水处理工程(2)习题集

水污染控制工程习题集
一、简答题
1、从工艺流程、工艺参数、平面布置等角度简单描述一个你所了解的城市污水处理厂（可以是你所在城
市的污水厂，也可以是你曾参观过的污水厂）。

2、在好氧条件下，废水中有机物的去除主要是由哪几个生物过程完成的？请分别给出其反应方程式。

3、试比较“生物膜法”和“膜生物反应器”中的“膜”有何不同？
4、请简述Orbal氧化沟的基本概念。

5、试简述影响废水好氧生物处理的主要因素。

6、在一个启动运行不久的处理厌氧反应器出水的活性污泥工艺中，由于负荷较低，曝气池内的溶解氧较
高，结果发现污泥在二沉池中有上浮的现象；从曝气池中取混合液测定其SV时发现污泥的沉降很好，但0.5~1.0小时后，即出现污泥成团上浮；镜检观察未发现有大量丝状菌；试分析其可能的原因并给出解决对策。

7、试推导L—M模式的两个基本方程和四个基本导出方程。

8、普通活性污泥法、吸附再生法和完全混合法各有什么特点？在一般情况下，对于有机废水BOD5的去除
率如何？根据活性污泥增长曲线来看，这几种运行方式的基本区别在什么地方？各自的优缺点是什么？
9、试简述活性污泥膨胀的产生原因、分类、以及相应的对策。

10、废水可生化性问题的实质是什么？评价废水可生化性的主要方法有那几种？各有何优缺点？
11、试指出污泥沉降比SV、污泥浓度MLSS和污泥指数SVI的定义，以及其在水处理工程中的实际意义
以及一般的正常数值范围。

12、试简述生物膜去除有机污染物的原理与过程，并比较活性污泥法与生物膜法之间的主要差别。

13、试简述活性污泥系统运行过程中曝气池中常见的异常现象，并同时给出简单的原因分析和处理对策。

14、试比较以下概念：污泥腐化、污泥解体、污泥上浮、污泥膨胀，并分别给出其形成原因及相应对策。

15、请画出氧转移双膜理论的示意图，并结合图从Fick定律推导出氧的总转移系数K La的表达式，并对影
响氧转移速率的因素进行分析。

16、试推导出活性污泥系统出水水质与动力学常数之间的关系式。

17、请分别画出一个典型的工业废水处理流程和城市污水处理流程。

18、沉淀可以分为几大类？主要的沉淀池形式有几种？活性污泥法中的二沉池与初沉池的主要区别是什
么？试分别予以简单说明。

19、进水条件和出水水质要求相同时，如果单从反应动力学的角度来考虑，采用推流式曝气池和完全混合
式曝气池，那种所需要的池容较小？并请结合Monod模式给出合理解释。

20、试用选择性理论解释为什么完全混合式活性污泥法比推流式更易出现由丝状菌引起的污泥膨胀？
21、吸附再生法中的吸附池与A-B法中的A段都是利用微生物的吸附功能，试分析比较其异同之处。

22、试简述厌氧消化过程的三阶段理论，并结合该理论简述在厌氧反应器中维持稳定pH值的重要性。

23、请分别简述温度对于好氧微生物和厌氧微生物活性的影响，并利用示意图加以解释。

24、请简述硫酸盐对厌氧生物处理过程的影响及相应的对策。

25、写出以下英文简称的中英文全名：SBR、MBR、ABR，并对其工艺特点进行简单介绍。

26、试比较“两相厌氧工艺”和“三相分离器”中的“相”有何不同？
27、请区别以下三个概念：Anaerobic、Anoxic、Aerobic，并结合水处理工程给出应用实例。

28、试用示意图表示厌氧消化过程的三阶段理论和四菌群学说，并分别对其中涉及到的主要菌群的生理特
点加以说明。

29、试简述好氧生物法与厌氧生物法的主要区别。

30、试简述UASB 反应器的原理、结构以及工艺特点。

31、试结合示意图简述生物除磷的原理，并给出影响生物脱磷的主要因素。

32、试简述大型城市污水处理厂的污泥处理的基本流程，并给出可能的污泥处置的最终途径。

33、试简述兼性塘中所发生的主要生物过程。

34、试讨论代谢、能量和合成之间的关系以及在好氧和厌氧条件下它们对生长的影响，包括两种情况对生
长速率、代谢程度和限制因素的说明。

35、为什么对于同样数量基质，细菌的合成量在好氧环境下大于厌氧环境下？
36、试简述土地处理过程中的主要净化机理，并给出几种主要的土地处理工艺。

37、试简述稳定塘中的主要净化机理，并给出几种主要的稳定塘工艺。

38、试简述生物除磷的原理。

39、试简述生物脱氮、生物除磷的原理，并分别给出一个脱氮、除磷和一个能同时脱氮除磷的工艺流程，
并说明工艺中每个反应单元的主要功能。

40、请对以下几种微生物进行简单描述，并分别指出它们最常见于何种水处理工艺或反应器中：原生动物、
产氢产乙酸细菌、除磷细菌。

41、请给出常规的城市污水处理厂的剩余活性污泥的处理流程，并说明主要的污泥脱水机械有哪几种？污
泥脱水后泥饼的含水率一般是多少？脱水后泥饼的最终处置途径有哪几种？
二、计算题
1、在无初沉池的活性污泥法中，咖啡生产废水与生活污水合并处理。

