20 道过滤、反冲洗与残渣处理练习题及答案

1. 1. 某水厂水源为水库水，浊度和色度常年偏低且稳定，现拟由常规处理改为直接过滤。处理流程会发生什么变化？

   • A.保留絮凝和沉淀，把滤池改造成不投药运行的慢砂滤池。
   • B.保留混凝和絮凝环节，取消沉淀，混凝后的水直接进入滤池过滤。✓ 答案
   • C.保留沉淀，取消絮凝，快速混合后的水直接进入沉淀池澄清。
   • D.保留沉淀，取消混凝剂投加，仅靠滤料机械筛除水中颗粒物。

   直接过滤是混凝、絮凝之后直接进入过滤，取消了沉淀工艺，全部絮体都要靠滤层截留。因此只有原水浊度和色度长期偏低且稳定时才适用，否则固体负荷全部压到滤料上，过滤周期会大幅缩短。

   编号 QB-B67484依据： Office of Water Programs, California State University Sacramento, Water Treatment Plant Operation, filtration chapter (direct filtration)报告此题的问题

2. 2. 运行良好的慢砂滤池主要依靠什么机理去除病原体和颗粒物？该滤池又是如何清洗的？

   • A.去除主要靠砂面生物滤膜完成，清洗时刮除表层薄砂即可。✓ 答案
   • B.去除靠深层砂粒机械筛滤完成，每季更换全部滤料实现清洗。
   • C.去除主要在承托砾石层完成，清洗时自下而上高速反冲洗。
   • D.去除靠投加到滤层的混凝剂完成，清洗时先气冲再短时水洗。

   慢砂滤池依靠砂面形成的生物滤膜起作用，膜中微生物摄食并截留有机物和病原体。它不进行反冲洗，而是刮去表层薄砂；刮砂后需要一段成熟期让生物层重新建立，之后出水才能并入系统。

   编号 QB-VNQKY5依据： AWWA Water System Operations: Water Treatment, slow sand filtration报告此题的问题

3. 3. 操作员将压力滤池与装有同种滤料的重力式滤池作比较。下列哪一项是压力滤池特有的局限？

   • A.滤料只能用未过滤的原水冲洗，因为钢壳上没有清水接管。
   • B.滤料装在密闭钢壳内，反冲洗时无法直接观察滤床的状况。✓ 答案
   • C.滤料必须取出人工清洗，因为钢壳无法自下而上通反冲水。
   • D.滤料无法分成两层布置，钢壳内只能装单层石英砂滤料。

   压力滤池是密闭钢制容器，反冲洗时看不到滤层表面，无法像敞开式重力滤池那样发现涌泉、堆丘、裂缝或滤料流失。只能通过水头损失、反冲洗排水浊度和定期开罐检查来判断滤层状况。

   编号 QB-C6JED5依据： AWWA Water System Operations: Water Treatment, pressure filters报告此题的问题

4. 4. 为什么上层为粗无烟煤、下层为细砂的双层滤料，其反冲洗周期通常比同样厚度的单层砂滤层更长？

   • A.砂层节流降低了滤速，单位时间进入滤层的悬浮物随之减少。
   • B.无烟煤能把絮体化学分解，滤层中残留固体更少，水头损失更慢。
   • C.悬浮物全部截留在无烟煤表层，下层砂始终干净不产生水头损失。
   • D.悬浮物被截留在整个滤层深处而非表面，水头损失上升更慢。✓ 答案

   水流先遇粗颗粒、后遇细颗粒，可实现深层过滤，絮体渗入并储存于整个滤层。单层细砂反冲后沿水流方向是由细到粗，相当于表面筛网，很快堵塞封面，更早达到极限水头损失。

   编号 QB-WN3X57依据： Office of Water Programs, California State University Sacramento, Water Treatment Plant Operation, filter media报告此题的问题

5. 5. 双层滤料滤池完成一次充分反冲洗后，无烟煤最终停留在什么位置？原因是什么？

   • A.停留在砂层之上，因为无烟煤粒径虽粗，但相对密度比砂小。✓ 答案
   • B.停留在砂层之上，因为上升水流总把滤层中最细的颗粒带上来。
   • C.沉在砂层之下，因为无烟煤粒径较粗，粗颗粒总是先行沉降。
   • D.与砂均匀混合，因为反冲洗的目的就是把两种滤料充分掺匀。

   反冲洗后滤料按相对密度重新分层，而不是按粒径：无烟煤最轻，石英砂较重，石榴石或钛铁矿最重，因此自上而下依次沉降。这正是形成沿水流方向由粗到细级配的原因。

   编号 QB-D6WRJ6依据： AWWA Water System Operations: Water Treatment, dual and mixed media beds报告此题的问题

