20 道消毒与水处理化学练习题及答案

1. 1. 某水厂在过滤前投加臭氧，然后向离开清水池的水中投加氯胺。投加氯胺的目的是什么？

   • A.去除穿过滤池后残留的臭味和异味物质
   • B.在配水管网中维持持久的消毒剂余量✓ 答案
   • C.在水进入管网之前降低出厂水的pH值
   • D.在过滤之前取得所需的病原体灭活率

   一级消毒是在厂内完成的灭活，二级消毒则是带入管网的余量。臭氧氧化能力很强，但完全不留余量，因此必须再投加一种化学消毒剂。选用氯胺是因为它在长距离管道中比游离氯持久得多，且沿途生成的三卤甲烷少得多。

   编号 QB-7GT5R3依据： 40 CFR Part 141 Subpart H, Surface Water Treatment Rule (residual disinfectant entering and within the distribution system); AWWA Water System Operations: Water Treatment, disinfection chapter报告此题的问题

2. 2. 操作人员为了控制腐蚀，把出厂水pH从7.0提高到8.5，同时保持游离氯余量的实测值不变。该余量的消毒能力会发生什么变化？

   • A.不变，因为测得的游离氯余量数值完全相同
   • B.减弱，因为更多的游离氯以次氯酸根的形式存在✓ 答案
   • C.增强，因为更多的游离氯以次氯酸的形式存在
   • D.减弱，因为部分游离氯已经转变为化合性余氯

   游离性有效氯是次氯酸与次氯酸根离子之和，两者的比例由pH决定。pH升高时次氯酸发生电离，因此在中性偏碱的水中，消毒能力较弱的次氯酸根占主导。由于次氯酸的消毒效果远强于次氯酸根，在pH 8.5时同样的实测余量灭活能力下降，所需的CT值也随之增大。

   编号 QB-RYBNG5依据： CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation — chlorine chemistry (hypochlorous acid / hypochlorite ion equilibrium)报告此题的问题

3. 3. 向含氨的水中按逐步增大的投加量加氯，并以总余氯对投氯量作图。余氯先上升到一个峰值，再下降到一个低点，然后重新上升。在峰值与低点之间发生了什么？

   • A.投加的氯因pH下降而从水中逸出散失
   • B.投加的氯正与氨结合，生成更多的氯胺
   • C.投加的氯正把已生成的氯胺氧化并破坏掉✓ 答案
   • D.投加的氯正被铁、锰和硫化氢等还原物消耗

   折点加氯曲线的形状是固定的。氯先被快速还原性物质消耗而不产生余量，随后与氨结合生成化合性余氯并上升到峰值；越过峰值后，继续投加的氯把这些氯胺氧化掉，总余氯下降直至折点最低处。过了折点，氨已被耗尽，游离性有效余氯随投加量近似同步上升。

   编号 QB-8G6GW4依据： CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation — breakpoint chlorination报告此题的问题

4. 4. 某水厂的投氯量为3.6 mg/L。经过接触池后，总余氯为1.1 mg/L，游离氯余量为0.8 mg/L。需氯量和化合性余氯各是多少？

   • A.需氯量2.5 mg/L，化合性余氯1.9 mg/L
   • B.需氯量3.3 mg/L，化合性余氯0.8 mg/L
   • C.需氯量2.5 mg/L，化合性余氯0.3 mg/L✓ 答案
   • D.需氯量2.8 mg/L，化合性余氯0.3 mg/L

   需氯量等于投氯量减去残留下来的余氯，即3.6 − 1.1 = 2.5 mg/L。总余氯等于游离性余氯加化合性余氯，因此化合性部分为1.1 − 0.8 = 0.3 mg/L。常见错误是用投氯量减去游离氯余量而不是总余氯，会得到2.8 mg/L。

   编号 QB-NY9NYZ依据： CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation — chlorine demand, free and combined residual calculations报告此题的问题

