2025年環(huán)境工程設計課程期末考試試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.某城市污水處理廠進水BOD?濃度為200mg/L，SS濃度為250mg/L，設計出水需達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準。以下哪種工藝組合最合理？（）A.格柵→沉砂池→初沉池→SBR→消毒B.格柵→沉砂池→A2/O→二沉池→過濾→消毒C.格柵→水解酸化池→氧化溝→二沉池→消毒D.格柵→沉砂池→曝氣生物濾池→消毒答案：B解析：一級A標準要求BOD?≤10mg/L，SS≤10mg/L，需強化脫氮除磷及深度處理。A2/O工藝可同步脫氮除磷，后續(xù)過濾可保障SS達標，符合要求。2.某鋼鐵廠燒結機煙氣中SO?濃度為1500mg/Nm3，NOx濃度為300mg/Nm3，粉塵濃度為80mg/Nm3。若需執(zhí)行《鋼鐵工業(yè)大氣污染物排放標準》（GB28662-2012）特別排放限值（SO?≤50mg/Nm3，NOx≤100mg/Nm3，粉塵≤10mg/Nm3），最合理的治理工藝是（）A.電除塵→石灰石-石膏法脫硫→低氮燃燒+SCR脫硝B.袋式除塵→SCR脫硝→氨法脫硫C.電袋復合除塵→臭氧氧化脫硝→海水脫硫D.旋風除塵→活性炭法（同步脫硫脫硝）→濕式電除塵答案：A解析：燒結煙氣治理需先除塵（電除塵效率高），再脫硫（石灰石-石膏法技術成熟），最后脫硝（低氮燃燒+SCR可滿足NOx限值）?；钚蕴糠m可同步脫硫脫硝，但運行成本高，非最優(yōu)選擇。3.關于危險廢物填埋場設計，以下說法錯誤的是（）A.基礎層應采用雙層襯層系統(tǒng)，底層滲透系數(shù)≤1×10?12cm/sB.填埋場應設置滲濾液收集導排系統(tǒng)，導排層厚度≥30cmC.填埋場封場后需設置甲烷收集系統(tǒng)，持續(xù)監(jiān)測20年以上D.危險廢物與一般工業(yè)固廢可分區(qū)填埋，但需設置隔離帶答案：D解析：危險廢物填埋場禁止與一般工業(yè)固廢混合填埋，需獨立分區(qū)且滿足嚴格防滲要求。4.某工業(yè)園區(qū)廢水含高濃度苯酚（500mg/L）、氨氮（300mg/L）和鹽分（TDS=8000mg/L），可生化性（B/C=0.35）。以下預處理+生化處理工藝組合最合理的是（）A.芬頓氧化→水解酸化→A/OB.吹脫（pH=11）→萃取（苯作萃取劑）→UASB→接觸氧化C.微電解→硝化反硝化→MBRD.電滲析脫鹽→汽提（除苯酚）→SBR答案：B解析：苯酚可通過萃?。ū脚c苯酚親和力強）高效去除，氨氮在高pH下吹脫效率高；UASB可處理高濃度有機廢水，接觸氧化進一步降解剩余污染物。芬頓氧化成本高，電滲析脫鹽不適用于高TDS（8000mg/L屬中等，吹脫+萃取更經濟）。5.下列關于環(huán)境工程設計中“三同時”制度的描述，正確的是（）A.環(huán)保設施與主體工程同時設計、同時施工、同時驗收B.環(huán)保投資需占總投資的5%~10%，由建設單位自行管理C.驗收需由生態(tài)環(huán)境部門組織，重點核查設施運行效果D.若主體工程提前投產，環(huán)保設施可延遲3個月投入使用答案：A解析：“三同時”指同時設計、施工、投產使用（非驗收）；環(huán)保投資比例無固定要求；驗收由建設單位自主組織；主體工程投產前環(huán)保設施必須同步投用。二、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述MBR（膜生物反應器）工藝在污水處理中的核心優(yōu)勢及設計時需重點考慮的問題。