环境工程学课后答案

环境工程学（第二版）课后答案

绪论 环境工程学的发展和内容

第一章 水质与水体自净

第二章 水的物理化学处理方法

第三章 水的生物化学处理方法

第五章 大气质量与大气污染

第六章 颗粒污染物控制

第七章 气态污染物控制

第八章 污染物的稀释法控制

绪论 环境工程学的发展和内容

0-1名词解释：

环境：影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体，包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草地、野生生物、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等。

环境问题：全球环境或区域环境中出现的不利于人类生存和发展的现象，均概括为环境问题。

环境污染：由于自然或人为（生产、生活）原因，往原先处于正常状况的环境中附加了物质、能量或生物体，

其数量或强度超过了环境的自净能力，使环境质量变差，并对人或其它生物的健康或环境中某些有价值物质产生了有害影响的现象。

污染物质：引起环境污染的物质即为污染物质。

公害：由人为原因引起化学污染物滋事而产生的突发事件通常称为公害。

环境科学：研究人类环境质量及其保护的和改善的科学，其主要任务是研究在人类活动的影响下环境质量的变化规律和环境变化对人类生存的影响，以及改善环境质量的理论、技术和方法。

0-2 试分析人类与环境的关系。

“环境”一词是相对于人类而言的，即指的是人类的环境。人类与其环境之间是一个有着相互作用、相互影响、相互依存关系的对立统一体。人类从周围环境中获得赖以生存、发展的空间和条件，同时其生产和生活活动作用于环境，又会对环境产生影响，引起环境质量的变化；反过来，污染了的或受损害的环境也对人类的身心健康和经济发展等造成不利影响。

0-3试讨论我国的环境和污染问题

0-4什么是环境工程学？他与其他学科之间的关系怎样？

环境工程学应用环境科学、工程学和其它有关学科的理论和方法，研究保护和合理利用自然资源，控制和防治环境污染和生态破坏，以改善环境质量，使人们得以健康、舒适地生存与发展的学科。

环境工程学是环境科学的一个分支，又是工程学的一个重要组成部分。它脱胎于土木工程、卫生工程、化学工程。机械工程等母系学科，又融入了其他自然科学和社会科学的有关原理和方法。

0-5环境工程学的主要任务是什么？

环境工程学应用环境科学、工程学和其它有关学科的理论和方法来研究控制环境污染、保护和改善环境质量，合理利用自然资源的技术途径和技术措施。因此，它有着两方面的任务：既要保护环境，使其免受和消除人类活动对它的有害影响；又要保护人类的健康和安全免受不利的环境因素损害。具体讲就是重点治理和控制废水、废气、噪声和固体废弃物，研究环境污染综合防治的方法和措施。

0-6环境工程学的主要内容有哪些？

（1）水质净化与水污染控制工程；

（2）大气污染控制工程；

（3）固体废弃物控制及噪声、振动与其他公害防治工程；

（4）清洁生产、污染预防与全过程污染控制工程；

（5）环境规划、管理和环境系统工程；

（6）环境监测与环境质量评价。

第一章 水质与水体自净

1-1名词解释

水污染：水体因接受过多的污染物而导致水体的物理特征、化学特征和生物特征发生不良变化，破坏了水中固有的生态系统，破坏了水体的功能及其在经济发展和人民生活中的作用，该状态为“水体污染”。

