第二章
1. 某一湖泊的容积为10 * 106 m 3 ,上游有一未被污染的河流流入该湖泊，流量为50 m 3/s 。一工厂以5 m 3/s 的流量向湖泊排放污水，其中含有可降解污染物，浓度为100 mg/L 。污染物降解反应速率常数为0.25d -1 。假设污染物在湖中充分混合。求稳态时湖中污染物的浓度。
解：设稳态时湖中污染物浓度为m ρ，则输出的浓度也为m ρ… 由质量恒算，得120m m q q k v ρ--=……………………… 带入数值为()6510055010100.25864000m m ρρ?-+-??÷=….
解得m ρ=5.96 mg/L …………………………………………………
2.一条河流的上游流量为10.0 m 3/s ，氯化物的浓度为20.0 mg/L ；有一条支流汇入，流量为5.0 m 3/s ，氯化物浓度为40.0 mg/L 。视氯化物为不可降解物质，系统处于稳定状态，试计算汇合点下游河水中氯化物浓度。假设在该点两股流体完全混合。
解：因为系统处于稳定状态且完全混合，所以
1
1
2
2
12
(2)
20.0*10.040.0*5.0=/=26.7/210.0 5.0
v v m
v v q q
q q mg L mg L ρρρ+=
+++分（分）
故汇合点下游河水中氯化物浓度为26.7mg/L
3.有一个总功率为100MW 的核反应堆，其中2/3的能量杯冷却水带走，不考虑其他能量损失。冷却水来自于当地的一条河流，河水的流量为100m3/s ，水温为20℃。
（1） 如果水温允许上升10℃，冷却水需要多大的流量？
（2） 如果加热后的水返回河中，问河水的水温会上升多少摄氏度？ 解：输入冷却水的热量为21000666.73
Q MW =?=
（1） 以冷却水为衡算对象，设冷却水的流量为v q ，热量变化率为
m p T q c ?。根据热量衡算定律，有310 4.18310666.7v q ???=，求得
315.94/v q m s =
（2） 由题，根据热量衡算方程得3310010 4.183666.710T ????=?
求得 1.59T K ?=
4.某一段河流上游流量为36000m 3/d ，河水中污染物的浓度为3.0mg/L 。有一支流流量为10000m 3/d ，其中污染物浓度为30mg/L 。假设完全混合。求：（1）下游的污染物浓度是多少；（2）每天有质量为多少千克的污染物质通过下游某一监测点。
解：（1）根据质量衡算方程，下游污染物浓度为
1v12v2
v1v2
q +q 3.0360003010000
=
8.87mg /L q q 3600010000
ρρρ?+?=
=++
（2）每天通过下游监测点的污染物的质量为
()()3m v1v2q q 8.87360001000010408.02kg /d ρ-?+=?+?=
5.假设某一城市上方的空气为一长宽均为100km 、高为1.0km 的空箱模型。干净的空气以4m/s 的流速从一边流入。假设某种空气污染物以10.0kg/s 的总排放速率进入空箱，其降解反应速率常数为0.20h-1。假设完全混合。（1）求稳态情况下的污染物浓度；（2）假设风速突然降低为1m/s ，估计2h 以后污染物的浓度。
解：（1）设稳态下污染物的浓度为ρ，则由质量衡算得
()9610.00.20/36001001001104100100ρ-?????-??=， 解之得310.5g /m ρμ=
（2）设空箱的长宽均为L ，高度为h,质量流量为q m ,风速u 。 根据质量衡算方程m1m2dm
q q k v dt
ρ--=
()22
m d q uLh k L h=
L h dt
ρρρ-- 带入已知量，分离变量并积分，得7200350
10.5d dt 10 6.610ρ
ρ
ρ
--=-???
积分，得329.0g/m ρμ=
6.某水池内有1m 3含总氮20mg/L 的污水，现用地表水进行置换，地表水进入水池的流量为10m 3/min ，总氮含量为2mg/L ，同时从水池中排出相同的水量。
100
m V q q ρ=假设水池内混合良好，生物降解过程可以忽略，求水池中总氮含量变为5mg/L 时，需要多少时间。
解:设地表水中总氮浓度为0ρ，池中总氮浓度为ρ 由质量衡算，得()v 0v d V q q dt
ρρρ-=
即()1
dt d 102ρρ=
?- 积分，有()
t
5
201
dt d 102ρρ=?-??
，
求得t 0.18min =
7.某污水处理工艺中含有沉淀池和浓缩池，沉淀池用于去除水中的悬浮物，浓缩池用于将沉淀的污泥进一步浓缩，浓缩池的上清液返回到沉淀池中。污水流量为5 000m 3
/d ，悬浮物含量为200mg/L ，沉淀池出水中悬浮物质量浓度为20mg/L ，沉淀污泥的含水率为99.8%，进入浓缩池停留一定时间后，排出的污泥含水率为96%，上清液中的悬浮物含量为100mg/L 。假设系统处于稳定状态，过程中没有生物作用。求整个系统的污泥产量和排水量，以及浓缩池上清液回流量。污水的密度为1000kg/m 3。 解：设沉淀池进水流量为q v0，污泥产量为 q v1，排水量为q v2，浓缩池上清液流量为q v3，进入浓缩池的水量为q v4。
(1) 求污泥产量
以沉淀池和浓缩池的整个过程为衡算系统，悬浮物为衡算对象，因系统稳定
运行，输入系统的悬浮物量等于输出的量输入速率
输出速率为 又已知
根据上面的方程联立方程组，可解得 q v1 = 22.5m 3/d ，q v2=4977.5m 3/d
（2）浓缩池上清液量：取浓缩池为衡算系统，悬浮物为衡算对象
输入速率
21122
m V V q q q ρρ=+001122V V V q q q ρρρ=+012
V V V q q q =+144
m V q q ρ=
输出速率为
又
可解得q v3 = 450m 3/d,q v4 = 472.5m 3/d
第六章
1. 降尘室是从气体中除去颗粒的重力沉降设备，气体通过降尘室具有一定的停留时间，若在这个时间内颗粒沉到室底，就可以从气体中去除。现用除尘室分离气体中的粉尘（密度为4500kg/m 3）,操作条件是：气体体积流量为6m 3/s,密度为0.6kg/m 3，黏度为3.0*10-5Pa.s ，降尘室高2m ，宽2m ，长5m 。求能够被完全去除的最小尘粒的直径。
解 ：设降尘室长为L ，宽为b ，高为h ，则颗粒的停留时间为i
L u t =停，
沉降时间为t
h u t =沉，当t t ≥沉停，颗粒可以从气体中完全去除，
=t t 沉停对应的是能够去除的最小颗粒，即i
t L
h
u u =
因为v i q u hb =
，所以v v i t hq q hu 6u 0.6m /s L Lhb Lb 52
=====? 假设沉降在层流区，应用斯托克斯公式，得
5p,min
d 8.5710m -===?
检验雷诺数5p t ep 5
d u 8.57100.60.6R 1.032310ρ
μ
--???=
==?p ，在层流区
所以可以去除的最小颗粒直径为85.7微米。
2. 用多层降尘室除尘，已知降尘室总高4m ，每层高0.2m ，长4m ，宽2m ，欲处理的含尘气体密度为1kg/m 3，黏度为3*10-5Pa.s ，尘粒密度为3000kg/m 3，要求完全去除的最小颗粒直径为20微米，求降尘室最大处理的气体流量。 解 ：假设颗粒沉降位于层流区，则颗粒的沉降速度为
21133
m V V q q q ρρ=+441133
V V V q q q ρρρ=+413
V V V q q q =+
()()()
2
62p p
t
5
300019.812010gd u 0.0218m /s 1818310ρρμ
---???-=
=
=??
检验5p t ep 5
d u 1 2.0100.0218
R 0.01452310ρμ--???===?p ，假设正确。 降尘室总沉降面积为2A 2042=160m =??
所以最大处理流量为3v t q Au 1600.0218=3.488m /s ==?。
3. 体积流量为1m 3/s 的20℃常压含尘空气，固体颗粒的密度为1800kg/m 3。空气的密度为1.205kg/m 3
，黏度为1.81*10-5
Pa.s 则
（1） 用底面积为60m 2的降尘室除尘，能够完全去除的最小颗粒直径是多少 （2） 用直径为600mm 的标准旋风分离器除尘，离心分离因数、临界直径和
分割直径是多少。
解：能完全去除的颗粒沉降速度为v
t 1
q u 0.0167m /s A
60
=
=
= 假设沉降符合斯托克斯公式，能够完全去除的最小颗粒直径为
5p,min
d 1.7610m 17.6m μ-===?=
检验：5p t ep 5d u 1.2051.76100.0167R 0.06421.8110ρμ--???===?p ，假设正确 （２）标准旋风分离器 进口宽度为D 0.6B 0.15m 44=
==，进口高度i D 0.6
h 0.3m 22
===，进口气速v i i q 1
u 22.22m /s Bh 0.150.3
=
==? 分离因数222
i i m u u 22.22Kc=
224D B gr 9.810.60.375g 2===-?