答案：核心優(yōu)勢：①膜分離替代二沉池，污泥濃度高（8000~12000mg/L），占地面積小；②出水水質好（SS接近0，可直接回用）；③污泥齡長，利于硝化菌增殖，脫氮效果穩(wěn)定；④剩余污泥量少（泥齡長，微生物內源呼吸充分）。設計重點：①膜組件選擇（中空纖維膜或平板膜，需考慮抗污染性）；②膜通量設計（一般10~25L/(m2·h)，需根據(jù)水質調整）；③曝氣強度（需滿足微生物需氧及膜表面沖刷防污染，通常氣水比20:1~40:1）；④污泥濃度控制（過高會導致膜污染加劇，需結合膜材質確定上限）；⑤反沖洗/化學清洗周期（需根據(jù)進水水質設定，避免膜不可逆污染）。2.比較垃圾焚燒發(fā)電與衛(wèi)生填埋的環(huán)境效益（從溫室氣體排放、土地資源占用、能源回收角度分析）。答案：①溫室氣體排放：垃圾焚燒時，有機碳轉化為CO?（屬短周期碳循環(huán)，不計入溫室效應），但若焚燒不完全會產生CH?（溫室效應是CO?的28倍）；衛(wèi)生填埋中，有機垃圾厭氧分解產生大量CH?（占填埋氣50%~60%），若未收集處理，溫室效應顯著。②土地資源占用：焚燒廠處理規(guī)模大（單爐日處理500~1000噸），占地?。s5~10公頃）；衛(wèi)生填埋需大面積場地（日處理1000噸需占地約20公頃/年），且填埋場封場后需長期維護（30年以上），土地復墾難度大。③能源回收：焚燒可發(fā)電（噸垃圾發(fā)電200~300kWh），替代化石能源；填埋氣收集發(fā)電效率低（噸垃圾發(fā)電約50~80kWh），且收集率通常不足70%。綜上，焚燒發(fā)電在溫室氣體控制（若配套高效凈化）、土地節(jié)約、能源回收方面更具優(yōu)勢，但需嚴格控制二噁英等污染物排放。3.某企業(yè)擬建設一座處理量為5000m3/d的電鍍廢水處理站（含Cr?+、Ni2+、Cu2+、CN?），簡述分質處理的必要性及典型工藝路線。答案：分質處理必要性：①不同污染物處理方法差異大（如Cr?+需還原，CN?需氧化，重金屬需沉淀），混合處理會增加藥劑消耗；②含氰廢水與含鉻廢水混合可能生成劇毒絡合物（如[Cr(CN)?]3?），增加處理難度；③分質處理可提高各系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，降低事故風險。典型工藝路線：-含氰廢水：調節(jié)pH→次氯酸鈉氧化（一級破氰：pH=10~11，ORP=300~350mV；二級破氰：pH=7~8，ORP=650~700mV）→進入綜合廢水池。-含鉻廢水：調節(jié)pH=2~3→投加NaHSO?還原Cr?+→pH=7~8→投加NaOH沉淀Cr3+→壓濾→濾液進入綜合池。-含鎳、銅廢水：調節(jié)pH=9~10→投加硫化鈉（或重金屬捕集劑）→沉淀→壓濾→濾液進入綜合池。-綜合廢水：pH調節(jié)→混凝（PAC/PAM）→沉淀→砂濾→活性炭吸附→回用或排放（需滿足《電鍍污染物排放標準》GB21900-2008）。4.簡述大氣污染控制中“超低排放”對燃煤電廠的技術要求（以SO?、NOx、粉塵為例）。答案：根據(jù)《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014-2020年）》，超低排放要求：-SO?：≤35mg/Nm3（基準氧含量6%），需采用高效脫硫（如石灰石-石膏法，液氣比≥15L/m3，脫硫效率＞98%），或協(xié)同脫硫（如濕法電除塵）。