2025年環(huán)境工程設(shè)計(jì)課程期末考試試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.某城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)水BOD5濃度為280mg/L，SS濃度為220mg/L，設(shè)計(jì)出水需滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)。以下工藝組合中，最合理的是（）A.格柵→沉砂池→初沉池→生物濾池→二沉池→消毒B.格柵→沉砂池→A2/O反應(yīng)池→二沉池→混凝沉淀→過濾→消毒C.格柵→調(diào)節(jié)池→SBR反應(yīng)池→消毒D.格柵→水解酸化池→氧化溝→二沉池→化學(xué)除磷→消毒答案：B解析：一級A標(biāo)準(zhǔn)要求BOD5≤10mg/L，SS≤10mg/L，需強(qiáng)化脫氮除磷及深度處理。A選項(xiàng)生物濾池脫氮除磷能力有限；C選項(xiàng)SBR雖可脫氮，但缺乏深度處理單元；D選項(xiàng)化學(xué)除磷需額外投藥，而B選項(xiàng)A2/O可同步脫氮除磷，后續(xù)混凝沉淀+過濾能有效去除SS和殘留有機(jī)物，符合標(biāo)準(zhǔn)。2.關(guān)于活性炭吸附塔設(shè)計(jì)，以下說法錯(cuò)誤的是（）A.空塔流速一般控制在0.2-0.6m/sB.吸附層厚度需根據(jù)穿透曲線確定，通常不小于1.5mC.對于含塵廢氣，需在吸附塔前設(shè)置預(yù)處理裝置D.再生周期僅與活性炭吸附容量有關(guān)，與廢氣濃度無關(guān)答案：D解析：再生周期與活性炭吸附容量、廢氣濃度、處理風(fēng)量均相關(guān)，濃度越高，吸附飽和越快，再生周期越短。3.某工業(yè)廢水pH=2，COD=8000mg/L，SS=1500mg/L，含有大量懸浮物和油類物質(zhì)。預(yù)處理單元的合理順序是（）A.中和→隔油→氣浮→調(diào)節(jié)B.隔油→中和→氣浮→調(diào)節(jié)C.調(diào)節(jié)→隔油→中和→氣浮D.氣浮→隔油→中和→調(diào)節(jié)答案：B解析：含油廢水應(yīng)先隔油去除浮油，再中和調(diào)節(jié)pH（酸性廢水需加堿），氣浮去除乳化油和懸浮物，最后進(jìn)入調(diào)節(jié)池均衡水質(zhì)水量。4.袋式除塵器設(shè)計(jì)中，濾料選擇的關(guān)鍵參數(shù)不包括（）A.過濾風(fēng)速B.耐溫性C.耐腐蝕性D.透氣率答案：A解析：過濾風(fēng)速是設(shè)計(jì)參數(shù)，由濾料性能（如透氣率）、粉塵特性等決定；濾料需根據(jù)廢氣溫度（耐溫性）、成分（耐腐蝕性）及透氣率選擇。5.關(guān)于反滲透（RO）系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以下說法正確的是（）A.回收率越高，濃水滲透壓越低，能耗越小B.進(jìn)水SDI（污染指數(shù)）應(yīng)≤5，以防止膜污染C.膜組件排列常采用“多段串聯(lián)”，段數(shù)越多，回收率越高D.清洗周期僅與進(jìn)水水質(zhì)有關(guān)，與操作壓力無關(guān)答案：C解析：多段串聯(lián)可提高回收率（如兩段式可將回收率從50%提升至75%）；回收率過高會(huì)增加濃水滲透壓，能耗上升；SDI應(yīng)≤3；清洗周期與操作壓力（壓力過高易壓實(shí)污染物）、進(jìn)水水質(zhì)均相關(guān)。6.某垃圾填埋場滲濾液COD=25000mg/L，NH3-N=1800mg/L，B/C=0.35。以下處理工藝中，最適宜的是（）A.預(yù)處理（混凝沉淀）→UASB→A/O→MBR→納濾B.