环保设备设计重点.

环保设备设计

一、名词解释

1.环境工程设备：是指以控制环境污染为主要目

的的设备，是水污染治理、空气（大气）污染

治理、固体废物处理处置、噪声与振动控制等

设备的总称。

2.专用设备：环境工程中需要专门设计的特殊设

备，称为非标准设备或专用设备。

3.材料的化学性能：是指材料在所处介质中的化

学稳定性。

4.耐腐蚀性：材料对周围介质（如大气、水蒸气、

各种电解液等）侵蚀的抵抗能力称为耐腐蚀

性。

5.材料的机械性能：亦称力学性能，是指材料在

外力作用下抵抗变形或破坏的能力，如强度、硬度、弹性、塑性、韧性等。

6.强度：材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为

强度。

7.硬度：是指材料在表面上的一定体积内抵抗

变形或破裂的能力。

8.韧性：材料抵抗冲击载荷作用的能力称为韧

性。

9.塑性：是指材料受力时，当应力超过屈服点

后，能产生显著的变形而不即行断裂的性质。

10.材料的疲劳：在交变应力的作用下，虽然材料

所承受的应力低于材料的屈服点，但经过长时

间的工作而产生裂纹或突然发生完全断裂的

过程。

11.疲劳强度：当应力低于一定值时，材料可以承

受无限周期循环而不被破坏，此应力值称为材

料的疲劳极限，亦称疲劳强度。

12.断裂韧性：裂纹在应力作用下可失稳而扩展，

导致构件或零件脆断。材料抵抗裂纹失稳扩展

断裂的能力叫断裂韧性。

13.金属和合金的加工工艺性能：是指铸造性能、

锻造性能、焊接性能和切削加工性能等。14.铸造性能：主要是指液体金属的流动性和凝固

过程中的收缩和偏析倾向。

15.压力加工性能：变形量小可用冷加工，变形量

大可用热加工，在冷或热状态的压力作用下，材料产生塑性变形的能力称压力加工性能。16.焊接性能：是指能用焊接的方法使两块金属牢

固连接，不形成裂纹，具有与母体材料相应的

强度的特性。

17.金属的化学腐蚀：是指金属与环境介质发生化

学反应，生成金属化合物并使材料性能退化的

现象。

18.电化学腐蚀：金属与电解质溶液间产生电化学

作用所发生的腐蚀。

19.阴极保护法：是通过外加电流使被保护的金属

阴极极化以控制金属腐蚀的方法，可分为外加

电流法和牺牲阳极法。

20.阳极保护法：是把被保护设备与外加的直流电

源阳极相连，在一定的电解质溶液中，把金属

的阳极极化到一定电位，使金属表面生成钝化

膜，从而降低金属的腐蚀作用，使设备受到保

护。21.缓蚀剂：能够减缓或阻止金属在环境介质中腐

蚀的物质。

22.泵的扬程：泵所输送的单位质量液体从进口至

出口的能量增值，也就是单位质量的液体通过泵所获得的有效能量。常用H表示，单位为米液柱。

23.功率：是指泵的输入功率，也就是电动机传

到泵轴上的功率，又称轴功率。

24.效率：是泵总效率的简称，指泵的输出功率

与输入功率之比的百分数，表示输入的轴功率N被液体利用的程度。

25.气蚀：是指泵内反复出现液体汽化和凝聚过

程而使金属表面材料受到破坏的现象。

26.允许吸上真空高度：是指泵内部开始发生气蚀

时，泵入口处用所送液体液柱高度表示的最大吸上真空高度减去0.3m安全值后所得的值。

27.轴流泵：是一种利用叶轮旋转对液体产生推力

（升力）工作的大流量低扬程的泵。

28.截止阀：利用装在阀杆下面的阀盘与阀体的凸

缘部分相配合来控制阀的启闭。

29.止回阀：启闭件靠介质流动的力自行开启或关

闭，以防止介质倒流的阀门。

30.电解气浮：是在直流电的作用下，采用不溶性

的阳极和阴极直接电解污水，阴、阳两极产生氢和氧的微细气泡，将污水中颗粒状污染物带至水面进行分离的一种技术。

31.溶气气浮：是指空气在一定压力作用下，溶解

于水中，并达到过饱和状态，然后再突然使溶气水在常压下将空气以微细气泡的形式从水中逸出，进行气浮。

32.冲洗强度：单位面积滤料层上所通过的冲洗

量。

33.电解：是电解质溶液在直流电的作用下发生

电化学反应的过程。

34.分解电压：开始发生电解所需的最小外加电

压。

35.极化现象：分解电压超过电解槽反电动势的现

象。

36.化学氧化：是利用强氧化剂氧化分解污水中污

染物质以达到净化污水的一种方法。

37.活性污泥法：是以活性污泥为主体的生物处理

技术。

38.曝气：是将空气中的氧用强制方法溶解到污

水与活性污泥混合液中的过程。

39.动力效率：又称标准曝气效率，指在20℃、

101.325kPa条件下，每消耗1kW·h电能转移到混合液中的氧量。

40.氧的利用率或氧的转移效率：通过鼓风曝气转

移到混合液中的氧量占总供氧量的百分比。

41.充氧能力：指通过机械曝气装置的转动，在

20℃、101.325kPa条件下，单位时间内转移到混合液中的氧量。

42.生物膜法：是指污水流过生长在固定支撑物表

面上的生物膜，利用生物氧化作用和各相间的物质交换，去除污水中有机污染物的方法。

43.生物滤池：是以土壤自净原理为依据，在污水

灌溉的实践基础上经间歇砂滤池和接触池发展起来的生物处理设备。

44.曝气生物滤池：是在普通生物滤池、高负荷生

物滤池、塔式生物滤池、生物接触氧化法等生

物膜法的基础上发展而来的，被称为第三代生物滤池。

45.生物接触氧化：是在池内填充一定密度的填

料，从池下通入空气进行曝气，污水浸没全部填料并与填料上的生物膜广泛接触，在微生物新陈代谢的作用下，污水中的有机物得以去

除，污水得到净化。

46.重力浓缩：是污泥在重力作用下的自然沉降过

程，是一个物理过程，不需要外加能量，是一种节能、使用广泛的污泥浓缩方法。

47.污泥机械脱水：是依靠过滤介质两面的压差作

为推动力，使水分强制通过过滤介质，形成滤液，而固体被截留在过滤介质上，形成滤饼，以达到脱水的目的。

