环境工程考研试题及答案

环境工程考研试题及答案1.单项选择题（每题2分，共20分）1.1某城市污水处理厂采用A²/O工艺，若进水COD为320mg·L⁻¹，出水COD要求≤50mg·L⁻¹，污泥龄θc=12d，产率系数Y=0.45gVSS·(gCOD)⁻¹，衰减系数kd=0.06d⁻¹。假设二沉池无污泥流失，系统每日排放剩余污泥量最接近A.1200kgDS·d⁻¹B.1800kgDS·d⁻¹C.2400kgDS·d⁻¹D.3000kgDS·d⁻¹1.2某河流零维模型稳态条件下，河段上游BOD₅=3.0mg·L⁻¹，下游BOD₅=7.2mg·L⁻¹，河段长10km，平均流速0.30m·s⁻¹，BOD降解系数k₁=0.23d⁻¹。若河段内无旁侧排污，则该河段内源BOD负荷速率最接近A.0.15g·m⁻³·s⁻¹B.0.25g·m⁻³·s⁻¹C.0.35g·m⁻³·s⁻¹D.0.45g·m⁻³·s⁻¹1.3某垃圾填埋场垂直防渗墙厚0.8m，墙材料渗透系数k=1×10⁻⁷cm·s⁻¹，墙外水头差3.5m。若墙长1km，则每日透过墙体的渗滤液体积最接近A.0.30m³B.3.0m³C.30m³D.300m³1.4下列关于PM₂.5与臭氧污染耦合关系的描述，正确的是A.高浓度PM₂.5必然抑制臭氧生成B.VOC/NOₓ比值升高时，PM₂.5与臭氧常呈协同上升C.臭氧仅由NO₂光解产生，与颗粒物无关D.臭氧浓度峰值一定出现在午后14:001.5某活性炭吸附实验符合Langmuir模型，拟合得qmax=285mg·g⁻¹，b=0.046L·mg⁻¹。当液相平衡浓度Ce=35mg·L⁻¹时，活性炭表面覆盖率θ最接近A.0.62B.0.72C.0.82D.0.921.6某企业排放烟气中SO₂体积分数为800×10⁻⁶，烟气温度423K，压力101.3kPa。若采用石灰石–石膏法脱硫，要求出口SO₂≤35mg·m⁻³（标态，273K，101.3kPa），则理论钙硫摩尔比最接近A.1.0B.1.05C.1.15D.1.251.7关于厌氧氨氧化（Anammox）工艺，下列说法错误的是A.以NH₄⁺为电子供体，NO₂⁻为电子受体B.反应产物主要为N₂和少量NO₃⁻C.污泥产率远低于传统硝化–反硝化D.最适pH为6.0–6.51.8某湖泊总磷模型采用Vollenweider模型，若年磷负荷L=1.8g·m⁻²·a⁻¹，平均水深z=4.5m，冲刷系数ρ=0.85a⁻¹，则稳态时湖泊TP浓度最接近A.0.025mg·L⁻¹B.0.035mg·L⁻¹C.0.045mg·L⁻¹D.0.055mg·L⁻¹1.9某电除尘器的有效驱进速度ωe=12cm·s⁻¹，比集尘面积A/Q=120m²·m⁻³·s，则理论除尘效率最接近A.95.0%B.97.5%C.99.0%D.99.5%1.10关于环境噪声评价量Ld与Ldn，下列说法正确的是A.Ld为昼间16h等效声级，Ldn为24h等效声级B.Ldn夜间噪声加算10dB后求24h平均C.Ld与Ldn均不计入夜间噪声D.Ld与Ldn计算时均采用能量平均法，但Ldn夜间不加权2.多项选择题（每题3分，共15分；每题至少有两个正确答案，多选少选均不得分）2.1下列关于Fenton氧化去除有机物的描述，正确的有A.Fe²⁺与H₂O₂最佳摩尔比通常为1:10–1:20B.酸性条件有利于·OH生成，但pH<2时Fe²⁺溶解度下降C.反应器材质宜选用316L不锈钢D.投加草酸盐可抑制Fe³⁺沉淀，提高氧化效率E.反应后需调节pH至中性使铁泥沉淀2.2下列关于生物脱氮除磷（EBPR）工艺运行控制的叙述，正确的有A.厌氧段NO₃⁻>4mg·L⁻¹会抑制PAOs释磷B.进水C/P质量比宜大于20C.污泥龄缩短可提高除磷效率，但降低硝化效率D.反硝化聚磷菌（DPAOs）可同时利用NO₃⁻和O₂为电子受体E.厌氧段溶解氧应控制在0.2mg·L⁻¹以下2.3下列关于生活垃圾焚烧二噁英控制的措施，正确的有A.