(2025年)环境工程设计试题及答案

(2025年)环境工程设计试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.某城镇污水处理厂设计规模为5万m³/d，进水BOD5浓度为200mg/L，出水要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。采用A²/O工艺时，厌氧池与缺氧池的容积比宜控制在：A.1:1B.1:2C.2:1D.3:12.某燃煤电厂烟气量为120万m³/h，SO₂初始浓度为3500mg/Nm³，要求脱硫效率≥98%。采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺时，吸收塔液气比（L/G）应控制在：A.1-3L/m³B.5-8L/m³C.10-15L/m³D.20-25L/m³3.某工业废水含铬（VI）浓度为50mg/L，采用铁氧体法处理时，需投加FeSO₄·7H₂O作为还原剂。已知Cr(VI)与Fe²+的摩尔比为1:3.5，FeSO₄·7H₂O分子量为278，Cr原子量为52，则每处理1m³废水需投加FeSO₄·7H₂O的质量约为：A.420gB.650gC.890gD.1200g4.某垃圾填埋场渗滤液COD浓度为8000mg/L，氨氮浓度为1200mg/L，B/C比为0.35。最适宜的预处理工艺组合是：A.混凝沉淀+吹脱B.膜过滤+化学氧化C.水解酸化+UASBD.活性炭吸附+离子交换5.某石化企业VOCs废气中含苯（浓度800mg/m³）、二甲苯（浓度1200mg/m³）、非甲烷总烃（浓度2000mg/m³），风量为5000m³/h。采用催化燃烧法处理时，催化剂床层温度应控制在：A.150-250℃B.250-400℃C.400-600℃D.600-800℃6.某工业园区地下水监测井布点时，若包气带岩性为粉质黏土，含水层渗透系数为5m/d，地下水埋深3m，监测井深度应至少达到：A.含水层顶板以下3mB.含水层底板以上1mC.含水层厚度的1/2处D.含水层底板以下0.5m7.某印染废水采用“水解酸化+接触氧化+二沉池”工艺，二沉池设计表面负荷为0.8m³/(m²·h)，污泥回流比为100%。若二沉池直径为20m，则其有效水深应为：A.2.5mB.3.0mC.3.5mD.4.0m8.某燃煤锅炉烟气脱硝采用SCR工艺，催化剂类型为V₂O₅-WO₃/TiO₂，氨氮摩尔比（NSR）为1.05。若入口NOx浓度为300mg/Nm³（以NO₂计），出口浓度需≤50mg/Nm³，则氨的理论投加量（以NH3计）为：A.45g/h（烟气量10万m³/h）B.68g/h（烟气量10万m³/h）C.92g/h（烟气量10万m³/h）D.115g/h（烟气量10万m³/h）9.某医疗垃圾焚烧厂设计处理规模为200t/d，垃圾低位热值为8000kJ/kg，采用机械炉排炉。燃烧室热负荷应控制在：A.0.8-1.2×10⁶kJ/(m³·h)B.1.5-2.5×10⁶kJ/(m³·h)C.3.0-4.5×10⁶kJ/(m³·h)D.5.0-7.0×10⁶kJ/(m³·h)10.某重金属污染土壤修复工程，污染物为Cd（浓度5mg/kg）、Pb（浓度800mg/kg），土壤pH=6.5，阳离子交换量（CEC）=12cmol/kg。最适宜的修复技术是：A.植物萃取+电动修复B.化学淋洗+稳定化C.生物堆肥+气相抽提D.热脱附+微生物修复二、简答题（每题8分，共40分）1.简述MBR膜生物反应器在高浓度有机废水处理中的优势及运行控制要点。2.分析石灰石-石膏湿法脱硫系统中“石膏雨”现象的成因及防治措施。3.说明危险废物填埋场“双人工衬层”结构的组成及各层功能。4.比较电渗析与反渗透在水处理中的适用场景及技术差异。5.