48.分离因数：离心力与重力之比。

49.排气级数：指抽吸含尘气体量占总处理气量的

百分数，通常采用10％~20％，这样可以减轻磨损，提高效率。

50.分割粒径：是指分级效率为50％时的粒径。

51.湿式除尘器：是利用液体与含尘气体接触，使

尘粒与液滴、液膜、气泡发生碰撞、扩散、黏附作用，从而将尘粒与气体分离的装置。52.临界气速：填料球从静止状态转为运动状态所

需的最低气速。

53.过滤速度：气体实际体积流量与滤料面积之

比，也称气布比。

54.容尘量：是指达到给定压力损失时单位面积滤

料上积存的尘粒量。

55.透气率：是指在一定压力差下，通过单位面积

滤料上的气体量。

56.壁流效应：当液体填料层向下流动时，有逐渐

向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液体流量逐渐增大，这种现象称为壁流效应。

57.比表面积：单位体积填料所具有的填料表面

积。

58.催化燃烧：利用催化剂来加快燃烧速率的燃烧

作用。

二、填空选择（填空题也可能会出选择题，大家看看吧）

1.按环境工程设备的构成分类将环境工程设备分为单体设备、成套设备、生产线。

2.按环境工程设备的性质分类将环境工程设备分为机械设备、仪器设备、构筑物。

3.按环境工程设备的功能分类将环境工程设备分为空气污染治理设备、水污染治理设备、噪声与振动控制设备、固体废物处理处置设备、环境监测及分析设备等。

4.材料的物理性能有密度、熔点、比热容、导热性、热膨胀性、导电性、磁性等。

5.（A）不是材料独立的基本性能，而是反映材料弹性、强度、与塑性等的综合性能指标。

A．硬度B．塑性6.焊接的主要对象是钢材，碳质量分数是焊接性能好坏的主要因素。

7.低碳钢和碳质量分数低于0.18％的合金钢有较

好的焊接性能，碳质量分数大于0.45％的碳钢和碳质量分数大于0.45％的合金钢的焊接性能

较差。

8.工业上常用的铸铁，其含碳量（质量分数）一般在2％以上，并含有S、P、Si、Mn等杂质。

9.（A）不适于制造承受弯曲、拉伸、剪切和冲击载荷的零件。

A．灰铸铁B．球墨铸铁

10.根据钢的含碳量将碳钢分为低碳钢（含碳量<0.25％）、中碳钢（含碳量为0.25％～0.60％）、高碳钢（含碳量>0.60％）。

11.合金钢按合金元素总含量多少分为低合金钢

（合金元素的总含量<5％）、中碳钢（合金元素的总含量为5％～10％）、高碳钢（合金元素的总含量>10％）。

12.大多数不锈钢的碳质量分数为0.1％～0.2％。

13.（A）是铁元素形成元素，质量分数超过12.7％

时，可使钢形成单一的铁素体组织，是不锈钢中最主要的合金元素。

A．铬（Cr）B．镍（Ni）

14.钛在大气和海水中有优良的耐腐蚀性，在硫酸、盐酸、硝酸、氢氧化钠等介质中都很稳定。

15.ABS塑料是由苯乙烯、丁二烯、丙烯氰三种化合物经接枝和混合而制成的三元―合金‖

或复合物。PVC是一种使用量很大的通用塑料。PTEF聚四氟乙烯耐强酸，耐强氧化剂，―塑料王‖。氯丁橡胶被称为―万能橡胶‖。乙丙橡胶被称为―长寿橡胶‖。

16.金属的防腐措施有：衬覆保护性覆盖层、电化学保护、腐蚀性介质的处理以及选择耐腐蚀材料。

17.缓蚀剂的使用情况：在酸性介质中常用硫脲、

若丁（二邻甲苯硫脲）、乌洛托品（六亚甲基四胺）。在碱性介质中常用硝酸钠。在中性介质中用重铬酸钠、亚硝酸钠、磷酸盐等。冷却水循环系统应该用中性介质类的缓蚀剂来阻止或减缓管道和设备的腐蚀。

18.根据泵的工作原理和结构，泵的类型分为：叶片式泵、容积式泵和其它类型泵。

18.泵主要性能参数包括流量、扬程、功率、效率、转速、比转速、允许吸上真空高度、允许气蚀余量。

20.轴流泵适用于大流量、低扬程，流量越小，轴功率越大。

21.螺旋泵广泛应用于农业灌溉排涝，提升污水及

污泥等方面，尤其是提升污水处理厂的污泥，具有独特优越性。

22.计量泵的稳定性精度不超过±1%，计量泵可以

计量输送易燃、易爆、腐蚀、磨损、粘稠等各种液体，在化工和污水处理装置中经常使用。

23.截止阀一般只适用全开和全关，但也可调节流

量。工业专用蝶阀主要用于高温介质的烟风道和煤气管道。蝶阀只适用于低压、用来输送水、空气、煤气等介质。止回阀只适用单向流动的管道，只允许介质向一个方向流动，适用于清净介质，对含固体颗粒和粘度较大的介质不适用。止回阀按结构可分为升降式止回阀、旋启式止回阀、碟式止回阀，升降式止回阀装在垂直管道上，旋启式止回阀装在水平、垂直或倾斜管道上，如果装在垂直管道上，介质流向应由下至上。

24.压缩机的出口压力大于0.35MPa，鼓风机的出口压力为0.0147-0.35MPa。

25.栅渣的含水率一般为80%，密度为960kg/ m3

26.格栅的倾角一般采用45°-75°，人工清除栅渣时取低值。

27.沉砂池的作用是去除污水中密度较大的无机颗粒。

28.调节池的作用是调节水量和水质。

29.沉淀池按其功能可分为进水区、沉淀区、污泥区、出水区及缓冲区五个部分。

30.常见的沉淀池类型有：平流式沉淀池、竖流式沉淀池、辐流式沉淀池、斜板沉淀池。

31.平流式沉淀池的入流装置由设由设有侧向或槽

底潜孔的配水槽、挡板组成，起均匀布水和消能作用。出流装置由流出槽、挡板组成，流出槽设自由堰严格水平既可保证水流均匀，又可控制沉淀池水位。

32.辐流式沉淀池直径一般为6-60m，池底坡度一般为0.05。

33.气浮方式有：电解气浮、布气气浮、溶气气浮。

34.根据气泡在水中析出所处压力的不同，溶气气

浮可分为加压溶气气浮和溶气真空气浮两种类型。加压溶气气浮的工艺流程有：全溶气流程、部分溶气流程、回流加压流程。加压溶气气浮工艺由空气饱和设备、溶气释放设备和气浮池等组成。

