10.3　考研真题详解

一、选择题

1．沉淀池积泥区和澄清池污泥浓缩室（斗）的容积，应根据进出水的（　　）含量、处理水量、排泥周期和浓度等因素通过计算确定。[中国地质大学（武汉）2011年研]

A．浊度

B．悬浮物

C．含砂量

D．有机物

【答案】B

【解析】由沉淀池污泥量的计算方法可知，确定沉淀池积泥区和澄清池污泥浓缩室（斗）的容积需要进出水的悬浮固体浓度、最大进水量、两次排泥时间间隔、污泥含水率与容重等条件因素。

2．曝气沉砂池的主要作用是（　　）。[中国地质大学（武汉）2011年研]

A．去除有机物

B．减少沉砂池体积

C．提高沉砂效率

D．有利于反硝化

【答案】C

【解析】曝气沉砂池是在曝气以及水流的旋流作用下，污水中悬浮颗粒相互碰撞、摩擦，并受到气泡上升时的冲刷作用，使黏附在砂粒上的有机污染物得以摩擦去除，螺旋水流还将相对密度较轻的有机颗粒悬浮起来随出水带走。沉于池底的砂粒较为纯净，有机物含量只有5%左右，便于沉砂的处置，从而提高沉砂效率。

二、填空题

1．为了防止格栅前渠道______，一般在设置格栅的渠道与栅前渠道的联结部应有渐扩部位。[中国地质大学（武汉）2011年研]

【答案】出现阻流回水现象

【解析】为了防止格栅前渠道出现阻流回水现象，一般在设置格栅的渠道与栅前渠道的联结部，应具有一定展开角α₁的渐扩部位，如图10-1所示。

图10-1　格栅水力计算简图

2．沉淀池常按池内水流方向不同分为______，______，______三种。[中国地质大学（武汉）2011年研]

【答案】平流式沉淀池；竖流式沉淀池；辐流式沉淀池

【解析】沉淀池常按池内水流方向不同分为：①平流式沉淀池，呈长方形，污水从池的一端流入，水平方向流过池子，从池的另一端流出；②竖流式沉淀池，污水从设在池中央的中心管进入，从中心管的下端经过反射板后均匀缓慢地分布在池的横断面上，水的流向基本由下向上，污泥贮积在底部的污泥斗中；③辐流式沉淀池，池的进水一般在中心位置，出口在周围，水流在池中呈水平方向向四周辐射，由于过水断面面积不断变大，故池中的水流速度从池中心向池四周逐渐减小。

3．clarifier的中文翻译为：______；絮凝的英文为：______。[中国科学技术大学2014年研]

【答案】沉淀池；flocculation

【解析】沉淀池（clarifier）是应用沉淀作用去除水中悬浮物的一种构筑物，按池内水流方向可分为平流式、竖流式和辐流式三种。絮凝（flocculation）是指由高分子物质吸附架桥作用而使微粒相互黏结的过程。

4．絮凝沉淀过程中悬浮颗粒之间有相互絮凝聚集增大的作用，沉淀过程中，颗粒的质量、______和______是变化的。[广东工业大学2015年研]

【答案】形状；沉速

【解析】根据水中悬浮颗粒的性质、凝聚性能及浓度，沉淀通常可分为自由沉淀、絮凝沉淀、区域沉淀和压缩沉淀四种类型。在絮凝沉淀中，悬浮颗粒浓度不高，但沉淀过程中悬浮颗粒之间有互相絮凝作用，颗粒因互相聚集增大而加快沉降，沉淀的轨迹呈曲线。沉淀过程中，颗粒的质量、形状和沉速是变化的。

5．根据水流和泥流的相对方向，可将斜板（管）沉淀池分为______，______和______三种类型。[中国地质大学（武汉）2009年研]

