环境工程学作业习题

环境工程学作业一：（14题）

1、名词解释：水环境容量

水环境容量:是指某水体在特定的环境目标下所能容纳污染物的量。

2、环境工程学的主要内容有哪些

（1）水质净化与水污染控制工程；

（2）大气污染控制工程；

（3）固体废弃物控制及噪音、振动与其他公害防治工程；

（4）清洁生产、污染预防与全过程污染控制工程；

（5）环境规划、管理和环境系统工程；

（6）环境监测与环境质量评价。

3、名词解释：COD、BOD

化学需氧量(COD) ：是指在高温、有催化剂以及强酸环境等条件下,强氧化剂氧化有机物所消耗的氧的量，结果用氧的mg/L数来表示。

生化需氧量(BOD) ：是指在好气条件下,微生物分解水体中有机物质的生物化学过程中所需溶解氧的量，结果用氧的mg/L数来表示。

4、高锰酸钾耗氧量、化学需氧量有何区别

高锰酸钾耗氧量，习惯上称为耗氧量，测定快速，但不代表水中有机物质的全部总量。一般来说，在测定条件下水中不含氮的有机物质易被高锰酸钾氧化，而含氮的有机物就较难分解。因此，耗氧量适用于测定天然水或含容易被氧化的有机物的一般废水，而成分复杂的有机工业废水则常测定化学需氧量。

重铬酸钾耗氧量，习惯上称为化学需氧量，是水样在强酸性条件下，加热回流2h（有时还加入催化剂），使有机物质与重铬酸钾充分作用被氧化的情况下测定的。它能将水中绝大多数的有机物氧化，但对于苯、甲苯等芳烃类化合物则较难氧化。严格说来，化学需氧量也包括了水中存在的无机性还原物质。通常因废水中有机物的数量大大多于无机还原物质的量，一般用化学需氧量代表废水中有机物质的总量。

5、名词解释：水体自净

水体自净：是指水体在一定程度下能自身调节和降低污染的能力。

6、自由沉淀、絮凝沉淀、拥挤沉淀与压缩沉淀各有什么特点

自由沉淀：颗粒在沉降过程中呈离散状态，其形状、尺寸、质量均不改变，下沉速度不受干扰。

絮凝沉淀：沉降过程中各颗粒之间相互粘结，其尺寸、质量会随深度增加而逐渐增大，沉速亦随深度而增加。

拥挤沉淀：颗粒在水中的浓度较大，颗粒间相互靠得很近，在下沉过程中彼此受到周围颗粒作用力的干扰，但颗粒间相对位置不变，作为一个整体而成层下降。清水与浑水间形成明显的界面，沉降过程实际上就是该界面下沉过程。

压缩沉淀：颗粒在水中的浓度很高时会相互接触。上层颗粒的重力作用可将下层颗粒间

的水挤压出界面，使颗粒群被压缩。

7、试叙述脱稳和凝聚的原理

不同的化学药剂能使胶体以不同的方式脱稳。使胶体脱稳的机理可归结为以下四种：

（1）压缩双电层：带同号电荷的胶粒之间存在着范德华引力和由ζ电位引起的静电斥力。这两种力抗衡的结果决定胶体的稳定性。一般当两胶体颗粒表面距离大于3nm时，两个颗粒总处于相斥状态（对憎水胶体颗粒而言，两胶核之间存在两个滑动面内的离子层，使颗粒保持稳定的相斥状态；对于亲水胶体颗粒而言，其表面吸附了大量的水分子构成水壳，使彼此不能靠近而保持稳定。）

在水处理中使两胶体颗粒间距减少，发生凝聚的主要方法是在水中投加电解质。电解质在水中电离产生的离子可与胶粒的反离子交换或挤入吸附层，使胶粒带电荷数减少，降低ζ电位，并使扩散层厚度减小。

（2）吸附电中和：胶粒表面对异号离子、异号胶粒或链状高分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用，使得胶粒表面的部位或全部电荷得以中和，减少静电斥力，致使颗粒间易于接近而相互吸附。