炉膛温度≥850℃，烟气停留时间≥2sB.急冷塔出口烟气温度<200℃，避开200–400℃再合成区间C.活性炭喷射+袋式除尘可协同去除二噁英与汞D.燃烧区氧含量控制在6–10%E.飞灰经水泥窑协同处置后二噁英毒性当量可降低3个数量级2.4下列关于地下水污染自然衰减（MNA）的叙述，正确的有A.需证明污染物羽状体处于收缩或稳定状态B.一级降解动力学常数λ>0.01d⁻¹时MNA可行性高C.电子受体消耗顺序为O₂>NO₃⁻>Mn⁴⁺>Fe³⁺>SO₄²⁻>CO₂D.氯代烃污染中，还原脱氯顺序为PCE>TCE>c-DCE>VC>etheneE.需建立长期监测网，监测指标包括污染物、降解产物及地球化学参数2.5下列关于生命周期评价（LCA）中特征化（Characterization）的叙述，正确的有A.特征化因子反映单位排放对终点影响的贡献B.全球变暖潜势（GWP100）以CO₂为基准，CH₄=28，N₂O=265C.酸化潜势（AP）以SO₂为基准，NH₃=1.88D.富营养化潜势（EP）以PO₄³⁻为基准，NO₃⁻=0.42E.特征化结果可直接用于产品生态设计，无需标准化与加权3.计算题（共30分）3.1（8分）某工业园区拟采用MBR+RO工艺回用废水，设计规模5000m³·d⁻¹。MBR出水COD=60mg·L⁻¹，电导率κ=2.5mS·cm⁻¹（25℃），RO系统要求回收率Y=75%，脱盐率≥97%。若采用一级两段RO排列（6:4），膜通量J=28L·m⁻²·h⁻¹，温度校正系数TCF=1.15（25℃）。（1）计算所需RO膜面积（m²）。（2）若RO浓水采用蒸发结晶器处理，蒸发量按浓水量90%计，求每日结晶盐产量（kg·d⁻¹），假设盐全部为NaCl。3.2（10分）某城市拟建设一条地下交通隧道，长L=4.5km，断面当量直径D=8.2m，设计车流量N=80000辆·d⁻¹，平均车速v=60km·h⁻¹，柴油车占比25%。隧道采用纵向通风，需计算：（1）CO设计排放量（m³·h⁻¹），基准排放因子ECO=2.1g·km⁻¹（汽油车），7.5g·km⁻¹（柴油车），工况系数f=0.8，海拔系数h=1.0，温度系数t=1.0。（2）若允许CO浓度Cperm=70ppm，隧道内平均CO浓度C₀=15ppm，所需通风量Q（m³·s⁻¹）。（3）若采用两台变频轴流风机并联，单台风机全压ΔP=900Pa，风机效率η=0.78，计算每日电耗（kWh·d⁻¹）。3.3（12分）某重金属污染场地土壤面积为1.2ha，污染深度0–2m，土壤容重ρb=1.55g·cm⁻³，总镉浓度C₀=28mg·kg⁻¹，修复目标值Ctarget=1.5mg·kg⁻¹。拟采用EDTA淋洗+电动强化联合技术，实验室柱实验得：–EDTA最佳浓度0.05mol·L⁻¹，液固比L/S=3:1L·kg⁻¹，镉去除率η=75%；–电动强化阶段，电流密度i=20A·m⁻²，电压梯度E=1.2V·cm⁻¹，处理时间t=5d，额外去除率Δη=15%。（1）计算场地总镉质量（kg）。（2）计算联合技术总去除率及修复后平均浓度。（3）若EDTA回收率90%，补充损耗需新购EDTA多少吨？（EDTA二钠盐分子量M=372g·mol⁻¹）。（4）电动阶段总能耗（kWh）。4.综合论述题（共35分）4.1（15分）2025年我国将实施《甲烷排放控制行动方案》，请结合城市固体废弃物处理系统，论述：（1）生活垃圾填埋、焚烧、堆肥与厌氧消化四条技术路线的CH₄产生机理与排放特征；（2）以“无废城市”为背景，提出一套可量化的CH₄减排技术组合，并给出关键参数（收集效率、氧化效率、替代率等）及减排潜力计算公式；（3）从生命周期视角，比较上述组合与常规情景的温室气体净排放差异（CO₂-eq），需列出系统边界、功能单位及主要数据来源。4.2（20分）近年来，新污染物（PFAS、抗生素、微塑料）在污水厂出水与再生水中频繁检出。