2025年环境工程学(蒋展鹏)期末试题题库及答案

2025年环境工程学(蒋展鹏)期末试题题库及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.下列不属于污水生物处理中好氧微生物主要营养需求的是（）。A.碳源（BOD）B.氮源（NH3-N）C.磷源（PO43-）D.重金属离子答案：D2.混凝处理中，硫酸铝作为混凝剂时，最佳pH范围通常为（）。A.4.0-5.5B.6.5-7.5C.8.5-9.5D.10.0-11.0答案：B3.关于活性污泥法中污泥膨胀的描述，错误的是（）。A.丝状菌过度繁殖是主要诱因B.低溶解氧（<0.5mg/L）易引发膨胀C.高有机负荷（F/M>0.5kgBOD5/(kgMLSS·d)）可抑制膨胀D.投加氯或过氧化氢可短期控制膨胀答案：C4.大气污染控制中，电除尘器的除尘效率主要取决于（）。A.气体流量B.粉尘比电阻C.电场风速D.集尘极面积答案：B5.下列固体废物处理技术中，属于减量化但非资源化的是（）。A.堆肥B.焚烧C.卫生填埋D.热解答案：B6.反渗透（RO）处理高盐废水时，操作压力通常需达到（）。A.0.1-0.5MPaB.1.0-2.0MPaC.2.0-6.0MPaD.8.0-10.0MPa答案：C7.关于生物膜法的特点，表述错误的是（）。A.微生物相丰富，食物链长B.污泥产率低于活性污泥法C.抗冲击负荷能力弱D.适合低浓度污水处理答案：C8.大气中PM2.5的主要一次来源不包括（）。A.机动车尾气B.燃煤烟尘C.二次气溶胶提供D.工地扬尘答案：C9.厌氧消化过程中，产甲烷菌的最佳pH范围是（）。A.5.5-6.5B.6.5-7.5C.7.5-8.5D.8.5-9.5答案：B10.关于声环境质量标准（GB3096-2008），2类区域（居住、商业、工业混杂区）昼间等效声级限值为（）。A.55dB(A)B.60dB(A)C.65dB(A)D.70dB(A)答案：B二、填空题（每空1分，共15分）1.污水三级处理的主要目标是去除______和______，常用技术包括生物脱氮除磷、过滤、膜分离等。答案：氮；磷2.大气污染物中，SO2的控制技术可分为燃烧前脱硫（如______）、燃烧中脱硫（如______）和燃烧后脱硫（如______）。答案：洗煤；循环流化床燃烧；湿法石灰石-石膏法3.固体废物的“三化”原则是______、______和______。答案：减量化；资源化；无害化4.吸附法中，常用的吸附剂再生方法有______、______和______（任填三种）。答案：加热再生；化学再生；生物再生5.曝气池的污泥负荷（F/M）计算公式为______，单位是______。答案：Q·S0/(X·V)；kgBOD5/(kgMLSS·d)三、简答题（每题8分，共40分）1.简述活性污泥法的基本流程及各主要构筑物的作用。答案：活性污泥法基本流程包括：（1）曝气池：微生物降解有机物的核心反应池，提供好氧环境；（2）二沉池：分离活性污泥与处理后出水，实现污泥回流；（3）污泥回流系统：将二沉池沉淀的污泥部分回流至曝气池，维持微生物浓度；（4）剩余污泥排放系统：排出增殖的过量污泥，控制污泥龄；（5）供氧系统（如鼓风机、曝气装置）：向曝气池提供溶解氧，满足微生物代谢需求。2.比较吸附法与离子交换法在水处理中的异同点。答案：相同点：均为利用固相材料去除水中污染物的物理化学方法；均涉及污染物在固液两相的分配；再生后可重复使用。