2025年環(huán)境工程原理試卷及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.以下水質(zhì)指標(biāo)中，反映水中可生物降解有機(jī)物含量的是（）A.CODcrB.BOD5C.TOCD.TDS2.吸附過(guò)程中，若吸附劑表面均勻且吸附分子間無(wú)相互作用，符合（）A.Freundlich等溫式B.Langmuir等溫式C.BET等溫式D.Temkin等溫式3.某袋式除塵器處理風(fēng)量為15000m3/h，入口粉塵濃度1.2g/m3，出口濃度0.03g/m3，其總效率為（）A.97.5%B.98.5%C.99.5%D.96.5%4.生物脫氮過(guò)程中，硝化反應(yīng)的主要產(chǎn)物是（）A.N2B.NH3C.NO3?D.NO2?5.反滲透過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)水分子透過(guò)半透膜的動(dòng)力是（）A.濃度差B.壓力差（大于滲透壓）C.電位差D.溫度差6.斯托克斯定律適用于計(jì)算（）A.氣體分子擴(kuò)散速率B.球形顆粒在層流中的沉降速度C.湍流狀態(tài)下的顆粒碰撞頻率D.液體表面張力7.厭氧消化過(guò)程中，產(chǎn)甲烷菌的最佳pH范圍是（）A.5.5-6.5B.6.5-7.5C.7.5-8.5D.8.5-9.58.以下不屬于大氣污染物控制中“一次污染物”的是（）A.SO2B.NOxC.O3D.PM2.59.活性污泥法中，污泥齡（SRT）是指（）A.曝氣池中污泥的平均停留時(shí)間B.污水在曝氣池中的停留時(shí)間C.污泥從提供到排出系統(tǒng)的平均時(shí)間D.二次沉淀池污泥的沉淀時(shí)間10.光催化降解有機(jī)污染物時(shí)，關(guān)鍵的活性物種是（）A.H+B.OH·C.O2?D.H2O211.計(jì)算廢水好氧生物處理需氧量時(shí)，應(yīng)考慮（）A.有機(jī)物氧化需氧+微生物自身氧化需氧B.僅有機(jī)物氧化需氧C.僅微生物自身氧化需氧D.有機(jī)物還原需氧12.以下固廢處理技術(shù)中，屬于減量化但可能產(chǎn)生二噁英的是（）A.衛(wèi)生填埋B.堆肥C.焚燒D.熱解13.亨利定律適用于（）A.稀溶液中低溶解度氣體的氣液平衡B.濃溶液中高溶解度氣體的氣液平衡C.任意濃度氣體的氣液平衡D.固體表面吸附平衡14.微生物生長(zhǎng)曲線中，代謝最活躍、增殖速率最快的階段是（）A.延遲期B.對(duì)數(shù)期C.穩(wěn)定期D.衰亡期15.某工業(yè)廢水pH=3，需調(diào)節(jié)至中性，最經(jīng)濟(jì)的中和劑是（）A.NaOHB.Ca(OH)2C.H2SO4D.Na2CO3二、填空題（每空1分，共20分）1.溶解氧的英文縮寫(xiě)是______，其值越低，水體污染程度越______。2.電除塵器的工作過(guò)程包括______、______、______三個(gè)階段。3.斯托克斯定律的表達(dá)式為_(kāi)_____，適用條件是顆粒為_(kāi)_____、流體為_(kāi)_____。4.厭氧消化的三階段理論包括______、______、______。5.大氣中SO2的轉(zhuǎn)化途徑主要有______氧化和______氧化。6.活性污泥的主要組成包括______、______、______和無(wú)機(jī)雜質(zhì)。7.吸附劑再生的常用方法有______、______、______（列舉三種）。8.反滲透膜的截留機(jī)理主要是______和______。三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述混凝與絮凝的區(qū)別及聯(lián)系。2.說(shuō)明電袋復(fù)合除塵器的工作原理及優(yōu)勢(shì)。3.活性污泥法中，污泥膨脹的主要原因及控制措施有哪些？4.簡(jiǎn)述光催化降解有機(jī)污染物的基本機(jī)理（需寫(xiě)出關(guān)鍵反應(yīng)式）。5.比較吸附法與離子交換法在廢水處理中的異同點(diǎn)。四、計(jì)算題（每題8分，共40分）1.采用重鉻酸鉀法測(cè)定某廢水COD，取20mL水樣，加入0.25mol/L的K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液10mL，回流后用0.1mol/L的(NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定，消耗15mL；空白試驗(yàn)消耗25mL。