35.快滤池冲洗排水槽的上口力求水平，误差限制在±2mm以内。

36.药剂氧化还原中的氧化法有：空气氧化法、臭

氧氧化法、氯氧化法、二氧化氯氧化法。最常用的消毒方法是加氯消毒。

37.自动真空式加氯系统由液氯的汽化、调压、计量和投加四步分组成。

38.反应曝气设备充氧性能好坏的技术指标：动力效率、氧的利用率（转移效率）、充氧能力。39.鼓风曝气系统由空气加压设备、空气输配管路与空气扩散装置组成。

40.曝气生物滤池同时发挥了生物膜法和活性污泥法的优点。

41.普通脱水的含水率为80%。

42.城市污水初沉池静水压力不低于1.5m，二沉池

静水压力不低于0.9m，排泥管直径一般采用200mm，污泥斗倾角为45°-50°。

43.污泥输送一般有污泥泵送、管道输送、驳船运

送、卡车运送四种方式。污泥泵送适合短途输送，其他三种适合长途。

44.污泥中所含水分大致分为间隙水、毛细管结合水、表面附着水、内部水。

45.袋式压滤机的一个周期共有4个过程是：污泥

絮凝阶段、重力脱水阶段、污泥的压缩脱水阶段、污泥的剪切压缩过滤。

46.污泥干燥按热导热介质与污泥接触的方式可分

为：直接加热式（对流式）、间接加热式（接触式）、直接-间接联合。

47.城市垃圾的压缩设备主要有：垃圾压缩箱、压缩式垃圾车和垃圾压缩车。

48.生活垃圾的燃烧过程分为蒸发燃烧、分解燃烧、

表面燃烧、扩散燃烧和整体燃烧。生活垃圾的焚烧过程依次划分为干燥、热解、燃烧和燃尽4个过程。

49.流化床焚烧炉适用于焚烧高水分的污泥。

50.卫生填埋是生活垃圾无害化的一种垃圾最终处置。

51.常见的污泥浓缩方法主要有重力浓缩法、气浮浓缩法、离心浓缩法。主要的机械脱水方法有：板框式压滤机、袋式压滤机、离心机。

三、简答

1.简述通用设备的选用原则。P6

答：(1)先进合理；(2)高效实用；(3)安全稳定；(4)经济节能；

2.简述专用设备的设计原则。P7

答：(1)确定制造设备的材料；(2)根据处理工艺流程确定设备的类型；

(3)汇集设计条件和参数；(4)选定设备的基本结构形式；

(5)计算确定设备的基本尺寸；(6)选择标准的图纸和设备的标准化。

3.简述环境工程设备材料的基本性能。P10

答：(1)化学性能：耐腐蚀性、抗氧化性；

(2)物理性能：密度、熔点、磁性等；

(3)机械性能：强度、硬度、塑性等；

(4)加工工艺性能：铸造性能、锻造性能等。

4.简述电化学腐蚀的过程。P53

答：电化学腐蚀过程由3个环节组成：在阳极区发生氧化反应，使得金属本体进入溶液；在两极电位差作用下电子从阳极流向阴极；在阴极区，流动来的电子被吸收，发生还原反应。

5.金属的防腐措施有哪些？P56

答：（1）衬覆保护性覆盖层：在金属表面生成保护性覆盖层，可以使金属与腐蚀性介质隔开。保护性覆盖层分为金属保护层（金属镀层）和非金属保护层（非金属涂层）。

（2）电化学保护：通过改变金属—电解质的电极电位来控制金属腐蚀的方法。

电化学保护法包括阴极保护法和阳极保护法。

（3）腐蚀性介质的处理：在对金属进行防腐处理时，可以通过改变介质的性质，降

低或消除对金属的腐蚀作用。可加入能

减缓腐蚀速率的缓蚀剂。

6.常见的叶片式泵有哪些？P67

答：（1）离心泵：具有性能优越、流量均匀、结

构简单、运转可靠

和维修方便

等优点在工业生产中应用最为广泛。

（2）轴流泵和混流泵

轴流泵：适用于大流量、低扬程的情况。

混流泵：兼有离心泵和轴流泵的优点，结

构简单，高效区宽，使用

方便。

使用于平原区农田排灌泵站。

（3）旋涡泵：常用于输送易挥发的介质，以及流量小、扬程要求高但对气蚀性能要求不高或工作要求可靠和有自吸能力的介质。

7.常见的容积式泵有哪些？P71

答：（1）往复泵：适用于输送流量较小、压力较

高的各种介质。

（2）螺旋泵：适用于农业排水、城市排涝，

适用于污水处理厂提升回流

污泥。

（3）计量泵：可计量输送易燃、易爆、腐蚀、

磨蚀、黏稠等各种

液体，在化工

和污水处理装置中常使用。

8.简述计量泵的种类和特点。P74

答：（1）柱塞式计量泵：主要有普通有阀泵和无阀泵两种。优点：结构简单、耐高温高压。缺点：计量介质和泵内润滑剂无法完全隔离导致在高防污染要求的液体计量。

（2）隔膜式计量泵：特点：结构设计水平高；使用材料新颖；安全性高、适用于对安全保护特别敏感的场合。

（3）波纹管式计量泵：其结构与机械隔膜式

计量泵相似。

9.简述截止阀的特点和使用范围。P78

答：（1）优点：a、结构简单，制造和维修比较

方便；

b、工作行程小，启闭时间短；

c、密封性好，密封面间摩擦力

小，寿命长。

（2）缺点：a、流体阻力大，开启和关闭时

所需力较大；

b、不适用于含颗粒、黏度较大、

易结焦的介质；

c、调节性能较差。

（3）适用范围：适用于蒸气等介质，但流体

阻力较大，为防止堵塞

或磨损，不宜作为放空

阀及低

真空系统的阀门。

10.简述沉砂池的作用。P102

答：沉砂池的作用是去除污水中密度较大的无机

颗粒，一般设在泵站，

虹吸管沉淀池前，以减

轻水泵和

管道的磨损，防止后续处理构筑物管道的堵

塞，缩小污泥处理构筑

物的容积，提高污泥有

机组分的

含量，提高污泥作为肥料的价值。

11.简述平流式沉砂池的组成及优缺点。P102

答：平流式沉砂池由入流渠、出流渠、闸板、水流部分及沉砂斗组成。

优点：截留无机颗粒效果好、工作稳定、构造稳定、排沙方便等。