（3）吸附架桥：如果投加的化学药剂是能吸附胶粒的链状高分子聚合物，或者两个同号胶粒吸附在同一异号胶粒上，胶粒就能连结、团聚成絮凝体而被除去。

（4）网捕作用：含金属离子的化学药剂投入水中后，金属离子会发生水解和聚合，并以水中的胶粒为晶核形成胶体状沉淀物，或者沉淀物析出时吸附和网捕胶粒与之共同沉降下来。

在实际水处理过程中，往往是上述四种机理综合在一起发挥作用，只不过在某些条件下以某种作用为主而已。

8、试述离子交换工艺的操作程序

离子交换的运行操作包括四个步骤：交换、反洗、再生、清洗。

（1）交换：离子交换剂上的可交换离子与溶液中其他同性离子间的交换反应。主要与树脂性能、树脂层高度、水流速度、原水浓度以及再生程度有关。

（2）反洗：目的在于松动树脂层，以便再生时再生液分布均匀，同时还及时清除积存的杂质、碎粒和气泡。

（3）再生：交换反应的逆过程，用较高浓度的再生液恢复树脂的交换能力。

（4）清洗：将树脂层中残余的再生废液清洗掉，直至符合出水水质要求。

9、试述加氯消毒的原理

1、氯气溶于水后发生水解反应，生成的次氯酸HOCl是弱酸，又发生离解反应。平衡受水中氢离子浓度的影响。当pH＞4时，溶于水的Cl2几乎以HOCl和OCl－的形式存在，极少以Cl2的形式存在。当pH＝7时，HOCl约占80％，OCl －约占20％。一般认为，Cl

2、HOCl、OCl－均具有氧化能力，而不少研究表明Cl2、HOCl、OCl－三者中，HOCl的杀菌能力最强。

2、当水中有氨存在时，氯和次氯酸极易与氨化合成各种氯胺。各种氯胺水解后，又会生成HOCl，因此它们也具有消毒杀菌能力，但不及HOCl强，而且杀菌作用进行得比较缓慢。

3、氯还可以与水中其他杂质特别是还原性物质起化学作用，如Fe2+、Mn2+、NO2－、S－等无机性还原物质以及一些有机性还原物质。

10、试讨论有机物好氧生物氧化的两个阶段。什么是第一阶段生化需氧量（La）？什么是完全生化需氧量（BODu）？为什么通常所说的生化需氧量不包括硝化阶段对氧的消耗量？

在有氧的情况下，废水中有机物质的分解是分两个阶段进行的。第一阶段称为碳氧化阶段，主要是不含氮有机物的氧化，也包括含氮有机物的氨化，以及氨化后生成的不含氮有机物的继续氧化。碳氧化阶段所消耗的氧量称为碳化生化需氧量（BOD）。总的碳化生化需氧量常称为第一阶段生化需氧量或完全生化需氧量，常以La或BODu表示。

水中的硝化细菌可氧化水中原有的氨和含氮有机物氨化分解出来的氨，最终转化成硝酸盐。由于硝化作用所消耗的氧量成为硝化生化需氧量，即第二阶段生化需氧量，常以LN或NOD表示。

通常所说的生化需氧量只是指碳化生化需氧量，即第一阶段生化需氧量La，不包括硝化过程所消耗的氧量LN。这是因为生化需氧量的定义只规定：有机物被氧化分解为无机物质。在第一阶段生物氧化中，有机物中的C变为CO2，N变为NH3，均已无机化。因此并不关心继续氧化成NO2－、NO3－。同时，对于一般的有机废水，硝化过程大约在5～7天甚至10天后才能显著展开，所以5天的BOD 测定通常是可以避免硝化细菌耗氧的干扰的。

11、解决废水问题的基本原则有哪些

在解决废水问题时，应当考虑下面一些主要原则：

（1）改革生产工艺，大力推进清洁生产，减少废水排放量；

（2）重复利用废水；

（3）回收有用物质；

（4）对废水进行妥善处理；

（5）选择处理工艺和方法时，必须经济合理，并尽量采用先进技术。

12、混合和絮凝反应主要作用是什么？对搅拌各有什么要求

混合的目的是迅速均匀地将药剂扩散于水中，溶解并形成胶体，使之与水中的悬浮微粒等接触，生成微小的矾花。这一过程的要求：搅拌强度大，产生激烈湍流，混合时的流速应在1.5m/s以上，混合时间短（不超过2分钟），一般为10～30s。

