的答案。一、填空題1.水處理工藝中的“預處理”指的是對進水進行預處理，包括去除顆粒物、有機物、懸浮物等，以降低后續處理過程的難度。

2.水處理過程中，去除懸浮物的方法主要有：

沉淀法：通過投加化學藥劑或自然沉降，使懸浮物在水中形成絮體沉淀；

過濾法：利用濾網或濾層攔截懸浮物，以達到凈化水質的目的；

離心法：通過高速旋轉產生的離心力，將懸浮物從水中分離出來。

3.生物膜法在水處理中主要用于：

去除有機物：通過微生物在生物膜上的生長和代謝，將水中的有機物分解為無害物質；

硝化/反硝化作用：通過微生物的硝化和反硝化作用，去除水中的氨氮和亞硝酸鹽。

4.離子交換法中，陰離子交換樹脂的離子交換反應式為：

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

其中，\(R_(OH)_n\)為陰離子交換樹脂，\(X^\)為交換的陰離子。

5.水處理過程中，化學混凝劑的主要作用是：

凝聚懸浮物：通過化學反應，使懸浮物顆粒表面帶電荷，相互吸引形成較大的絮體，便于后續的沉淀或過濾去除；

提高去除效果：通過化學混凝劑的作用，提高懸浮物和其他污染物的去除效率。

答案及解題思路：

答案：

1.對進水進行預處理

2.沉淀法、過濾法、離心法

3.去除有機物、硝化/反硝化作用

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

5.凝聚懸浮物，提高去除效果

解題思路：

1.根據水處理工藝中預處理的概念，理解預處理的主要目的是對進水進行處理，以降低后續處理難度。

2.了解水處理中去除懸浮物的主要方法，包括沉淀、過濾和離心等。

3.結合生物膜法的原理和應用，知道其在水處理中主要用于去除有機物和進行硝化/反硝化作用。

4.通過離子交換法的反應原理，推導出陰離子交換樹脂的離子交換反應式。

5.根據化學混凝劑的作用機理，明確其在水處理過程中主要用于凝聚懸浮物和提高去除效果。二、選擇題1.以下哪種物質不屬于水處理過程中的有機污染物？

A.硫酸鹽

B.氨氮

C.硝酸鹽

D.脂肪酸

答案：A

解題思路：在水處理過程中，有機污染物通常是指含碳的化合物，如氨基酸、脂肪酸等。硫酸鹽、氨氮和硝酸鹽屬于無機物，其中硫酸鹽是由硫元素和氧元素組成的化合物，不屬于有機污染物。

2.水處理過程中，以下哪種方法適用于去除水中重金屬離子？

A.吸附法

B.沉淀法

C.過濾法

D.離子交換法

答案：D

解題思路：離子交換法是一種有效去除水中重金屬離子的方法。通過使用離子交換樹脂，可以使重金屬離子與樹脂上的離子發生交換，從而去除水中的重金屬。

3.以下哪種物質屬于水處理過程中的消毒劑？

A.氫氧化鈉

B.氯化鈉

C.次氯酸鈉

D.硫酸鈉

答案：C

解題思路：消毒劑是用于殺滅或抑制水中微生物的物質。次氯酸鈉是一種常見的消毒劑，具有強氧化性，可以有效殺滅水中的細菌、病毒等微生物。

4.水處理過程中，以下哪種方法適用于去除水中的懸浮固體？

A.生物膜法

B.離子交換法

C.吸附法

D.沉淀法

答案：D

解題思路：沉淀法是一種去除水中懸浮固體的有效方法。通過添加沉淀劑，可以使懸浮固體形成沉淀物，從而實現固液分離。

5.水處理過程中，以下哪種方法適用于去除水中的色度？

A.生物膜法

B.吸附法

C.離子交換法

D.沉淀法

答案：B

解題思路：吸附法是一種去除水中色度的有效方法。通過使用活性炭等吸附劑，可以吸附水中的有機物、色素等，從而降低水的色度。三、判斷題1.水處理過程中，預處理主要是為了提高后續處理工藝的效果。（）

（√）解題思路：預處理在水處理工藝中是一個的步驟，其目的是去除水中的大部分懸浮固體、膠體物質、溶解性有機物、氮、磷等，以減少后續處理工藝的負擔，提高處理效率，保證處理效果。

2.水處理過程中，過濾法適用于去除水中的懸浮固體和膠體物質。（）

（√）解題思路：過濾法是一種物理水處理方法，主要用來去除水中的懸浮固體和膠體物質。它通過過濾介質，如砂濾池、活性炭過濾器等，截留和去除這些顆粒物質，從而達到凈化水質的目的。