?
临界直径c d 6.24m μ=
==
分割直径为50d 4.45m μ==
4. 用标准型旋风分离器收集烟气粉尘，已知含粉尘空气的温度为200℃，体积流量为3800m 3/h,粉尘密度为2290kg/m 3，求旋风分离器能分离的临界直径（旋风分离器的直径为650mm ，200℃空气的密度为0.746kg/m 3，黏度为2.60*10-5pa.s ）。 解：标准旋风分离器进口宽度D 0.65
B =0.163m 44
=
=， 进口高度为i D 0.65
h 0.325m 22
=
= 进口气速v i i 3800q 3600u 19.99m /s Bh 0.1630.325
==
=?
所以分离粉尘的临界直径为c d 7.27m μ=
=
5. 欲用降尘室净化温度为20℃、流量为2500m 3
/h 的常压空气，空气中所含
粉尘的密度为1800kg/m 3，要求净化后的空气不含有直径大于10微米的颗粒，试求所需沉降面积为多大？若降尘室底面的宽为3m 、长为5m ，室内需要设置多少块隔板？已知20℃空气的密度为31.2kg /m ρ=，黏度为
51.8110Pa s μ-=??。
解：设直径为10 m μ的颗粒沉降属于斯托克斯区，沉降速度
()()()2p p t 2
63
5
d g
u 181********.29.81 5.4210
m /s
181.8110
ρρμ
----=
??-?==???
检验：63
p t 3
p 5
d u 1.21010 5.4210R
e 3.6101.01.8110ρμ----????===??p 故以上计算有效
所需沉降面积为2t 2500
V 3600A 128.6m u 0.0054
=== 因沉降室底面积为235m ?已定，所以所需隔板数目为
A 128.6N 11=7.5783515
=
-=-≈? 所以需要8块隔板 6. 求直径为40
m ，密度为2700kg/m 3的固体颗粒在20℃的常压空气中的
自由沉降速度。已知20℃，常压状态下空气密度为1.205 kg/m 3，黏度为1.81×10-5Pa ·s 。 解：（1）试差法
假设颗粒的沉降处于层流区，并且由于ρp >>ρ，所以得：
()()2
62
P P
t 5
27009.8140100.131818 1.8110
gd
u ρρμ--???-=
≈
=??m/s
检验：6P t P 5
40100.13 1.2050.34621.8110
d u R
e ρ
μ
--???=
==
计算K 判据得
()
()()
3
63P
P 2
2
540109.81 1.2052700
6.24361.8110d g K ρρρμ
--????-=
≈
=
所以可判断沉降位于层流区，由斯托克斯公式，可得：
()()
2
62
P P t 5
27009.8140100.131818 1.8110gd u ρρμ--???-=≈
=??m/s
第七章
1、 在实验室中，用过滤面积为0.1m 2的滤布对某种悬浮液进行过滤，在恒
定压差下，过滤5分钟得到滤液1L ，再过滤5分钟得到滤液0.6L 。如果再过滤5分钟，可以再得到多少滤液？ 解：在恒定压差条件下，过滤方程为22e q qq kt +=
3322321110560300,1/110/0.1t s s q m m m m --?=?===?
()332232
2
10.6101060600,1/ 1.610/0.1
t s s q m m m m --+?=?===?
代入过滤方程，得()2
221102110300e q k --?+??=
()
2
221.610
2 1.610600e q k --?+??=
联立上面两式，可以求得：232620.710/,0.810/e q m m k m s --=?=? 因此，过滤方程为22620.7100.810q q t -+??=?
当31560900t s s =?=时，有2263320.7100.810900q q -+??=?? 解得2323 2.07310/q m m -=?
所以()()222333320.1 2.07310 1.6100.10.47310q q m m m ----?=?-??=? 因此可再得滤液0.473L 。
2、 直径为0.1mm 球形颗粒物质悬浮于水中，过滤时形成不可压缩的滤饼，
空隙率为0.6，求滤饼的比阻。如果悬浮液中颗粒的体积分数为0.1，求每平方米过滤面积上获得0.5m 3滤液时滤饼的阻力。 解：（1）滤饼的空隙率为0.6，颗粒的比表面积为
23423366
/610/0.110
p a m m m m d -=
==?? 去比例系数K 1=5，可得滤饼的比阻为
()()()
2
2
2
42
121023
3
510.66101 1.33100.6K a
r m m εε--?-??-=
=
=?
（2）滤饼的阻力R rL =，计算滤饼阻力需要先求出滤饼的厚度。 对过滤过程中水的体积进行物料衡算：滤液中和滤饼中持有的水的体积等
于
被
过
滤
悬
浮
液
中
水
的
体
积
()()32320.50.610.5110.1m L m m L m +?=+?- 求得滤饼的厚度0.1667L m =
则滤饼的阻力为101911.33100.1667 2.2210R rL m m --==??=?
3、 某悬浮液颗粒直径为0.1mm ，颗粒的体积分数为0.1，在9.81*103Pa 的
恒定压差下过滤，过滤时形成不可压缩的滤饼，空隙率为0.6，过滤介质的阻力可以忽略，滤液黏度为1*10-3Pa.s 试求：
（1） 每平方米过滤面积上获得1.5m 3滤液所需的过滤时间； （2） 若将此过滤时间延长一倍，可再得多少滤液？ 解：（1）颗粒的比表面积为423366
610/0.110
P a m m d -===?? 滤
饼
层
的
比
阻为
()
()()
2
2
2
42
21023
3
561010.651 1.33100.6a r m m εε--???--=
=
=?
过滤得到1m 3滤液产生的滤饼体积为0.1
110.60.13
0.90.610.6
f -==-?-
过滤常数为232310229810
/ 4.4310/1
110 1.33103p k m s m s rf μ--??===?????
所以过滤方程为223, 4.4310q kt q t -==?
当t=1.5时，2
3
1.55084.4310
t s s -==? （2
）时间延长一倍，获得滤液量为332.1q m == 所以可再得0.6m 3的滤液。
4、 用过滤机处理某悬浮液，先等速过滤20min ，得到滤液2m 3，随即保持
当时的压差等压过滤40min ，则共得多少滤液（忽略介质阻力）？
解：恒速过滤的方程式为22
11
2KA t V =，所以过滤常数为2
121
2V K A t =
此过滤常数为恒速过滤结束时的过滤常数，也是恒压过滤开始时的过滤常数，在恒压过滤过程中保持不变，所以恒压过滤方程式
222
2
2
2
2222
111
1
212211
22V V V V KA t V V A t V V t A t t -=→-=→-=
所以222
2
26612112224022020V V t V m m t ???=+=?+= ???
总的滤液量为V=4.47m 3。
5、 用压滤机过滤某种悬浮液，以压差150kPa 恒压过滤1.6h 之后得到滤液
25m 3，忽略介质压力，则：
（1） 如果过滤压差提高一倍，滤饼压缩系数为0.3，则过滤1.6h 后可以
得到多少滤液；
（2） 如果将操作时间缩短一半，其他条件不变，可以得到多少滤液？
解：（1）由恒压过滤方程得122
2
02s p A t
V KA t r f
μ-?==
当过滤压差提高一倍时，过滤时间不变时12
11222s
V
p V p -???= ????
所以12210.326622112251012.5s
p V V m m p --??
?==?= ????
