環(huán)境工程學作業(yè)習題

環(huán)境工程學作業(yè)一：（14題）1、名詞解釋：水環(huán)境容量水環(huán)境容量:是指某水體在特定的環(huán)境目標下所能容納污染物的量。2、環(huán)境工程學的主要內(nèi)容有哪些（1）水質(zhì)凈化與水污染控制工程；（2）大氣污染控制工程；（3）固體廢棄物控制及噪音、振動與其他公害防治工程；（4）清潔生產(chǎn)、污染預防與全過程污染控制工程；（5）環(huán)境規(guī)劃、管理和環(huán)境系統(tǒng)工程；（6）環(huán)境監(jiān)測與環(huán)境質(zhì)量評價。3、名詞解釋：COD、BOD化學需氧量(COD)：是指在高溫、有催化劑以及強酸環(huán)境等條件下,強氧化劑氧化有機物所消耗的氧的量，結(jié)果用氧的mg/L數(shù)來表示。生化需氧量(BOD)：是指在好氣條件下,微生物分解水體中有機物質(zhì)的生物化學過程中所需溶解氧的量，結(jié)果用氧的mg/L數(shù)來表示。高錳酸鉀耗氧量、化學需氧量有何區(qū)別高錳酸鉀耗氧量，習慣上稱為耗氧量，測定快速，但不代表水中有機物質(zhì)的全部總量。一般來說，在測定條件下水中不含氮的有機物質(zhì)易被高錳酸鉀氧化，而含氮的有機物就較難分解。因此，耗氧量適用于測定天然水或含容易被氧化的有機物的一般廢水，而成分復雜的有機工業(yè)廢水則常測定化學需氧量。重鉻酸鉀耗氧量，習慣上稱為化學需氧量，是水樣在強酸性條件下，加熱回流2h（有時還加入催化劑），使有機物質(zhì)與重鉻酸鉀充分作用被氧化的情況下測定的。它能將水中絕大多數(shù)的有機物氧化，但對于苯、甲苯等芳烴類化合物則較難氧化。嚴格說來，化學需氧量也包括了水中存在的無機性還原物質(zhì)。通常因廢水中有機物的數(shù)量大大多于無機還原物質(zhì)的量，一般用化學需氧量代表廢水中有機物質(zhì)的總量。5、名詞解釋：水體自凈水體自凈：是指水體在一定程度下能自身調(diào)節(jié)和降低污染的能力。6、自由沉淀、絮凝沉淀、擁擠沉淀與壓縮沉淀各有什么特點自由沉淀：顆粒在沉降過程中呈離散狀態(tài)，其形狀、尺寸、質(zhì)量均不改變，下沉速度不受干擾。絮凝沉淀：沉降過程中各顆粒之間相互粘結(jié)，其尺寸、質(zhì)量會隨深度增加而逐漸增大，沉速亦隨深度而增加。擁擠沉淀：顆粒在水中的濃度較大，顆粒間相互靠得很近，在下沉過程中彼此受到周圍顆粒作用力的干擾，但顆粒間相對位置不變，作為一個整體而成層下降。清水與渾水間形成明顯的界面，沉降過程實際上就是該界面下沉過程。壓縮沉淀：顆粒在水中的濃度很高時會相互接觸。上層顆粒的重力作用可將下層顆粒間的水擠壓出界面，使顆粒群被壓縮。7、試敘述脫穩(wěn)和凝聚的原理不同的化學藥劑能使膠體以不同的方式脫穩(wěn)。使膠體脫穩(wěn)的機理可歸結(jié)為以下四種：（1）壓縮雙電層：帶同號電荷的膠粒之間存在著范德華引力和由ζ電位引起的靜電斥力。這兩種力抗衡的結(jié)果決定膠體的穩(wěn)定性。一般當兩膠體顆粒表面距離大于3nm時，兩個顆粒總處于相斥狀態(tài)（對憎水膠體顆粒而言，兩膠核之間存在兩個滑動面內(nèi)的離子層，使顆粒保持穩(wěn)定的相斥狀態(tài)；對于親水膠體顆粒而言，其表面吸附了大量的水分子構(gòu)成水殼，使彼此不能靠近而保持穩(wěn)定。）