水污染控制工程 模拟试题一、二

水污染控制工程模拟试题一

一、名称解释（每题3分）

（1）区域沉淀：区域沉淀是指颗粒的沉降受到周围其他颗粒影响，颗粒间相对位置不变，形成一个整体下降，与澄清水之间有清晰的泥水界面。

（2）快速渗滤系统：快速渗滤系统是一种高效、低耗、经济的污水处理方法，适用于渗透性良好的土壤，依靠土壤微生物将被土壤截留的溶解性和悬浮有机物进行分解，使污水得以净化。

（3）交换容量：交换容量是离子交换树脂最重要的性能，它定量地表示树脂交换能力的大小。它可区分为全交换容量与工作交换容量。

（4）活性污泥：由具有活性和良好的净化污水功能的微生物及其自身代谢的残留物组成的絮状污泥，包括吸附在絮状污泥上的有机物和无机物；

（5）污泥指数（SVI）：曝气池混合液沉淀30min后1克干泥所占的体积（以ml计），简称污泥指数。

二、简答题（每题6分）

1．简述兼性塘的基本工作原理；

答：兼性塘通常由三层组成，上层好氧区，中层兼性区，底部厌氧区。

好氧区存在着菌、藻和原生动物的共生系统。在有阳光时，塘内的藻类进行光合作用，释放出氧。塘内的好氧菌利用水中的氧，通过好氧代谢氧化分解污染物并合成本身的细胞质，其代谢产物CO2则是藻类光合作用的碳源。

兼性区的微生物是异养性细菌，他们既能利用水中的溶解氧氧化分解有机污染物，又能在无分子氧的条件下，以NO3-,CO32-,作为电子受体进行无氧代谢。

厌氧区的有机物由厌氧微生物对其进行厌氧分解，其分解过程包括酸发酵和甲烷发酵两个过程。发酵过程中未被甲烷的中间产物进入塘的上、中层，由好氧菌和兼性菌继续进行降解。而CO2,NH3等代谢产物进入好氧层，部分逸出水面，部分参与藻类的光合作用。

2．简述膜分离技术的特点；

答：与传统分离技术（如蒸馏、吸附、吸收、萃取）相比，膜分离有以下特点：

（1）在膜分离过程中，一般不发生相变，能耗较低

（2）膜分离一般不需投加其他的化学物质，可节省原材料和化学药品,运行成本低。

（3）将不同粒径的物质分开，不改变原有的属性

（4）不仅分离有机、无机物，特别适用于特殊溶液体系的分离，如溶液中大分子与无机物的分离，一些共沸物或近沸物系的分离

（5）装置简单，分离效率高，易于自动控制

3．简述活性污泥法吸附-生物降解（AB法）工艺的工艺特征；

答：由A、B两级活性污泥处理单元构成；

A级高负荷或超高负荷运行，曝气时间短，但完成绝大部分有机污染物的降解过程；

B级低负荷运行，曝气时间长，处理出水水质好；

处理效果稳定，抗冲击负荷。

4．简述上流式厌氧污泥床反应器UASB装置的三相分离器的功能；

答：使UASB反应区产生的沼气（g）与污泥（s）、污水（l）分离；

收集分离出来的沼气；

使澄清区分离出的污泥返回反应区。

5．简述生物滤池的构造及其降解有机污染物的过程。

答：构造：布水设备，滤床，排水系统三部分组成；

降解有机污染物的过程

污水净化过程：污水通过生物滤池时，污水中的污染物扩散到生物膜表面，被微生物吸收代谢，部分转化为无机物，部分转化为微生物体，污水得到净化。

生物膜更新过程：随着污水的净化过程，生物滤池滤料上的生物膜逐渐增厚，到一定厚度时内层微生物供氧不足，食物短缺，进入内源代谢，附着力降低，在水力冲击和代谢产生气体的作用下脱落；滤料表面的生物膜重新生长，增厚，完成一个生物膜更新周期。

三、论述题（每题10分）

1．以TiO2为例，论述光催化氧化的作用机理及影响TiO2光催化活性的因素，并叙述提高TiO2光催化活性的方法；

答：

光生电子-空穴对的产生

TiO2+ hv → h+ + e-

光生电子和空穴迁移到颗粒表面并被捕获

光生空穴h+被OH-和H2O捕获，反应式如下：

h+ + OH-→ ·OH

h+ + H2O → ·OH + H+

光生电子e-被吸附在表面的氧分子捕获，分子氧不仅参加氧化还原，还是表面羟基自由基的另一个来源，反应式如下：

O2- + H+ = HO2

2 HO2·→ O2 + H2O2

H2O2+ ·O2- → ·OH + OH- + O2

H2O2+ hv → 2·OH

界面电荷转移，发生氧化还原反应

Organ+ HO· + O2→ CO2 + H2O + 其它产物

OH是一种氧化活性很高的自由基，能够无选择地氧化多种有机物并使之矿化，所以通常被认为是光催化反应体系中最主要的氧化剂。

影响TiO2光催化活性的因素：

（1）晶体结构

TiO2有3种晶型, 锐钛矿型、金红石型和板钛型。

在通常情况下，金红石型TiO2是由锐钛矿型经610-915℃煅烧而得到的。高温热处理造成了其表面活性基团（Ti3+，OH-）的减少，从而光催化活性变小。锐钛矿型二氧化钛表面态活性中心较多，所以光催化活性更高。

（2）粒径

催化剂粒径的大小直接影响光催化活性。当粒子的粒径越小时，单位质量的粒子数越多，比表面积越大。对于一般的光催化反应，在反应物充足的条件下，当催化剂表面的活性中心密度一定时，表面积越大吸附的氧气越多，生成更多的高活性的·OH，从而提高了催化氧化效率。

（3）比表面积

对于一般的多相催化反应，在反应物充足的条件下，当催化剂表面的活性中心密度一定时，表面积越大则活性越高。

（4）催化剂投加量

催化剂投加量会影响污染物的降解效果。在反应初期，反应速率随催化剂用量的增加而上升，随着投加量的增加，上升幅度减缓，直到反应速率与投量无关。

（5）溶液性质

溶液本身的性质，比如气相氧浓度、溶液pH值、溶液中存在的无机离子和有机质(腐殖质等)以及有机污染物起始浓度等，能影响TiO2光催化氧化的反应速率。

提高TiO2催化效率的途径：

近年来，人们主要从以下两个方面入手，提高TiO2的光催化效率。其一是通过掺杂等手段降低TiO2的禁带宽度，增加其吸收波长。其二是加入电子俘获剂以阻止e-和h+的复合。这些方法包括：贵金属沉积；表面光敏化；氧化剂添加法；复合半导体；掺杂金属离子；表面改性。

2．叙述A2/O工艺脱氮除磷的工艺过程，并画出工艺流程图。

答：在A/O工艺中增设一个缺氧区，并使好氧区的混合液回流到缺氧区进行反硝化脱氮；而二沉池的污泥回流到厌氧区完成放磷过程，然后通过缺氧区到好氧区完成吸磷过程；从而达到同时脱氮除磷的目的；

工艺流程图：