阐述大气污染源在线监测系统（CEMS）中SO₂测量的非分散红外法（NDIR）与紫外差分吸收光谱法（UV-DOAS）的原理及优缺点。三、计算题（每题15分，共30分）1.某城镇污水处理厂设计水量为4万m³/d，进水水质：BOD5=220mg/L，COD=450mg/L，SS=280mg/L，NH3-N=35mg/L，TP=4.5mg/L；出水要求：BOD5≤10mg/L，COD≤50mg/L，SS≤10mg/L，NH3-N≤5mg/L，TP≤0.5mg/L。采用A²/O工艺，设计参数：污泥负荷Ns=0.15kgBOD5/(kgMLSS·d)，MLSS=3500mg/L，污泥回流比R=100%，混合液回流比r=300%，总水力停留时间HRT=12h（厌氧:缺氧:好氧=1:1:3）。计算：（1）曝气池有效容积；（2）厌氧池与缺氧池的容积；（3）剩余污泥量（假设污泥产率系数Y=0.6kgMLSS/kgBOD5，污泥衰减系数Kd=0.05d⁻¹）。2.某钢铁厂烧结机烟气量为80万m³/h（标态），含尘浓度为8000mg/Nm³，温度150℃，烟气密度1.2kg/m³，露点温度60℃。拟采用袋式除尘器，要求出口浓度≤10mg/Nm³。设计参数：过滤风速v=1.2m/min，滤袋规格φ160mm×6000mm，除尘效率η≥99.8%。计算：（1）除尘器处理风量（工况）；（2）所需过滤面积；（3）滤袋数量（考虑10%备用）。四、综合设计题（30分）某化工园区拟新建一座废水处理站，设计规模为1.5万m³/d。废水水质特征：pH=3-4，COD=8000-12000mg/L（其中难降解有机物占比40%），BOD5=2500-3500mg/L，NH3-N=200-300mg/L，TP=15-20mg/L，SS=300-500mg/L，含盐量（以NaCl计）=8000-10000mg/L，含有少量苯系物（浓度≤50mg/L）。出水需满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准（COD≤100mg/L，BOD5≤20mg/L，NH3-N≤15mg/L，TP≤0.5mg/L，SS≤70mg/L，pH=6-9）。要求：（1）确定废水预处理、生物处理及深度处理单元的工艺组合；（2）说明各工艺单元的设计参数（至少列出3个关键参数）；（3）绘制工艺流程图（用文字描述流程顺序即可）；（4）分析含盐量对生物处理的影响及应对措施。答案一、单项选择题1.A2.C3.B4.A5.B6.A7.B8.C9.B10.B二、简答题1.优势：（1）泥水分离效率高，出水水质好（COD≤20mg/L，SS接近0）；（2）污泥浓度高（8000-12000mg/L），容积负荷大，占地面积小；（3）泥龄长，利于硝化菌和难降解有机物降解菌的富集；（4）剩余污泥量少（比传统活性污泥减少30%-50%）。控制要点：（1）膜污染控制（定期反洗、化学清洗，控制跨膜压差≤0.05MPa）；（2）污泥混合液特性（SVI≤150mL/g，黏度≤5mPa·s）；（3）曝气强度（气水比20-30:1，维持膜表面错流速度2-3m/s）；（4）运行模式（间歇抽吸，抽吸10min停2min）。2.成因：（1）除雾器效率不足（设计流速过高或冲洗不及时），携带石膏液滴；（2）烟气温度低于酸露点（未设置GGH或GGH故障），导致液滴凝结；（3）吸收塔出口烟气携带未反应的CaCO3颗粒；（4）石膏浆液过饱和度高（Cl⁻浓度＞20000mg/L），结晶不完全。防治措施：（1）优化除雾器设计（采用三级除雾，流速≤3.5m/s）；（2）设置烟气再热器（GGH或MGGH），控制出口温度≥80℃；（3）控制吸收塔Cl⁻浓度＜15000mg/L，定期外排废水；（4）提高石膏旋流器效率（底流含固量≥50%），减少浆液夹带。3.