在水處理中使兩膠體顆粒間距減少，發(fā)生凝聚的主要方法是在水中投加電解質(zhì)。電解質(zhì)在水中電離產(chǎn)生的離子可與膠粒的反離子交換或擠入吸附層，使膠粒帶電荷數(shù)減少，降低ζ電位，并使擴散層厚度減小。（2）吸附電中和：膠粒表面對異號離子、異號膠?；蜴湢罡叻肿訋М愄栯姾傻牟课挥袕娏业奈阶饔茫沟媚z粒表面的部位或全部電荷得以中和，減少靜電斥力，致使顆粒間易于接近而相互吸附。（3）吸附架橋：如果投加的化學藥劑是能吸附膠粒的鏈狀高分子聚合物，或者兩個同號膠粒吸附在同一異號膠粒上，膠粒就能連結(jié)、團聚成絮凝體而被除去。（4）網(wǎng)捕作用：含金屬離子的化學藥劑投入水中后，金屬離子會發(fā)生水解和聚合，并以水中的膠粒為晶核形成膠體狀沉淀物，或者沉淀物析出時吸附和網(wǎng)捕膠粒與之共同沉降下來。在實際水處理過程中，往往是上述四種機理綜合在一起發(fā)揮作用，只不過在某些條件下以某種作用為主而已。試述離子交換工藝的操作程序離子交換的運行操作包括四個步驟：交換、反洗、再生、清洗。（1）交換：離子交換劑上的可交換離子與溶液中其他同性離子間的交換反應。主要與樹脂性能、樹脂層高度、水流速度、原水濃度以及再生程度有關(guān)。（2）反洗：目的在于松動樹脂層，以便再生時再生液分布均勻，同時還及時清除積存的雜質(zhì)、碎粒和氣泡。（3）再生：交換反應的逆過程，用較高濃度的再生液恢復樹脂的交換能力。（4）清洗：將樹脂層中殘余的再生廢液清洗掉，直至符合出水水質(zhì)要求。9、試述加氯消毒的原理1、氯氣溶于水后發(fā)生水解反應，生成的次氯酸HOCl是弱酸，又發(fā)生離解反應。平衡受水中氫離子濃度的影響。當pH＞4時，溶于水的Cl2幾乎以HOCl和OCl－的形式存在，極少以Cl2的形式存在。當pH＝7時，HOCl約占80％，OCl－約占20％。一般認為，Cl2、HOCl、OCl－均具有氧化能力，而不少研究表明Cl2、HOCl、OCl－三者中，HOCl的殺菌能力最強。2、當水中有氨存在時，氯和次氯酸極易與氨化合成各種氯胺。各種氯胺水解后，又會生成HOCl，因此它們也具有消毒殺菌能力，但不及HOCl強，而且殺菌作用進行得比較緩慢。3、氯還可以與水中其他雜質(zhì)特別是還原性物質(zhì)起化學作用，如Fe2+、Mn2+、NO2－、S－等無機性還原物質(zhì)以及一些有機性還原物質(zhì)。10、試討論有機物好氧生物氧化的兩個階段。什么是第一階段生化需氧量（La）？什么是完全生化需氧量（BODu）？為什么通常所說的生化需氧量不包括硝化階段對氧的消耗量？在有氧的情況下，廢水中有機物質(zhì)的分解是分兩個階段進行的。第一階段稱為碳氧化階段，主要是不含氮有機物的氧化，也包括含氮有機物的氨化，以及氨化后生成的不含氮有機物的繼續(xù)氧化。碳氧化階段所消耗的氧量稱為碳化生化需氧量（BOD）。總的碳化生化需氧量常稱為第一階段生化需氧量或完全生化需氧量，常以La或BODu表示。水中的硝化細菌可氧化水中原有的氨和含氮有機物氨化分解出來的氨，最終轉(zhuǎn)化成硝酸鹽。由于硝化作用所消耗的氧量成為硝化生化需氧量，即第二階段生化需氧量，常以LN或NOD表示。通常所說的生化需氧量只是指碳化生化需氧量，即第一階段生化需氧量La，不包括硝化過程所消耗的氧量LN。這是因為生化需氧量的定義只規(guī)定：有機物被氧化分解為無機物質(zhì)。在第一階段生物氧化中，有機物中的C變?yōu)镃O2，N變?yōu)镹H3，均已無機化。