请以“臭氧-生物活性炭（O₃-BAC）”深度处理工艺为核心，撰写一份技术评估报告，要求：（1）阐述O₃-BAC对新污染物的去除机理，给出关键自由基反应路径（需写出至少两条反应式，采用LaTeX格式）；（2）建立O₃-BAC工艺设计框架，包括臭氧投加量、空床接触时间（EBCT）、活性炭更换周期、生物量控制等关键参数的计算方法，并给出参考公式；（3）基于国内三座污水厂（规模分别为5×10⁴、1×10⁵、2×10⁵m³·d⁻¹）的中试数据，采用多元非线性回归，得出PFAS去除率η与臭氧剂量D（mg·L⁻¹）、EBCT（min）的经验模型：η若目标PFAS出水浓度≤50ng·L⁻¹，进水浓度=650ng·L⁻¹，EBCT=15min，计算所需臭氧剂量，并估算运行成本（电耗+液氧+炭耗，单位：元·t⁻¹水）；（4）提出O₃-BAC工艺在推广过程中面临的三项主要技术瓶颈及对应解决思路，需结合材料科学、微生物学与过程控制理论。——————————答案与解析——————————1.单项选择1.1B解析：剩余污泥ΔX=YQ(S₀−S)−kdXvV，取MLVSS/MLSS=0.75，计算得1790kgDS·d⁻¹。1.2C解析：零维模型dBOD/dt=k₁BOD+Sint，解得Sint=0.35g·m⁻³·s⁻¹。1.3B解析：达西定律Q=k·i·A，i=3.5/0.8，A=0.8×1000，换算单位得3.0m³·d⁻¹。1.4B解析：VOC/NOₓ升高，臭氧生成由NOₓ控制转向VOC控制，PM₂.5二次生成同步增加。1.5A解析：θ=bCe/(1+bCe)=0.62。1.6C解析：体积分数→质量浓度，计算钙硫比1.15。1.7D解析：Anammox最适pH7.5–8.5。1.8C解析：Vollenweider模型C=L/(z·ρ)，代入得0.047mg·L⁻¹。1.9C解析：Deutsch公式η=1−e^(−ωe·A/Q)=99.0%。1.10B解析：Ldn定义夜间加10dB后能量平均。2.多项选择2.1ABDE2.2ABCE2.3ABCE2.4ABCDE2.5ABCD3.计算题3.1（1）Qpermeate=5000×0.75=3750m³·d⁻¹，单套膜面积A=3750×1000/(24×28)=5580m²，两段共需5580/0.9=6200m²（考虑10%余量）。（2）浓水量1250m³·d⁻¹，含盐量=2.5×10×0.97=24.25kg·m⁻³，结晶盐=1250×24.25×0.9=27300kg·d⁻¹。3.2（1）CO排放=80000×(0.75×2.1+0.25×7.5)×4.5×0.8/1000/24=31.5kg·h⁻¹=25.2m³·h⁻¹（ρCO=1.25kg·m⁻³）。（2）Q=E/(Cperm−C₀)=25.2/(70−15)×10⁻⁶×28.5=230m³·s⁻¹。（3）P=Q·ΔP/η=230×900/0.78=265kW，日耗电6370kWh。3.3（1）土壤质量=1.2×10⁴×2×1.55=37200t，Cd质量=37200×28×10⁻⁶=1042kg。（2）总去除率=75%+15%−0.75×0.15=78.75%，修复后浓度=28×(1−0.7875)=5.95mg·kg⁻¹>1.5，需二次淋洗或延长电动时间。（3）EDTA用量=37200×3×0.05×372/1000=2075kg，补充10%→0.21t。（4）能耗=i·E·V·t=20×1.2×100×1.2×10⁴×5/1000=144000kWh。4.综合论述题答案要点4.1（1）填埋：厌氧产CH₄，排放因子0.25tCH₄·t⁻¹垃圾；焚烧：生物源CO₂不计，化石源CH₄<0.1%；堆肥：好氧为主，CH₄<0.01；厌氧消化：密闭收集，CH₄回收率95%。（2）组合：焚烧+厌氧消化+填埋覆HDPE+生物覆盖氧化，公式：Δ减排潜力=基准−组合，可达0.18tCO₂-eq·t⁻¹垃圾。（3）系统边界：收集–运输–处理–处置–替代电力；功能单位：处理1t垃圾；数据