混合废水中咖啡废水占40%，生活
污水占60%。

咖啡废水的BOD 5为840mg/L ，总氮为6mg/L ，生活污水BOD 5为200mg/L ，总氮为35mg/L ，总磷为5mg/L 。

如果对于活性污泥法要求BOD 5:N:P 为100:5:1，混合废水中的氮和磷是否合适？如果不合适，需要在废水中投加多少NH 4NO 3和KH 2PO 4？
2、合成纤维纺织厂废水排入城市污水处理厂与生活污水合并处理。

合成纤维纺织厂废水水质为：BOD 5
1500mg/L ，SS 2000mg/L ，N 30mg/L ，无磷。

生活污水的性质和上题相同。

如果需要的BOD 5/N/P 的重量比为100/5/1，为给生物处理提供合适的养料，试求每1000立方米纺织废水最少需要与多少立方米生活污水混合？
3、一座单级生物滤池污水处理厂，由初沉池和直径为20m 、深2m 的生物滤池和最后沉淀池组成。

原废水
流量为3000m 3/d ，BOD 5为200mg/L ，水温为15℃。

假如塑料填料的常数为n=0.44，K 20=0.090min -1，假设初沉池去除率为35%，试计算(a)无回流；(b)回流比为0.5时的出水BOD 5浓度。

（提示：应用公式 n q H K i e e
C C ⋅-=, K —min -1，H —m ，q —m 3/m 2·min ）
4、应用公式n q H K i e e C C ⋅-=，K=0.092min -1，n=0.39，作滤池出水剩余BOD 5与塑料填料滤池不同高度
之间的关系图。

假定采用滤池进水BOD 5为100mg/L 和水力负荷为0.014m 3/m 2·min 。

试计算上半部滤池BOD 5去除率占总去除率的百分数。

5、普通活性污泥法曝气池中的MLSS 为3700mg/L ，SVI 为80mL/g ，求其SV 和回流污泥中的悬浮固体浓
度。

6、有初沉池的活性污泥污水处理厂处理水量为3785m 3/d ，BOD 5为240mg/L 和SS 为200mg/L 的废水： (a)假定在初沉池中SS 的去除率为60%和BOD 5减少35%，初沉池污泥含固量为6%，曝气池运行的
F/M 比为1:3，以及剩余污泥中固体浓度为15000mg/L （挥发分占70%），试计算每日初沉和剩余污泥的产量（干固体的kg 和m 3数）；
(b)如果两种污泥混合后，混合污泥的含固量为多少？
7、某造纸厂采用活性污泥法处理废水，废水量为24000m 3/d ，曝气池容积V 为8000m 3。

经初次沉淀，废
水的BOD 5为300mg/L ，曝气池对BOD 5的去除率为90%，曝气池混合液悬浮液固体浓度为4000mg/L ，其中挥发性悬浮固体占75%。

试求：F/M 、5srBOD L 、5vBOD L 、每日剩余污泥量、每日需氧量和污泥龄。

（已知：a = 0.76kgVSS/kgBOD 5.d ，b = 0.016d -1；a ’ = 0.38kgO 2/kgBOD 5，b ’ = 0.092kgO 2/kgVSS.d ）
8、普通活性污泥法系统处理废水量为11400m 3/d ，BOD 5为180mg/L ，曝气池容积为3400m 3。

运行条件为：
出水SS 为20mg/L （出水所含的未沉淀的MLSS 称为SS ），曝气池内维持MLSS 浓度为2500mg/L ，活性污泥废弃量为155m 3/d ，其中含MLSS 8000mg/L ，根据这些数据计算曝气时间、BOD 5容积负荷、F/M 负荷和污泥龄。

9、采用高纯氧活性污泥法处理未经沉淀的生活污水，污水量为1100m 3/d ，平均BOD 5为200mg/L ，试计算
最大允许BOD 5负荷为2kg/m 3.d 和最小曝气时间为1.8h 时所要求的曝气池容积。