6. 6. 两种滤砂的有效粒径相同，但其中一种的不均匀系数高得多。这一较高的系数说明了什么？

   • A.粒径分布更宽，滤层分层更明显，水头损失上升也更快。✓ 答案
   • B.粒径分布更窄，滤层在更低的反冲洗强度下即可实现流化。
   • C.颗粒更硬更圆，滤层更耐磨损，需要补充滤料的次数更少。
   • D.颗粒整体更大，滤层可储存更多悬浮物，运行周期也更长。

   不均匀系数是通过率60%的筛孔尺寸与有效粒径之比，数值越低说明滤料越均匀。数值高说明粒径跨度大，每次反冲洗后细颗粒都会分层到各层顶部，堵塞表层，使水头损失上升更快。

   编号 QB-XNE9B8依据： Office of Water Programs, California State University Sacramento, Water Treatment Plant Operation, media specifications报告此题的问题

7. 7. 滤池运行后期，水头损失已接近本厂设定的终止值，出水浊度也开始持续上升。这说明发生了什么？操作员应如何处理？

   • A.滤池仍处于洗后成熟期，应保持不动，等待浊度自行回落。
   • B.流量控制器供水不足，应提高滤速把滤层中的絮体冲开。
   • C.絮体正被推穿滤层，应将该滤池停役并立即进行反冲洗。✓ 答案
   • D.上层滤料发生气阻，应降低滤层上方水位把空气释放出去。

   运行后期水头损失高且浊度同时上升，属于穿透：滤层纳污能力已耗尽，被截留的絮体正被推入滤后水。过滤周期应以终止水头损失和浊度穿透中先到者为准结束，而根本原因通常出在前处理而非滤池本身。

   编号 QB-E694R7依据： US EPA Interim Enhanced Surface Water Treatment Rule guidance on individual filter performance; AWWA Water System Operations: Water Treatment, filter operation报告此题的问题

8. 8. 某滤池运行期间水头损失上升异常偏快、滤速下降，随后的反冲洗中操作员看到大量空气从滤料中冒出。下列哪一过程可以解释该现象？

   • A.空气先从配水系统漏入滤层，抬高了水头损失，随后又把滤层上方水位压低。
   • B.滤料表面结出碳酸盐垢，使颗粒相对密度增大，并在每粒下方存住小气泡。
   • C.反冲洗强度设置过高，托起了承托砾石层，使积存在其下方的空气向上逸出。
   • D.上层滤料的水头损失超过其上方水深，压力降到大气压以下，溶解空气析出。✓ 答案

   当上层滤料的水头损失超过滤层上方的水深时，滤层内部压力低于大气压，即出现负水头，溶解气体随之析出。气泡堵塞孔隙形成气阻，使水头损失加快上升、滤速下降。保持滤层上方足够水深并在达到终止水头损失前反冲洗即可预防。

   编号 QB-YNSKG9依据： Office of Water Programs, California State University Sacramento, Water Treatment Plant Operation, negative head and air binding报告此题的问题

9. 9. 某滤池重新投入运行后，出水浊度在运行初期出现峰值，随后逐渐回落。应采取下列哪种做法？理由是什么？

   • A.在运行初期提高滤速，因为较高滤速能压实滤层并封闭其表面。
   • B.把反冲洗时间再延长数分钟，因为该峰值说明深层滤料仍存有污泥。
   • C.在滤层成熟期间把初滤水排放，因为刚洗完的滤料此时去除效果最差。✓ 答案
   • D.在头一个小时加大混凝剂投量，因为该峰值说明原水投药量不足。

   刚反冲洗过的滤料非常干净，缺少有助于捕捉颗粒的已截留絮体，随着滤层逐渐成熟，去除效果提高，初期浊度峰值也随之回落。初滤水排放可避免这部分水进入清水池；没有排放设施的水厂则采用缓慢启动或延时启动。

   编号 QB-F6MEW8依据： US EPA Interim Enhanced Surface Water Treatment Rule guidance, filter ripening and filter to waste报告此题的问题

10. 10. 某矩形滤池尺寸为20 ft×30 ft，处理水量为1.5 MGD。按1 MGD = 694 gpm换算，其滤速为多少？

    • A.2.5 gpm/ft2
    • B.3.5 gpm/ft2
    • C.0.9 gpm/ft2
    • D.1.7 gpm/ft2✓ 答案

    滤速等于以gpm计的流量除以滤池表面积。流量为1.5×694 = 1,041 gpm，面积为20×30 = 600 ft2，故1,041÷600 = 1.7 gpm/ft2。若把面积取成两倍得0.9，只取一半面积得3.5，这是常见的面积错误。