水质：水与其中所含的杂质共同表现出来的物理学、化学和生物学的综合特性。

水质指标：水中杂质的种类、成分和数量，是判断水质的具体衡量标准。

水质标准： 由国家或政府部门正式颁布的有关水质的统一规定。

水环境容量：一定水体在规定的环境目标下所能容纳污染物质的最大负荷量。

水体自净：进入水体的污染物通过物理、化学和生物等方面的作用，使污染物的浓度逐渐降低，经过一段时间后，水体将恢复到受污染前的状态。这一现象为“水体自净作用”。

水体污染物：凡使水体的水质、生物质、底泥质量恶化的各种物质均称为“水体污染物”。

COD：在一定严格的条件下，水中各种有机物与外加的强氧化作用时所消耗的氧化剂量。

BOD：在水体中有氧的条件下，微生物氧化分解单位体积水中有机物所消耗的溶解氧量。

总固体：水中所有残渣的总和。（在一定温度下，将水样蒸发至干时所残余的固体物质总量。）

1-2试区别悬浮固体和可沉固体，区别悬浮固体和浑浊度。它们的测定结果一般如何表示？

如果对水样进行过滤操作，将滤渣在103～105℃下烘干后的重量就是悬浮固体，结果以mg/L计。

而可沉固体是指将1L水样在一锥形玻璃筒内静置1h后所沉下的悬浮物质数量，结果用mL/L来表示。

浑浊度是指水中不溶解物质对光线透过时所产生的阻碍程度。一般来说，水中的不溶解物质越多，浑浊度也越高，但两者之间并没有固定的定量关系。因为浑浊度是一种光学效应，它的大小不仅与不溶解物质的数量、浓度有关，而且还与这些不溶解物质的颗粒尺寸、形状和折射指数等性质有关。将蒸馏水中含有1mg/L的SiO2称为

1个浑浊度单位或1度。由此测得的浑浊度称为杰克逊浊度单位（JTU）。

1-3取某水样250mL置于空重为54.342 6 g的古氏坩埚中，经过滤、105℃烘干、冷却后称其质量为54.3998 g，再移至600℃炉内灼烧，冷却后称其质量为54.362 2 g。试求此水样的悬浮固体和挥发性悬浮固体量。

解：悬浮固体 228.8mg/L；挥发性悬浮固体量 150.4mg/L。

1-6取某水样100ml，加酚酞指示剂，用0.100 0 mol/L HCl溶液滴定至终点消耗盐酸溶液1.40 ml。另取此水样100 ml，以甲基橙作指示剂，用此盐酸溶液滴定至终点用去6.60 ml。试计算此水样的总碱度及各致碱阴离子的含量（结果以 mmol/L计）。

解：总碱度6.60mmol/L（酚酞碱度1.40mmol/L）；

[OH-]0mmol/L；[HCO3-]1.4mmol/L；[CO32-]3.8mmol/L。

1-7取水样100 ml 用0.100 0 mol/L HCl溶液测其碱度。现以酚酞作指示剂，消耗了HCl溶液0.20 ml，接着再加甲基橙作指示剂，又消耗了3.40 ml。试求该水样的总碱度和各种致碱阴离子的含量（结果以 mmol/L 计）

解：总碱度3.60mmol/L（酚酞碱度0.20mmol/L）；

[OH-]0mmol/L；[HCO3-]3.2mmol/L；[CO32-]0.2mmol/L。

1-8 某水样初始PH为9.5，取100 ml 用 0.200 0 mol/L 溶液滴定至PH8.3时需6.20 ml，若滴定

的

至PH=4.4则还需加此液9.80 ml。试求此水样中存在的各种致碱阴离子的浓度（结果以 mmol/L和mg/L计）。

解：总碱度64.00mmol/L（酚酞碱度24.80mmol/L）；

浓度一侧流动的过程。随着反渗透膜制造技术及装置的迅速发展与完善，反渗透工艺已在海水及苦咸水淡化、饮用水处理、高纯水制备等领域得到了较多的应用。在电镀、食品工业等废水处理方面也有应用。

3、微滤、超滤和纳滤等——依靠压力和膜进行工作，制膜的原料也是醋酸纤维素或聚酰胺、聚砜等，但删去热处理工序，使制成的膜孔径较大，能够在较小的压力下工作，而且有较大的水通量。微滤技术适合于去除胶体、悬浮固体和细菌，现多用于取代深床过滤，降低出水浊度，强化水的消毒，有时也作反渗透的预处理。超滤能去除相对分子量大于1000～100000的物质，如胶体、蛋白质、颜料、油类、微生物等。纳滤又称低级反渗透，可分离相对分子量大于200～400的物质，如硬度离子、色素等，有些较大分子的有机物也可被除去。

2-29 微滤、超滤、纳滤和反渗析有何区别？

微滤、超滤和纳滤等——依靠压力和膜进行工作，制膜的原料也是醋酸纤维素或聚酰胺、聚砜等，但删去热处理工序，使制成的膜孔径较大，能够在较小的压力下工作，而且有较大的水通量。微滤技术适合于去除胶体、悬浮固体和细菌，现多用于取代深床过滤，降低出水浊度，强化水的消毒，有时也作反渗透的预处理。超滤能去除相对分子量大于1000～100000的物质，如胶体、蛋白质、颜料、油类、微生物等。纳滤又称低级反渗透，可分离相对分子量大于200～400的物质，如硬度离子、色素等，有些较大分子的有机物也可被除去。