【答案】异向流；同向流；侧向流

【解析】斜板（管）沉淀池由斜板（管）沉淀区、进水配水区、清水出水区、缓冲区和污泥区组成，按斜板或斜管间水流与污泥的相对运动方向来区分，斜板（管）沉淀池可分为异向流、同向流和侧向流三种。在污水处理中常采用升流式异向流斜板（管）沉淀池。

6．按产生微细气泡的方法，气浮法有______、______、______。[中国地质大学（武汉）2010年研]

【答案】电解气浮法；分散空气气浮法；溶解空气气浮法

【解析】按产生微细气泡的方法，气浮法可以分为：①电解气浮法，是将正负相间的多组电极浸泡在废水中，通以直流电，废水电解，正负两板间产生氖气和氧气的细小气泡；②分解空气气浮法，是压缩空气引入后被微孔板的微孔或者高速旋转混合器分散成细小气泡；③溶解空气气浮法，是在一定的压力下让空气溶解在水中，然后在减压条件下析出溶解空气，形成微气泡。

7．加压溶气气浮法有______、______、______三种基本流程。[中国地质大学（武汉）2011年研；广东工业大学2015年研]

【答案】全加压溶气流程；部分加压溶气流程；部分回流加压溶气流程

【解析】加压溶气气浮法是目前常用的气浮处理方法。该法是使空气在加压的条件下溶解于水，然后通过将压力降至常压而使过饱和溶解的空气以细微气泡形式释放出来。加压溶气气浮法根据加压溶气水的来源不同可分为三种基本流程：①全加压溶气流程；②部分加压溶气流程；③部分回流加压溶气流程。

8．油类在水中的存在状态有______、______、______。[中国地质大学（武汉）2011年研]

【答案】悬浮状态；乳化状态；溶解状态

【解析】含油废水中的油类污染物，其相对密度一般都小于1，但焦化厂或煤气发生站排出的重质焦油的相对密度可高达1.1。废水中的油通常由于其油滴粒径的不同而呈悬浮状态、乳化状态和溶解状态。

9．普通隔油池去除的主要是______。[中国地质大学（武汉）2010年研]

【答案】悬浮油

【解析】普通隔油池主要为平流式隔油池和斜板隔油池，平流式隔油池可以去除的最小油滴直径为100～150μm，斜板隔油池可分离油滴的最小粒径约为80μm，因此可去除悬浮油中全部的可浮油（粒径大于100μm）和部分细分散油（粒径一般为10～100μm）。

三、判断题

1．格栅的水头损失主要在于自身阻力大。（　　）[中国地质大学（武汉）2010年研]

【答案】错误

【解析】格栅自身阻力导致的水头损失很小，其阻力主要是截留物阻塞造成的。

2．沉淀、隔油、沉砂的工作原理都是相同的，隔油不仅能去除浮油，也能去除乳化油。（　　）[中国地质大学（武汉）2011年研]

【答案】错误

【解析】沉淀、隔油和沉砂都是利用重力分离原理进行污水的物理处理。仅仅靠油滴与水的密度差产生上浮而进行油水分离的隔油法，油的去除效率一般为70%～80%左右，隔油池的出水仍含有一定数量的乳化油和附着在悬浮固体上的油分。

3．根据理想沉淀条件，沉淀效率与池子深度、长度无关，与表面积成反比。（　　）[中国地质大学（武汉）2011年研]

【答案】正确

【解析】沉淀池的表面水力负荷是反应沉淀池效率的参数，是指单位时间内通过沉淀池单位表面积的流量，根据沉淀池的表面水力负荷q的表达式：

可知，理想沉淀池的沉淀效率与池的表面积A成反比，与池深H、沉淀时间t、池的体积V等无关。

4．憎水性强的物质易与气泡粘附，更宜用气浮法去除。（　　）[中国地质大学（武汉）2011年研]