3.生物膜法在水處理中主要用于去除有機污染物。（）

（√）解題思路：生物膜法是利用微生物在固體表面形成生物膜來降解有機污染物的方法。這種方法能夠有效去除水中的有機物，如生活污水中的有機物，工業廢水中的有機污染物等。

4.離子交換法中，陽離子交換樹脂的離子交換反應式為：RNH4H=RHNH4。（）

（×）解題思路：離子交換法是利用離子交換樹脂的選擇性吸附功能，去除水中的一種或多種離子。陽離子交換樹脂的離子交換反應式通常為：RNH4M2=RM2NH4，其中M2代表水中需要去除的陽離子。

5.水處理過程中，化學混凝劑的主要作用是使懸浮固體和膠體物質絮凝沉淀。（）

（√）解題思路：化學混凝劑在水處理中起到的關鍵作用是通過與懸浮固體和膠體物質發生化學反應，形成較大的絮體，使其能夠通過沉淀或浮升等方式從水中去除，從而提高水質。

：四、簡答題1.簡述水處理過程中預處理的目的和方法。

a.預處理的目的：

提高后續處理單元的處理效率。

保障水處理工藝的穩定運行。

降低處理成本。

保障水質滿足排放標準。

b.預處理的方法：

物理法：沉淀、過濾、離心等。

化學法：投加藥劑，調節pH值等。

生物法：活性污泥法、生物膜法等。

2.簡述生物膜法在水處理中的應用及原理。

a.應用：

給水處理：去除有機物、懸浮物、重金屬離子等。

廢水處理：處理生活污水、工業廢水等。

b.原理：

微生物在固體表面形成生物膜，通過生物膜上的微生物降解水中的污染物。

3.簡述離子交換法在水處理中的應用及原理。

a.應用：

去除水中的鈣、鎂離子，降低水的硬度。

去除重金屬離子。

去除有機污染物。

b.原理：

離子交換樹脂中的活性基團與水中的離子進行交換，去除目標離子。

4.簡述化學混凝法在水處理中的應用及原理。

a.應用：

給水處理：去除懸浮物、有機物、色度等。

廢水處理：去除重金屬離子、有機污染物等。

b.原理：

投加混凝劑，使懸浮物、有機物等顆粒形成較大的絮體，便于后續的沉淀或過濾。

5.簡述消毒法在水處理中的應用及原理。

a.應用：

給水處理：消毒飲用水，保障居民健康。

廢水處理：消毒廢水，防止二次污染。

b.原理：

利用消毒劑（如氯、臭氧等）的氧化作用，殺滅水中的病原微生物。

答案及解題思路：

1.答案：水處理過程中預處理的目的在于提高后續處理單元的處理效率、保障水處理工藝的穩定運行、降低處理成本以及保障水質滿足排放標準。預處理方法包括物理法（沉淀、過濾、離心等）、化學法（投加藥劑、調節pH值等）和生物法（活性污泥法、生物膜法等）。

解題思路：理解預處理在水處理工藝中的重要性，明確預處理的目的和方法，并能列舉具體預處理方法。

2.答案：生物膜法在水處理中的應用包括給水處理和廢水處理。其原理是通過微生物在固體表面形成生物膜，生物膜上的微生物降解水中的污染物。

解題思路：掌握生物膜法的應用領域和原理，理解微生物在生物膜中的降解作用。

3.答案：離子交換法在水處理中的應用包括去除水中的鈣、鎂離子，降低水的硬度；去除重金屬離子；去除有機污染物。其原理是離子交換樹脂中的活性基團與水中的離子進行交換，去除目標離子。