双人工衬层结构组成及功能：（1）底层：压实黏土层（厚度≥0.5m，渗透系数≤1×10⁻⁷cm/s），提供基础支撑；（2）下人工衬层：HDPE膜（厚度≥1.5mm），主防渗层；（3）排水层：砾石层（厚度≥0.3m，渗透系数≥1×10⁻²cm/s），收集下层渗漏液；（4）监测层：土工布（渗透系数≥1×10⁻³cm/s），监测渗漏；（5）上人工衬层：HDPE膜（厚度≥1.5mm），次防渗层；（6）保护层：压实黏土层（厚度≥0.3m），防止膜被刺破。4.适用场景：电渗析适用于苦咸水脱盐（含盐量500-10000mg/L）、工业废水浓缩（如电镀废水）；反渗透适用于高盐度水（含盐量＞10000mg/L）、纯水制备（电阻率＞1MΩ·cm）。技术差异：（1）分离原理：电渗析基于离子在电场中的迁移（需直流电场）；反渗透基于压力驱动下溶剂渗透（需高压泵）。（2）能耗：电渗析能耗与盐浓度成正比（1-3kWh/m³）；反渗透能耗与操作压力成正比（3-8kWh/m³）。（3）预处理要求：电渗析需控制SDI≤5；反渗透需SDI≤3，余氯≤0.1mg/L。（4）浓水排放：电渗析浓水含盐量为原水2-3倍；反渗透浓水含盐量为原水3-5倍。5.NDIR原理：SO₂对红外光（7.3μm）有特征吸收，通过检测透射光强计算浓度。优点：仪器结构简单，响应快（＜1min）；缺点：受H2O、CO2等干扰，低浓度（＜50mg/m³）精度差。UV-DOAS原理：SO₂在紫外区（280-320nm）有窄带吸收光谱，通过差分吸收光谱反演浓度。优点：抗干扰能力强（可同时测NO、O3），检测限低（＜1mg/m³）；缺点：仪器复杂，需定期校准光谱基线。三、计算题1.（1）曝气池有效容积V：BOD5去除量=（220-10）×40000=8.4×10⁶g/d=8400kg/dNs=Q(S0-Se)/(X·V)→V=Q(S0-Se)/(Ns·X)=8400/(0.15×3.5)=16000m³（2）厌氧池与缺氧池容积：总HRT=12h，体积比1:1:3→总份数=5份，每份HRT=12/5=2.4h厌氧池容积=40000×2.4/24=4000m³缺氧池容积=4000m³（与厌氧池相同）（3）剩余污泥量ΔX：ΔX=YQ(S0-Se)-KdXV=0.6×8400-0.05×3.5×16000=5040-2800=2240kg/d2.（1）工况风量：标态转工况（150℃）：Q=800000×(273+150)/273=800000×1.549=1239200m³/h（2）过滤面积A：过滤风速v=1.2m/min=72m/hA=Q/v=1239200/72≈17211m²（3）滤袋数量：单条滤袋面积=π×D×L=3.14×0.16×6=3.0144m²理论数量=17211/3.0144≈5709条考虑10%备用，总数量=5709×1.1≈6280条四、综合设计题（1）工艺组合：预处理（调节池+中和池+混凝气浮）→生物处理（水解酸化+A/O-MBR）→深度处理（芬顿氧化+活性炭吸附）（2）设计参数：①中和池：pH调节至6-7，HRT=2h，投加Ca(OH)2（投加量按pH计，约5kg/m³废水）；②水解酸化池：HRT=12h，污泥浓度3000-4000mg/L，上升流速0.5-0.8m/h；③A/O-MBR：好氧池污泥浓度8000-10000mg/L，硝化液回流比300%，膜通量15-20L/(m²·h)；④芬顿氧化池：H2O2投加量100-150mg/L（与COD质量比1:10），Fe²+投加量20-30mg/L，HRT=2h；（3）工艺流程：车间废水→格栅（2mm）→调节池（HRT=12h）→中和池（pH=6-7）→混凝气浮（PAC投加量200mg/L，PAM投加量5mg/L）→水解酸化池→A/O池（缺氧:好氧=1:2）→MBR池（膜分离）→芬顿氧化池→中和沉淀（投加NaOH调pH=8-9）→活性炭吸附池（HRT=1h）→出水（4）含盐量影