缺点：对被有机物包覆的砂砾的截留效果差，沉砂易腐化发臭，增加了沉砂后续处理的难度。

12.比较平流式、竖流式、辐流式沉淀池的优缺点及使用条件。P114 答：(1)平流式沉砂池：

优点：沉淀效果好，对水量和水温的变化有较强的适应能力，处理流量的大小不限，施工方便，平面布置紧凑。

缺点：池子配水不易均匀；排泥操作工作量大；机械排泥设备机件易锈蚀。适用用于地下水位较高和地质条件较差的地区，大、中，小型水厂及污水处理厂均可采用。

(2)竖流式沉砂池：

优点：占地面积小，排泥方便，运行管理简单。

缺点：池深大，施工困难；对水量和水温变化的适应性较差；池子直径不宜过大。适用于小型污水处理厂。

(3)辐流式沉砂池：

优点：对大型污水处理厂经济适用；机械排泥设备已定型化，排泥方便。

缺点：排泥设备复杂，要求具有较高的运行管理水平；施工质量要求高。适用于地下水位较高的地区，适用于大、中型水厂和污水处理厂。

13.向心辐流式沉淀池为什么可作为沉淀池。P124

答：普通辐流式沉淀池为中心进水，中心管道内流速达100mm/s，作为二沉池使用时，活性污泥在期间难以絮凝，这股水流向下流动的动能较大，易冲击底部沉泥，池子的容积利用系数较小。

向心辐流式沉淀池是圆形，周边为流入区，而流出去即可设在池中心，也可设在池周边，由于结构上的改进，其在一定程度上可以克服普通辐流式沉淀池的缺点。

14.简述快滤池的构造及其作用。P 144

答：快滤池由池体、进出水管、冲洗水管等组成，池内设有滤料层、承托层及排水系统和冲洗排水槽等。

滤料层：是快滤池的核心构造；

承托层：用于承托滤料层；

排水系统：用于收集滤后水，均匀分配冲洗水；

冲洗排水槽：即洗水槽，用以均匀地收集冲洗水和分配进水。

15.比较臭氧氧化、氯氧化和二氧化氯氧化法三种消毒方法的特点、使用范围。P167

答：(1)臭氧氧化法：臭氧是一种强氧化剂，它在水处理中可用于脱色、除味、除臭、消毒、除铁、除锰、除有机物等。

优点：去除有机物、无机物和杀菌效果好、不产生二次污染并增加水中溶解氧、原料制备取用方便；

缺点：臭氧制备成本高、发生设备效率低、耗电量大。

(2)氯氧化法：主要靠水解产物次氯酸起作用。

优点：通过适当的控制可完全去除水中的氨氮。

缺点：在消毒中余氯对受纳水体中的鱼类有害，在处理过程中会产生―三致‖副产物。

(3)二氧化氯氧化法：二氧化氯氧化法与常用的加氯消毒不同之处是二氧化氯一般只起氧化作用，不起氯化作用，不与水中杂质形成二次污染，危害小得多。二氧化氯也不与氨反应，在PH为6~10时的杀菌效率不受PH影响。其消毒能力次于臭氧但高于氯。

优点：有剩余消毒效果。

缺点：二氧化氯的主要还原产物对人体有害，二氧化氯处理有机废水的少量氯代有机物对人体有长期的生理效应。

16.简述加氯消毒系统工艺流程及组成。（次要）P173

答：该系统由液氯的汽化、调压、计量和投加四个部分组成，具体包括加氯气管、自动切换器、液氯蒸发器、减压过滤装置、真空调节器、自动真空加氯机和水射器等主要部件。氯源经自然蒸发或利用液氯蒸发器由液氯转化为氯气，由真空调节器将输入管道内氯气的压力由正压调制负压，通过自动真空加氯机计量，通过水射器与压力水混合后投入水体。

17.普通活性污泥改进工艺主要有哪些？P203

答：完全混合法、深井曝气法、生物吸附法、吸附－生物降解法、厌氧/好氧工艺（A/O工艺）、A2/O脱氮除磷工艺、UCT同步脱氮除磷工艺。18.简述吸附－生物降解法(AB法)的工作原理及特点。P206

19.简述用于脱氮的A/O工艺工作原理及特点。(合建式A/O脱氮工艺) P207 20.简述常规A2/O脱氮除磷工艺原理及特点。P208

21.简述鼓风曝气设备组成及其作用。P219

22.简述曝气生物滤池工作流程及特点。（可参考《水质工程学》）P233 答：原理：曝气生物滤池的基本结构第一段。

特点：采用人工……同时发挥了生物膜法和活性污泥法的特点。

23.简述生物接触氧化法工艺流程及特点。(二段式生物接触氧化法) P237

答案参考《水质工程学》P485 -486 14.5.2生物接触氧化法特征14.5.3一段处理流程。

24.简述生物转盘的工作原理及特点。P239

参考《水质工程学》P479 2.生物转盘的净化机理。P480 4.生物转盘系统的工艺特征。

25.与连续活性污泥法相比，SBR工艺有哪些优缺点？P246 26.CASS工艺与SBR工艺相比不同之处有哪些？P246

(1)CASS工艺的核心主体为……从而保证处理效果稳定。

(2)区别：详见《水质工程学》P444 CASS工艺的主要特点。

27.简述UASB反应器工作原理及特点。

P259 -260

28.EGSB反应器在UASB反应器的基础上有什么改变？P261 （1）改进措施；（2）本质区别。

29.比较污泥重力浓缩法、气浮浓缩法和离心浓缩法的优缺点及适用范围。(可拆分为三题简答题) P280

30.简述离心浓缩的工作原理及优缺点。

P284

31.污泥脱水方法有哪些？简述自然干化法的优缺点、适用范围。P287 32.污泥机械脱水中污泥需进行调理的目的？

P289

33.加压过滤脱水机的优点有哪些？

P292

34.带式压滤机的一个周期由哪几个过程？

P294

35.简述旋风除尘器工作原理及影响其除尘效率

的因素有哪些？

答：工作原理：旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离出来的，用来分离粒径5~10um及以上的尘粒。