5. 5. 某小型水厂由液氯改用次氯酸钙，投加的有效氯量保持不变。操作人员应预料到处理水会出现什么变化？

   • A.pH基本不变，总硬度会略有下降
   • B.pH会下降，碱度会被明显消耗
   • C.pH会上升，钙硬度会略有增加✓ 答案
   • D.pH会上升，碱度会被迅速破坏掉

   氯气在水中水解生成次氯酸和盐酸，因此会压低pH并消耗碱度。次氯酸钙是碱性盐，释放次氯酸根和钙离子，因此会使pH略有上升并增加少量钙硬度。次氯酸钠同样会提高pH，但带入的是钠而不是硬度。

   编号 QB-5G4GDZ依据： AWWA Water System Operations: Water Treatment — chlorine gas and hypochlorite chemistry报告此题的问题

6. 6. 某采用氯胺消毒的系统先投氯、后投氨，并把氯与氨氮的重量比严格控制在一个很窄的范围内。为什么要把这个比值控制得这么严？

   • A.氯投量偏低会增加三卤甲烷，偏高会增加出厂水的硬度
   • B.氯投量偏低会把一氯胺变成游离氯，偏高则生成较弱的氧化剂
   • C.氯投量偏低会残留游离氨引发硝化，偏高会生成有异味的二氯胺✓ 答案
   • D.氯投量偏低会使pH骤然升高，偏高会耗尽出厂水的碱度

   系统希望生成的是一氯胺，而只有把氯与氨氮的重量比控制在较窄范围内才能以一氯胺为主。低于该范围时，未反应的游离氨会残留，硝化细菌将其氧化，从而破坏余量并使亚硝酸盐和细菌数上升。高于该范围时会生成二氯胺和三氯化氮，引起口感和气味投诉。注意该比值是按重量计，并且是相对氨氮而非相对氨。

   编号 QB-PYMY53依据： CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation — chloramination and nitrification control; AWWA Water System Operations: Water Treatment报告此题的问题

7. 7. 某水厂处理水量为0.85 MGD，需按2.4 mg/L的投氯量投加有效氯含量为65%的次氯酸钙。水的重量按8.34 lb/gal计。每天需要多少磅次氯酸钙产品？

   • A.17.0 lb/day
   • B.11.1 lb/day
   • C.26.2 lb/day✓ 答案
   • D.3.1 lb/day

   先求所需氯量：(2.4 mg/L)(0.85 MGD)(8.34 lb/gal) = 17.0 lb/day。这是纯氯量而不是产品量，因此还要除以有效氯的小数：17.0 / 0.65 = 26.2 lb/day次氯酸钙。停在17.0是典型的纯度错误；用乘以0.65代替除以0.65则得到11.1。

   编号 QB-6GFTJ2依据： CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation — chemical feed rate and percent purity calculations报告此题的问题

8. 8. 某系统每天需投加42 lb氯，所用次氯酸钠溶液按重量计有效氯为12.5%，其重量为10.0 lb/gal。每天需要多少加仑该溶液？

   • A.33.6 gal/day✓ 答案
   • B.40.3 gal/day
   • C.5.3 gal/day
   • D.336 gal/day

   有效氯百分数是按重量计的，因此每加仑溶液含氯 (10.0 lb/gal)(0.125) = 1.25 lb。用需求量除以该值：42 / 1.25 = 33.6 gal/day。若误用8.34 lb/gal（水的重量而非溶液的重量），会得到40.3，从而低估投加量。

   编号 QB-KYJYMX依据： CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation — hypochlorite solution strength and feed rate calculations报告此题的问题

9. 9. 某清水池容积为250,000加仑，运行流量为1,500 gpm。监管部门核定该池的折流系数为0.5，出口处游离氯余量为1.2 mg/L。该池提供的CT值是多少？

   • A.167 mg/L·min
   • B.100 mg/L·min✓ 答案
   • C.83 mg/L·min
   • D.200 mg/L·min

   理论停留时间为 250,000 gal / 1,500 gpm = 166.7分钟。CT计算要用有效接触时间，即理论停留时间乘以核定的折流系数：166.7 × 0.5 = 83.3分钟。于是 CT = (1.2 mg/L)(83.3 min) = 100 mg/L·min。若漏掉折流系数会得到200，等于把实际消毒效果夸大近一倍，因为短流会使部分水流远快于平均值通过。