解題思路：了解離子交換法的應用范圍和原理，明確離子交換樹脂的作用。

4.答案：化學混凝法在水處理中的應用包括給水處理和廢水處理。其原理是投加混凝劑，使懸浮物、有機物等顆粒形成較大的絮體，便于后續的沉淀或過濾。

解題思路：掌握化學混凝法的應用領域和原理，理解混凝劑的作用。

5.答案：消毒法在水處理中的應用包括給水處理和廢水處理。其原理是利用消毒劑（如氯、臭氧等）的氧化作用，殺滅水中的病原微生物。

解題思路：了解消毒法的應用范圍和原理，明確消毒劑的作用。五、論述題1.論述水處理過程中預處理的重要性及方法。

重要性：

預處理是水處理過程中的第一步，其重要性主要體現在以下幾個方面：

1.提高后續處理單元的效率。

2.延長水處理設施的使用壽命。

3.防止設備損壞。

4.降低后續處理成本。

方法：

1.物理預處理：

預沉：去除大顆粒懸浮物。

過濾：去除細小懸浮物。

2.化學預處理：

預氧化：去除有機物、臭味物質。

預混凝：去除膠體和懸浮物。

2.論述生物膜法在水處理中的應用及優缺點。

應用：

生物膜法廣泛應用于污水處理、飲用水凈化、工業廢水處理等領域。

在污水處理中，生物膜法可去除有機物、氮、磷等污染物。

優缺點：

優點：

1.具有良好的處理效果。

2.可處理濃度較高的有機物。

3.可同時去除多種污染物。

缺點：

1.生物膜易于積累，導致污染。

2.生物膜降解產物可能對環境造成二次污染。

3.處理時間長，運行成本較高。

3.論述離子交換法在水處理中的應用及優缺點。

應用：

離子交換法常用于去除水中的硬度、重金屬、有機污染物等。

優缺點：

優點：

1.選擇性好，可去除特定離子。

2.運行穩定，處理效果可靠。

3.可處理濃度較高的污染物。

缺點：

1.處理成本高。

2.需定期更換或再生離子交換樹脂。

3.可能產生二次污染。

4.論述化學混凝法在水處理中的應用及優缺點。

應用：

化學混凝法廣泛應用于飲用水處理、工業廢水處理、污水處理等領域。

優缺點：

優點：

1.操作簡單，易于控制。

2.去除效果好，可去除懸浮物、膠體等污染物。

3.處理成本低。

缺點：

1.可能產生二次污染，如鋁、鐵等。

2.處理效果受原水水質影響較大。

5.論述消毒法在水處理中的應用及優缺點。

應用：

消毒法是水處理過程中的一環，主要用于殺滅病原微生物，保證飲用水安全。

優缺點：

優點：

1.可有效殺滅病原微生物。

2.運行成本低。

3.操作簡單。

缺點：

1.可能產生有害物質，如三鹵甲烷等。

2.消毒效果受原水水質和消毒劑的影響。

答案及解題思路：

答案：

1.預處理的重要性體現在提高后續處理單元效率、延長水處理設施使用壽命、防止設備損壞和降低后續處理成本等方面。方法包括物理預處理（如預沉、過濾）和化學預處理（如預氧化、預混凝）。

2.生物膜法應用廣泛，可處理濃度較高的有機物，但可能積累污染和產生二次污染。優點包括處理效果好、處理成本低，缺點包括可能產生二次污染和運行成本較高。

3.離子交換法用于去除硬度、重金屬等，優點是選擇性好、運行穩定，缺點是處理成本高、需定期更換或再生樹脂。

4.化學混凝法操作簡單，去除效果好，但可能產生二次污染。優點包括操作簡單、處理成本低，缺點包括可能產生二次污染和處理效果受原水水質影響。

5.消毒法能有效殺滅病原微生物，運行成本低，但可能產生有害物質。優點包括處理效果好、運行成本低，缺點包括可能產生二次污染和處理效果受原水水質和消毒劑的影響。

解題思路：

分析問題，明確要求論述的主題和內容。

結合水處理技術的相關知識點，闡述主題的重要性和應用方法。

分析每種方法的優缺點，包括其處理效果、成本、操作難度等方面。

綜合考慮，給出合理的答案。六、計算題1.氨氮氧化所需次氯酸鈉濃度計算

題目描述：若某水樣中含有100mg/L的氨氮，試計算需加入多少mg/L的次氯酸鈉才能將其完全氧化？

解題思路：氨氮（NH3）在次氯酸鈉（NaClO）的作用下，會被氧化成氮氣（N2）和水（H2O）。化學反應方程式為：2NH33NaClO→N23NaCl3H2O。根據化學計量學，1摩爾NH3需要1.5摩爾NaClO。氨氮的摩爾質量為17g/mol，次氯酸鈉的摩爾質量為74.5g/mol。

計算過程：

\[

\text{所需次氯酸鈉濃度（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.懸浮固體去除所需聚合氯化鋁濃度計算

題目描述：若某水樣中含有500mg/L的懸浮固體，試計算需加入多少mg/L的聚合氯化鋁才能將其去除？

解題思路：聚合氯化鋁（PAC）在水中會形成絮體，吸附懸浮固體。去除效率取決于PAC的投加量和絮凝效果。一般情況下，PAC的投加量按固體質量比計算，假設去除效率為100%。

計算過程：

\[

\text{所需聚合氯化鋁濃度（mg/L）}=500\text{mg/L}\times\frac{PAC的摩爾質量}{懸浮固體的摩爾質量}

\]