因此并不關(guān)心繼續(xù)氧化成NO2－、NO3－。同時，對于一般的有機廢水，硝化過程大約在5～7天甚至10天后才能顯著展開，所以5天的BOD測定通常是可以避免硝化細菌耗氧的干擾的。解決廢水問題的基本原則有哪些在解決廢水問題時，應當考慮下面一些主要原則：（1）改革生產(chǎn)工藝，大力推進清潔生產(chǎn)，減少廢水排放量；（2）重復利用廢水；（3）回收有用物質(zhì)；（4）對廢水進行妥善處理；（5）選擇處理工藝和方法時，必須經(jīng)濟合理，并盡量采用先進技術(shù)?；旌虾托跄磻饕饔檬鞘裁?？對攪拌各有什么要求混合的目的是迅速均勻地將藥劑擴散于水中，溶解并形成膠體，使之與水中的懸浮微粒等接觸，生成微小的礬花。這一過程的要求：攪拌強度大，產(chǎn)生激烈湍流，混合時的流速應在1.5m/s以上，混合時間短（不超過2分鐘），一般為10～30s。反應設備的任務是使細小的礬花逐漸絮凝成較大顆粒，以便于沉淀除去。反應設備要求水流有適宜的攪拌強度，既要為細小絮體的逐漸長大創(chuàng)造良好的碰撞機會和吸附條件，又要防止已形成的較大礬花被碰撞打碎。因此，攪拌強度比在混合設備中要小，但時間比較長，常為10～30min。13、水的軟化與除鹽在意義上有何差異？水的軟化是降低水中Ca2＋、Mg2＋含量，防止管道、設備結(jié)垢的處理。水的除鹽則是降低部分和全部含鹽量的處理。常見的膜處理工藝有哪幾種？膜分離方法：（1）電滲析法（2）反滲透技術(shù)（3）微濾、超濾和納濾環(huán)境工程學作業(yè)二：1、回答3-2試簡單說明活性污泥法凈化污水的基本原理向生活污水中不斷注入空氣，維持水中有足夠的溶解氧，經(jīng)過一段時間后，污水中即生成一種絮凝體。這種絮凝體是有大量繁殖的微生物構(gòu)成的，易于沉淀分離，使污水得到澄清，這就是“活性污泥”。微生物和有機物構(gòu)成活性污泥的主要部分，約占全部活性污泥的70％以上?；钚晕勰嗟暮室话阍?8％～99％左右，具有很強的吸附和降解有機物的能力，可以達到處理和凈化污水的目的。活性污泥法就是以懸浮在水中的活性污泥為主體，在有利于微生物生長的環(huán)境條件下和污水充分接觸，使污水凈化的一種方法。2、名稱解釋活性污泥法活性污泥法就是以呈懸浮狀的活性污泥為主體，利用活性污泥的吸附凝聚和氧化分解作用來凈化廢水中有機物的處理工藝。3、回答試比較推流式曝氣池和完全混合曝氣池的優(yōu)缺點推流式曝氣池呈長方形，水流形態(tài)為推流式。污水凈化的吸附階段和氧化階段在一個曝氣池中完成。進口處有機物濃度高，沿池長逐漸降低，需氧量也是沿池長逐漸降低。處理工業(yè)廢水時的BOD5負荷為0.2~0.4kg(BOD5)/[kg(MLSS)·d],MLSS濃度為1.5~3.5g/L。普通活性污泥法對有機物（BOD5）和懸浮物去除率高，可達到85%~95%,因此特別適用于處理要求高而水質(zhì)比較穩(wěn)定的廢水。它的主要缺點是：①不能適應沖擊負荷；②需氧量沿池長前大后小，而空氣的供應是均勻的，這就造成前段氧量不足，后段氧量過量的現(xiàn)象。需要維持前段足夠的溶解氧，就會造成后端氧量大大超過需要而浪費。此外，由于曝氣時間長，曝氣池體積大，占地面積和基建費用也相應增大。完全混合法的流程與普通法相同。