2-30 试述加氯消毒的原理。

1、氯气溶于水后发生水解反应，生成的次氯酸HOCl是弱酸，又发生离解反应。平衡受水中氢离子浓度的影响。当pH＞4时，溶于水的Cl2几乎以HOCl和OCl－的形式存在，极少以Cl2的形式存在。当pH＝7时，HOCl约占80％，OCl－约占20％。一般认为，Cl2、HOCl、OCl－均具有氧化能力，而不少研究表明Cl2、HOCl、OCl－三者中，HOCl的杀菌能力最强。

2、当水中有氨存在时，氯和次氯酸极易与氨化合成各种氯胺。各种氯胺水解后，又会生成HOCl，因此它们

也具有消毒杀菌能力，但不及HOCl强，而且杀菌作用进行得比较缓慢。

3、氯还可以与水中其他杂质特别是还原性物质起化学作用，如Fe2+、Mn2+、NO2－、S－等无机性还原物质以及一些有机性还原物质。

2-31 水消毒与杀菌的区别？

水消毒是用物理、化学方法去除水中的病原菌、病毒和寄生虫，以保证人类用水的安全和卫生。其目的是水中的病原细菌和其他对人体健康有害的微生物。消毒和杀菌不同。杀菌是杀灭水中一切微生物。生活污水和某些工业废水中含有大量细菌，有时还含有较多的病原细菌、病毒和寄生虫卵等。通过一般的废水处理，它们也还不能全部被去除，为了防止疾病的传播，在排入水体之前，也需要进行消毒。

2-32 除氯以外，还有哪些消毒方法？发展前途如何？

（一）物理消毒法

1、加热消毒 消耗大量燃料，只适合于少量饮用水。

2、紫外线消毒

紫外线消毒与氯消毒相比，具有以下优点：①消毒速度快，效率高。据试验，经紫外线照射几十秒钟即能杀菌。一般大肠杆菌的平均去除率可达98％，细菌总数的平均去除率可达96.6％。此外还能去除加氯法难以杀死的某些芽孢和病毒。②不影响水的物理性质和化学成分，不增加水的嗅和味。③操作简单，便于管理，易于实现自动化。

紫外线消毒的缺点是不能解决消毒后在管网中再污染的问题，电耗较大，水中悬浮杂质妨碍光线投射等。

（二）臭氧消毒

臭氧在常温常压下为无色气体，有特臭，强氧化剂，且极不稳定，分解放出[O]。[O]具有强氧化能力，是除氟以外最活泼的氧化剂，能杀灭病毒、芽孢等具有顽强抵抗力的微生物。臭氧消毒接触时间短，不受水中氨氮和pH的影响，能氧化水中的有机物，去除水中的铁、锰，并能去除嗅、味和色度，还能完全去除水中的酚。

但是，臭氧法的主要缺点是基础建设投资大、耗电量大；臭氧在水中不稳定，容易分解，因而不能在配水管网中保持持续的杀菌能力；臭氧需边生产边使用，不能储存；当水量和水质发生变化时，调节臭氧投加量比较困难。

（三）重金属消毒

银离子能凝固微生物蛋白质，破坏细胞结构，达到杀菌目的。消毒方法有：利用表面积很大的银片与水接触，或用电解银的方法，或使水流过镀银的砂粒等。此法的缺点是价格高，杀菌慢，只能用于少量饮用水的应急消毒。至于长期饮用重金属离子消毒的水对人体有何影响，尚无定论。

在杀灭湖泊或水库中的藻类时，硫酸铜是最常用的化学药剂。

（四）综合消毒法

各种消毒法结合使用已为国外水厂提倡。如：臭氧－氯消毒。其步骤为：先用臭氧氧化水中酚和消灭病毒，改善水的物理性质，然后在水中加氯，保证管网中的灭菌能力。有的水厂也用臭氧－紫外线－氯消毒。

第三章 水的生物化学处理方法

3-1 水中微生物主要分哪几类？分别简单讨论它们在废水处理过程中所起的作用。

细菌等各类微生物的种类与数量常与污水水质及其处理工艺有密切关系，在特定的污水中，会形成与之相适应的微生物群落。

细菌是单细胞微生物，废水处理设备中出现的细菌种类很多。对净化污水有重要作用的细菌有无色杆菌属

（Achromobacter）、产碱杆菌属、芽孢杆菌属、黄杆菌属、微球菌属及假单胞菌属。其中假单胞菌属是最具有代表性的污水处理的活性细菌之一，地球上存在的天然有机物都可以为假单胞菌属的细菌所分解。