【答案】正确

【解析】水中污染物能否与气泡黏附取决于该物质的接触角θ的大小。当θ＞90°时，为憎水性物质，颗粒容易被气泡吸附；当0＜θ＜90°，为亲水性物质，颗粒与气泡的吸附不牢，容易在水流的作用下脱附；当θ＝0时，固体颗粒完全被润湿，而不能被吸附。

5．通常，颗粒在沉砂池中的沉淀可以看作自由沉淀，而二沉池泥斗中的污泥浓缩过程可以看作拥挤沉淀。（　　）[中国地质大学（武汉）2011年研]

【答案】错误

【解析】自由沉淀在水中悬浮固体浓度不高时发生，沉淀过程悬浮颗粒各自独立完成沉淀，颗粒的沉淀轨迹呈直线，颗粒的物理性质，不发生变化，因此颗粒在沉砂池中的沉淀为自由沉淀。而二沉池泥斗中的污泥浓缩过程中，悬浮颗粒浓度高，且颗粒之间相互接触在重力作用下挤出颗粒间的水，沉淀特征符合压缩沉淀。

四、名词解释

自由沉淀[中国地质大学（武汉）2013年研]

答：自由沉淀是发生在水中悬浮固体浓度不高时的一种沉淀类型。沉淀过程中悬浮颗粒之间互不干扰，颗粒各自独立完成沉淀过程，颗粒的沉淀轨迹呈直线。整个沉淀过程中，颗粒的物理性质，如形状、大小及相对密度等不发生变化。砂粒在沉砂池中的沉淀就属于自由沉淀。

五、简答题

1．污水物理处理方法有几种？各种方法常用的处理构筑物是什么？去除对象?[中国海洋大学2011年研]

答：污水物理处理的方法有筛滤截留法、重力分离法、离心分离法。

（1）筛滤截留法

①处理构筑物

筛网、格栅、过滤、膜分离等。

②去除对象

用来截留污水中较粗大漂浮物和悬浮物，如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、木片、布条、塑料制品等，防止堵塞和缠绕水泵机组、曝气器、管道阀门、处理构筑物配水设施、进出水口，减少后续处理产生的浮渣，保证污水处理设施的正常运行。

（2）重力分离法

①处理构筑物

沉砂池、沉淀池、隔油池、气浮池等。

②去除对象

a．初沉池

可较经济有效地去除污水中悬浮固体，同时去除一部分呈悬浮状态的有机物，以减轻后续生物处理构筑物的有机负荷。

b．沉砂池

常作为一种预处理手段用于去除污水中易沉降的无机颗粒物。

c．二沉池

用来分离浓缩悬浮生长生物处理工艺中的活性污泥、生物膜法工艺中脱落的生物膜等，使处理后的出水得以澄清。

d．气浮池

常用于对那些颗粒密度接近或小于水的细小颗粒的分离。

（3）离心分离法

①处理构筑物

旋流分离器、离心机等。

②去除对象

用于分离细颗粒状悬浮液以及颗粒极细的乳化液、油类。

2．颗粒在水中的沉淀类型及其特征如何？[中国地质大学（武汉）2009年研]

答：根据水中悬浮颗粒的性质、凝聚性能及浓度，沉淀通常分为以下四种基本类型：

（1）自由沉淀

自由沉淀是发生在水中悬浮固体浓度不高时的一种沉淀类型。沉淀过程中，悬浮颗粒之间互不干扰，颗粒各自独立完成沉淀过程，沉淀轨迹呈直线，颗粒的物理性质，如形状、大小及相对密度等不发生变化。砂粒在沉砂池中的沉淀就属于自由沉淀。

（2）絮凝沉淀

在絮凝沉淀中，悬浮颗粒浓度不高，但沉淀过程中悬浮颗粒之间有互相絮凝作用。颗粒因互相聚集增大而加快沉降，沉淀的轨迹呈曲线。沉淀过程中，颗粒的质量、形状和沉速是变化的。化学混凝沉淀及活性污泥在沉池中间段的沉淀属絮凝沉淀。