反应设备的任务是使细小的矾花逐渐絮凝成较大颗粒，以便于沉淀除去。反应设备要求水流有适宜的搅拌强度，既要为细小絮体的逐渐长大创造良好的碰撞

机会和吸附条件，又要防止已形成的较大矾花被碰撞打碎。因此，搅拌强度比在混合设备中要小，但时间比较长，常为10～30min。

13、水的软化与除盐在意义上有何差异？

水的软化是降低水中Ca2＋、Mg2＋含量，防止管道、设备结垢的处理。

水的除盐则是降低部分和全部含盐量的处理。

14、常见的膜处理工艺有哪几种？

膜分离方法：（1）电渗析法（2）反渗透技术（3）微滤、超滤和纳滤

环境工程学作业二：

1、回答

3-2试简单说明活性污泥法净化污水的基本原理

向生活污水中不断注入空气，维持水中有足够的溶解氧，经过一段时间后，污水中即生成一种絮凝体。这种絮凝体是有大量繁殖的微生物构成的，易于沉淀分离，使污水得到澄清，这就是“活性污泥”。微生物和有机物构成活性污泥的主要部分，约占全部活性污泥的70％以上。活性污泥的含水率一般在98％～99％左右，具有很强的吸附和降解有机物的能力，可以达到处理和净化污水的目的。活性污泥法就是以悬浮在水中的活性污泥为主体，在有利于微生物生长的环境条件下和污水充分接触，使污水净化的一种方法。

2、名称解释

活性污泥法

活性污泥法就是以呈悬浮状的活性污泥为主体，利用活性污泥的吸附凝聚和氧化分解作用来净化废水中有机物的处理工艺。

3、回答

试比较推流式曝气池和完全混合曝气池的优缺点

推流式曝气池呈长方形，水流形态为推流式。污水净化的吸附阶段和氧化阶段在一个曝气池中完成。进口处有机物浓度高，沿池长逐渐降低，需氧量也是沿池长逐渐降低。处理工业废水时的BOD5负荷为0.2~0.4 kg(BOD5)/[kg(MLSS)·d],MLSS浓度为1.5~3.5g/L。普通活性污泥法对有机物（BOD5）和悬浮物去除率高，可达到85%~95%,因此特别适用于处理要求高而水质比较稳定的废水。

它的主要缺点是：①不能适应冲击负荷；②需氧量沿池长前大后小，而空气的供应是均匀的，这就造成前段氧量不足，后段氧量过量的现象。需要维持前段足够的溶解氧，就会造成后端氧量大大超过需要而浪费。此外，由于曝气时间长，曝气池体积大，占地面积和基建费用也相应增大。完全混合法的流程与普通法相同。该法有两个特点：一是进入曝气池的污水立即与池内原有浓度低的大量混合液混合，得到了很好的稀释，所以进水的水质的变化对污泥的影响降低到了很小的程度，能够较好的承受冲击负荷；二是池内各点有机物

浓度（F）均匀一致，微生物群性质和数量（M）基本相同，池内各部分工作情况几乎完全一致。由于微生物生长所处阶段主要取决于F/M，所以完全混合法有可能把整个池子的工作情况控制在良好的的同一条件进行，微生物活性能够充分发挥，这一特点是推流式曝气池不具备的。

4、回答

试简单说明附着生长系统处理废水的基本原理

当污水与滤料等载体长期流动接触，在载体的表面上就会逐渐形成生物膜。生物膜主要是由细菌（好氧菌、厌氧菌和兼性菌）的菌胶团和大量的真菌菌丝组成。生物膜上线虫类、轮虫类及寡毛类等微型生物出现的频率也较高。在日光照射的部位还生长藻类，有的滤料内甚至还出现昆虫类。由于生物膜是生长在载体上的，微生物停留时间长，像硝化菌等生长世代期较长的微生物也能生长。所以，生物膜上生长繁育的生物种类繁多、食物链长而复杂是这种处理技术的显著特征。

5、回答

试比较厌氧法和好氧法处理的优缺点和使用范围

厌氧法:

【优缺点】废水厌氧生物处理过程不需另加氧源，故运行费用低。此外，它还具有剩余污泥量少，可回收能量（CH4）等优点。其主要缺点是反应速度较慢，反应时间较长，处理构筑物容积大等。此外，为维持较高的反应速度，需维持较高的反应温度，就要消耗能源。【适用范围】对于有机污泥和高浓度有机废水(一般B005≥2 000mg/L)可采用厌氧生物处理法。

好氧法:

【优缺点】好氧生物处理的反应速度较快，所需的反应时间较短，故处理构筑物容积较小。且处理过程中散发的臭气较少。缺点就是需持续曝气，耗能大，运行费用高，产生的污泥量大。

【适用范围】目前对中、低浓度的有机废水，或者说BOD浓度小于500mg／L的有机废水，基本上采用好氧生物处理法。

6、回答

简述污水土地处理系统的机理和大致分类

土壤作用：吸附、过滤、离子交换、螯合、化学沉淀；

微生物作用：氧化分解、硝化/反硝化；

植物作用：吸收营养物；

快速渗滤、慢速渗滤、地表漫流、地下渗滤。

7、计算

某城市污水设计流量Q=10,000 m3/d，进水BOD5平均浓度为200mg/l，若用2座完全混合曝气池，去除率90%。已知Y＝0.4，kd＝0.1/d，x＝2000 mg/l，污泥龄为4天，剩余污泥浓度为8000 mg/l。求曝气池容积、每天排放污泥量和回流比。

答：容积为600m3，污泥量为30m3/d，回流比为0.325

https://www.360docs.net/doc/eb12381620.html,/p-726652833.html

（1）η=(So-Se)/ So*100%,其中，η为处理率，So为进水BOD浓度，Se为出水BOD浓度所以Se=-（η+ So）+ So=20mg/L

V=[Θc*Y*Θ*(So-Se)] / [Xv*(1+Kd*Θc)] =[4*0.4*10000*(200-20)] / [2000*(1+0.1*4)]=1028.57 所以曝气池容积为V=1028*0.5=514m3

（2）△X=（V*X）/Θc

△Xv=Y*Q*Sr - Kd*V* Xv

=Yobs* Q*Sr

= （Y*Q*Sr）/（1+ Kd*Θc）

Yobs=Y/（1+ Kd*Θc）

代入得每天排放污泥量△X=30 m3/d

（3）R*Q*Xr=（R*Q+Q）*X

代入得污泥回流比R=0.325

8、计算

已知二沉池污泥含水率为98％，有机物含量为80％，求干污泥和湿污泥比重。（取有机物比重为1，无机物比重为2.5）

解：干污泥比重：

Ys=250/（100+1.5Pv）=250/（100/1.5*80）=1.136

湿污泥比重：

Y=25000/[250P+（100-P）*（100+1.5Pv）]= 25000/[250*98+（100-98）*（100+1.5*80）]=1.002 例子、已知二沉池污泥含水率为97％，有机物含量为80％，求干污泥和湿污泥比重。（取有机物比重为1，无机物比重为2.5）

答：1.002 1.136

9、计算

某工业区生产废水和生活污水的混合废水的为300 mg/L（20℃），它的第一阶段生化需氧量是多少？（假定k1＝0.23d－1）

解：第一阶段生化需氧量323mg/L。

La=1-10-K1t=322.58mg/L

La=1-10-K1t=322.58mg/L

10、回答

生物滤池设计中，什么情况下必须采用回流？

进水BOD浓度过高时，为防止上层负荷过大，使生物膜生长过厚造成堵塞，必须采用处理水回流稀释。如塔式生物滤池，进水BOD浓度应控制在500mg/L以下。

11、计算

某工业区生产废水和生活污水的混合废水的BOD5为300 （20℃），它的第一阶段生化需氧量是多少？（假定k1＝0.23d－1）

La=1-10-K1t=322.58mg/L

环境工程学作业三：

1、计算

用活性炭固定床吸附气体中的CCL4（假设吸附过程为极快速饱和吸附）废气中CCL4含量为0.15Kg/ m3，气体流速为5m/min，已知在流过220分钟后吸附质到达0.1米处，505分钟到达0.2米处，设计床层高为1米，试计算该吸附床的最大工作时间。