真菌种类繁多，污水处理中分离出的真菌主要是霉菌。大多数真菌都是好氧菌，他们具有在温度较低的环境条件下生长繁殖的能力，适宜生存的pH范围是2~9。

藻类都是具有光合作用的自养型微生物，能通过光合作用放出氧气，对污水的净化具有重要的作用。

原生动物是极微小的能运动的微生物，通常为单细胞生物，生物处理中常见的原生动物有肉足纲、鞭毛纲、纤毛纲和吸管纲的动物。原生动物不仅能吞噬部分有机物、游离细菌，降低污水浑浊度，一些原生动物还能分泌黏液，促进生物污泥絮凝。当运行条件和处理水质发生变化时，原生动物的种类也随之变化，因此，原生动物能起指示生物的作用。

后生生物在水处理设备中不常出现。轮虫是后生动物的典型代表，可非常有效的吞食分散和絮凝的细菌及颗粒较小的有机物。轮虫是好氧生物净化程度的有效指示生物。

在生物处理中，净化污水的第一和主要承担者是细菌，而原生动物是细菌的首次捕食者，后生动物是细菌的二次捕食者。

3-2 试简单说明活性污泥法净化污水的基本原理。

向生活污水中不断注入空气，维持水中有足够的溶解氧，经过一段时间后，污水中即生成一种絮凝体。这种絮凝体是有大量繁殖的微生物构成的，易于沉淀分离，使污水得到澄清，这就是“活性污泥”。 微生物和有机物构成活性污泥的主要部分，约占全部活性污泥的70％以上。活性污泥的含水率一般在98％～99％左右，具有很强的吸附和降解有机物的能力，可以达到处理和净化污水的目的。活性污泥法就是以悬浮在水中的活性污泥为主体，

在有利于微生物生长的环境条件下和污水充分接触，使污水净化的一种方法。

3-3 污泥沉降比、污泥浓度和污泥指数在活性污泥法运行中有什么作用？良好的活性污泥应具有哪些性能？

污泥沉降比（SV）：指曝气池混合液在100ml量筒中静置沉淀30min后，沉淀污泥占混合液的体积分数(%)。污泥沉降比反映曝气池正常运行时的污泥量，用以控制剩余污泥的排放，他还能及时反映出污泥膨胀等异常情况。

污泥指数（SVI）：污泥指数是污泥容积指数的简称，指曝气池出口处混合液经30min沉淀后，1g干污泥所占的容积，以ml计。SVI能较好的反映出活性污泥的松散程度（活性）和絮凝、沉降性能。对于一般城市污水，SVI在50~150左右。SVI过低，说明泥粒细小紧密，无机物多，缺乏活性和吸附能力；SVI过高，说明污泥难于沉淀分离。

污泥龄（）指曝气池中工作的活性污泥总量与每日排放的剩余污泥量的比值，单位是天(d)。它表示新增长

的污泥在曝气池中的平均停留时间，即曝气池工作污泥全部更新一次所需时间。污泥龄和细菌的增长处于什么阶段直接相关，以它作为生物处理过程的主要参数是很有价值的。

3-4 试比较推流式曝气池和完全混合曝气池的优缺点。

推流式曝气池呈长方形，水流形态为推流式。污水净化的吸附阶段和氧化阶段在一个曝气池中完成。进口处有机物浓度高，沿池长逐渐降低，需氧量也是沿池长逐渐降低。处理工业废水时的BOD5负荷为0.2~0.4

kg(BOD5)/[kg(MLSS)·d],MLSS浓度为1.5~3.5g/L。普通活性污泥法对有机物（BOD5）和悬浮物去除率高，可达到85%~95%,因此特别适用于处理要求高而水质比较稳定的废水。它的主要缺点是：①不能适应冲击负荷；②需氧量沿池长前大后小，而空气的供应是均匀的，这就造成前段氧量不足，后段氧量过量的现象。需要维持前段足够的溶解氧，就会造成后端氧量大大超过需要而浪费。此外，由于曝气时间长，曝气池体积大，占地面积和基建费用也相应增大。

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