（3）区域沉淀（又称拥挤沉淀、成层沉淀）

区域沉淀的悬浮颗粒浓度较高（5000 mg/L以上），颗粒的沉降受到周围其他颗粒影响，颗粒间相对位置保持不变，形成一个整体共同下沉。与澄清水之间有清晰的泥水界面，沉淀显示为界面下沉。二沉池下部及污泥重力浓缩池开始阶段均有区域沉淀发生。

（4）压缩沉淀

压缩沉淀发生在高浓度悬浮颗粒的沉降过程中。由于悬浮颗粒浓度很高，颗粒之间互相接触，互相支承，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用下被挤出，使污泥得到浓缩。二沉池污泥斗中的污泥浓缩过程以及污泥重力浓缩池中均存在压缩沉淀。

3．自由沉淀的概念和特征，分析沉速的影响因素。[中国海洋大学2011年研]

答：（1）概念与特征

自由沉淀是发生在水中悬浮固体浓度不高时的一种沉淀类型。沉淀过程悬浮颗粒之间互不干扰，颗粒各自独立完成沉淀过程，颗粒的沉淀轨迹呈直线。整个沉淀过程中，颗粒的物理性质，如形状、大小及相对密度等不发生变化。

（2）影响因素

根据斯托克斯公式，即颗粒自由沉淀的沉速公式：

式中，u为速度；ρ_s为固体颗粒的密度；ρ_L为液体密度；μ为动力黏滞度。

可知颗粒沉速与下列因素有关：

①颗粒沉速的决定因素是ρ_s－ρ_L，当ρ_s大于ρ_L时，ρ_s－ρ_L为正值，颗粒以u下沉；当ρ_s与ρ_L相等时，u＝0，颗粒在水中呈随机悬浮状态，这类颗粒如采用沉淀处理，必须采用絮凝沉淀或气浮法；当ρ_s小于ρ_L时，ρ_s－ρ_L为负值，u也为负值，颗粒以u上浮，可用浮上法去除；

②u与颗粒直径d的平方成正比，因此增加颗粒直径有助于提高沉淀速度（或上浮速度），提高去除效果；

③u与液体的动力黏滞度μ成反比，且μ随水温上升而下降，即沉速受水温影响，水温上升，沉速增大。

4．二沉池的功能和构造与一般沉淀池有什么不同？在二沉池中设置斜板为什么不能取得理想效果？[宁波大学2015年研]

答：（1）二沉池与一般沉淀池的不同

①功能

二沉池用于沉淀分离活性污泥或去除生物膜法中脱落的生物膜，在功能上要同时满足固液分离和污泥浓缩两个方面的要求，其工作效果将直接影响系统效率的和回流污泥浓度。一般沉淀池是用于去除悬浮固体。

②构造

二沉池中发生的沉淀为絮凝沉淀和压缩沉淀，和一般沉淀池中发生的自由沉淀不同，故结构也不同。

二沉池的构造与初沉池的类似，可采用平流式、竖流式和辐流式。应注意：

a．二沉池的进水部分应使布水分布均匀并造成有利于絮凝的条件，使污泥絮凝结大；

b．二沉池中污泥絮凝较轻，容易被水挟走，因此要限制出流堰处的流速；

c．污泥斗的容积，要考虑污泥浓缩的要求；

d．二沉池应设置浮渣的收集、撇除、输送和处置。

（2）在二沉池中设置斜板不能取得理想效果的原因

斜板可以提高沉淀效能的原理主要适用于自由沉淀，但在二沉池中，沉淀形式主要属于成层沉淀而非自由沉淀，因此二沉池中设置斜板不能取得理想效果。

5．如何从理想沉淀池的理论分析得出斜板（管）沉淀池产生依据? [中国地质大学（武汉）2010年研]