其中，PAC的摩爾質量為342g/mol（假設），懸浮固體的摩爾質量需根據具體物質確定。

3.硫酸鹽沉淀所需氫氧化鈉濃度計算

題目描述：若某水樣中含有100mg/L的硫酸鹽，試計算需加入多少mg/L的氫氧化鈉才能將其沉淀？

解題思路：硫酸鹽（SO4^2）在氫氧化鈉（NaOH）的作用下，會形成硫酸鋇（BaSO4）沉淀。化學反應方程式為：SO4^2Ba^2→BaSO4↓。假設使用的是鋇鹽，Ba^2的摩爾質量為137g/mol。

計算過程：

\[

\text{所需氫氧化鈉濃度（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濃度計算

題目描述：若某水樣中含有10mg/L的色度，試計算需加入多少mg/L的活性炭才能將其去除？

解題思路：活性炭具有吸附功能，去除色度主要依賴于其吸附能力。實際投加量取決于活性炭的吸附效率和色度物質的具體性質。

計算過程：

\[

\text{所需活性炭濃度（mg/L）}=\text{色度濃度}\times\text{吸附效率}

\]

吸附效率需根據具體活性炭和色度物質的性質確定。

5.余氯還原所需亞硫酸鈉濃度計算

題目描述：若某水樣中含有5mg/L的余氯，試計算需加入多少mg/L的亞硫酸鈉才能將其還原？

解題思路：余氯（Cl2）在亞硫酸鈉（Na2SO3）的作用下，會被還原成氯化物。化學反應方程式為：Cl2Na2SO3H2O→2NaClH2SO4。根據化學計量學，1摩爾Cl2需要1摩爾Na2SO3。

計算過程：

\[

\text{所需亞硫酸鈉濃度（mg/L）}=\frac{5\text{mg/L}\times126\text{g/mol}}{71\text{g/mol}}=\frac{630}{71}\approx8.9\text{mg/L}

\]

答案及解題思路：

1.所需次氯酸鈉濃度為約293.1mg/L。

2.所需聚合氯化鋁濃度需根據具體去除效率和PAC的摩爾質量計算。

3.所需氫氧化鈉濃度為約142.9mg/L。

4.所需活性炭濃度需根據具體吸附效率和色度物質的性質計算。

5.所需亞硫酸鈉濃度為約8.9mg/L。

解題思路中涉及的計算過程均為示例，具體數值需根據實際數據和實驗結果確定。七、案例分析題1.某地區水廠采用活性炭吸附法去除水中的有機污染物，試分析其優缺點及適用條件。

優點：

1.對有機污染物有很強的吸附能力。

2.可以去除水中多種有機污染物，包括色度、異味、毒性物質等。

3.處理效果好，出水水質穩定。

缺點：

1.活性炭吸附容量有限，需要定期更換或再生。

2.活性炭成本較高。

3.可能會產生二次污染。

適用條件：

1.有機污染物含量較高的水。

2.對出水水質要求較高的水處理工藝。

3.水量穩定，有機污染物種類和濃度相對穩定。

2.某地區水廠采用離子交換法去除水中的重金屬離子，試分析其優缺點及適用條件。

優點：

1.對重金屬離子去除效率高。

2.可以有效去除多種重金屬離子。

3.操作簡單，運行穩定。

缺點：

1.離子交換樹脂成本較高。

2.需要定期再生或更換樹脂。

3.可能產生二次污染。

適用條件：

1.重金屬離子含量較高的水。

2.對出水重金屬離子含量有嚴格要求的水處理工藝。

3.水量相對穩定，重金屬離子種類和濃度相對穩定。

3.某地區水廠采用化學混凝法去除水中的懸浮固體，試分析其優缺點及適用條件。

優點：

1.處理效率高，對懸浮固體去除效果好。

2.操作簡單，運行成本低。

3.可用于去除水中的多種懸浮固體。

缺點：

1.需要添加混凝劑，可能產生二次污染。

2.出水SS含量可能不滿足某些標準要求。

3.對水質條件變化敏感。

適用條件：

1.懸浮固體含量較高的水。

2.對出水懸浮固體含量要求不高的水處理工藝。

3.水量穩定，懸浮固體種類和濃度相對穩定。

4.某地區水廠采用消毒法去除水中的病原微生物，試分析其優缺點及適用條件。

優點：

1.可以有效殺滅水中的病原微生物。

2.操作簡單，運行穩定。

3.可用于多種消毒劑。

缺點：

1.消毒劑可能對人體和環境產生危害。

2.需要定期監測出水水質。

3.消毒劑成本較高。

適用條件：

1.需要保證出水水質達到衛生標準。

2.水中病原微生物含量較高。

3.水量穩定，病原微生物種類和