   编号 QB-3GDT2X依据： EPA Guidance Manual for Compliance with the Filtration and Disinfection Requirements for Public Water Systems Using Surface Water Sources — effective contact time (T10) and baffling factors报告此题的问题

10. 10. 在使用同一种消毒剂、目标对数灭活率相同的条件下比较两个运行日。第二天水温更低、pH更高。与第一天相比，所需的CT值如何变化？

    • A.更低，因为pH升高会使氯转向更强的形态
    • B.更高，但只因pH升高，水温对CT值并无影响
    • C.更低，因为水温更低会减缓池中氯的衰减速度
    • D.更高，因为水温更低和pH更高都会提高所需的CT值✓ 答案

    灭活本质上是化学反应，温度降低反应变慢，因此水温更低时达到同样的对数灭活需要更大的浓度与时间乘积。pH升高又使游离氯转向消毒能力较弱的次氯酸根，同样抬高所需CT。两种影响方向一致，这也是为什么合规计算要用当日最低水温、最高pH和最低余量这一最不利工况。病原体抗性更强或消毒剂更弱时，所需CT同样上升。

    编号 QB-MHHQJP依据： EPA Guidance Manual for Compliance with the Filtration and Disinfection Requirements for Public Water Systems Using Surface Water Sources — effect of temperature and pH on required CT报告此题的问题

11. 11. 某地表水源历史上多次检出隐孢子虫卵囊。增设哪一道屏障对该病原体的灭活最为可靠？

    • A.对滤后水在进入清水池前进行紫外线照射✓ 答案
    • B.在处理工艺前端投加氯胺以延长接触时间
    • C.在滤后水中投加次氯酸钠以提高余氯浓度
    • D.在清水池中提高游离氯投量并延长接触时间

    隐孢子虫卵囊外壁厚实，对氯极为耐受，对氯胺更甚，因此提高氯投量或延长氯接触时间对该病原体几乎没有效果。紫外线在很容易实现的剂量下即可破坏其核酸，臭氧同样有效，这两者才是可行的灭活屏障。紫外线不留余量，配水系统仍需另外的化学余量。

    编号 QB-52QV5Q依据： EPA Long Term 2 Enhanced Surface Water Treatment Rule (40 CFR Part 141 Subpart W) — Cryptosporidium treatment technique toolbox; AWWA Water System Operations: Water Treatment, alternative disinfectants报告此题的问题

12. 12. 某紫外线反应器的输出剂量低于平常，而灯管输出功率和流量都没有变化。下列哪种解释最合理？

    • A.碱度升高，在光线到达水体之前将其吸收
    • B.水温升高，使水的紫外线需求量随之增大
    • C.进入反应器的游离氯余量已降到设定值以下
    • D.水的紫外透光率下降，且灯管石英套管结垢✓ 答案

    紫外线只在光线真正照到微生物的地方起作用，因此输出剂量取决于光的穿透程度。色度、浊度和溶解性有机物会降低紫外透光率，石英套管上的结垢或生物膜则在光源处就挡住光线；两者都会在灯管功率不变的情况下降低有效剂量。紫外线不产生余量、也不生成副产物，因此不能替代带入管网的化学余量。

    编号 QB-NHV2RQ依据： AWWA Water System Operations: Water Treatment — ultraviolet disinfection, UV transmittance and sleeve fouling报告此题的问题

13. 13. 下列哪项正确地把某种消毒剂与其最密切相关的副产物对应起来？

    • A.当源水含溴化物时，二氧化氯会生成溴酸盐
    • B.当源水含溴化物时，游离氯会生成亚氯酸盐
    • C.当源水含溴化物时，氯胺会生成氯酸盐
    • D.当源水含溴化物时，臭氧会生成溴酸盐✓ 答案