答：通过理想沉淀池的理论分析存在H/u＝L/v，即u/v＝H/L，如果将水深为H的沉淀池分隔成为n个水深为H/n的沉淀池，则当沉淀池长度为原沉淀区长度的1/n时，就可处理与原来的沉淀池相同的水量，并达到完全相同的处理效果，因此减小沉淀池的深度，可以缩短沉淀时间，因而减小沉淀池的体积，也就可以提高沉淀效率。为便于排泥将隔扳倾斜放置60°。

6．沉淀池表面负荷和颗粒截留沉速关系如何？两者涵义有何区别？[中国地质大学（武汉）2011年研]

答：（1）沉淀池表面负荷q与颗粒截留沉速u₀关系

两者在数值上相同，但它们的物理概念不同。

（2）两者涵义的区别

①沉淀池表面水力负荷q

反映沉淀池效率的参数，又称沉淀池的溢流率，它的物理意义是，在单位时间内通过沉淀池单位面积的流量，单位是m³/（m²·h）或m³/（m²·s），可简化为m/h或m/s。

②颗粒截留沉速u₀

表示沉淀池内悬浮颗粒的下沉速度，且在该沉速下，从沉淀池顶部x点进入的某一粒径的颗粒到达沉淀区末端时刚好能沉至池底。

7．简述沉砂池的类型和各自特点。[中国海洋大学2012年研]

答：沉砂池的类型和各自特点如下：

（1）平流式沉砂池

平流式沉砂池以降低流速使无机性颗粒沉降下来，它具有截留无机颗粒效果较好、构造较简单等优点，但也存在流速不易控制、沉砂中有机性颗粒含量较高、排砂常需要洗砂处理等缺点。

（2）曝气沉砂池

沉砂中含有机物的量低于5%，由于池中设有曝气设备，它还具有预曝气、脱臭、除泡作用以及加速污水中油类和浮渣的分离等作用，曝气作用要消耗能量，对生物脱氮除磷系统的厌氧段或缺氧段的运行也存在不利影响。

（3）旋流沉砂池

沿圆形池壁内切方向进水，利用水力或机械力控制水流流态与流速，在径向方向产生离心作用，加速砂粒的沉淀分离，并使有机物随水流带走。砂斗内沉砂可采用空气提升、排砂泵等方式排除，再经过砂水分离器进行洗砂，达到砂粒与有机物再次分离从而清洁排砂的目的。

六、计算题

1．某城市污水处理厂日处理水量Q＝150000m³/d，原污水中悬浮物浓度为265mg/L，初次沉淀池效率为65%，污泥含水率95%，污泥密度为1000kg/m³，试计算初沉池每天产生的污泥体积。[中国科学技术大学2015年研]

解：根据题意可得：

2．某活性污泥曝气池混和液浓度MLSS＝2500mg/L。取该混和液100mL于量筒中，静置30min时测得污泥容积为30mL。求该活性污泥的SVI及含水率。（活性污泥的密度为1g/mL）[中国科学技术大学2015年研]

解：（1）100mL混合液中对应的污泥容积为30mL，则1L混合液对应的污泥容积为300mL。

又因为MLSS＝2500mg/L，

则：SVI＝300/2.5＝120mL/g

（2）1mL该活性污泥中的干泥为：1/SVI＝1/120＝0.0083g

而活性污泥的密度为1g/mL，1mL活性污泥质量为1g。

则含水率为：（1－0.0083）/1×100%＝99.17%

3．已知污水设计流量为3000m³/h，悬浮固体浓度为300mg/L。设沉淀效率为75%，表面水力负荷q₀＝1.5m³/（m²•h），沉淀时间t＝3h。若采用两座辐流式沉淀池并联处理，请计算每座沉淀池直径、有效水深和一天（24小时）的产泥量。[广东工业大学2015年研]

解：（1）沉淀池直径D

每座辐流式沉淀池的面积A₁为：

则沉淀池直径D为：

（2）有效水深h₂：

（3）一天产泥量V_W