該法有兩個特點：一是進入曝氣池的污水立即與池內(nèi)原有濃度低的大量混合液混合，得到了很好的稀釋，所以進水的水質(zhì)的變化對污泥的影響降低到了很小的程度，能夠較好的承受沖擊負荷；二是池內(nèi)各點有機物濃度（F）均勻一致，微生物群性質(zhì)和數(shù)量（M）基本相同，池內(nèi)各部分工作情況幾乎完全一致。由于微生物生長所處階段主要取決于F/M，所以完全混合法有可能把整個池子的工作情況控制在良好的的同一條件進行，微生物活性能夠充分發(fā)揮，這一特點是推流式曝氣池不具備的。4、回答試簡單說明附著生長系統(tǒng)處理廢水的基本原理當污水與濾料等載體長期流動接觸，在載體的表面上就會逐漸形成生物膜。生物膜主要是由細菌（好氧菌、厭氧菌和兼性菌）的菌膠團和大量的真菌菌絲組成。生物膜上線蟲類、輪蟲類及寡毛類等微型生物出現(xiàn)的頻率也較高。在日光照射的部位還生長藻類，有的濾料內(nèi)甚至還出現(xiàn)昆蟲類。由于生物膜是生長在載體上的，微生物停留時間長，像硝化菌等生長世代期較長的微生物也能生長。所以，生物膜上生長繁育的生物種類繁多、食物鏈長而復雜是這種處理技術(shù)的顯著特征。5、回答試比較厭氧法和好氧法處理的優(yōu)缺點和使用范圍厭氧法:【優(yōu)缺點】廢水厭氧生物處理過程不需另加氧源，故運行費用低。此外，它還具有剩余污泥量少，可回收能量（CH4）等優(yōu)點。其主要缺點是反應速度較慢，反應時間較長，處理構(gòu)筑物容積大等。此外，為維持較高的反應速度，需維持較高的反應溫度，就要消耗能源。

【適用范圍】對于有機污泥和高濃度有機廢水(一般B005≥2000mg/L)可采用厭氧生物處理法。好氧法:【優(yōu)缺點】好氧生物處理的反應速度較快，所需的反應時間較短，故處理構(gòu)筑物容積較小。且處理過程中散發(fā)的臭氣較少。缺點就是需持續(xù)曝氣，耗能大，運行費用高，產(chǎn)生的污泥量大。

【適用范圍】目前對中、低濃度的有機廢水，或者說BOD濃度小于500mg／L的有機廢水，基本上采用好氧生物處理法。6、回答簡述污水土地處理系統(tǒng)的機理和大致分類土壤作用：吸附、過濾、離子交換、螯合、化學沉淀；

微生物作用：氧化分解、硝化/反硝化；

植物作用：吸收營養(yǎng)物；

快速滲濾、慢速滲濾、地表漫流、地下滲濾。7、計算某城市污水設計流量Q=10,000m3/d，進水BOD5平均濃度為200mg/l，若用2座完全混合曝氣池，去除率90%。已知Y＝0.4，kd＝0.1/d，x＝2000mg/l，污泥齡為4天，剩余污泥濃度為8000mg/l。求曝氣池容積、每天排放污泥量和回流比。答：容積為600m3，污泥量為30m3/d，回流比為0.325/p-726652833.html（1）η=(So-Se)/So*100%,其中，η為處理率，So為進水BOD濃度，Se為出水BOD濃度所以Se=-（η+So）+So=20mg/LV=[Θc*Y*Θ*(So-Se)]/[Xv*(1+Kd*Θc)]=[4*0.4*10000*(200-20)]/[2000*(1+0.1*4)]=1028.57所以曝氣池容積為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=30m3/d（3）R*Q*Xr=（R*Q+Q）*X代入得污泥回流比R=0.3258、計算已知二沉池污泥含水率為98％，有機物含量為80％，求干污泥和濕污泥比重。