    臭氧的氧化能力足以把源水中的溴化物氧化成溴酸盐，因此在考虑采用臭氧时，含溴水源是主要的化学顾虑。亚氯酸盐和氯酸盐来自二氧化氯及其制备过程，而游离氯与天然有机物反应生成的则是三卤甲烷和卤乙酸。

    编号 QB-6238BR依据： EPA Stage 1 and Stage 2 Disinfectants and Disinfection Byproducts Rules (40 CFR Part 141 Subparts L and V) — regulated byproducts by disinfectant报告此题的问题

14. 14. 天气转暖时，配水管网末端的三卤甲烷检测值持续升高，而水厂又必须维持既定的灭活效果。哪一项措施能在不削弱消毒的前提下解决根本原因？

    • A.把投氯点前移到原水取水口处进行投加
    • B.提高厂内投氯量，使余氯能保持到管网末端
    • C.提高水池运行水位，储备更多的出厂水量
    • D.在投氯之前先去除更多的天然有机物前体✓ 答案

    三卤甲烷是游离氯与天然有机物反应生成的，其生成量随前体物浓度、投氯量、水温和接触时间增加而上升。先去除前体物——强化混凝、活性炭，或把投氯点移到澄清之后——可以在保持同等灭活效果的前提下减少生成量。提高投氯量、在原水处加氯以及增加储存量，都会增加投加量或水龄，使结果更糟。

    编号 QB-JHT28M依据： EPA Stage 2 Disinfectants and Disinfection Byproducts Rule (40 CFR Part 141 Subpart V) and EPA enhanced coagulation requirements; CSUS Water Treatment Plant Operation — DBP precursor control报告此题的问题

15. 15. 在消毒副产物的语境中，什么是前体物？

    • A.在清水池中加速余氯分解的一种矿物质
    • B.满足需氯量之后剩余的那一部分投加氯量
    • C.与消毒剂反应并生成副产物的有机物质✓ 答案
    • D.出厂之后在配水管网中形成的消毒副产物

    前体物是生成副产物的原料，而不是副产物本身：即从流域冲入水中的天然有机物，通常以总有机碳来跟踪。由于没有前体物就不会生成副产物，首选的控制方法是在消毒之前去除前体物，而不是削减消毒——灭活病原体始终是第一位的义务，副产物风险要围绕这一前提来管理。

    编号 QB-32Z7TM依据： CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation — disinfection byproduct formation and TOC precursors报告此题的问题

16. 16. 提高硫酸铝投加量后，混凝后水的pH和碱度都降到了水厂希望维持的范围以下。投加哪种药剂能同时纠正这两项？

    • A.碳酸钠，因为它能补充碳酸盐碱度并提高pH✓ 答案
    • B.硫酸，因为它能中和水中剩余的那部分碱度
    • C.二氧化碳，因为它能补充碳酸盐碱度并提高pH
    • D.柠檬酸，因为它能缓冲水质、防止pH继续下降

    硫酸铝在水中水解并释放酸，因此会消耗碱度并压低pH；投加的混凝剂越多，被破坏的碱度就越多。碳酸钠能补充碳酸盐碱度并提高pH，石灰和烧碱同理。二氧化碳溶于水生成碳酸，会使pH下降，这正是石灰软化后用它进行再碳酸化的原因；所列的两种酸同样会降低pH。

    编号 QB-KH6DDN依据： CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation — coagulation alkalinity demand and pH adjustment chemicals报告此题的问题

17. 17. 出厂水的朗格利尔饱和指数为负值。这说明配水管道中的水具有什么性质？

    • A.水对碳酸钙不饱和，倾向于具有腐蚀性✓ 答案
    • B.水与碳酸钙处于平衡，既不结垢也不溶蚀
    • C.水对碳酸钙过饱和，倾向于沉积形成水垢
    • D.水对溶解氧不饱和，因此不会腐蚀管道

    该指数等于实测pH减去水对碳酸钙达到饱和时的pH。负值说明水低于饱和状态，能够溶解碳酸钙而不是沉积它，因而对管壁以及铅锡焊接接头具有侵蚀性。正值则表示相反的趋势，即倾向于结垢。该指数只给出方向，并不能告诉操作人员腐蚀发生的速率。