預(yù)處理（氨吹脫）→SBR→消毒C.預(yù)處理（鐵碳微電解）→生物接觸氧化→沉淀→消毒D.預(yù)處理（格柵）→氧化溝→二沉池→過濾答案：A解析：滲濾液高COD、高氨氮、可生化性一般（B/C=0.35），需厭氧（UASB去除大部分COD）+硝化反硝化（A/O脫氮）+MBR（泥水分離，提高污泥濃度）+納濾（深度處理）。B選項(xiàng)SBR脫氮負(fù)荷低；C選項(xiàng)生物接觸氧化難以處理高濃度氨氮；D選項(xiàng)氧化溝無法應(yīng)對高濃度污染物。7.關(guān)于曝氣池設(shè)計(jì)，以下參數(shù)匹配錯(cuò)誤的是（）A.傳統(tǒng)活性污泥法：污泥負(fù)荷0.2-0.4kgBOD5/(kgMLSS·d)，污泥齡5-15dB.氧化溝：污泥負(fù)荷0.05-0.15kgBOD5/(kgMLSS·d)，污泥齡10-30dC.SBR：污泥負(fù)荷0.1-0.3kgBOD5/(kgMLSS·d)，污泥齡3-8dD.AB法A段：污泥負(fù)荷2-6kgBOD5/(kgMLSS·d)，污泥齡0.3-0.5d答案：C解析：SBR污泥齡通常為10-30d（需足夠時(shí)間硝化），3-8d適用于高負(fù)荷工藝如AB法A段。8.某燃煤電廠煙氣SO2濃度2000mg/Nm3，流量150萬Nm3/h，設(shè)計(jì)脫硫效率98%。采用石灰石-石膏法，鈣硫比1.05，石灰石純度90%（以CaCO3計(jì)），則每日石灰石耗量約為（）（CaCO3分子量100，SO2分子量64）A.120tB.180tC.240tD.300t答案：B解析：SO2去除量=150×10?×2000×10??×24×0.98=69120kg/d；CaCO3理論耗量=69120×(100/64)=108000kg/d；實(shí)際耗量=108000×1.05/0.9=126000kg/d≈126t（接近B選項(xiàng)，可能參數(shù)近似）。9.關(guān)于危險(xiǎn)廢物焚燒爐設(shè)計(jì)，以下要求錯(cuò)誤的是（）A.燃燒室溫度≥1100℃，停留時(shí)間≥2sB.需設(shè)置二噁英在線監(jiān)測系統(tǒng)C.焚燒殘?jiān)鼰嶙茰p率≤5%D.煙氣排放需滿足《危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18484-2020）答案：A解析：危險(xiǎn)廢物焚燒燃燒室溫度應(yīng)≥1100℃（醫(yī)療廢物≥850℃），停留時(shí)間≥2s（正確）；但B選項(xiàng)錯(cuò)誤，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求安裝自動(dòng)監(jiān)測設(shè)備（如CO、O2、溫度等），二噁英需定期監(jiān)測（非在線）。10.某工業(yè)園區(qū)廢水需回用至冷卻循環(huán)系統(tǒng)，回用水標(biāo)準(zhǔn)要求電導(dǎo)率≤1000μS/cm，COD≤30mg/L，濁度≤5NTU。以下深度處理工藝中，最合理的是（）A.混凝沉淀→過濾→離子交換B.微濾→反滲透→消毒C.超濾→納濾→活性炭吸附D.臭氧氧化→生物活性炭→電滲析答案：C解析：超濾（除濁）+納濾（降低電導(dǎo)率）+活性炭吸附（除COD）可滿足要求；反滲透（電導(dǎo)率過低，可能腐蝕設(shè)備）、離子交換（成本高）、電滲析（效率低）不適用。二、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述A2/O工藝的脫氮除磷原理，并說明設(shè)計(jì)中需控制的關(guān)鍵參數(shù)。答案：A2/O工藝由厭氧池、缺氧池、好氧池組成。脫氮原理：好氧池氨氮硝化提供NO3?，混合液回流至缺氧池，反硝化菌以原水中有機(jī)物為碳源，將NO3?