影响因素：

⑴除尘器的结构尺寸：

①：筒体直径D和排气管直径d 筒体直径

愈小，除尘效率越高，但处理气量减小；

一般认为，减小排气管直径有利于提高

除尘效率，但不能过小，以免阻力过大，

一般取d=(0.4~0.6)D。

②：筒体高度增加筒体高度，有利于尘粒

的分离，使除尘效率提高。但不宜太高，

防止带入洁净气流的尘粒数量增多，故

一般取筒体高度H=(0.8~2)D。

③：椎体长度与圆锥角目前高效旋风除

尘器普遍是长椎体，一般椎

体长（2.8~2.85）D，但椎体

长度与

筒体高度要统一考虑，总长适当增加有

利于降低压力损失和提高

除尘效率，一般是（3~4）D，

但不宜

超过5D；圆锥角不宜过大过小，一般

为20°~30°。

⑵入口流速：入口流速v增大，则切向速度v

t

增

大，分割粒径d c减小，从而除尘效率提

高。但入口流速过大会使除尘效率降低，

故入口流速一般控制在12~25m／s，但

不应低于10m／s，以防入口管道积尘。

⑶气体性质：对于气体而言，气体的温度与粘度

对除尘影响较大。旋风除尘器的除尘效

率会随温度或粘度的增大而降低。

⑷尘粒性质：粒径d

p

增大，除尘效率提高；增大

尘粒的密度p p，则分割粒径d e减小，提

高除尘效率，即除尘效率随尘粒密度的

增大而提高。

⑸除尘器气密性：试验表明，在漏风率为0、5%

和15%时，除尘器的除尘效率分别为

90%、50%和0。

36.简述除尘器的特点及应用

答：⑴旋风除尘器具有的特点：

①除尘效率一般在80%左右，对于捕集粒径小于5um的尘粒效率不高，一般作预除尘用；

②操作弹性较大，性能稳定，不受含尘气体浓度、温度限制，能用于高温、高压及腐蚀性气体，并可回收干尘粒；

③结构简单，除尘器本身无运动部件，不需特殊的附属设备，占地面积小，制造、安装投资较少；

④操作、维护简单，压力损失中等，动力消耗不大，运转、维护费用较低。

⑵应用：被广泛应用于化工、石油、冶金、建筑、矿山、机械、轻纺等工业部门；在我国今后较长时间内，旋风除尘器仍将大量用于气体除尘。

37.简述与其他除尘器相比，电除尘器具有哪些特点及应用领域

答：⑴分离的作用力直接施加于尘粒上，这种力是由电场中尘粒荷电引起的库仑力，而其他方法是把整个作用力作用在整个气体上；

⑵直接作用的结果使得电除尘器比其他除

尘器所需功率小，气体阻力小，处理1000m3∕h的气体消耗0.1～3kW，△p=100～1000Pa；

⑶除尘效率高，几乎可以捕集一切细微尘粒以及雾状液滴，其捕集粒径范围为0.01～100um。尘粒的粒径大于0.1um时，除尘效率可高达99%以上；

⑷处理气量大，一般为103 ～106 m3／h。可用于高温、高压含尘气体，尤其能耐高温，最高可达500℃。具有克服气体和尘粒腐蚀的能力。连续操作可自动化；

⑸有一定的缺点，如设备庞大、消耗钢材多、初期投资大、安装和运行管理技术要求较高。

应用：电除尘器主要应用在铜、铅、锌冶炼厂和贵金属回收（回收金）等冶金领域，钢铁工业，水泥生产，化学工业和工艺过程，燃料煤气的脱焦，煤烟的除尘，炭黑的回收，造纸、电力生产、电子工业的空气净化等。

38.简述一般情况下，吸收剂的选择应遵循哪些原则

答：⑴对气体溶解度要大。气体溶质在吸收剂的溶解度越大，则吸收率越大，同时亦可减少吸收剂的用量；

⑵挥发性弱。选择弱挥发性吸收剂，可减少吸收剂损失量，并能有效减少因溶质挥发引起的二次污染；

⑶化学稳定性高。使用稳定性高的吸收剂，可减少在储存和吸收过程中变质的可能性；

⑷应尽可能避免可燃性吸收剂的使用，以减少其危害；

⑸无毒性。

⑹对吸收设备无腐蚀性。

⑺粘度低。粘度低的吸收剂，既可提高传质速率，又能降低吸收设备的压降，减少抽取吸收剂时所需的动力；

⑻以加热法再生吸收剂时，宜采用比热容小的吸收剂以降低所需热量；

⑼大量使用时，需考虑吸收剂价格及来源充沛与否。

39.简述物理吸附与化学吸附有哪些区别

答：⑴吸附热：化学吸附的吸附热与化学反应热相近，而物理吸附的吸附热与气体液化热相近。一般化学吸附热很大（大于42kJ／mol）,物理吸附热则较小，每摩尔仅有几百焦耳、最多不超过几千焦耳。吸附热是区别物理吸附与化学吸附的重要指标之一；

⑵选择性：化学吸附具有高的选择性；物理吸附则没有多大的选择性，其吸附量取决于气体的物理性质及吸附剂的特性；

⑶温度的影响：化学吸附可以看作是一个表面化学过程，这类吸附需要一定的活化能，它的吸附与脱附速率较小；而物理吸附不是一个活化过程，不需要活化能，吸附和脱附速率都很快，一般不受温度影响，但其对应的吸附量随温度升高呈下降趋势；