計(jì)算該廢水的COD值（以mg/L計(jì)，K2Cr2O7與(NH4)2Fe(SO4)2的反應(yīng)摩爾比為1:6）。2.某旋風(fēng)除塵器對(duì)粒徑10μm的顆粒分級(jí)效率為85%，20μm的顆粒分級(jí)效率為95%。若入口粉塵中10μm顆粒占30%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），20μm顆粒占50%，其余為5μm顆粒（分級(jí)效率60%），計(jì)算該除塵器的總效率。3.某曝氣池處理流量為5000m3/d的廢水，進(jìn)水BOD5為300mg/L，出水BOD5為20mg/L，污泥濃度（MLSS）為3500mg/L，污泥齡（SRT）為10d，污泥產(chǎn)率系數(shù)Y=0.6kgVSS/kgBOD5，自身氧化系數(shù)Kd=0.05d?1。計(jì)算每日需氧量（以kgO2/d計(jì)，BOD5轉(zhuǎn)換為COD的系數(shù)為1.42）。4.某吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：平衡濃度Ce（mg/L）=10、20、30、40，吸附量qe（mg/g）=2.5、4.2、5.5、6.3。假設(shè)符合Langmuir等溫式（qe=Q0bCe/(1+bCe)），通過(guò)線性擬合求Q0（飽和吸附量）和b（吸附常數(shù)）。5.某含硝酸鹽廢水（NO3?-N濃度50mg/L）采用反硝化脫氮，需投加甲醇（CH3OH）作為碳源。已知反硝化反應(yīng)式為：6NO3?+5CH3OH+6H+→3N2↑+5CO2↑+13H2O。計(jì)算每去除1kgNO3?-N所需甲醇的理論投加量（以kg計(jì)，N的摩爾質(zhì)量14g/mol，CH3OH摩爾質(zhì)量32g/mol）。五、論述題（每題10分，共30分）1.從微生物代謝特性、反應(yīng)器結(jié)構(gòu)、運(yùn)行參數(shù)（如污泥濃度、停留時(shí)間）等方面，比較生物膜法與活性污泥法的異同。2.結(jié)合“雙碳”目標(biāo)，分析垃圾焚燒發(fā)電的環(huán)境效益（如減量化、資源化）與潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)（如污染物排放、二噁英控制），并提出優(yōu)化建議。3.某工業(yè)園區(qū)廢水含高濃度有機(jī)物（COD=8000mg/L）和重金屬（Cu2+=50mg/L），設(shè)計(jì)一套綜合處理工藝（需包含預(yù)處理、生物處理、深度處理單元），并說(shuō)明各單元的作用及設(shè)計(jì)依據(jù)。答案一、單項(xiàng)選擇題1.B2.B3.A4.C5.B6.B7.B8.C9.C10.B11.A12.C13.A14.B15.B二、填空題1.DO；高2.氣體電離；粉塵荷電；荷電粉塵沉積3.u=gd2(ρs-ρ)/(18μ)；球形；層流（雷諾數(shù)Re<1）4.水解酸化；產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸；產(chǎn)甲烷5.氣相（光化學(xué)）；液相（催化）6.微生物群體；微生物代謝產(chǎn)物；吸附的有機(jī)物7.加熱再生；化學(xué)再生；生物再生（或溶劑再生）8.篩分效應(yīng)；電荷排斥三、簡(jiǎn)答題1.區(qū)別：混凝是通過(guò)投加混凝劑（如鋁鹽、鐵鹽）使膠體脫穩(wěn)并聚集為微絮體的過(guò)程；絮凝是通過(guò)高分子聚合物（絮凝劑）的架橋作用使微絮體進(jìn)一步形成大絮體的過(guò)程。聯(lián)系：均為固液分離的預(yù)處理步驟，混凝是絮凝的基礎(chǔ)，需協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)高效沉淀。2.工作原理：前級(jí)電除塵區(qū)利用電場(chǎng)荷電捕集大部分粗顆粒，后級(jí)布袋除塵區(qū)利用濾袋攔截剩余細(xì)顆粒。優(yōu)勢(shì)：結(jié)合電除塵的低阻高效（處理粗顆粒）與布袋除塵的高精度（處理細(xì)顆粒），總效率可達(dá)99.9%以上，且對(duì)PM2.5捕集效果優(yōu)于單一技術(shù)。3.主要原因：絲狀菌過(guò)度繁殖（如低溶解氧、低負(fù)荷、高硫化物）或菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)破壞?？刂拼胧禾岣呷芙庋酰?gt;2mg/L）、調(diào)整污泥負(fù)荷（0.2-0.4kgBOD5/(kgMLSS·d)）、投加混凝劑（如PAC）改善污泥沉降性、引入生物選擇器抑制絲狀菌。4.