，即3231.8V m =
当其他条件不变时，过滤常数不变，所以由恒压过滤方程，可以推得
211222
V t V t =，所以22266
221
1125312.52t V V m m t ==?=即得V 2=17.7m 3 6、 用一台过滤面积为10m 2的过滤机过滤某种悬浮液。已知悬浮液中固体颗
粒的含量为60kg/m 3，颗粒密度为1800 kg/m 3。已知滤饼的比阻为4×1011m -2，压缩指数为0.3，滤饼含水的质量分数为0.3，且忽略过滤介质的阻力，滤液的物性接近20℃的水。采用先恒速后恒压的操作方式，恒速过滤10min 后，进行恒压操作30min ，得到的总滤液的量为8m 3。求最后的操作压差和恒速过滤阶段得到的滤液量。
解：设恒速过滤阶段得到的滤液体积为V 1，根据恒速过滤的方程得
2122
1
02s KA t p A t
V r f
μ-?==
滤液的物性可查得：黏度μ=1×10-3Pa ·s ，密度为998.2 kg/m 3，根据过滤的物料衡算按以下步骤求得f ：
已知1m 3悬浮液形成的滤饼中固体颗粒质量为60kg ，含水的质量分数为0.3，所以滤饼中的水的质量y 为：
0.360y
y
=+，所以25.7y =kg ， 所以滤饼的体积为
6025.7
0.0591800998.2
+= m 3，滤液体积为10.0590.941-=m 3，
所以0.059
0.06270.941
f =
= 所以12220.730.7
1
311
0101060 2.394101104100.0627s p A t V p p r f μ---???==?=??????（1） 在恒压过滤阶段，应用式2221V V KA t -=
1222
2
0.720.7
1
311
021030608 1.436101104100.0627
s p A t V p p r f μ---????-==?=?????? 联立（1）、（2）式，得212
164 1.436
60.2394V V -==， 所以，求得恒速过滤的滤液体积1 3.02V =m 3， 进而求得恒压过滤的操作压力51.310p ?=?Pa
第八章
1. 在常压101.3kPa 、温度为25℃时，CO 2在水中溶解的亨利系数为1.66*105 kPa ，现将含CO 2摩尔分数为0.05的空气与CO 2浓度为1.0*10-3kmoL/m 3的水溶液接触，试：
（1） 判断传质方向；
（2） 以分压差和浓度差表示传质的推动力； （3） 计算逆流接触时空气中CO 2的最低含量。
解：（１）空气中CO 2的分压为2101.30.05 5.06co p kPa kPa =?=
因为水溶液中CO 2浓度很低，可以近似认为其密度和平均相对分子量皆与水相同，所以溶液的总浓度为330997
/55.4/18
c kmol m kmol m M
ρ
=
=
= CO 2在水溶液中的摩尔分数为3
51.010 1.81055.4
x --?=
=? 根据亨利定律，可得CO 2的平衡分压为255* 1.6610 1.810 2.99co p Ex kPa -==???= CO 2在空气中的实际分压为2 5.06co p kPa =
所以22*co co p p >，可以判断CO 2发生有气相向液相传递。 （２）以分压差表示的传质推动力为
()22* 5.06 2.99 2.07co co p p p kPa kPa ?=-=-=
根据亨利定律，和空气中CO 2分压平衡的水溶液摩尔分数为
255
5.06
* 3.05101.6610
co p x E -=
=
=?? 以浓度差表示的传质推动力为
()()553430* 3.0510 1.81055.4/ 6.9210/c x x c lmol m kmol m ---?=-=?-??=? （３）逆流接触时，出口气体可以达到的极限浓度为进口水溶液的气相平衡浓度。由前面的计算可知，与水溶液平衡的CO 2气相分压为2.99kPa ，因此空气中的CO 2摩尔分数最小为min 2 2.99
*0.03101.3
y y ==
= 2. 在填料塔内用清水吸收空气中的氨气，空气的流率为0.024kmol/(m 2.s),其中氨气的摩尔比为0.015，入口清水流率为0.023 kmol/(m 2.s)。操作条件下的相平衡关系为Y=0.8X ，总体积传质系数K Y a=0.06 kmol/(m 3.s)。如果氨气的吸收率为99%，填料塔的塔高应为多少？ 解：进口氨气的摩尔比为Y 1=0.015，
出口摩尔比为()4210.990.015 1.510Y -=-?=?
进口清水中氨浓度20X =，出口吸收液中氨浓度1X 可以通过全塔的物料衡算求得：
()()12120.024
00.0150.000150.01550.023
nG nL q X X Y Y q =+
-=+
?-= 塔底的传质推动力为1110.0150.80.01550.0026Y Y mX ?=-=-?= 塔顶的传质推动力为44222 1.5100 1.510Y Y mX --?=-=?-=? 平均推动力为1212
0.00260.00015
0.000860.0026
ln ln
0.00015m Y Y Y Y Y ?-?-?=
==?? 所以传质单元数为120.0150.0001517.30.00086
OG m Y Y N Y --=
==? 传质单元高度为0.0240.40.06
OG Y G H m K a =
== 所以填料塔的高度为0.417.3 6.92OG OG h H N m =?=?=
3. 用一个吸收塔吸收很合废气中的气态污染物A ，已知A 在气、液两相中的平衡关系为y*x =，气体入口浓度为1y 0.1=，液体入口浓度为2x 0.01=，如果要求吸收率达到80%，求最小液气比。 解：气相入口摩尔比为111y 0.1
Y 0.111y 0.9
=
==- 液相入口摩尔比为222x 0.01
X 0.011x 10.01
=
==-- 吸收率122
21Y Y 0.11Y 0.8,Y 0.022Y 0.11
?--=
===所以 所以，最小液气比为nL 121nG min 2q Y Y 0.10.022
0.87Y 0.1q 0.01X 1m
??--=== ?-??-
4. 在吸收塔中，用清水自上而下并流吸收混合废气中的氨气。已知气体流量为1000m 3/h （标准状态），氨气的摩尔分数为0.01，塔内为常温常压，此条件下氨的相平衡关系为Y*0.93X =，求：
（1） 用5m 3/h 的清水吸收，氨气的最高吸收率； （2） 用10m 3
/h 的清水吸收，氨气的最高吸收率；
（3） 用5m 3/h 的含氨0.5%（质量分数）的水吸收，氨气的最高吸收率。 解：（1）气体流量为
3
10
100022.412.4mol /s 3600
?
液体流量为
3
3
105101877.2mol/s 3600
??
=
假设吸收在塔底达到平衡，则
(
)()Y *
77.212.40.01Y *0.93
?=?-，所以Y*0.0013=
所以最大吸收率为0.010.0013
0.870.01
?-=
=
（2）气体流量为
3
10
100022.412.4mol /s 3600
?=
液体流量为
3
310
101018154.4mol/s 3600
??=
假设吸收在塔底达到平衡，
则()
()Y*154.412.40.01Y*Y 000070.93?=?-，所以*=.
所以最大吸收率为0.010.0007
0.930.01
?-=
（3）吸收剂中氨的摩尔分数为333
30.005
51010170.005310
51018
???=?? 假设吸收在塔底达到平衡，则
(
)
()Y*
77.20.005312.40.01Y*Y 000560.93
?-=?-，所以*=.
所以最大吸收率为
环境工程原理考试要点（待完善版） 类型： 一：填空（15分） 二：名词解释（15分） 5个 三：简答题（20分） 4个 四：计算题（50分） 4个 一：填空（15分）因为老师没给，只说了简单所以不好说（下面的仅供参考）
二：名词解释（15分） 5个 16选5 1、球形度：它是表征球形颗粒的形状与球形颗粒的差异程度， 又称为形状系数。 2、干扰沉降：在流体中，如果流体的分率较高，颗粒之间有显 著的相互作用，容器壁面对颗粒沉降的影响也不 可忽，此种沉降称为干扰沉降。