⑷吸附层厚度：化学吸附总是形成单分子层或单原子层，且不宜脱附。物理吸附可以是单分子层，也可以是多分子层，脱附也容易。

40.简述作为工业上使用的吸附剂，通常具备哪些条件

答：⑴具有巨大的内表面，也就是要求吸附剂具有强大的吸附量，所以一般吸附剂都是极其疏松的固体泡沫；

⑵具有良好的选择性，以便达到分离净化污染物的目的；

⑶具有良好的再生特性和耐磨能力，再生效果的好坏，往往是吸附技术能否使用的关键，因此要求吸附剂有简单的再生方法、稳定的再生活

性，以及对酸、碱、水、高温的适应性等；

⑷来源广泛，成本低廉，以适应对吸附剂需

求量日益增大的需要。

补充：工业上常用的吸附剂有活性炭、分子筛、

白土、硅胶、硅藻土、活性氧化铝、以及合成沸

石、天然沸石等。

41.简述风力分选基本理论和分离过程

答：⑴风力分选简称风选，又称气流分选，是以

空气为分选介质，在气流作用下使固体废物颗粒

按密度或粒度进行分选的一种方法，在固体废物

的分选中应用非常广泛。

⑵风力分选的基本原理是将轻颗粒向上带

走或在水平方向带向较远的地方，而重颗粒则由

于向上气流不能支承它而沉降，或是由于重颗粒

的惯性较大而不被剧烈改变方向穿过气流沉降；

被气流带走的轻颗粒再进一步从气流中分离出

来，一般用旋流器分离。

⑶气流分选实质上包含了两个分离过程：①

将轻颗粒与重颗粒分离；

②再进一步将轻颗粒从气流中分离出来。

42.简述选用大容积的机械搅拌式浮选机的优势

（优点）

答：⑴易于实现自动化控制；

⑵能量消耗低；

⑶占地面积小；

⑷设备安装和操作维护费用低；

⑸设备配置简单。

四、论述题

1.论述沉淀池的几种类型？各自构造优、缺点及

使用条件？（P11）

优点缺点使用条件

沉淀效果好，对水量和水温的变化有较强的适应能力，处理流量大小不限，施工方便，平面布置紧凑

池子配水不易均匀；采用

多斗排泥时，每个污泥斗需单

设排泥管排泥，操作工作量大；

采用机械排泥时，设备和机件

浸于水中，易锈蚀

适用于地下水位数较

高和地质条件较差的地

区，大、中、小型水厂及

污水处理厂均可采用

占地面积小，排泥方便，运行管理方便

池深大，施工困难；对水

量和水温变化的适应性较差；

池子直径不宜过大

适用于小型污水处理

厂（站）

对大型污水处理厂（>50000m3/d）比较经济适用；机械排泥设备已定型化，排泥方便

排泥设备复杂，要求具有

较高的运行管理水平；施工质

量要求较高

适用于地下水位较高

的地区，适用于大、中型

水厂和污水处理厂

2.论述加压溶气气浮工艺的组成、工艺流程及其特点。（P136~137）答：加压溶气气浮工艺由空气饱和设备、溶气释放设备和气浮池等组成。其基本工艺流程有全溶气流程、部分溶气流程和回流加压溶气流程三种。

(1)全溶气流程：将全部污水进行加压溶气，再经减压释放装置进入气浮池进行固、液分离。其特点是电耗高、气浮池容积小。（图1：全溶气气浮工艺流程）

(2)部分溶气流程：该流程是将部分污水进行加压溶气，其余污水直接送入气浮池。其特点是电耗少，压力容器罐的容积较小。但因部分污水加压溶气所得提供的空气量较少，若要提供与全溶气流程相同的空气量，则必须加大（压力）溶气罐的压力。（图2：部分溶气气浮工程流程）

(3)回流加压溶气流程：该流程将部分出水进行回流加压，污水直接送入气浮池。该方法适用于含悬浮物浓度高的污水的处理，但气浮池的容积较两者大。（图3：回流加压溶气气浮工程流程）图1：全溶气气浮工艺流程

图2：见书本P137

图3：回流加压溶气气浮工程流程

3.试论述常用化学氧化法有哪些，比较各自的特点及适用场合。（P166~169）

答：氧化法包括：空气氧化法、臭氧氧化法、氯氧化法、二氧化氯氧化法、高锰酸盐氧化法。

(1)臭氧氧化法：

特点：a、臭氧在常温常压下是一种气体，沸点是-111.9℃，并且易溶于水，在水中的溶解度主要取决于温度和它在气相中的分压。臭氧在水中分解为氧的速率主要与pH和水温有关，一般在碱性条件下分解较快。

b、优点：具有去除有机物、无机物

和杀菌效果好、不产生二次污染

物并可增加水中溶解氧、原料

（空气）制备取用方便。c、缺

点：臭氧制备成本高、发生设备

效率低和耗电量大。

适用场合：臭氧是一种强氧化剂，它在水处理中可用于脱色、除味、除臭、消毒、除铁、除锰、除有机物等。

(2)氯氧化法：常用氯系消毒剂有氯（Cl2）、次氯酸钠（NaClO）、次氯酸钙[Ca（ClO）2]等。它们主要靠水解产物次氯酸起作用。

消毒处理时加氯量的控制视原水水质和消毒要求不同而易。水中的加氯量可分为需氯量和余氯两部分，需氯量是用于灭活水中微生物、氧化有机物和无机还原性物质等所消耗的氯量，当水中余氯为游离态余氯时，消毒过程加速，并能同时除臭和脱臭；当余氯为化合态余氯时，消毒作用缓慢但持久，氯味较轻。

余氯对受纳水体的鱼类有害，在处理过程中会产生―三致‖副产物。世界各国和地区制定了各种法律、法规以限制或控制使用加氯消毒。因此，现在越来越多的城市污水处理厂已开始考虑用紫外线消毒技术替代加氯消毒。

(3)二氧化氯氧化法：ClO2在水中保存不稳定，易挥发，向水中吹入空气就可将其赶出。它在水中受紫外线的照射时会缓慢分解，因而一般在现场随时制备。二氧化氯是由亚氯酸钠和氯反应生成，其方程式为

2NaClO2+Cl2→2ClO2+2NaCl

二氧化氯氧化法与加氯消毒不同之处是二氧化氯一般只起氧化作用，不起氯化作用，因此，它本身不与水中杂质形成三氯甲烷等二次污染物，与加氯消毒相比危害小很多。二氧化氯不与氨反应，在pH为6~10时杀菌效率几乎不受影响。消毒能力次于臭氧高于氯。它与臭氧相比优点在于有剩余消毒效果。但是，其主要还原产物ClO2—对人体有毒，二氧化氯处理有机废水的少量氯代有机物对人体有长期的生理效应。因此，用二氧化氯处理后最好再用活性炭吸附处理。