    编号 QB-UE5W5U依据： AWWA Water System Operations: Water Treatment, filter loading rate calculation报告此题的问题

11. 11. 某水厂全年采用同一反冲洗强度。冬季水温下降后，滤层会发生什么变化？应如何调整？

    • A.冷水托起的滤料更少，应保持强度不变而把反冲时间加倍。
    • B.冷水不影响膨胀率，反冲洗强度一次设定后可长期不变。
    • C.冷水黏度更大，滤层膨胀率反而偏高，应适当降低反冲洗强度。✓ 答案
    • D.冷水黏度更大，滤层膨胀率偏低，应适当提高反冲洗强度。

    水温降低时黏度增大，同样的上升流速对滤料的托举作用更强，冬季膨胀率反而增加。因此水温下降时应降低反冲洗强度，水温升高时提高强度；全年不调整的水厂冬季会把滤料冲出洗砂槽，夏季则冲洗不足并生成泥球。

    编号 QB-CXA3RU依据： Pennsylvania Department of Environmental Protection filter bed expansion evaluation guidance; AWWA Water System Operations: Water Treatment, backwashing报告此题的问题

12. 12. 某滤池有12 in承托砾石层、18 in砂层和12 in无烟煤层。高强度反冲洗时，滤层顶面比静止状态升高6 in。滤层膨胀率是多少？

    • A.20%✓ 答案
    • B.33%
    • C.50%
    • D.14%

    膨胀率等于滤层升高值除以可膨胀滤料厚度再乘以100%。承托砾石不流化，应予扣除，故可膨胀厚度为18 + 12 = 30 in，6÷30 = 20%。把砾石计入得14%，只算砂层得33%，只算无烟煤得50%。

    编号 QB-VEG8BV依据： Office of Water Programs, California State University Sacramento, Water Treatment Plant Operation, percent bed expansion报告此题的问题

13. 13. 某次反冲洗结束时滤层上方的水看起来很清，但事后取芯样却发现滤料中有泥球。关于凭外观判断冲洗效果，这说明了什么？

    • A.清澈说明表面冲洗时间过长，泥球是被冲洗臂压入深层的絮体团。
    • B.清澈说明冲洗已经充分，泥球一定是滤池后来运行过程中形成的。
    • C.清澈说明冲洗强度过高，泥球是被无烟煤细屑黏结起来的滤料颗粒。
    • D.清澈只说明冲洗水已洗净，实测膨胀率才能说明滤料被充分流化。✓ 答案

    即使部分滤层根本没有被流化，冲洗水也可能很清，因为死区里的污泥根本没有被冲出来。只有在高强度冲洗时于多点实测膨胀率，才能证明滤料确实松散并互相摩擦；膨胀不足会残留污泥，并与滤料黏结成泥球。

    编号 QB-DXNDWV依据： Pennsylvania Department of Environmental Protection filter plant performance evaluation guidance, bed expansion measurement报告此题的问题

14. 14. 下列哪项滤池巡检试验能显示悬浮物储存在滤层的哪个深度，以及反冲洗是否把它们清除？

    • A.水位下降试验：关闭进水阀，记录池内水位下降所用的时间。
    • B.絮体截留剖面试验：反冲洗前后分层取芯样，洗涤后分别测定浊度。✓ 答案
    • C.酸溶解度试验：用酸溶解滤料样品，检查表面碳酸盐或锰的结垢。
    • D.筛分试验：对滤料取样过筛，核对有效粒径与不均匀系数是否合格。

    絮体截留剖面试验按不同深度取滤料芯样，把各样品上的污泥洗下并测定浊度，从而绘出悬浮物渗入深度以及冲洗后残留量。水位下降试验测的是实际滤速，筛分试验核对滤料级配，酸溶解度试验查的是结垢。

    编号 QB-WEUJGW依据： Office of Water Programs, California State University Sacramento, Water Treatment Plant Operation, filter surveillance tests报告此题的问题

15. 15. 将四种压力驱动膜工艺按其能截留的物质由大到小排列，下列哪一顺序正确？

    • A.反渗透、纳滤、超滤、微滤。
    • B.纳滤、反渗透、微滤、超滤。
    • C.微滤、超滤、纳滤、反渗透。✓ 答案
    • D.超滤、微滤、反渗透、纳滤。

    四种工艺构成一个梯级：微滤孔径最大，可去除颗粒物、细菌和原生动物孢囊；超滤更致密，还可去除病毒和大分子；纳滤截留硬度、色度等二价离子；反渗透截留溶解的一价盐类，所需驱动压力最高。

    编号 QB-EXZQ3X依据： US EPA Membrane Filtration Guidance Manual, classification of membrane processes报告此题的问题