答：2785

解：因为希络夫公式τ=KL-τ0，由题意知220=K*0.1-τ0、505=K*0.2-τ0，解之得，保护作用系数K=2850min/m,保护作用时间τ0=65 min，即τ=2850L-65 所以将L=1m带入得τ=2785 min

2、计算

有一单一通道板式电除尘器，通道高为5 m，长6 m，集尘板间距离为300 mm，处理含尘气量为600m3/h，测得进出口含尘浓度分别为9.30g/m3 和0.5208 g/m3。参考以上参数重新设计一台静电除尘器，处理气量为9000m3/h，要求除尘效率99.7%，问需要多少通道数？解：31 个通道。

https://www.360docs.net/doc/eb12381620.html,/p-3418566795919.html

由Ac=Q（1/Wρ）ln（1/1-η）

Wp= [- ln（1-n）]/（Ac/ Q）=0.016m/s

A’c= Q（1/Wρ）ln（1/1-η’）=907.68m2

所以通道数n= A’c/Lh=907.68/5*6=30.26 ≈31

3、回答

简述旋风除尘器中影响粉尘捕集效率的因素

1、入口风速（或者流量）：入口流量增大（即入口风速），降低，因此除尘效率提高。但风速过大，粗颗粒将以较大的速度到达器壁而被反弹回内旋流，然后被上升气流带出，从而降低除尘效率。一般入口风速12~20m/s。

2、除尘器的结构尺寸：其他条件相同时，筒体直径越小，尘粒所受的离心力越大，除尘效率越高；筒体高度的变化对除尘效率的影响不明显；适当增加锥体长度，有利于提高除尘效率；减小排气管直径，对除尘有力若将除尘器各部分的尺寸进行几何相似放大时，除尘效率会有所降低。

3、尘粒的粒径与密度：气体温度，温度升高，气体粘度增加，而，加大，除尘率降低。

4、灰斗的气密性，即使除尘器在正压下工作，锥体底部也可能处于负压状态。若除尘器下部不严而漏气，会将已落入灰斗中的粉尘重新扬起带走，使除尘率降低。实验证明，当漏气量达除尘器处理气量的15%时，除尘率几乎为零。

4、回答

固废处理的“三化”原则指的是什么？

资源化，无害化，减量化；

（1）资源化：从固废中回收有用的物质和能源，加快物质循环，创造经济价值的广泛的技术和方法；

（2）无害化：通过采用适当的工程技术对废物进行处理，使其对环境不产生污染，不致对人体健康产生影响；

（3）减量化：通过适当的技术，一方面减少固废排放量，另一方面减少固废容量。通过适当手段减少和减小固废的数量和体积。

5、回答

减少固体废物产量有哪些途径？

（一）降低单位产品原料用量，延长产品使用寿命

（二）由废物中回收有用物料

（三）提高产品重复利用次数

6、回答

简述物理吸附与化学吸附的区别。

（1）吸附热:化学吸附的吸附热较大，与化学反应热相近，而物理吸附的吸附热较小，与气体的液化热相近。吸附热是区别物理吸附和化学吸附的重要标志之一。

（2）选择性：化学吸附具有较高的选择性，而物理吸附则没有多大的选择性。

（3）温度的影响：化学吸附需要活化能，温度升高时，化学吸附速率和脱附速率都显著增加。而物理吸附的吸附速率和脱附速率都很快，一般不受温度的影响，其吸附量随温度的升高而下降。

（4）吸附层厚度：化学吸附总是单分子层的，且不易解吸；物理吸附低压时一般为单分子层，而随着吸附压力的增大，吸附变成多分子层，且解吸较容易。总之，化学吸附实质上一种表面化学反应，吸附作用力为化学键力；而物理吸附是一种物理作用，吸附作用力为范德华力，吸附过程没有电子转移，没有化学键的生成与破坏，没有原子重新排列等。

8、回答

固体废弃物预处理技术包括哪些？

（1）固体废物的预处理。在对固体废物进行综合利用和最终处理之前，往往需要实行预处理，以便于进行下一步处理。预处理主要包括固体废物的破碎、筛分、粉磨、压缩等工序。（2）物理法处理固体废物。利用固体废物的物理和物理化学性质，从中分选或分离有用或有害物质。根据固体废物的特性可分别采用重力分选、磁力分选、电力分选、光电分选、弹道分选、摩擦分选和浮选等分选方法。