3、分离因数：将同一颗粒在同一种流体中的离心沉降速度与重 力沉降速度的比称为分离因数。 4、分割颗径：粒级效率正好为50%的颗粒直径,称为分割粒径。 5、深层过滤：是指流体中的固体颗粒被过滤介质内部的空隙拦 截在介质的微孔流道内，固体颗粒不形成滤饼。 6、固体流态化：是指将大量固体颗粒悬浮于流动的流体之中， 并在流体作用下使颗粒作翻滚运动，类似于液 体的沸腾状态。 7、傅里叶定律：内涵为通过等温面的导热速率与温度梯度和传 热面积成正比，即（P136）。 8、热导率：单位时间内单位面积上通过的热量与温度梯度的比 例系数 9、对流传热系数：在对流传热过程中由牛顿冷却定律定义热流 密度q与ΔT成正比。 10、菲克定律：在单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面 积的扩散物质流量与该截面处的浓度梯度成正 比，即。 11、漂流因子：总体流动对传质速率的影响程度，表达式为 P/PBMm。(P212) 12、双膜理论：双模理论基于双模模型，他复杂的的对流传质 过程描述为吸收质以分子扩散形式通过两个串
1.2简要阐述环境工程学的主要任务及其学科体系。 解：环境工程学作为环境学科的一个重要分支，主要任务是利用环境学科以及工程学的方法，研究环境污染控制理论、技术、措施和政策，以改善环境质量，保证人类的身体健康和生存以及社会的可持续发展。 图1-2是环境工程学的学科体系。 1.3去除水中的悬浮物，有哪些可能的方法，它们的技术原理是什么？ 解：去除水中悬浮物的方法主要有：沉淀、离心分离、气浮、过滤（砂滤等）、过滤（筛网过滤）、反渗透、膜分离、蒸发浓缩等。 上述方法对应的技术原理分别为：重力沉降作用、离心沉降作用、浮力作用、物理阻截作用、物理阻截作用、渗透压、物理截留等、水与污染物的蒸发性差异。 1.4空气中挥发性有机物（VOCs）的去除有哪些可能的技术，它们的技术原理是什么？ 解：去除空气中挥发性有机物（VOCs）的主要技术有：物理吸收法、化学吸收法、吸附法、催化氧化法、生物法、燃烧法等。 上述方法对应的技术原理分别为：物理吸收、化学吸收、界面吸附作用、氧化还原反应、生物降解作用、燃烧反应。 1.5简述土壤污染可能带来的危害及其作用途径。 解：土壤污染的危害及其作用途径主要有以下几个方面：①通过雨水淋溶作用,可能导致地下水和周围地表水体的污染;②污染土壤通过土壤颗粒物等形式能直接或间接地为人或动物所吸入;③通过植物吸收而进入食物链,对食物链上的生物产生毒害作用等。 1.6环境净化与污染控制技术原理可以分为哪几类？它们的主要作用原理是什么？ 解：从技术原理上看，环境净化与污染控制技术原理可以分为“隔离技术”、“分离技术”和“转化技术”三大类。隔离技术是将污染物或者污染介质隔离从而切断污染物向周围环境的扩散，防止污染近一步扩大。分离技术是利用污染物与污染介质或其它污染物在物理性质或化学性质上的差异使其与介质分离，从而达到污染物去除或回收利用的目的。转化技术是利用化学或生物反应，使污染物转化成无害物质或易于分离的物质，从而使污染介质得到净化与处理。 1.7《环境工程原理》课程的任务是什么？ 解：该课程的主要任务是系统、深入地阐述环境污染控制工程，即水质净化与水污染控制工程、大气（包括室内空气）污染控制工程、固体废物处理处置与管理和资源化工程、物理性污染（热污染、辐射污染、噪声、振动）控制工程、自然资源的合理利用与保护工程、生态修复与构建工程以及其它污染控制工程中涉及到的具有共性的工程学基础、基本过程和现象以及污染控制装置的基本原理，为相关的专业课程打下良好的理论基础。 第二章质量衡算与能量衡算 2.1某室内空气中O3的浓度是0.08×10-6（体积分数），求： （1）在1.013×105Pa、25℃下，用μg/m3表示该浓度； （2）在大气压力为0.83×105Pa和15℃下，O3的物质的量浓度为多少？ 解：理想气体的体积分数与摩尔分数值相等 由题，在所给条件下，1mol空气混合物的体积为V1＝V0·P0T1/P1T0＝22.4L×298K/273K＝24.45L
水从水箱中经弯管流出。已知管径 d=15cm , i i =30m , i 2=60m , H 2=15m 。管道中沿程摩擦系数 =0.023,弯头 =0.9,40°开度蝶阀 的=10.8。问： (1)当H i =10m 时，通过弯道的流量为多少? 根据机械能衡算方程， 2 U 1 有 2 gz 1 2 P 1 U 2 2 gz 2 P 2 h h f ， 2 2 2 H 1 = U 2 丄 h f ，1 h f (丄 )-UL 29.2x U2，得 U 2=2.55m/s ，流 2g g g d 2g 2g 量为 q v -d -U1 0.045m 3/s 4 (2)如流量为60L/S ，箱中水头H i 应为多少? 用活性炭对含有有机色素的水进行脱色处理。 对应于水量投加5%的 活性炭可以将水的色度降至原来的 25% .投加10%则色度可以降至 原来的3.5%。如果将色度降至原色度的0.5%.需要投加多少活性炭? 设该体系Freundlich 方程成立。 U 2 4q v d 2 3.40m/s ,所以 H 1 2 U 2 2g 2 2 八益29噹17^
由Freundlich^ffi 等式，单位质凰活性炭吸附的色素量为才残余平衡色度为◎则 咛 §円u 25-,型評之“ 035- 吶 75X10 _ / 0. 25 ? 5X96* 5 一(0.035 丿 — = 0,227 设应投加活性炭『％,由 75y _j (L 25 ｛曲 5X(100-0, 5)^\O 7005 j 得y=l 阳即需要投加16%的活性炭。 在填料塔内用清水吸收空气中的氨气，空气的流率为0.024 kmol/(m 2 ? s),其中氨气的摩尔比为 0.015,入口清水流率为 0.023 kmol/(m 2 ? s)。操作条件下的相平衡关系为 Y*=0.8X ，总体积传质 系数 Kya =0.06 kmol/(m 3 ? s)。 (1) 如果氨气的吸收率为99%，填料塔的塔高应为多少？ (2) 如果填料塔高为6m 则氨气的吸收率为多少？(要求用吸收因子计算) 解；＜1)进口就气摩尔Yi =0.015,^ 口摩尔比为 ⑵ 如果填料塔高为结帀顶则氨气的吸收率为多少 进口清水中氮浓度X, = 0,出口吸收液中氮浓度X|可以通过全塔的物料 衡算求得； Xi =X S + ^(Y! -Yz)=O+^-~ X(Q. OB-O. 000 15)=0.015 5 住和 如” 0. C23 塔底的传质推动力为 =￥] -mXi =0, 015-0. 8X0.015 5 = 0.002 6 塔顶的传质推动力为 ^y 3 = Y 3—mX ￡-l. 5XlO-4-0-1.5X10-4 ⑴分) 平均推动力为 "芋册 嘗膨 切 比丽 ln 0：Q0O15 <15? 门分】 〔3分)
第I 篇 习题解答 第一章 绪论 简要概述环境学科的发展历史及其学科体系。 解：环境学科是随着环境问题的日趋突出而产生的一门新兴的综合性边缘学科。它经历了20世纪60年代的酝酿阶段，到20世纪70年代初期从零星的环境保护的研究工作与实践逐渐发展成为一门独立的新兴学科。 环境学科是一门正在蓬勃发展的科学，其研究范围和内涵不断扩展，所涉及的学科非常广泛，而且各个学科间又互相交叉和渗透，因此目前有关环境学科的分支学科还没有形成统一的划分方法。图1-1是环境学科的分科体系。 图1-1 环境学科体系 简要阐述环境工程学的主要任务及其学科体系。 解：环境工程学作为环境学科的一个重要分支，主要任务是利用环境学科以及工程学的方法，研究环境污染控制理论、技术、措施和政策，以改善环境质量，保证人类的身体健康和生存以及社会的可持续发展。 图1-2是环境工程学的学科体系。 图1-2 环境工程学的学科体系 环境工程学 环境净化与污染控制技术及原理 生态修复与构建技术及原理 清洁生产理论及技术原理 环境规划管理与环境系统工程 环境工程监测与环境质量评价 水质净化与水污染控制工程 空气净化与大气污染控制工程 固体废弃物处理处置与管理 物理性污染控制工程 土壤净化与污染控制技术 废物资源化技术 环境学科体系环境科学 环境工程学 环境生态学 环境规划与管理