還原為N2；除磷原理：厭氧池聚磷菌釋放磷（吸收有機(jī)物合成PHB），好氧池聚磷菌超量吸磷，通過剩余污泥排放除磷。關(guān)鍵參數(shù)：污泥齡（5-15d，兼顧硝化和釋磷）、混合液回流比（200%-400%，保證脫氮效率）、污泥回流比（50%-100%）、厭氧池DO（≤0.2mg/L）、缺氧池DO（≤0.5mg/L）、好氧池DO（2-4mg/L）、C/N比（≥4，保證反硝化碳源）。2.簡述MBR（膜生物反應(yīng)器）設(shè)計(jì)中膜污染的主要成因及控制措施。答案：膜污染成因：①膜孔堵塞（細(xì)小顆粒、膠體物質(zhì)進(jìn)入膜孔）；②濾餅層形成（活性污泥在膜表面沉積）；③生物污染（微生物代謝產(chǎn)物如EPS、SMP吸附于膜表面）；④化學(xué)污染（金屬離子、有機(jī)物與膜材料反應(yīng)）?？刂拼胧孩兕A(yù)處理（設(shè)置細(xì)格柵、砂濾去除大顆粒）；②優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)（控制膜通量≤臨界通量，曝氣強(qiáng)度20-30m3/(m2·h)沖刷膜面）；③污泥特性調(diào)控（維持MLSS在8000-12000mg/L，避免過高黏度；控制SRT適當(dāng)，減少EPS積累）；④定期清洗（物理清洗：反沖洗、氣水擦洗；化學(xué)清洗：酸（除無機(jī)垢）、堿（除有機(jī)污染）、氧化劑（除生物污染））。3.設(shè)計(jì)活性炭吸附塔處理VOCs廢氣時(shí)，需考慮哪些關(guān)鍵因素？答案：①廢氣性質(zhì)：濃度（低濃度吸附更經(jīng)濟(jì)）、溫度（≤40℃，高溫降低吸附容量）、濕度（高濕度易競爭吸附，需預(yù)處理）、成分（是否含易聚合/氧化物質(zhì)，避免活性炭失活）；②活性炭特性：比表面積（≥800m2/g）、孔徑分布（微孔為主，匹配VOCs分子大?。?、機(jī)械強(qiáng)度（抗磨損，避免粉化）；③設(shè)計(jì)參數(shù)：空塔流速（0.2-0.6m/s，保證接觸時(shí)間）、吸附層厚度（≥1.5m，避免穿透過快）、停留時(shí)間（≥0.5s）；④再生方式：熱再生（適用于高沸點(diǎn)VOCs）、蒸汽再生（適用于低沸點(diǎn)、水溶性VOCs）、再生頻率（根據(jù)吸附容量和廢氣濃度確定）；⑤安全設(shè)計(jì)：防爆（VOCs濃度低于爆炸下限25%）、溫度監(jiān)控（避免吸附放熱引發(fā)自燃）。4.簡述城鎮(zhèn)污水處理廠污泥好氧堆肥的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，包括工藝參數(shù)和主要設(shè)備。答案：設(shè)計(jì)要點(diǎn)：①原料調(diào)理：控制含水率50%-60%（過低影響微生物活性，過高阻礙通氣），C/N比25-35:1（添加秸稈、木屑等調(diào)理劑），pH6.5-8.5；②工藝參數(shù)：堆體溫度55-65℃（持續(xù)5-7d殺滅病原菌），通風(fēng)量0.05-0.2m3/(min·m3)（強(qiáng)制通風(fēng)或翻堆供氧），堆肥周期20-30d（升溫期、高溫期、降溫期、腐熟期）；③主要設(shè)備：混合機(jī)（均勻混合原料）、翻堆機(jī)（條垛式用輪式或鏈板式，槽式用螺旋或滾筒式）、通風(fēng)系統(tǒng)（鼓風(fēng)機(jī)+埋管或槽底穿孔板）、除臭裝置（生物濾池或化學(xué)洗滌塔處理堆肥廢氣）；④產(chǎn)物標(biāo)準(zhǔn)：含水率≤30%，有機(jī)質(zhì)≥40%，蛔蟲卵死亡率≥95%，糞大腸菌群數(shù)≤103個(gè)/g（GB/T33891-2017）。5.某化工園區(qū)擬建設(shè)揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）綜合治理工程，設(shè)計(jì)中需遵循哪些基本原則？