不同点：吸附法基于分子间作用力（物理吸附）或化学键（化学吸附），无严格选择性；离子交换法基于离子交换树脂的可交换离子与水中离子的等当量交换，选择性强；吸附剂（如活性炭）通常为多孔材料，离子交换树脂为网状高分子聚合物；吸附过程无电荷stoichiometry（化学计量）限制，离子交换需满足电荷平衡。3.简述大气中氮氧化物（NOx）的主要来源及控制技术。答案：主要来源：（1）燃料燃烧（如燃煤电厂、机动车尾气），占人为源的90%以上；（2）工业过程（如硝酸生产、金属冶炼）；（3）自然源（如土壤微生物活动、闪电）。控制技术：（1）低NOx燃烧技术（如分级燃烧、烟气再循环）；（2）选择性催化还原（SCR，以NH3为还原剂，催化剂作用下将NOx还原为N2）；（3）选择性非催化还原（SNCR，高温下直接注入还原剂）；（4）吸收法（如碱液吸收、稀硝酸吸收）；（5）机动车尾气处理（三元催化器同时控制CO、HC和NOx）。4.分析厌氧生物处理的优缺点及适用场景。答案：优点：（1）能耗低（无需供氧）；（2）可产生沼气（清洁能源）；（3）污泥产率低（约为好氧法的1/10-1/5）；（4）适合高浓度有机废水（COD>2000mg/L）。缺点：（1）启动时间长（产甲烷菌增殖慢）；（2）对温度、pH敏感（最佳35℃或55℃，pH6.5-7.5）；（3）出水COD仍较高（需后续好氧处理）；（4）可能产生H2S等恶臭气体。适用场景：高浓度有机废水（如酿造、屠宰、造纸废水）、有机固体废物（如畜禽粪便、剩余污泥）的处理与资源化。5.简述噪声控制的基本途径及其工程应用实例。答案：基本途径：（1）声源控制（最根本）：如选用低噪声设备（低噪声风机、静音电机）、改进工艺（用焊接代替铆接）；（2）传播途径控制：如设置隔声屏障（公路旁声屏障）、吸声材料（机房墙面安装多孔吸声板）、消声器（风机进/出风口安装阻性消声器）；（3）接收者保护：如佩戴耳塞/耳罩（工业车间工人防护）、设置隔声操作间。四、计算题（每题10分，共20分）1.某城市污水处理厂采用传统活性污泥法，设计流量Q=4×104m³/d，进水BOD5=200mg/L，出水BOD5=20mg/L，曝气池污泥浓度X=3000mg/L，污泥负荷F/M=0.3kgBOD5/(kgMLSS·d)。计算曝气池容积V及污泥龄θc（已知污泥产率系数Y=0.6kgVSS/kgBOD5，衰减系数Kd=0.05d-1）。答案：（1）曝气池容积V计算：F/M=Q·S0/(X·V)→V=Q·S0/(F/M·X)代入数据：Q=4×104m³/d=4×107L/d，S0=200mg/L=0.2kg/m³，X=3000mg/L=3kg/m³，F/M=0.3kgBOD5/(kgMLSS·d)V=(4×104m³/d×0.2kg/m³)/(0.3kgBOD5/(kgMLSS·d)×3kg/m³)=(8000kg/d)/(0.9kgBOD5/(m³·d))≈8888.89m³（2）污泥龄θc计算：θc=1/(Y·(S0-Se)/θ-Kd)，其中θ=V/Q=8888.89m³/(4×104m³/d)=0.2222d(S0-Se)=200-20=180mg/L=0.18kg/m³θc=1/(0.6×(0.18kg/m³)/(0.2222d)-0.05d-1)=1/(0.6×0.81kg/(kg·d)-0.05)=1/(0.486-0.05)≈2.29d2.某燃煤锅炉烟气量为10000m³/h，粉尘初始浓度为8g/m³，采用电除尘器处理，要求排放浓度≤50mg/m³。