（取有機物比重為1，無機物比重為2.5）解：干污泥比重：Ys=250/（100+1.5Pv）=250/（100/1.5*80）=1.136濕污泥比重：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為97％，有機物含量為80％，求干污泥和濕污泥比重。（取有機物比重為1，無機物比重為2.5）答：1.0021.1369、計算某工業(yè)區(qū)生產(chǎn)廢水和生活污水的混合廢水的為300mg/L（20℃），它的第一階段生化需氧量是多少？（假定k1＝0.23d－1）解：第一階段生化需氧量323mg/L。La=1-10-K1t=322.58mg/LLa=1-10-K1t=322.58mg/L10、回答生物濾池設計中，什么情況下必須采用回流？進水BOD濃度過高時，為防止上層負荷過大，使生物膜生長過厚造成堵塞，必須采用處理水回流稀釋。如塔式生物濾池，進水BOD濃度應控制在500mg/L以下。11、計算某工業(yè)區(qū)生產(chǎn)廢水和生活污水的混合廢水的BOD5為300（20℃），它的第一階段生化需氧量是多少？（假定k1＝0.23d－1）La=1-10-K1t=322.58mg/L環(huán)境工程學作業(yè)三：1、計算用活性炭固定床吸附氣體中的CCL4（假設吸附過程為極快速飽和吸附）廢氣中CCL4含量為0.15Kg/m3，氣體流速為5m/min，已知在流過220分鐘后吸附質(zhì)到達0.1米處，505分鐘到達0.2米處，設計床層高為1米，試計算該吸附床的最大工作時間。答：2785解：因為希絡夫公式τ=KL-τ0，由題意知220=K*0.1-τ0、505=K*0.2-τ0，解之得，保護作用系數(shù)K=2850min/m,保護作用時間τ0=65min，即τ=2850L-65所以將L=1m帶入得τ=2785min2、計算有一單一通道板式電除塵器，通道高為5m，長6m，集塵板間距離為300mm，處理含塵氣量為600m3/h，測得進出口含塵濃度分別為9.30g/m3和0.5208g/m3。參考以上參數(shù)重新設計一臺靜電除塵器，處理氣量為9000m3/h，要求除塵效率99.7%，問需要多少通道數(shù)？解：31個通道。/p-3418566795919.html由Ac=Q（1/Wρ）ln（1/1-η）Wp=[-ln（1-n）]/（Ac/Q）=0.016m/sA’c=Q（1/Wρ）ln（1/1-η’）=907.68m2所以通道數(shù)n=A’c/Lh=907.68/5*6=30.26≈313、回答簡述旋風除塵器中影響粉塵捕集效率的因素1、入口風速（或者流量）：入口流量增大（即入口風速），降低，因此除塵效率提高。但風速過大，粗顆粒將以較大的速度到達器壁而被反彈回內(nèi)旋流，然后被上升氣流帶出，從而降低除塵效率。一般入口風速12~20m/s。2、除塵器的結(jié)構(gòu)尺寸：其他條件相同時，筒體直徑越小，塵粒所受的離心力越大，除塵效率越高；筒體高度的變化對除塵效率的影響不明顯；適當增加錐體長度，有利于提高除塵效率；減小排氣管直徑，對除塵有力若將除塵器各部分的尺寸進行幾何相似放大時，除塵效率會有所降低。3、塵粒的粒徑與密度：氣體溫度，溫度升高，氣體粘度增加，而，加大，除塵率降低。4、灰斗的氣密性，即使除塵器在正壓下工作，錐體底部也可能處于負壓狀態(tài)。若除塵器下部不嚴而漏氣，會將已落入灰斗中的粉塵重新?lián)P起帶走，使除塵率降低。實驗證明，當漏氣量達除塵器處理氣量的15%時，除塵率幾乎為零。4、回答固廢處理的“三化”原則指的是什么？