去除水中的悬浮物，有哪些可能的方法，它们的技术原理是什么 解：去除水中悬浮物的方法主要有：沉淀、离心分离、气浮、过滤（砂滤等）、过滤（筛网过滤）、反渗透、膜分离、蒸发浓缩等。 上述方法对应的技术原理分别为：重力沉降作用、离心沉降作用、浮力作用、物理阻截作用、物理阻截作用、渗透压、物理截留等、水与污染物的蒸发性差异。 空气中挥发性有机物（VOCs）的去除有哪些可能的技术，它们的技术原理是什么 解：去除空气中挥发性有机物（VOCs）的主要技术有：物理吸收法、化学吸收法、吸附法、催化氧化法、生物法、燃烧法等。 上述方法对应的技术原理分别为：物理吸收、化学吸收、界面吸附作用、氧化还原反应、生物降解作用、燃烧反应。 简述土壤污染可能带来的危害及其作用途径。 解：土壤污染的危害及其作用途径主要有以下几个方面：①通过雨水淋溶作用,可能导致地下水和周围地表水体的污染;②污染土壤通过土壤颗粒物等形式能直接或间接地为人或动物所吸入;③通过植物吸收而进入食物链,对食物链上的生物产生毒害作用等。 环境净化与污染控制技术原理可以分为哪几类它们的主要作用原理是什么解：从技术原理上看，环境净化与污染控制技术原理可以分为“隔离技术”、“分离技术”和“转化技术”三大类。隔离技术是将污染物或者污染介质隔离从而切断污染物向周围环境的扩散，防止污染近一步扩大。分离技术是利用污染物与污染介质或其它污染物在物理性质或化学性质上的差异使其与介质分离，从而达到污染物去除或回收利用的目的。转化技术是利用化学或生物反应，使污染物转化成无害物质或易于分离的物质，从而使污染介质得到净化与处理。 《环境工程原理》课程的任务是什么
《环境工程原理》试题库 试题一 二：填空题（18分） 1、某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=__8.7 02mH , ___pa 41053.8?_______Pa. 该地区的大气压为720mmHg 。 2、常温下水的密度为10003m Kg ，粘度为1cp ，在mm d 100=内的管内以53 10310.11000.3.1.0?===-μρdu R e s m 3 速度流动，其流动类型为 _湍流___。 3、流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以_层流、过渡流和湍流__. 4、气体的粘度随温度的升高而___增加__，水的粘度随温度的升高而 降低_。 5、水在管路中流动时，常用流速范围为__3-8__s m ,低压气体在管路中流动时，常用流速范围为___8-15___s m 。 6、离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵_启动前应灌满液体，关出口阀门、用调节阀调节流量____. .往复泵_启动前不需灌液，开旁路阀、用旁路阀来调节流量的. 7、在非均相物糸中，处于_分散___状态的物质，称为分散物质，处于 _连续__状态的物质，称为分散介质。 8、间竭过滤操作包括__过滤、洗涤、卸渣、清洗滤布、重整。。 9、传热的基本方式为____热传导、对流传热、热辐射。 10、工业上的换热方法有__间壁式、混合式、蓄热式、热管。 11、α称为_对流传热膜糸数_，其物理意义为当流体与壁面温度差为1K 时，通过单位面积单位时间内所传递热量的多少。提高管内α值的有效方法增加流程。 提高管外α值的有效方法_加拆流挡板。 12、蒸汽冷凝有二种方式，即__滴状冷凝和膜状冷凝。其中， 由于滴状冷凝 成小液滴沿壁面直接落下__，其传热效果好。 试题二 一：填充题（20分） 1、牛顿粘性定律_dy dw .μτ=_，粘度在SI 制中的单位是2.m s N _。 2、常用测定流量的流孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计。 3、在流动糸统中，若截面上流体的流速、压强、密度等仅随_位置_而变，不随_时间_而变，称为稳定流动。若以上各量既随_时间__而变，又随__位置__而变，称为不稳定流动。 4、等边三角形的边长为a ，其当量直径为__a 33_。
XXXXXX 2016至2017学年第 1 学期 环境工程原理 考查试卷 考试方式： 开卷 本试卷考试分数占学生总评成绩的70% 教研室主任复核 本试卷可能用到的计算值： ln2=0.693, ln3=1.099, ln5=1.609，g=10 m/s 2 ，＝ 1.4 π＝3.14， ＝1.44 一、填空题：（每空0.5分 .共20分） 1. _______________和________________是目前人类面临的两大类环境问题，它们已经成为影响社会可持续发展、人类可持续生存的重大问题。 2. 水污染根据污染物的不同可分为___________________、___________________和________________三大类。 3. 空气净化与大气污染控制技术可分为_________________和_______________两大类。 4. 压强用国际单位制单位导出的表示结果为_________________。 5. 李白诗中有“白发三千丈，缘愁似个长”句，用国际单位制表示李白描述的白发长度为________________。释印肃诗中有“黄金万两非堪比，东西南北至分明”，用国际单位制表示诗中描述的黄金质量是_____________________。 6. 百分比浓度的量纲为_______________。 7. 在流动糸统中，若截面上流体的流速、压强、密度等仅随__________而变，不随__________而变，称为稳定流动。质量衡算依据的基本定律是________________，能量衡算依据的基本定律是____________________。 8. 考古学家发掘出长、宽、高分别为160 cm 、40 cm 、30 cm 的古代排水砖管，壁厚为3 cm ，则流过其中的流体的当量直径为____________。 9. 流体在圆形直管内滞流流动时，其速度分布是_____________ 型曲线，其管中心的最大流速为平均流速的___________ ，縻擦糸数λ与Re 的关系为______________。 10. 用二种厚度相同的材料保温时，往往把_____________ 的材料包在内 层，以达到好的保温效果。 11. 能量衡算方程中涉及的能量中机械能包括_______________、_______________和____________，不能直接转变为机械能的能量包括_______________和____________。 12. 流体流动有两种典型的形态，即_________和_________，判别方法是用___________的值来判断，判断临界值分别为____________和_______________。 13. 测流量的装置主要有_______________、________________和______________。 14. 热量传递主要三种方式分别为________________、______________和______________，其中____________不能发生在固体中，________________可以发生在真空中。 15. 费克定律的表达式为_______________。 16. 重力沉降和离心沉降是利用待分离的颗粒与流体之间的____________，在重力或离心力的作用下使颗粒和流体之间发生相对运动。 二、判断题:（每小题1分，共10分） 1. 对于土壤的污染只能产生局部污染。 （ ） 2. 对于两种气体组成的混合体系来说，两种组分的质量比等于摩尔比。 （ ） 系部名称： 专业班级： 姓名 学号： 密 封 线 内 不 得 答 ：题 -----------------------------密 封 线----------------------------------------密 封 线-----------------------------------------密 封 线--------------
《环境工程原理》复习题 一、填空题 1、球形颗粒在静止流体中作重力沉降，经历________和_______两个阶段。沉降速度是指_______阶段，颗粒相对于流体的运动速度。 2、在流动系统中，水连续地从粗圆管流入细圆管，粗管内径为细管的2倍。则细管内水的流速为粗管内流速的___ ____倍。 3、某室内空气中O 的浓度是0.08×10-6（体积分数），在1.013×105Pa、25℃下， 3 该浓度可表示为 __ _ __ μg/m3。 4、若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为＿＿＿＿＿气体。在吸收操作中＿＿压力和＿＿＿＿＿温度可提高气体的溶解度，有利于吸收。 5、长方形的长为2a，宽为 a，其当量直径为__________。 6、当系统中流速、压力和密度等物理量只是___ ___的函数，而不随_ ____变化，该系统称为稳态系统。 7、传热的基本方式有、和辐射三种，传热可以以其中一种方式进行，也可以同时以两种或三种方式进行。 8反映旋风分离器分离性能的主要指标有 和。 9、边界层的形成是流体具有__ ___的结果。 10、在深层过滤中，流体的悬浮颗粒随流体进入滤料层进而被滤料捕获，该过程主要包括以下几个行为：__ ___、附着行为、__ ___。11、常用吸附剂的主要特性有：（1）__ ___；（2）__ ___；