16. 16. 某低压膜组件在恒通量下运行，数周内跨膜压差持续上升。在判定为污堵之前，必须先核查什么？

    • A.进水温度是否上升，因为水温高时黏度大，本身就会抬高跨膜压差。
    • B.产水浊度是否下降，因为产水越清本身就证明膜丝正在被逐渐堵塞。
    • C.进水温度是否下降，因为水温低时黏度大，本身就会抬高跨膜压差。✓ 答案
    • D.回收率是否被调高，因为提高回收率会在同样通量下降低跨膜压差。

    水温下降时黏度增大，即使膜完全干净，维持同样通量也需要更高压力。因此运行数据必须先做温度校正（归一化）再看趋势；只有归一化后的压差上升或通量下降，才说明膜确实发生了污堵。

    编号 QB-XE7WNX依据： US EPA Membrane Filtration Guidance Manual, temperature normalization of operating data报告此题的问题

17. 17. 膜处理厂为什么要对每个膜组件做直接完整性试验，而不是仅凭产水浊度来判断？

    • A.单根膜丝破损也会漏过未处理的水，而产水浊度仍可能读数很低，因此要直接验证屏障。✓ 答案
    • B.产水浊度的读数会随水温漂移，因此要用直接完整性试验来校正浊度仪的输出读数。
    • C.直接完整性试验测的是各个膜组件的产水量，用于设定通量和回收率的运行目标。
    • D.膜的产水管道上无法安装浊度仪，因此压力衰减类试验是唯一能得到的读数。

    膜工艺被视为绝对屏障，因此水厂必须证明屏障完好，而不能想当然。以压力衰减为代表的直接完整性试验作用于膜本身，能发现远小于浊度仪可察觉的破损；连续监测产水浊度只是间接手段，用于提示何时需要做直接试验。

    编号 QB-FXC39Y依据： US EPA Membrane Filtration Guidance Manual, direct and indirect integrity testing报告此题的问题

18. 18. 某使用硫酸铝混凝的水厂与一座石灰软化水厂比较各自的污泥。下列哪种比较是正确的？

    • A.铝盐污泥呈胶状且含水率高，浓缩和脱水都比石灰污泥困难得多。✓ 答案
    • B.石灰污泥呈胶状且含水率高，浓缩和脱水都比铝盐污泥困难得多。
    • C.铝盐污泥致密呈颗粒状，可不经任何脱水直接从池中外运处置。
    • D.两种污泥性状相近，浓缩和脱水设备的选型与污泥种类无关。

    氢氧化铝絮体是高度水合的胶体，水被包裹在结构内部，因此浓缩慢、脱水难，通常需要投加聚合物调理。石灰软化污泥主要是碳酸钙，颗粒致密、沉降快，用同样设备可得到干得多的泥饼。

    编号 QB-YEJ8UY依据： AWWA Water System Operations: Water Treatment, water treatment plant residuals报告此题的问题

19. 19. 水厂为什么要先对污泥进行浓缩和脱水，然后才外运至填埋场或土地利用场地？

    • A.脱水可减少外运的体积和重量，接收场地也要求物料呈不流动的固态。✓ 答案
    • B.脱水会提高污泥的pH值，因此可不办任何许可证直接排入河道。
    • C.脱水会把污泥中的金属全部溶出，因此该物料不必再做特性鉴定。
    • D.脱水能对污泥灭菌，因此可以不受场地施用限量的约束随意撒布。

    刚排出的污泥绝大部分是水，外运费用实际上主要是在运水；浓缩、干化床或机械脱水可缩小体积，并形成足够坚实的泥饼，因为填埋场不接收含游离液体的物料。脱水并不改变固体中所含的成分，处置前仍必须做特性鉴定。

    编号 QB-GXQDEZ依据： AWWA Water System Operations: Water Treatment, residuals thickening and dewatering报告此题的问题

20. 20. 在常规工艺水厂中，滤池反冲洗废水和污泥脱水产生的上清液应回流到哪个位置？回流方式又应如何控制？

    • A.直接回流到滤池进水渠，回流速率取决于回收水池自行放空的快慢。
    • B.回流到沉淀池出水中，回流量按沉淀池出水流量成比例进行匹配。
    • C.回流到主混凝剂投加点之前，经均质后以稳定流量回加，避免冲击水厂。✓ 答案
    • D.回流到过滤之后的清水池，使回收水不必再次经过全流程重复处理。

    回收水中富集了悬浮物、隐孢子虫等病原体、锰以及有机前体物，必须回到主混凝剂投加点之前，重新经过全流程处理。集中脉冲式回流还会扰乱混凝，因此应先均质，再以相对原水流量很小的比例平稳回加。

    编号 QB-7QURQK依据： US EPA Filter Backwash Recycling Rule, 40 CFR 141.76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 →