資源化，無害化，減量化；（1）資源化：從固廢中回收有用的物質(zhì)和能源，加快物質(zhì)循環(huán)，創(chuàng)造經(jīng)濟價值的廣泛的技術(shù)和方法；（2）無害化：通過采用適當?shù)墓こ碳夹g(shù)對廢物進行處理，使其對環(huán)境不產(chǎn)生污染，不致對人體健康產(chǎn)生影響；（3）減量化：通過適當?shù)募夹g(shù)，一方面減少固廢排放量，另一方面減少固廢容量。通過適當手段減少和減小固廢的數(shù)量和體積。5、回答減少固體廢物產(chǎn)量有哪些途徑？（一）降低單位產(chǎn)品原料用量，延長產(chǎn)品使用壽命（二）由廢物中回收有用物料（三）提高產(chǎn)品重復利用次數(shù)6、回答簡述物理吸附與化學吸附的區(qū)別。（1）吸附熱:化學吸附的吸附熱較大，與化學反應熱相近，而物理吸附的吸附熱較小，與氣體的液化熱相近。吸附熱是區(qū)別物理吸附和化學吸附的重要標志之一。（2）選擇性：化學吸附具有較高的選擇性，而物理吸附則沒有多大的選擇性。（3）溫度的影響：化學吸附需要活化能，溫度升高時，化學吸附速率和脫附速率都顯著增加。而物理吸附的吸附速率和脫附速率都很快，一般不受溫度的影響，其吸附量隨溫度的升高而下降。（4）吸附層厚度：化學吸附總是單分子層的，且不易解吸；物理吸附低壓時一般為單分子層，而隨著吸附壓力的增大，吸附變成多分子層，且解吸較容易?？傊?，化學吸附實質(zhì)上一種表面化學反應，吸附作用力為化學鍵力；而物理吸附是一種物理作用，吸附作用力為范德華力，吸附過程沒有電子轉(zhuǎn)移，沒有化學鍵的生成與破壞，沒有原子重新排列等。8、回答固體廢棄物預處理技術(shù)包括哪些？（1）固體廢物的預處理。在對固體廢物進行綜合利用和最終處理之前，往往需要實行預處理，以便于進行下一步處理。預處理主要包括固體廢物的破碎、篩分、粉磨、壓縮等工序。（2）物理法處理固體廢物。利用固體廢物的物理和物理化學性質(zhì)，從中分選或分離有用或有害物質(zhì)。根據(jù)固體廢物的特性可分別采用重力分選、磁力分選、電力分選、光電分選、彈道分選、摩擦分選和浮選等分選方法。（3）化學法處理固體廢物。通過固體廢物發(fā)生化學轉(zhuǎn)換回收有用物質(zhì)和能源。煅燒、焙燒、燒結(jié)、溶劑浸出、熱分解、焚燒、電力輻射都屬于化學處理方法。（4）生物法處理固體廢物。利用微生物的作用處理固體廢物。其基本原理是利用微生物的生物化學作用，將復雜有機物分解為簡單物質(zhì)，將有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)。沼氣發(fā)酵和堆肥即屬于生物處理法。（5）固體廢物的最終處理。沒有利用價值的有害固體廢物需進行最終處理。最終處理的方法有焚化法、填埋法、海洋投棄法等。固體廢物在填埋和投棄海洋之前尚需進行無害化處理。9、回答固體廢物與城市垃圾管理系統(tǒng)包含哪幾個環(huán)節(jié)答：垃圾產(chǎn)源地管理、分散堆存、收集系統(tǒng)、轉(zhuǎn)運回收加工、最終處置。10、回答袋式除塵器阻力損失分為哪幾個部分？工藝特點有哪些？（1）、設備結(jié)構(gòu)的壓力損失。（2）、濾料的壓力損失。與濾料的性質(zhì)有關(guān)（如孔隙率等）。（3）、濾料上堆積的粉塵層壓力損失。袋式除塵器的特點1.對細粉塵除塵效率高，一般達99%以上，可以用在凈化要求很高的場合。2.適應性強