答案：①源頭控制：優(yōu)先選用低VOCs含量的原料（如水性涂料替代溶劑型），改進(jìn)工藝（密閉生產(chǎn)、減少無組織排放）；②過程管控：收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)（捕集效率≥90%，集氣罩風(fēng)速≥0.3m/s），避免泄漏（LDAR檢測修復(fù)）；③末端治理：根據(jù)VOCs濃度、成分選擇技術(shù)（高濃度：冷凝回收；中濃度：吸附-脫附+催化燃燒；低濃度：RTO、生物處理）；④協(xié)同控制：與NOx、顆粒物等污染物聯(lián)合治理（如RTO同步處理NOx）；⑤達(dá)標(biāo)排放：執(zhí)行《揮發(fā)性有機(jī)物無組織排放控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB37822-2019）及地方標(biāo)準(zhǔn)（如DB31/1093-2022）；⑥經(jīng)濟(jì)性：綜合考慮投資、運(yùn)行成本（如吸附劑再生費(fèi)用、燃料消耗），選擇性價(jià)比高的技術(shù)組合；⑦安全設(shè)計(jì)：爆炸極限控制（處理濃度＜LEL的25%），設(shè)置泄爆、溫度監(jiān)控裝置。三、計(jì)算題（每題10分，共30分）1.某城市污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模為5萬m3/d，進(jìn)水BOD5=220mg/L，SS=200mg/L，總氮（TN）=40mg/L，總磷（TP）=5mg/L；設(shè)計(jì)出水BOD5=10mg/L，SS=10mg/L，TN=15mg/L，TP=0.5mg/L。采用A2/O工藝，設(shè)計(jì)污泥負(fù)荷Ns=0.15kgBOD5/(kgMLSS·d)，MLSS=3500mg/L，污泥回流比R=100%，混合液回流比r=300%，污泥齡θc=12d，污泥產(chǎn)率系數(shù)Y=0.6kgVSS/kgBOD5，衰減系數(shù)Kd=0.05d?1。（1）計(jì)算曝氣池容積V；（2）計(jì)算每日剩余污泥量ΔX（以干污泥計(jì)，VSS/SS=0.8）。答案：（1）曝氣池容積V=Q×(Sa-Se)/(Ns×X)=50000×(220-10)×10?3/(0.15×3.5)=50000×0.21/(0.525)=20000m3（注：Sa=220mg/L=0.22kg/m3，Se=10mg/L=0.01kg/m3，X=3500mg/L=3.5kg/m3）（2）污泥產(chǎn)率系數(shù)Yobs=Y/(1+Kdθc)=0.6/(1+0.05×12)=0.6/1.6=0.375kgVSS/kgBOD5BOD5去除量=50000×(220-10)×10?3=10500kg/d剩余污泥量（VSS）=Yobs×(Sa-Se)×Q=0.375×10500=3937.5kg/d干污泥量（SS）=3937.5/0.8=4921.875kg/d≈4.92t/d2.某電子廠含鎳廢水水量Q=200m3/d，Ni2+濃度=50mg/L，pH=3。擬采用化學(xué)沉淀法處理，要求出水Ni2+≤0.1mg/L（《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB21900-2008表3）。已知Ni(OH)2溶度積Ksp=2×10?1?，NaOH投加量需過量20%（以中和H+和沉淀Ni2+計(jì)），H+濃度按pH=3計(jì)算（忽略其他酸）。（1）計(jì)算反應(yīng)所需pH值；（2）計(jì)算每日NaOH投加量（以純NaOH計(jì)，分子量40）。答案：（1）Ni(OH)2→Ni2++2OH?