（3）稳定性好；（4）适当的物理特性；（5）价廉易得。 12、所谓气膜控制，即吸收总阻力集中在______一侧，而______一侧阻力可忽略；如果说吸收质气体是属于难溶气体，则此吸收过程是________控制。 13、在流动系统中，水连续地从粗圆管流入细圆管，粗管内径为细管的2倍。则细管内水的流速为粗管内流速的___ ____倍。 14、传热的基本方式有、和辐射三种，传热可以以其中一种方式进行，也可以同时以两种或三种方式进行。 15、在间壁式换热器中，间壁两边流体都变温时，两流体的流动方向 有、逆流、错流、 __ ______四种。 16、长方形的长为2a，宽为 a，其当量直径为__________。 17、当系统中流速、压力和密度等物理量只是___ ___的函数，而不随_ ____变化，该系统称为稳态系统。 18、某化工厂，用河水在一间壁式换热器内冷凝有机蒸汽，经过一段时间运行后，发现换热器的传热效果明显下降，分析主要原因 是。 19、反映旋风分离器分离性能的主要指标有 和。 20、在深层过滤中，流体的悬浮颗粒随流体进入滤料层进而被滤料捕获，该 过程主要包括以下几个行为：__ ___、附着行为、__ ___。 21、用二种厚度相同的材料保温时，往往把_____________ 的材料包在内层， 以达到好的保温效果。
1.2 简要阐述环境工程学的主要任务及其学科体系 解：环境工程学作为环境学科的一个重要分支，主要任务是利用环境学科以及工程学的方法，研究环境污染控制理论、技术、措施和政策，以改善环境质量，保证人类的身体健康和生存以及社会的可持续发展。 图1-2 是环境工程学的学科体系。 1.3 去除水中的悬浮物，有哪些可能的方法，它们的技术原理是什么？ 解：去除水中悬浮物的方法主要有：沉淀、离心分离、气浮、过滤（砂滤等）、过滤（筛网过滤）、反渗透、膜分离、蒸发浓缩等。上述方法对应的技术原理分别为：重力沉降作用、离心沉降作用、浮力作用、物理阻截作用、物理阻截作用、渗透压、物理截留等、水与污染物的蒸发性差异。 1.4空气中挥发性有机物（VOCs）的去除有哪些可能的技术，它们的技术原理是什么？ 解：去除空气中挥发性有机物（VOCs）的主要技术有：物理吸收法、化学吸收法、吸附法、催化氧化法、生物法、燃烧法等。上述方法对应的技术原理分别为：物理吸收、化学吸收、界面吸附作用、氧化还原反应、生物降解作用、燃烧反应。 1.5简述土壤污染可能带来的危害及其作用途径。 解：土壤污染的危害及其作用途径主要有以下几个方面：①通过雨水淋溶作用，可能导致地下水和周围地表水体的污染：②污染土壤通过土壤颗 粒物等形式能直接或间接地为人或动物所吸入：③通过植物吸收而进入食物链，对食物链上的生物产生毒害作用等。 1.6环境净化与污染控制技术原理可以分为哪几类？它们的主要作用原理是什么？ 解：从技术原理上看，环境净化与污染控制技术原理可以分为“隔离技术”、“分离技术”和“转化技术”三大类。隔离技术是将污染物或者污染介质隔离从而切断污染物向周围环境的扩散，防止污染近一步扩大。分离技术是利用污染物与污染介质或其它污染物在物理性质或化学性质上的差异使其与介质分离，从而达到污染物去除或回收利用的目的。转化技术是利用化学或生物反应，使污染物转化成无害物质或易于分离的物质，从而使污染介质得到净化与处理。 1.7《环境工程原理》课程的任务是什么？解：该课程的主要任务是系统、深入地阐述环境污染控制工程，即水质净化与水污染控制工程、大气（包括室内空气）污染控制工程、固体废物处理处置与管理和资源化工程、物理性污染（热污染、辐射污染、噪声、振动）控制工程、自然资源的合理利用与保护工程、生态修复与构建工程以及其它污染控制工程中涉及到的具有共性的工程学基础、基本过程和现象以及污染控制装置的基本原理，为相关的专业课程打下良好的理论基础。 第二章质量衡算与能量衡算 2.1某室内空气中03的浓度是0.08 X10-6（体积分数），求： （1）在1.013 X05Pa、25C下，用口g/n3表示该浓度； （2）在大气压力为0.83 X05Pa和15C下，03的物质的量浓度为多少？ 解：理想气体的体积分数与摩尔分数值相等
环境工程原理试题及 答案
华南农业大学期末考试试卷（A卷） 2011-2012学年第1 学期考试科目：环境工程原理基础 考试类型：（闭卷）考试考试时间： 120 分钟 学号姓名年级专业 一、单项选择（本大题共8 小题，每小题 2 分，共 16分） 1、圆形直管管径增加1倍，流量、长度及摩擦系数均不变时，流体在管内流动的沿程阻力损失变为原来的多少倍（） A 、2 B、4 C、1/16 D、1/32 2 、关于无量纲准数，下列说法正确的是（） A 、量纲为1 B、无量纲、有单位 C、有量纲、无单位 D、数值大小取决于所采用单位制 3 、流体流动的内摩擦力与（）成正比 A 、动能梯度 B、流量梯度C、速度梯度 D、压力梯度
4 、关于气体黏度，下列说法正确的是（） A 、基本不受压力影响 B、基本不受温度影响 C、随压力升高而减小 D、随温度升高而减小 5、某一含有A、B两种组分的气相混合体系总体处于静止状态，其中B浓度远大于A且分布均匀一致，A在水平方向存在浓度分布，则下列说法正确的是（） A 、2组分在水平方向进行反向扩散 B、A组分扩散通量与AB组分平均浓度差成正比 C、B组分扩散通量与AB组分平均浓度差成反比 D、A组分扩散通量与A的浓度差成正比 6 、旋风分离器临界直径是指（） A、能够进入其中的最小颗粒直径 B、能够进入其中的最大颗粒直径 C、能全部分离出来的最小颗粒的直径 D、能全部分离出来的最大颗粒的直径 7 、滤料通常是指（）过滤介质 A、颗粒状 B、织物状 C、多空固体 D、多孔膜
8、 活性炭对水中某种高分子有机物在25℃吸附实验发现吸附容量q 和平衡浓度c 之间具有如下关系：c c q 21+= ，这个关系符合下列哪种吸附等温曲线（ ） A 、弗兰德里希(Freundlich)方程 B 、朗缪尔(Langmuir)方程。 C 、亨利方程。 D 、 Bet 方程。 二、填空题（本大题共8 小题，每小题 2 分，共16 分） 1、 “环境工程学”的任务是利用环境学科与工程学的方法，研究环境污染控制理论、____技术___、措施和____政策____。 2、 污染物处理工程的核心：利用环境工程基本技术原理，通过_____工程___手段，实现污染物的_____高效___、快速去除。 3、 环境工程原理分析问题的基本思路是通过_____微观___过程分析看本质，通过_____数学___表达进行定量解析。 4、若质量为m 、体积为V 的流体进入某静压强为p 、面积为A 的截面，则输入系统的功为____pV____，这种功称为_____流动___功，即是流体的静压能。 5、 根据伯努利方程，流体在流动过程中若存在能量损失，且无外功加入，系统的总机械能沿流动方向将逐渐____减少____。 6、 分子扩散过程由分子的____微观____运动而导致的，只有在固体、静止流体或层流流动的流体中才会________发生。
库》试题境《环工程原理试题一 分）一：问答题（36失 1、一定量的流体在圆形直管内作层流流动，若将其管径增加一倍，问能量损变为原来的多少倍？、何谓气缚现象？如何防止？2 、何谓沉降？沉降可分为哪几类？何谓重力沉降速度？ 3 、在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，问：4 ）传热管的壁温接近于哪一种流体的温度？（1 接近于哪一种流体的对流传热膜糸数？）传热糸数K（2 ）那一种流体走管程？那一种流体走管外？为什么？（3 、换热器的设计中为何常常采用逆流操作？ 5 、单效减压蒸发操作有何优点？ 6) 分三：计算题(46 、如图所示，水在管内作稳定流动，设管路中所有直管管路的阻力糸数1?05mH 100mm,求流体，若管径为为，现发现压力表上的读数为030?.2的流量及阀的局部阻力糸数？列管式换热器中，用冷却2、在一00C50C100的热水冷却到将，热水300m CC4520为升到知传热糸数流量为，冷却水在管内流动，温度从K。已60hw?。求冷却水量和换热管数为的钢管，长，换热管为 3m.2000mm225?.52Cm.（逆流）。KjK?已知：960?187CC??4.热水冷水热水K.Kg3m试题一答案：二：问答题2ul 1?dd?2.h?.，。、 11211gd21 1Vu?u?，1214?d..24?..du22 10m ??264?/?。12 ? 2 50m1lu2?h.?h?.。122 25m 16dg22 图1-1 2、离心泵只能空转而不能输送液体的现象。离心泵启动前应灌满液体。、沉降是指依靠外力的作用，利用分散物质与分散介质的密度差异，使之发生 3相对运动而分离的过程。沉降可分为重力沉降和离心沉降。颗粒以加速运动的末速度这一不变的速度作匀速沉降运动，这一速度称为重力沉降速度。接近于空气的对流传热膜糸数；空、传热管的壁温接近于蒸汽的温度；传热糸数K3 气走