（3）化学法处理固体废物。通过固体废物发生化学转换回收有用物质和能源。煅烧、焙烧、烧结、溶剂浸出、热分解、焚烧、电力辐射都属于化学处理方法。

（4）生物法处理固体废物。利用微生物的作用处理固体废物。其基本原理是利用微生物的生物化学作用，将复杂有机物分解为简单物质，将有毒物质转化为无毒物质。沼气发酵和堆肥即属于生物处理法。

（5）固体废物的最终处理。没有利用价值的有害固体废物需进行最终处理。最终处理的方

法有焚化法、填埋法、海洋投弃法等。固体废物在填埋和投弃海洋之前尚需进行无害化处理。

9、回答

固体废物与城市垃圾管理系统包含哪几个环节

答：垃圾产源地管理、分散堆存、收集系统、转运回收加工、最终处置。

10、回答

袋式除尘器阻力损失分为哪几个部分？工艺特点有哪些？

（1）、设备结构的压力损失。

（2）、滤料的压力损失。与滤料的性质有关（如孔隙率等）。

（3）、滤料上堆积的粉尘层压力损失。

袋式除尘器的特点

1.对细粉尘除尘效率高，一般达99%以上，可以用在净化要求很高的场合。

2.适应性强，可捕集各类性质的粉尘，且不因粉尘的比电阻等性质而影响除尘效率，适应的烟尘浓度范围广，而且当入口浓度或烟气量变化时，也不会影响净化效率和运行阻力。

3.规格多样、使用灵活。处理风量可由每小时几百到几百万立方米。

4.便于回收物料，没有污染、废水等二次污染。

5.受滤料的耐温，耐腐蚀等性能的限制，使用温度不能过高，有些腐蚀性气体也不能选用。。

6.在捕集粘性强及吸湿性强的粉尘或处理露点很高的烟气时，容易堵塞滤袋，影响正常工作。

7.袋式除尘器不同程度的存在占地面积大、滤袋易损坏、维修费用高等问题。

11、回答

湿式除尘器除尘机理及工艺特点

除尘机理：（1）液体介质与尘粒间的惯性碰撞和拦截；

（2）微细尘粒与滴液间的扩散接触；

（3）加湿的尘粒相互凝并；

（4）饱和态高温烟气降温时，以尘粒为凝结核凝结。

优点：（1）不仅可以除去粉尘，还可以净化气体；

（2）效率较高（高于干式机械除尘器），可去除的粉尘粒径较小；

（3）体积小，占地面积小；

（4）能处理高温、高湿的气流。

缺点：（1）有泥渣；

（2）有防冻（冬天）；

（3）易腐蚀设备；

（4）动力消耗大。

11、回答

固体废弃物最终处置有哪些方法

固体废物的最终处理：没有利用价值的有害固体废物需进行最终处理。最终处理的方法有焚化法、填埋法、海洋投弃法等。固体废物在填埋和投弃海洋之前尚需进行无害化处理。

12、回答

静电除尘机理及工艺特点

机理：静电除尘是气体除尘方法的一种。含尘气体经过高压静电场时被电分离，尘粒与负离子结合带上负电后，趋向阳极表面放电而沉积。在冶金、化学等工业中用以净化气体或回收有用尘粒。利用静电场使气体电离从而使尘粒带电吸附到电极上的收尘方法。在强电场中空气分子被电离为正离子和电子，电子奔向正极过程中遇到尘粒，使尘粒带负电吸附到正极被收集。当然通过技术创新，也有采用负极板集尘的方式。以往常用于以煤为燃料的工厂、电站，收集烟气中的煤灰和粉尘。冶金中用于收集锡、锌、铅、铝等的氧化物，也有可以用于家居的除尘灭菌产品。

工艺特点：（1）除尘效率高；

（2）可以净化较大气量；

（3）能够除去的粒子粒径范围较宽；

（4）可净化温度较高含尘烟气；

（5）结构简单，气流速度低，压力损失小；

（6）能量消耗比其他类型除尘器低；

（7）电除尘器可以实现微机控制，远距离操作。