    编号 QB-42CJYN依据： 40 CFR Part 141 Subpart I, Lead and Copper Rule — corrosion control treatment and water quality parameters; AWWA Water System Operations: Water Treatment, Langelier Saturation Index报告此题的问题

18. 18. 某供水单位管网中有铅质进户管和含铅焊接接头，开始向出厂水中投加正磷酸盐。这一做法依靠的是什么机理？

    • A.降低水的pH，使铅化合物保持固体形态
    • B.络合溶解性铅，使其随水通过用户龙头
    • C.在管壁形成低溶解度薄膜，把铅封在管内✓ 答案
    • D.提高碱度，使铅在配水干管中沉淀下来

    正磷酸盐在管壁与铅反应，生成低溶解度磷酸铅的钝化膜；真正限制铅溶入停留在进户管中的水的，是这层膜而不是水体中的药剂本身。由于成膜依赖稳定的水质，成膜期间和之后都必须保持pH和碱度稳定；水质或消毒剂突然改变会破坏这层膜并释放铅。

    编号 QB-RHX29U依据： 40 CFR Part 141 Subpart I, Lead and Copper Rule — optimal corrosion control treatment (phosphate inhibitors and passivation)报告此题的问题

19. 19. 操作人员在滤池前投加高锰酸钾以去除锰，发现滤后水呈粉红色。这说明什么？应当怎么办？

    • A.高锰酸钾投量偏低，应当提高其投加速率
    • B.氯的投量偏高，应当调低氯的投加速率
    • C.滤料已经失效，应当立即更换滤池滤料
    • D.高锰酸钾投量偏高，应当降低其投加速率✓ 答案

    投加高锰酸钾是为了把溶解性锰氧化成滤池可以截留的不溶形态，水离开滤池时它应当已被完全消耗。滤后水呈粉红色或紫色，说明未反应的高锰酸钾穿透了滤池，这正是投加过量的直观标志。正确做法是把投加量下调到锰已被氧化而颜色消失的水平，并在降量过程中检测滤后水中的锰。

    编号 QB-9258UU依据： CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation — iron and manganese oxidation with potassium permanganate报告此题的问题

20. 20. 操作人员需要把一批处理水中的游离氯余量降到零。下列哪一对药剂能够做到这一点？

    • A.次氯酸钙和亚氯酸钠
    • B.硫代硫酸钠和抗坏血酸✓ 答案
    • C.高锰酸钾和臭氧
    • D.氢氧化钠和碳酸钠

    脱氯必须使用还原剂，因为目的是把游离氯还原为氯离子，使其不再具有氧化性。硫代硫酸钠和抗坏血酸都能做到，二氧化硫和亚硫酸氢钠同样可以。氢氧化钠和碳酸钠只会提高pH和碱度，而高锰酸钾、臭氧、次氯酸盐和亚氯酸盐本身就是氧化剂或氧化剂来源，只会增加氧化负荷而不是消除它。

    编号 QB-UZ9X4M依据： AWWA Water System Operations: Water Treatment — dechlorination agents (sulfite compounds, sodium thiosulfate, ascorbic acid)报告此题的问题

练习题依据国际水务专业协会（WPI，前身为认证委员会协会 ABC）发布的《自来水处理运营员必知标准》，以及加州州立大学水务项目办公室（CSUS）和美国自来水工程协会（AWWA）的通用参考教材编写。本网站与 WPI/ABC、AWWA 或美国环保署无关联，也未获其认可。运营员证书由你所在州的认证主管机构颁发，水厂等级划分、运营员级别、报考资格和及格标准均由该机构规定——考试前请向所在州确认。污染物限值和监测要求由联邦规定并会不时修订，因此本站任何答案都不应作为现行法规数值使用，请以你所在系统适用的现行法规为准。本题库仅涵盖自来水处理考试——污水处理、污水收集管网和供水管网属于另外的认证项目。 关于必知标准 →