4.论述生物法污水处理中SBR工艺有何特点，与其变型工艺（CASS工艺）有何区别。（P245~246）

答：SBR工艺的反应机制及污染物的去除原理与传统活性污泥法基本相同，其区别在于运行操作方式不同。污水首先经格栅、沉砂池、初沉池除去悬浮杂质，然后又泵提升至SBR。SBR工艺一个完整的运行周期分为5个阶段，依次为进水、曝气、沉淀、滗水（排水）、闲置（排泥）。

优点：1、可不设初沉池、二沉池和污泥回流系统，而且曝气和沉淀时间更短，基建投资比传统活性污泥法节省20%~25%，占地面积减少40%左右；2、SBR在时间上的不可逆性，不存在返混现象，所以接近理想推流式反应器；3、经典的SBR在沉淀过程中没有进水的扰动，接近理想沉淀状态；4、好痒、缺氧、厌氧交替出现，能同时具有脱氮（80%~90%）和除磷（80%）的功能，BOD5去除率达95%，且产泥量较少；5、SBR中的DO为0~2mg/L，可减少消耗，在同时完成脱氮除磷的情况下，其能耗仅相当于传统活性污泥法。

缺点：1、连续进水时，对于单一SBR需要在前设置一个较大的调节池；2、对于多个SBR 的进水和排水的阀门自动切换频繁，容易损坏；3、污水提升水头损失较大；4、设备闲置率较高。

CASS反应器分为生物选择区(第一区)、

第二区、第三区(主反应区)，三者容积比为1：

2：17；

(P246-247) 第一区：基本功能是防止产生污泥膨胀，同时具有促进磷的进一步释放和强化反硝化作用，另外在该区内的难降解大分子物质易发生水解，有利于提高有机物去除率；

第二区：具有辅助厌氧或兼性厌氧条件下生物选择的作用，及具有对进水水质、水量变化的缓冲作用；

第三区：最终去除有机物的主要场所，通常控制曝气强度以使该区内的主体混合液处于好氧状态，完成降解有机物的过程，而活性污泥结构内部则基本处于缺氧状态。

附P247-248

5.与好氧生物法相比，论述厌氧生物法的特点。（P255）

答：（1）厌氧生物处理法（或厌氧消化法）是在不与空气接触的条件下，依赖兼性厌氧细菌和专性厌氧细菌的生物化学作用，对有机物进行生物降解的过程。

（2）与好氧生物处理法相比，厌氧生物处理法的优点：①无须充氧，运行能耗大大降低，而且能将有机污染物转化成沼气加以利用；②污泥产量很少，剩余污泥处理费用低，产酸菌污泥产率为0.15~0.34kg（VSS）/[kg(COD)]左右，而好氧微生物污泥产率可达0.25~0.6kg（VSS）/[kg(COD)]；③适于处理难降解的有机废水，或者作为高难降解有机废水的预处理工艺，以提高其可生化性和后续好氧处理工艺的处理效果；④厌氧过程和好氧过程的串联配合使用，还可以起到脱氮除磷的作用。

（3）厌氧生物处理技术作为高效、低耗的污水处理工艺已经得到国内外众多研究者的普遍认可，成为中、高浓度有机废水最合适、最经济的处理工艺。

6.大气污染控制的除尘设备有哪些?其各自的工作机理和特点是什么？（第八章）答：（一）机械除尘器：利用质量力（也称机械力）的作用使颗粒物与气流分离的装置，其除尘机理包括：

（1）重力沉降：所谓重力即地球对其附近物体的吸引力，含尘气流在流动过程中，气流中的尘粒依靠重力自然沉降，从气流中分离出来，主要是用于粒径较大的尘粒，沉降速率较小。

（2）惯性碰撞：当含尘气流在运动过程中遇到障碍物时，气流会改变方向而绕流，惯性小的细小尘粒会随气流一起流动，而惯性较大的粗尘粒，则脱离流线保持自身的惯性运动，于是尘粒就和障碍物发生碰撞，进而从气流中分离出来。

（3）离心碰撞：在含尘气流做圆周运动过程中质量大的、旋转速度快的尘粒受到的离心力较大，使尘粒和气流产生相对运动，进而使尘粒从气流中分离，主要适用于10μm以上的尘粒。

（4）滞留：细小的尘粒随气流绕流时，有些尘粒就和物体表面接触，从气流中分离出来。

（5）扩散：小于1μm的微小尘粒在气流中会和气体一样做不规则的布朗运动，布朗运动随粒径小而加剧。

根据除尘机理不同可将其分为重力沉降室、惯性除尘室和旋风除尘室。

机械除尘器的主要特征：①机械除尘利用的力比较单一；②机械除尘分离细小尘粒的能力比较弱；③可以用于多级除尘的第一级，也可单独使用。

（二）湿式除尘器：利用液体来去除含尘气流中的尘粒和有害气体的设备。主要是利用水滴、水膜、气泡去除废气中的尘粒，并兼备吸收有害气体的作用。

优点：(1)消耗同等能量的情况下，除尘效率高(0.1um以上)；

(2)适用于处理高温、高湿的烟气以及粘性大的粉尘；

(3)结构简单、一次性投资低，占地面积少。

缺点：(1)泥浆处理不好会产生二次污染，会增加二次治理费用；

(2)净化腐蚀性气体时，会腐蚀设备；

(3)不适用于处理憎水性和水硬性粉尘；

(4)寒冷地区会增加防结冰的投资。

（三）电除尘器：含尘气体在通过高压电场进行的电力过程中，使尘粒荷电，并在电场力的作用下使尘粒沉积在集尘极上，将尘粒从含尘气体中分离出来的一种除尘设备。

除尘分为四个阶段：①气体的电离与电晕的产生；②尘粒荷电；③荷电尘粒的运动和捕集；

④被捕集尘粒的清除。

电除尘器的特点：①分离的作用力直接施加于尘粒上，而其他除尘方法是作用在整个气体上；

②直接作用的结果使得电除尘器比其他除尘器所需功率小，气体阻力小；③除尘效率高；④处理量大，具有克服气体和尘粒腐蚀的能力；⑤缺点是设备庞大，消耗钢材多，初期投资大，安装和运行管理技术要求高