环3 《环境工程原理》——分离过程原理试题 班级：姓名：学号： 一、问答题（每题6分，共30分）： (1)在过滤过程中，滤饼层的可压缩性通常用什么参数来表示？试分析说明滤饼层为不可压缩 和可压缩两种情况时，增加过滤压差对过滤速度的影响。 (2)试比较深层过滤和表面过滤的特点和差异。 (3)试说明反渗透膜材质是如何影响膜的截留率的？ (4)空气中含有SO2和CH4两种气体，其分压相同，试判断哪种污染物更易被水吸收？为什么？ (5)采用活性炭吸附某含酚废水，当采用单级吸附饱和后，将饱和后的活性炭填充到固定床中， 从顶部通入同样浓度的含酚废水，问活性炭是否还能吸附酚？为什么？ 二、采用转筒离心机分离悬浊液中的固体颗粒，已知颗粒直径为50μm，颗粒密度为6600kg/m3，悬浊液密度为1000kg/m3，黏度为1.2×10-3Pa·s，转筒尺寸为h=500mm, r1=50mm, r2=100mm, 离心机转速为250r/min。（20分） (1)求离心机完全去除固体颗粒时的最大悬浊液处理量。 (2)如果改用直径D与离心机相同的旋流分离器处理该悬浊液，假设进液口宽度B=D/4，液体 在旋流分离器中的旋转圈数为5，采用什么样的操作条件，才能使旋流分离器的分离效率与离心机相同。 三、对某有害气体采用吸收法处理，已知气液两相的相平衡关系为y*＝1.2x。假设气体中溶质摩尔分数为0.3，吸收剂中的溶质摩尔分数为0.01，液气比为2。（25分） (1)采用逆流操作时，请画出操作线和平衡线的关系示意图。假设气体出口处气体中溶质摩尔 分数为0.02，计算气体进口和出口处的推动力。 (2)采用并流操作（气体和吸收剂均从塔底部进入）时，请画出操作线和平衡线的关系示意图。 如果同样要求气体出口处气体中溶质摩尔分数达到0.02，问是否能够达到要求？气体中溶质摩尔分数最低能达到多少？ (3)在上述并流操作条件下，如果要使气体出口处气体中溶质摩尔分数达到0.02，应如何调整 操作参数？请通过计算说明。 四、采用萃取法处理含酚废水。已知待处理的含酚废水体积为10L, 密度为1000 kg/m3，废水中的酚浓度为100 mg/L，要求萃取后废水中酚浓度达到15mg/L以下。假设酚的分配系数为15，并不随溶液组成而变化。（25分） (1)采用单级萃取时，问需要添加多少kg的萃取剂？ (2)将单级萃取后的萃取相与同样体积和同样浓度的含酚废水再次接触进行萃取操作，问废水 中的酚浓度可以降低到多少？并请画出操作线和平衡线的关系示意图。 (3)重复（2）的操作，求最终得到的萃取相中酚的最大浓度为多少？
第I篇习题解答 第一章绪论 1.1简要概述环境学科的发展历史及其学科体系。 解：环境学科是随着环境问题的日趋突出而产生的一门新兴的综合性边缘学科。它经历了20世纪60年代的酝酿阶段，到20世纪70年代初期从零星的环境保护的研究工作与实践逐渐发展成为一门独立的新兴学科。 环境学科是一门正在蓬勃发展的科学，其研究围和涵不断扩展，所涉及的学科非常广泛，而且各个学科间又互相交叉和渗透，因此目前有关环境学科的分支学科还没有形成统一的划分方法。图1-1是环境学科的分科体系。 图1-1 环境学科体系 1.2 简要阐述环境工程学的主要任务及其学科体系。 解：环境工程学作为环境学科的一个重要分支，主要任务是利用环境学科以及工程学的方法，研究环境污染控制理论、技术、措施和政策，以改善环境质量，保证人类的身体健康和生存以及社会的可持续发展。 图1-2是环境工程学的学科体系。 环境工程学环境净化与污染控制技术及原理 生态修复与构建技术及原理 清洁生产理论及技术原理 环境规划管理与环境系统工程 环境工程监测与环境质量评价 水质净化与水污染控制工程 空气净化与大气污染控制工程 固体废弃物处理处置与管理 物理性污染控制工程 土壤净化与污染控制技术 废物资源化技术 环境学科体系 环境科学 环境工程学 环境生态学 环境规划与管理
图1-2 环境工程学的学科体系 1.3 去除水中的悬浮物，有哪些可能的方法，它们的技术原理是什么？ 解：去除水中悬浮物的方法主要有：沉淀、离心分离、气浮、过滤（砂滤等）、过滤（筛网过滤）、反渗透、膜分离、蒸发浓缩等。 上述方法对应的技术原理分别为：重力沉降作用、离心沉降作用、浮力作用、物理阻截作用、物理阻截作用、渗透压、物理截留等、水与污染物的蒸发性差异。 1.4 空气中挥发性有机物（VOCs）的去除有哪些可能的技术，它们的技术原理是什么？ 解：去除空气中挥发性有机物（VOCs）的主要技术有：物理吸收法、化学吸收法、吸附法、催化氧化法、生物法、燃烧法等。 上述方法对应的技术原理分别为：物理吸收、化学吸收、界面吸附作用、氧化还原反应、生物降解作用、燃烧反应。 1.5 简述土壤污染可能带来的危害及其作用途径。 解：土壤污染的危害及其作用途径主要有以下几个方面：①通过雨水淋溶作用,可能导致地下水和周围地表水体的污染;②污染土壤通过土壤颗粒物等形式能直接或间接地为人或动物所吸入;③通过植物吸收而进入食物链,对食物链上的生物产生毒害作用等。 1.6 环境净化与污染控制技术原理可以分为哪几类？它们的主要作用原理是什么？ 解：从技术原理上看，环境净化与污染控制技术原理可以分为“隔离技术”、“分离技术”和“转化技术”三大类。隔离技术是将污染物或者污染介质隔离从而切断污染物向周围环境的扩散，防止污染近一步扩大。分离技术是利用污染物与污染介质或其它污染物在物理性质或化学性质上的差异使其与介质分离，从而达到污染物去除或回收利用的目的。转化技术是利用化学或生物反应，使污染物转化成无害物质或易于分离的物质，从而使污染介质得到净化与处理。
环境工程原理期末考试试题(反应工程原理部分 2006年1月12日 一、简答题(每题6分,共24分 1.简要阐述环境净化与污染控制技术原理体系以及在实际工程中实现污染物高效、快速去除的基本技术路线。 2.对于不可逆液相反应,利用间歇反应器和理想平推流反应器进行反应操作时的基本方程有何异同?简要分析其理由。 3.简述影响球形催化剂有效系数的主要因素及其产生的影响。 4.分析气-液相快速反应的特点。根据气-液相拟一级快速反应的宏观速率方程,简述提高反应速率的措施。 二、对于二级不可逆液相反应αA A+αB B→P,试分别给出利用间歇反应器、半间歇反应器(B 一次性加入,A连续加入和连续反应器进行反应操作情况下,A和B的转化率的定义式。(10分 三、某研究单位拟利用以粒状活性炭为载体的二氧化钛催化剂进行水中低浓度有机污染物A 的分解研究。已知A的分解反应为不可逆反应,现需要确定该反应的本征速率方程(-r A=kc A n。请你为该研究单位设计一个系统的、可操作性强的实验方案(利用间歇反应器。(20分 四、对于一级不可逆液相反应A → P,利用有效体积为1m3的完全混合流连续反应器进行动
力学实验。将A的浓度为60mmol/m3的液体以0.1m3/h速度流入反应器,在 20o C条件下,A的转化率达为80%,试回答以下问题。(共25分 (1在同样的反应物料流量和温度条件下,利用2个有效体积为0.5m3的完全混合流连 续反应器进行串联操作,试计算A的转化率? (2在同样的反应物料流量和温度条件下,利用5个有效体积为0.2m3的完全混合流连 续反应器进行串联操作,试计算A的转化率? (3在同样的反应物料流量和温度条件下,利用有效体积为1m3的理想平推流反应器进 行反应操作,试计算A的转化率? (4在同样的温度条件下,利用间歇反应器进行反应操作,要使A的去除率达到80%, 反应时间应为多少? (5根据以上计算结果,讨论反应器操作方式对转化率的影响并简要解释其原因。 五、利用如图所示的细胞循环反应器进行某细菌的培养,进料速率q v0=1 m3/h, S0=2 g/m3, X0=0, V=1m3。已知该细菌的比生长速率μ与基质浓度S之间的关系符合Monod方程,已知μmax,A=2 h-1, K s =0.5 g/ m3,每消耗2g基质生成1g细胞。试回答以下问题。(21分