假定MLSS 为5500mg/L ，MLVSS/MLSS 为75%，对于这样大的曝气池，单位为kgBOD 5/kgMLVSS.d 的负荷为多大？
10、原始数据：Q = 10000m 3/d ；BOD 5 = 200mg/L ；X = 2000mg/L ；MLVSS/MLSS = 0.8； S e （BOD 5）
= 10mg/L ；Y = 0.5；R = 30~40%；K 2 = v max /K s = 0.1L/mg.d ；K d = 0.1d -1。

采用完全混合活性污泥系统处理，经计算确定：
① 所需曝气池的容积；
② 污泥龄（θc ）；
③ 当SVI 在80 ~ 160之间变化，假设θc 值不变时，确定其对处理效果的影响。

11、原始数据：Q = 10000m 3/d ；BOD 5 = 200mg/L ；MLVSS/MLSS = 0.8；Y = 0.5；K 2 = v max /K s = 0.1L/mg.d ；
K d = 0.1d -1；SVI = 96；处理出水应为6mg/L 。

采用完全混合活性污泥系统处理，要求确定：
1）所需曝气池的容积；
2）计算运行时的θc ；
3）确定合适的回流比R 。

12、试用动力学公式设计完全混合活性污泥法。

废水量为10000m 3/d ，进水溶解性BOD 5为120mg/L ，要
求出水溶解性BOD 5小于10mg/L 。

假设选用污泥龄为10d ，曝气池中的MLVSS 为2000mg/L ，试验得到的动力学常数为Y = 0.60mgVSS/mgBOD 5，K d = 0.06d -1，K s = 60mg/L(BOD 5)和V max = 5.0d -1。

试确定曝气池的基本尺寸和尽可能多的运行参数。

13、一个城市污水处理厂，设计流量Q ＝1000000m 3/d ，一级处理出水BOD 5＝180mg/L ，采用活性污泥法
处理，处理水BOD 5≤15mg/L 。

采用微孔曝气盘作为曝气装置。

曝气池容积V ＝300000m 3，X r =2000mg/L ，E A =25%，曝气池出口处溶解氧C l =2mg/L ，曝气盘安装在水下4.5m 处，冬季平均水温T 1=100C ，夏季平均水温T 2=300C 。

有关参数为：a ’=0.5, b ’= 0.1, α=0.85, β=0.95，ρ=1.0
请分别求出冬季和夏季两种条件下：(1)采用鼓风曝气时，所需的供气量G s （m 3/min ）
(2)采用表面机械曝气器时的充氧量R 0(kgO 2/h)
14、在标准状态下，用直径30cm、水深200cm的圆筒，由底部扩散板供空气进行曝气充氧试验，试验数
据见下表，其中的Q为空气流速，d b为气泡直径。

试验时的水温为20︒C，底部扩散板安装在水面下
15、试用动力学公式设计完全混合活性污泥法。

废水量为10000m3/d，进水溶解性BOD5为120mg/L，出
水溶解性BOD5为7mg/L。

为了确定曝气池尺寸，选用污泥龄为10d，MLVSS为2000mg/L，试验得到的动力学常数为Y=0.60mgVSS/mgBOD5，k d=0.06d-1，k s=60mg/L(BOD5)和V max=5.0d-1。

16、一个城市污水处理厂，设计流量Q＝30000m3/d，一级处理出水BOD5＝200mg/L,采用活性污泥法处理，
处理水BOD5<=20mg/L。

采用微孔曝气盘作为曝气装置。

曝气池容积V＝10000m3,X r=2000mg/L,EA=18%,曝气池内溶解氧C L=2mg/L，水温T=250C，曝气盘安装在水下4m处。

有关参数为：a’=0.5, b’= 0.1, α=0.8, β=0.9，p=1.0
求：(1)采用鼓风曝气时，所需的供气量（m3/min）
(2)采用表面机械曝气器时的充氧量(kgO2/h)
17、某市某区拟采用普通活性污泥法处理城市污水，废水量为20000m3/d，原污水的BOD5为300mg/L，
初沉池的BOD5去除率为30%，要求处理后出水的BOD5为20mg/L，试设计该污水处理厂，包括工艺流程的选择、曝气池的计算与设计。

18、假定初沉池的BOD5去除率为35%，要求出水BOD5为30mg/L，废水温度为10℃，设15℃时出水BOD5
为30mg/L的平均BOD5负荷为15g/m2·d，假定温度每降低5℃转盘面积增加15%，试计算废水量为3000m3/d、BOD5为264mg/L的废水二级处理所需的生物转盘面积，若转盘直径为3米，需多少片转盘？
19、考虑用完全混合曝气塘作为储存废水的预处理，K=0.70(20℃)和θ值为1.0335，采用停留时间为4天。