应用：①铜、铅、锌冶炼厂和贵金属回收；

②钢铁工业，水泥生产，化学工业；③燃料煤气的脱焦、煤烟的除尘。

（四）袋式除尘器：是一种干式高效除尘器,是过滤式除尘器中常用的一种除尘器，用于净化含微细尘粒的气体。

袋式除尘器的优点：(1)除尘效率高；

(2)适应性强，可以收集不同性质的粉尘；

(3)使用灵活，处理风量可在较大范围内调整；

(4)结构简单、维护方便；

(5)工作稳定、便于回收干料、没有污泥处理、腐蚀等问题。

袋式除尘器的缺点：(1)应用范围受滤料的耐温、耐腐蚀等性能的局限；

(2)不适宜粘结性强及吸湿性强的粉尘，烟气温度不能低于露点温度，易产生堵塞；

(3)处理风量大时，占地

面积大。

应用：袋式除尘器作为一种高效除尘器，

广泛应用于各种工业废气除尘

中，如轻工、机械制造、建材、

化工、有色金属冶炼及钢铁行业

等。它比电除尘器的结构简单、

投资省、运行稳定，还可回收因

电阻率高而难回收的尘粒；与文

丘里除尘器相比，动力消耗小，

回收的干料便于综合利用，不存

在泥浆料处理的问题。因此，对

于细而干燥的尘粒，采用袋式除

尘器净化是适宜的。

7.移动床吸附装置的组成与作用是什么？（P417）

答：它是由吸附段Ⅰ、精馏段Ⅱ和脱附段Ⅲ组成的连续循环吸附分离操作系统（也称超吸附），用于多组分气体混合物的分离。

（1）吸附剂冷却器：经脱附后的吸附剂从设备顶部的料斗进入冷却器。吸附剂沿胀接在管板上的内管通过，管间隙通入冷却水。有时为了干燥，送入部分轻质馏分。

（2）吸附剂加料装置：分为机械式和气动式两大

类。机械式加料器：最简单的是闸板式加料器，

其加入速度靠闸板来调节；星形轮式加料器：加

入量靠改变星形轮的转速来调节；盘式加料器：

加入量由改变转动圆盘的转速来实现。

（3）吸附剂卸料装置：控制吸附剂的移动速度，

由两块固定板和一块移动板组成。移动板借助液

压机械来完成在两块固定板间的往复运动。

（4）吸附剂分配板：作用是使吸附剂颗粒在截面

上均匀分布。胀接短管的管板形式，长度为

0.25~0.6m，直径为40~50mm。安装时一面向下。（5）吸附剂脱附器（再生器）：为胀接在两块管

板中的直立管束。

8.渗滤液集排系统的蓄积会引起哪些问题？

（P600）

答：（1）使填埋场内的水位升高导致更强烈的浸

出，从而使渗滤液的污染物浓度增大。

（2）是底部衬垫之上的静水压增加，导致渗

滤液更多地泄漏到地下水和土壤系统中。

（3）填埋场的稳定性受到影响。

（4）渗滤液有可能扩散到填埋场外。

五、计算题

平流式沉淀池P117

沉淀池的总面积A:

q

Q

A

max

=

沉淀池长度L: vt

L=

v一般为5-7mm/s

沉淀区有效水深h2: qt

h=

2

沉淀区有效容积V1：t

Q

Ah?

=

=

max

2

1

V

沉淀池总宽度B:

L

A

B=

污泥区计算

每日产生的污泥量

1000

N

S

W

?

=

W－每日污泥量，m3/d

S－每人每日产生的污泥量L/d

N－设计人口数

如知道污水悬浮物浓度与去除率，可按下式计算

)

100

(

100

)

(

1

P

C

C

Q

W

-

?

-

=

ρ

Q－每日污水量m3/d

C O，C1-进，出水悬浮物浓度

ρ－污泥密度 kg/ m3

P－含水率

1.某城市污水处理厂最大设计流量为Q max=0.2

m3/s，其相应的沉淀时间为t0=1h，最小沉速

u0=1.8m/h，试设计一平流沉淀池。(为使设计参数

留有余地，对表面负荷及沉淀时间分别考虑 1.5

和1.75的系数)

解：(1)设计参数的确定:

设计表面负荷:

)

/(

2.1

5.1

8.1

5.1

5.1

2

3

0h

m

m

u

q

q?

=

=

=

=

设

设计沉淀时间:

h

t

t75

.1

75

.1

=

=

设

(2)沉淀区主要尺寸:

沉淀区表面积:

2

max600

2.1

3600

2.0

3600

m

q

Q

A=

?

=

?

=

设

沉淀区的有效水深:

m A t Q h 1.260075

.136002.0max 2=??=

?=

设

P124辐流式沉淀池计算 nq Q A max

1= n 不少于2 π14A D = 沉淀池有效水深： 1max 2nA t

Q qt h ==

总高度H

54321h h h h h H ++++= H 1 –沉淀池超高 取 0.3m h 2-有效水深m

h 3-缓冲区高度，采用0.5 m h 4-沉淀池坡底落差m h 5-污泥斗高度m

[P145]快滤池

解：假定为单层滤料滤池 (1)滤池总面积计算：取滤速为10m/h v Q A =

=h m d m /10/400003=166.672m

(2)滤池个数: N A A =ο =667.166)(282m ≈

长宽比取1:1

，即长宽都约为m 4.5 N 参照P146表4-16 [P209]曝气池

解：由题意可知：设计流量为150m 3/h ，BOD 5

为300mg/L ，预处理去除30%，出水20mg/L ，则原水BOD 浓度为210mg/L ，出水浓度为20mg/L 。 (1)曝气池容积计算：

L mg d kgMLSS

gBOD L mg d h h m F N QL V a /4000/400/)20210(/24/150'53??-??=

= 35.427m = 取3440m 。 分建成4个曝气池每个池的容积为110m 3

处理效率 %

100%100?=?-=a

r a

e a L L L L L E

L a ，L e ，,L －进水，出水，去除的BOD 5，g/L P359电除尘器的除尘效率

ωπμp d F 3=

d p －尘粒粒径μm F －气体阻力N

μ－气体粘度，在20℃,101.325kPa 下，

空气的黏度为1.8?10-5p a ·s 驱进速率 p

d ???=

μπω3E

q ω－驱进速率，m/s Q －尘粒的荷电量，C E －电场强度V/m

理论除尘效率方程（多依奇方程） P360 )exp(--1Q A

?=ωη ω－驱进速率，m/s ；

A －集尘极板总面积，m 2；

Q －通过电除尘器的气体量，m 3/s 。