物理吸收：如果气体溶质与吸收剂不发生明显反应，而是由于在吸收剂种的溶解度人而被吸收，成为物理吸收。 化学吸收：如果溶质与吸收剂（或其中的活性成分）发生化学反应被吸收。 吸附平衡：在一定条件下，当流体（气体或液体）和吸附剂接触，流体中的吸附质将被吸附剂所吸附。当吸附速率和解吸速率相等时，气固相屮的吸附质浓度不再改变时。 反应操作：利用化学或生物反应进行工业牛产或污染物处理时，需要通过反应条件等的控制，使反应向有利的方向进行。为达到这种目的而采取的一系列工程措施通称为反应操作。导温系数：是物质的物理性质，它反映了温度变化在物体中的传播能力。 导热系数：是导热物质在单位面积、单位温度梯度下的导热速率、表明物质导热性的强弱, 即导热能力的人小。 绝对黑体：表示落在物体表面上的辐射能力能全部被物理吸收，这种物体称为绝对黑体。黑体具有最大的吸收能力，也具有最大的耦射能力。 绝对白体：表示落在物体表面上的辐射能全部被反射出去，若入射角等于反射角，侧物体称为镜休，若反射情况为漫反射，该物体称为绝对口体。 化学平衡：化学平衡是指在宏观条件一定的可逆反应中，化学反应正逆反应速度相等，反应物和生成物各组分浓度不在改变的状态。 1、环境学科的任务：环境学科是研究人类活动与环境质量关系的科学，其主要任务是研究人类与坏境的对立统一关系，认识两者Z间的作用与反作用，掌握其发展规律，从而保护坏境并使其向有利于人类的方向演变。 2、环境工程学的任务：利用环境学科与工程学的方法，研究环境污染控制理论、技术、措施和政策，以改善环境质屋，保证人类的身体健康、舒适的生存和社会的可持续发展。 3、环境工程学的研究对象：水质净化与水污染控制技术、大气（包括室内空气）污染控制技术、固体废弃物处理处置与管理和资源化技术、物理性污染（热污染、辐射污染、噪声、振动）防治技术、自然资源的合理利用与保护、环境监测与环境质量评价等传统的内容，还包括生态修复与构建理论与技术、清洁牛产理论与技术以及环境规划、管理与环境系统工程等。 4、污染物处理工程的核心：利用隔离、分离、转化等技术原理，通过工程手段，实现污染物的高效、快速去除。 5、环境工程学主要研究对象有：水质净化和水污染的防治和处理、大气质量净化和大气污染的防治和处理、固体废弃物污染的防治和资源利用、物理性污染的防治和处理、对自然资源的合理利用和保护、环境监测、环境质量的检测少评价。 6、阐述实现污染物高效、快速去除的基本技术路线：首先对隔离、分选、转化的方式进行优选组合，再对装置进行优化设计和对操作方式和操作条件进行优化，最后对介质的混合状态、流体流态进行优化和对物质能量的迁移和反应速率进行强化，从而达到污染物髙效去除的目的。 7、当系统中流速、压力、密度等物理量只是位置的函数，不随时间变化，称为稳态系统：当上述物理量不仅随位置变化，而且随时间变化，称为非稳态系统。 8、用來描述物体或系统物理状态的可测量性质称为它的量纲。量纲与单位的区别：量纲是可测虽:的性质；单位是测虽:的标准，用这些标准和确定的数值可以定量地描述量纲。 1、若冬季和夏季的室温均为18°C,人对冷暖的感觉是否相同？在哪种情况下觉得更暖和？为什么？
.. 环境工程原理思考题 第一章绪论 1.“环境工程学”的主要研究对象是什么？ 2. 去除水中的溶解性有机污染物有哪些可能的方法？它们的技术原理是什么？ 3. 简述土壤污染治理的技术体系。 4. 简述废物资源化的技术体系。 5. 阐述环境净化与污染控制技术原理体系。 6. 一般情况下，污染物处理工程的核心任务是：利用隔离、分离和（或）转化技术原理，通过工程手段（利用各类装置），实现污染物的高效、快速去除。试根据环境净化与污染防治技术的基本原理，阐述实现污染物高效、快速去除的基本技术路线。 第二章质量衡算与能量衡算 第一节常用物理量 1．什么是换算因数？英尺和米的换算因素是多少？ 2．什么是量纲和无量纲准数？单位和量纲的区别是什么？ 3．质量分数和质量比的区别和关系如何？试举出质量比的应用实例。 4．大气污染控制工程中经常用体积分数表示污染物的浓度，试说明该单位的优点，并阐述与质量浓度的关系。 5．平均速度的涵义是什么？用管道输送水和空气时，较为经济的流速范围为多专
业资料 .. 少？ 第二节质量衡算 1.进行质量衡算的三个要素是什么？ 2.简述稳态系统和非稳态系统的特征。 3.质量衡算的基本关系是什么？ 4.以全部组分为对象进行质量衡算时，衡算方程具有什么特征？ 5.对存在一级反应过程的系统进行质量衡算时，物质的转化速率如何表示？ 第三节能量衡算 1．物质的总能量由哪几部分组成？系统内部能量的变化与环境的关系如何？2．什么是封闭系统和开放系统？ 3．简述热量衡算方程的涵义。 4．对于不对外做功的封闭系统，其内部能量的变化如何表现？ 5．对于不对外做功的开放系统，系统能量能量变化率可如何表示？ 第三章流体流动 第一节管流系统的衡算方程 1．用圆管道输送水，流量增加1倍，若流速不变或管径不变，则管径或流速如何变化？
59. 一球形石英颗粒, 在空气中按斯托克斯定律沉降, 若空气温度由20℃升至50℃, 则其沉降速度将___________ 。 60. 降尘室的生产能力只与降尘室的__________和__________有关, 而与__________无关。 61.03007过滤介质阻力忽略不计, 滤饼不可压缩, 则恒速过滤过程中滤液体积 由Ｖ 1 增多至Ｖ 2 ＝２Ｖ 1 时则操作压差由ΔＰ 1 增大至ΔＰ 2 ＝＿＿＿＿＿＿＿。 62. 0308已知ｑ为单位过滤面积所得滤液体积Ｖ／Ｓ, ｑ e 为Ｖ e ／Ｓ, Ｖ e 为过 滤介质的当量滤液体积( 滤液体积为Ｖ e 时所形成的滤饼层的阻力等于过滤介 质的阻力) , 在恒压过滤时, 测得Δτ／Δｑ＝3740ｑ＋200 则过滤常数Ｋ＝ ＿＿＿＿＿＿＿, ｑ e ＝＿＿＿＿＿＿＿。 63.03013 一个过滤操作周期中, ”过滤时间越长生产能力越大”的看法是＿＿＿＿＿, ”过滤时间越短, 生产能力越大”的看法是＿＿＿＿＿。过滤时间有一个＿＿＿＿＿值, 此时过滤机生产能力为＿＿＿＿＿＿。 64.03014 过滤机操作循环中, 如辅助时间τ D 越长则最宜的过滤时间将＿＿＿＿＿＿。 65. 03015 对不可压缩性滤饼ｄＶ／ｄτ正比于ΔＰ的＿＿＿＿方, 对可压缩滤饼ｄＶ／ｄτ正比于ΔＰ的＿＿＿＿方。１; １－Ｓ 66.03016 对恒压过滤, 介质阻力能够忽略时, 过滤量增大一倍, 则过滤速率为原来的＿＿＿＿＿＿＿＿。 67. 03017对恒压过滤, 当过滤面积Ｓ增大一倍时, 如滤饼不可压缩, 则过滤速率增大为原来的＿＿＿＿倍, 如滤饼可压缩, 过滤速率增大为原来的＿＿＿＿倍。 69.03025按φ s ＝Ａ p ／Ａ定义的球形度( 此处下标ｐ代表球形粒子) , 最大值 为＿＿＿φ s 越小则颗粒形状与球形相差越＿＿＿。
59. 一球形石英颗粒，在空气中按斯托克斯定律沉降，若空气温度由20℃升至50℃，则其沉降速度将___________ 。 下降 60. 降尘室的生产能力只与降尘室的__________和__________有关，而与__________无关。 长度；宽度；高度 61.03007过滤介质阻力忽略不计，滤饼不可压缩，则恒速过滤过程中滤液体积由Ｖ1 增多至Ｖ2 ＝２Ｖ1 时则操作压差由ΔＰ1 增大至ΔＰ2 ＝＿＿＿＿＿＿＿。 ２ΔＰ1 62. 0308已知ｑ为单位过滤面积所得滤液体积Ｖ／Ｓ，ｑe为Ｖe ／Ｓ，Ｖe 为过滤介质的当量滤液体积（滤液体积为Ｖe 时所形成的滤饼层的阻力等于过滤介质的阻力），在恒压过滤时，测得Δτ／Δｑ＝3740ｑ＋200 则过滤常数Ｋ＝＿＿＿＿＿＿＿，ｑe ＝＿＿＿＿＿＿＿。 ０．０００５３５；０．０５３５ 63.03013 一个过滤操作周期中，“过滤时间越长生产能力越大”的看法是＿＿＿＿＿，“过滤时间越短，生产能力越大”的看法是＿＿＿＿＿。过滤时间有一个＿＿＿＿＿值，此时过滤机生产能力为＿＿＿＿＿＿。 不正确的；不正确的；最适宜；最大
64.03014 过滤机操作循环中，如辅助时间τD越长则最宜的过滤时间将＿＿＿＿＿＿。 越长 65. 03015 对不可压缩性滤饼ｄＶ／ｄτ正比于ΔＰ的＿＿＿＿方，对可压缩滤饼ｄＶ／ｄτ正比于ΔＰ的＿＿＿＿方。１；１－Ｓ66.03016 对恒压过滤，介质阻力可以忽略时，过滤量增大一倍，则过滤速率为原来的＿＿＿＿＿＿＿＿。 二分之一 67. 03017对恒压过滤，当过滤面积Ｓ增大一倍时，如滤饼不可压缩，则过滤速率增大为原来的＿＿＿＿倍，如滤饼可压缩，过滤速率增大为原来的＿＿＿＿倍。 四；四 68. 03018回转真空过滤机，整个转鼓回转操作时大致可分为＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿四个区域。 过滤区；洗涤与脱水区；吹松区；卸渣区 69.03025按φs ＝Ａp ／Ａ定义的球形度（此处下标ｐ代表球形粒子），最大值为＿＿＿φs 越小则颗粒形状与球形相差越＿＿＿。１；大 70.03028在过滤的大部分时间中，＿＿＿＿＿＿起到了主要过滤介质的作用。 滤饼