機(jī)理：光催化劑（如TiO2）吸收紫外光后，價(jià)帶電子（e?）躍遷到導(dǎo)帶，產(chǎn)生空穴（h+）。h+與H2O反應(yīng)提供羥基自由基（·OH），e?與O2反應(yīng)提供超氧自由基（·O2?）?！H和·O2?具有強(qiáng)氧化性，將有機(jī)物氧化為CO2和H2O。關(guān)鍵反應(yīng)式：TiO2+hν→h++e?；h++H2O→·OH+H+；e?+O2→·O2?。5.相同點(diǎn)：均為利用固相介質(zhì)去除水中污染物的方法，可用于深度處理。不同點(diǎn)：吸附法依賴范德華力、氫鍵等物理作用，無(wú)化學(xué)計(jì)量關(guān)系；離子交換法依賴離子間的電荷交換，需等當(dāng)量交換（如R-SO3H+Na+→R-SO3Na+H+）。吸附劑（如活性炭）可再生，離子交換樹(shù)脂需再生或置換。四、計(jì)算題1.COD=((V0-V1)×C×8×1000)/V水樣V0=25mL，V1=15mL，C=0.1mol/L，V水樣=20mLCOD=((25-15)×0.1×8×1000)/20=400mg/L2.總效率η=Σ(ηi×fi)η=85%×30%+95%×50%+60%×20%=0.85×0.3+0.95×0.5+0.6×0.2=0.255+0.475+0.12=85%3.需氧量=去除BOD5需氧量+微生物自身氧化需氧量去除BOD5量=(300-20)×5000/1000=1400kg/d微生物量=Y×去除BOD5量/(1+Kd×SRT)=0.6×1400/(1+0.05×10)=840/1.5=560kgVSS/d自身氧化需氧量=Kd×微生物量×SRT×1.42=0.05×560×10×1.42=397.6kgO2/d總需氧量=1400×1.42+397.6=1988+397.6=2385.6kgO2/d4.Langmuir線性式：1/qe=1/(Q0bCe)+1/Q0計(jì)算1/qe和1/Ce：Ce=10→1/Ce=0.1，qe=2.5→1/qe=0.4Ce=20→1/Ce=0.05，qe=4.2→1/qe≈0.238Ce=30→1/Ce≈0.033，qe=5.5→1/qe≈0.182Ce=40→1/Ce=0.025，qe=6.3→1/qe≈0.159線性擬合得斜率=1/(Q0b)=(0.4-0.159)/(0.1-0.025)=0.241/0.075≈3.213截距=1/Q0=0.1（近似），故Q0≈10mg/g，b=1/(斜率×Q0)=1/(3.213×10)≈0.031L/mg5.反應(yīng)式中6molNO3?-N對(duì)應(yīng)5molCH3OHNO3?-N摩爾數(shù)=1kg/14g/mol=1000/14≈71.43mol需CH3OH摩爾數(shù)=71.43×5/6≈59.53mol甲醇質(zhì)量=59.53mol×32g/mol=1905g≈1.905kg五、論述題1.微生物代謝：活性污泥法以懸浮態(tài)微生物為主，傳質(zhì)效率高但抗沖擊負(fù)荷弱；生物膜法微生物附著在載體表面，形成好氧-缺氧-厭氧分層結(jié)構(gòu)，適合處理低濃度廢水。反應(yīng)器結(jié)構(gòu)：活性污泥法為曝氣池+二沉池，需污泥回流；生物膜法為生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤(pán)等，無(wú)需污泥回流。運(yùn)行參數(shù)：活性污泥法MLSS=2000-4000mg/L，SRT=5-15d；生物膜法生物量高（10-20g/L），SRT長(zhǎng)（30-60d），耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)。2.環(huán)境效益：垃圾焚燒減容率達(dá)80-90%，減少填埋占地；發(fā)電替代化石能源，每噸垃圾發(fā)電約300kWh，降低CO2排放；高溫（850℃以上）焚燒可分解大部分有機(jī)物。潛在風(fēng)險(xiǎn)：焚燒尾氣含HCl、SO2、NOx及二噁英（需控制爐膛溫度≥850℃、停留時(shí)間≥2s）；飛灰含重金屬，屬危險(xiǎn)廢物需安全填埋；滲濾液處理不當(dāng)易污染地下水。優(yōu)化建議：采用3T+E（溫度、時(shí)間、湍流、過(guò)量空氣）控制二噁英；飛灰固化/穩(wěn)定化處理；配套滲濾液膜處理+蒸發(fā)系統(tǒng)；推廣垃圾預(yù)處理（分類(lèi)）減少氯源。3.工藝設(shè)計(jì)：①預(yù)處理：調(diào)節(jié)池（均化水質(zhì)水量）→中和池（加Ca(OH)2調(diào)pH至9-10，沉淀Cu(OH)2）→混凝沉淀池（投加PAC+PAM，去除SS及部分有機(jī)物）。②生物處理：UA