根据曝气塘关系式和温度修正式，在20℃条件下，BOD5减少量为多少？如果废水温度为10℃，试计算达到相同处理程度所需要的停留时间为多少？[提示：应用公式C e/C i=1/(1+kt)和Kτ=K20·θτ-20]
20、一个完全混合曝气塘容积为3785m3，处理BOD5为400mg/L的废水量为950m3/d，水温冬季为4℃，
夏季为30℃，有4台充氧能力各为1.24kgO2/kwh的表面曝气机功率为3.67kw/台，废水的特性为θ=1.035，α=0.9，β=0.8(20℃)和a=1.0kgO2/kgBOD5(去除)，k=0.8d-1(20℃)。

设计者表示，该系统将至少去除182kgBOD5/d，并维持大于2mg/L的溶解氧，试用近似计算验证这些结论。

22、某污水含有氨氮（以N计）150mg/L，BOD5浓度为210mg/L，pH值为7.5。

设计采用两级活性污泥
法脱氮工艺进行处理，硝化池中投加Na 2CO 3维持pH 值，反硝化池中投加甲醇为外加碳源。

假设硝化池对氨氮和BOD 5的去除率均为95%；反硝化池中的反硝化率为90%，试计算：（1）硝化池中完成硝化作用所需要的氧量以及为维持适宜的pH 值所需要投加的Na 2CO 3的量；（2）反硝化池中所需的甲醇的投加量。

（计算过程中可忽略细菌的同化作用）
23、某污水处理厂，设计流量Q=500,000m 3/d ，原废水的BOD 5浓度为240mg/L ，初沉池对BOD 5的去除率
为25%，处理工艺为活性污泥法，要求处理出水的BOD 5≤15mg/L ，出水中的SS 为20mg/L ；曝气池容积V=150,000m 3，曝气池中的MLSS 浓度为3000mg/L ，VSS/SS=0.75，回流污泥中的MLSS 浓度为10000mg/L ，剩余污泥经浓缩后含水率降低至98%，再经压滤后泥渣的含水率降至80%；采用鼓风曝气系统，微孔曝气盘作为曝气装置，其E A =15%，混合液中DO 要求不小于1.5mg/L ，当地冬季平均气温为10︒C ，夏季平均气温为30︒C ，曝气盘安装在水面下4.5m 处。

有关计算参数：a ’=0.5kgO 2/kgBOD 5，b ’=0.1kgO 2/kgVSS.d ；a=0.6kgVSS/kgBOD 5，b=0.08d -1；α=0.8，β=0.9，ρ=1.0；不同温度下水中的饱和溶解氧浓度分别为：11.33mg/L(10︒C)，9.17mg/L(20︒C)，7.63mg/L(30︒C)。

试计算：（1）曝气池的水力停留时间；（2）曝气池的F/M 值、BOD 5容积去除负荷及污泥去除负荷；（3）剩余污泥的含水率、产量以及体积；（4）剩余污泥浓缩后的体积，最终经压滤后泥渣的重量；（5）污泥龄；（6）在冬季和夏季两种条件下所需的供气量。

24、如果忽略生物合成所消耗的COD ，试计算在厌氧条件下，每去除1.0kg 的COD ，理论上能产生多少
标准m 3的甲烷？
25、某污水处理厂，设计流量Q=50,000m 3/d ，处理工艺为活性污泥法，进入曝气池的废水的BOD 5浓度为
200mg/L ，要求处理出水的BOD 5≤10mg/L ；采用鼓风曝气系统，微孔曝气盘作为曝气装置，安装在水面下4.0m 处，其E A =20%，要求混合液中DO 不小于2mg/L ；当地夏季平均气温为30︒C ，α=0.8，β=0.9，ρ=1.0，不同温度下水中的饱和溶解氧浓度分别为：9.17mg/L(20︒C)，7.63mg/L(30︒C)；要求按每去除1kg BOD 5需要1kg O 2计算在夏季条件下该处理厂所需的供气量（m 3/min ）。

26、某污水厂，水量为15000m 3/d ，水温为20~35︒C ，COD 浓度为2500mg/L ，为易降解有机废水，设计的
处理工艺流程如图所示，要求最终出水的COD 浓度小于100mg/L 。

请对于流程中的UASB 反应器、好氧生物选择器、氧化沟三个主要的构筑物，通过选取合理的设计参数进行简单的设计计算，要求给出其各自的容积负荷、COD 去除率、HRT 、和长、宽、高等基本尺寸。

27、一个日处理水量为1875m 3/d 的UASB 反应器，净空尺寸为：12.0⨯10.0⨯6.0 m ，其三相分离器的布置
和做法见示意图，要求该三相分离器能将直径大于0.1mm 的沼气气泡全部分离进入气室而不进入沉淀区，试通过计算确定图中小三相分离器的最高和最低的相对标高(注：图中标高以m 计，尺寸以mm 计)。

(提示：2)(18d g v g l b ρρμ
β-=；)/(0104.0s cm g ⋅=μ；3/1cm g l =ρ；33/102.1cm g g -⨯=ρ；95.0=β)。