计算除尘器的总效率η及所需集尘极板面积A（已知有效驱进速度ω=0.12m/s）。答案：（1）总效率η计算：η=(C0-Ce)/C0×100%=(8000mg/m³-50mg/m³)/8000mg/m³×100%≈99.375%（2）集尘极板面积A计算（多依奇公式）：η=1-exp(-ω·A/Q)→A=-Q·ln(1-η)/ωQ=10000m³/h=10000/3600≈2.7778m³/sln(1-η)=ln(1-0.99375)=ln(0.00625)≈-5.075A=-2.7778m³/s×(-5.075)/0.12m/s≈(14.10)/0.12≈117.5m²五、论述题（每题15分，共30分）1.结合蒋展鹏《环境工程学》核心理论，论述“双碳”目标下城市污水处理厂的低碳化技术路径。答案：“双碳”目标要求污水处理行业从“能耗大户”向“能源中性/产能”转型，技术路径包括：（1）优化生物处理工艺：推广低能耗的短程硝化反硝化（缩短反应路径，减少曝气量）、厌氧氨氧化（无需有机碳源，能耗降低60%以上）；（2）能量回收：利用厌氧消化将剩余污泥转化为沼气（主要成分为CH4），通过热电联产（CHP）回收热能和电能，满足厂内30%-50%能耗需求；（3）强化碳源利用：通过初沉池污泥水解酸化、污水碳捕捉（如化学沉淀法回收短链脂肪酸），为生物脱氮提供优质碳源，减少外加碳源投加；（4）高效节能设备：采用变频曝气风机（降低30%电耗）、高效水泵（效率提升至85%以上）、膜法工艺（如MBR）的优化运行（减少反洗频率）；（5）资源协同利用：耦合太阳能/地热能辅助加热（维持厌氧消化温度）、污泥焚烧灰渣制建材（减少水泥生产碳排放）；（6）数字化管理：通过智能监控系统（如在线DO、pH、碳氮比监测）动态调整工艺参数，避免过度曝气或药剂投加。需注意技术经济性平衡，例如厌氧氨氧化对水质（低有机物、高氨氮）要求严格，需结合进水水质特征选择适配技术；同时需关注N2O等温室气体的间接排放（生物脱氮过程中N2O产率可达总氮去除量的1%-10%），通过控制溶解氧、污泥龄等参数抑制其提供。2.以某电镀工业园区废水处理为例，分析重金属废水“分质处理-资源回用”的技术方案及关键控制要点。答案：电镀废水含Cr(VI)、Ni²+、Cu²+、Zn²+等重金属，成分复杂且毒性强，分质处理-资源回用方案如下：（1）分质收集：按废水性质分为含铬废水（Cr(VI)）、含镍废水（Ni²+）、含氰废水（CN-）、综合废水（混合重金属），避免交叉污染；（2）含铬废水处理：采用还原沉淀法（FeSO4或NaHSO3还原Cr(VI)→Cr(III)，加碱调pH8-9沉淀Cr(OH)3），或离子交换法（强碱性阴离子树脂吸附Cr(VI)，再生后回收铬酸）；（3）含镍废水处理：针对高浓度Ni²+（>100mg/L）采用化学沉淀（NaOH调pH10-11，提供Ni(OH)2），低浓度采用膜分离（纳滤/反渗透浓缩，产水回用，浓水结晶回收硫酸镍）；（4）含氰废水处理：碱性氯化法（NaClO氧化CN-→CNO-→CO2+N2，pH控制10-11），或电解法（阳极氧化破坏氰络合物）；（5）综合废水处理：调节pH后投加硫化物（Na2S）提供金属硫化物沉淀（溶度积远小于氢氧化物），提高重金属去除率；（6）资源回用：沉淀污泥经压滤后送危废处理厂回收重金属（如铬泥制铬铁合金、镍泥制硫酸镍晶体），处理后产水（电导率<500μS/cm）回用于镀件漂洗，实现“废水零排放”。关键控制要点：（1）分