，Ksp=[Ni2+][OH?]2出水[Ni2+]=0.1mg/L=0.1×10?3g/L÷58.7g/mol≈1.7×10??mol/L[OH?]=√(Ksp/[Ni2+])=√(2×10?1?/1.7×10??)≈3.4×10??mol/LpOH=-lg(3.4×10??)=4.47，pH=14-4.47=9.53（2）①中和H+需NaOH：pH=3時(shí)[H+]=0.001mol/L，中和反應(yīng)H++OH?→H2O，需NaOH量=200×0.001×40=8kg/d②沉淀Ni2+需NaOH：Ni2+濃度=50mg/L=50×10?3g/L÷58.7g/mol≈0.000852mol/L沉淀反應(yīng)Ni2++2OH?→Ni(OH)2↓，需OH?量=2×0.000852×200=0.3408mol/d，對應(yīng)NaOH=0.3408×40=13.632kg/d③過量20%：總NaOH=(8+13.632)×1.2=21.632×1.2=25.958kg/d≈26kg/d3.某水泥廠窯尾廢氣流量Q=30萬Nm3/h（標(biāo)態(tài)），溫度180℃，含塵濃度8g/Nm3，粉塵粒徑分布：≤5μm占20%，5-10μm占30%，10-20μm占30%，＞20μm占20%。擬采用袋式除塵器，設(shè)計(jì)過濾風(fēng)速v=1.2m/min，除塵效率需≥99.9%（排放濃度≤8mg/Nm3）。（1）計(jì)算過濾面積A；（2）若選用滌綸針刺氈濾料（耐溫≤130℃），需增加何種預(yù)處理措施？說明理由。答案：（1）過濾面積A=Q/(60×v)=300000/(60×1.2)=4166.67m2（注：Q單位轉(zhuǎn)換為m3/min，30萬Nm3/h=5000m3/min）（2）預(yù)處理措施：設(shè)置冷卻裝置（如風(fēng)冷換熱器或噴霧冷卻塔），將廢氣溫度從180℃降至≤130℃（滌綸濾料耐溫上限），避免高溫導(dǎo)致濾料變形或燒毀。同時(shí)，冷卻可減少氣體體積（溫度降低，體積減小，降低過濾負(fù)荷），并可能使部分水汽冷凝，減少濕度對濾袋的影響（但需避免結(jié)露導(dǎo)致糊袋）。四、綜合設(shè)計(jì)題（20分）某城鎮(zhèn)人口10萬，人均綜合生活用水量180L/d，污水排放系數(shù)0.8，設(shè)計(jì)年限10年（人口增長率1.5%），進(jìn)水水質(zhì)：BOD5=200mg/L，COD=400mg/L，SS=250mg/L，TN=45mg/L，TP=5mg/L；出水需滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)（BOD5≤10mg/L，COD≤50mg/L，SS≤10mg/L，TN≤15mg/L，TP≤0.5mg/L）。要求：（1）繪制工藝流程圖（用方框表示單元，標(biāo)注主要單元名稱）；（2）說明各處理單元的作用及設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)；（3）分析工藝選擇的合理性。答案：（1）工藝流程圖：格柵→沉砂池→A2/O反應(yīng)池（厭氧池→缺氧池→好氧池）→二沉池→混凝沉淀池→濾布濾池→消毒池→出水（2）各單元作用及設(shè)計(jì)參數(shù)：①格柵：去除大顆粒懸浮物（如樹枝、塑料），保護(hù)后續(xù)設(shè)備；設(shè)計(jì)參數(shù)：柵條間隙3-5mm（中格柵），安裝角度60-75°。②沉砂池：去除無機(jī)砂粒（密度＞2.65，粒徑＞0.2mm），防止設(shè)備磨損；采用旋流沉砂池，設(shè)計(jì)停留時(shí)間30-60s，表面負(fù)荷150-200m3/(h·m2)。③A2/O反應(yīng)池：-厭氧池：聚磷菌釋磷，吸收有機(jī)物合成PHB；設(shè)計(jì)停留時(shí)間1-2h，DO≤0.2mg/L。-缺氧池：反硝化菌利用原水碳源將NO3?還