-NOx：≤50mg/Nm3，需采用“低氮燃燒（改造燃燒器，降低初始NOx至200mg/Nm3以下）+SCR脫硝（催化劑層數(shù)2+1，氨逃逸≤2.5ppm）”，脫硝效率＞85%。-粉塵：≤10mg/Nm3（重點地區(qū)≤5mg/Nm3），需采用“電除塵（高頻電源，比集塵面積≥130m2/(m3·s)）+濕式電除塵（電場風速≤2m/s，效率＞70%）”或電袋復合除塵（濾袋材質PPS+PTFE，過濾風速≤0.9m/min）。5.簡述環(huán)境工程設計中“生態(tài)補償”的內涵及在工業(yè)園區(qū)規(guī)劃中的應用場景。答案：內涵：因開發(fā)建設活動導致生態(tài)系統(tǒng)服務功能損失，通過人工措施恢復或替代受損功能，實現(xiàn)“占補平衡”。核心是量化生態(tài)損失（如植被破壞面積、生物多樣性降低程度），并通過異地修復（如建設人工濕地、補償林）或功能替代（如碳匯交易）進行補償。工業(yè)園區(qū)應用場景：①園區(qū)建設占用農田/濕地，需異地開墾耕地或建設人工濕地（補償水文調節(jié)功能）；②園區(qū)排放導致周邊河流生態(tài)退化，需建設生態(tài)緩沖帶（種植耐污植物，恢復生物棲息環(huán)境）；③園區(qū)開發(fā)破壞區(qū)域碳匯能力（如砍伐森林），需通過購買碳匯指標或建設光伏/風電項目（替代化石能源，減少碳排放）。三、計算題（每題15分，共30分）1.某城鎮(zhèn)污水處理廠設計規(guī)模為2×10?m3/d，進水BOD?=220mg/L，SS=250mg/L，總氮（TN）=40mg/L，總磷（TP）=5mg/L；出水需達到一級A標準（BOD?≤10mg/L，TN≤15mg/L，TP≤0.5mg/L）。采用A2/O工藝，設計污泥濃度（MLSS）=4000mg/L，污泥齡（θc）=15d，污泥產率系數(shù)（Y）=0.6kgVSS/kgBOD?，衰減系數(shù)（Kd）=0.05d?1，混合液回流比（R內）=200%，污泥回流比（R外）=50%。（1）計算曝氣池有效容積（按BOD?污泥負荷計算，Ns=0.15kgBOD?/(kgMLSS·d)）；（2）計算剩余污泥量（以干污泥量計，VSS/SS=0.75）；（3）分析該工藝能否滿足TN和TP的去除要求，若不能需提出改進措施。答案：（1）曝氣池容積計算：BOD?去除量=進水BOD?-出水BOD?=220-10=210mg/L=0.21kg/m3污泥負荷Ns=Q×ΔS/(V×X)→V=Q×ΔS/(Ns×X)Q=2×10?m3/d，ΔS=0.21kg/m3，Ns=0.15kg/(kg·d)，X=4000mg/L=4kg/m3V=(2×10?×0.21)/(0.15×4)=(4200)/(0.6)=7000m3（2）剩余污泥量計算：凈污泥產率系數(shù)Yobs=Y/(1+Kd×θc)=0.6/(1+0.05×15)=0.6/1.75≈0.343kgVSS/kgBOD?BOD?處理量=Q×(S0-Se)=2×10?×(220-10)×10?3=2×10?×0.21=4200kg/d剩余污泥量（VSS）=Yobs×4200=0.343×4200≈1440.6kg/d干污泥量（SS）=VSS/0.75≈1440.6/0.75≈1920.8kg/d（3）TN和TP去除分析：A2/O工藝理論TN去除率=[R內/(1+R內)]×(1-1/θc×(Y×(S0-Se)/Q+Kd))，代入數(shù)據(jù)：R內=200%=2，θc=15d，Y=0.6，(S0-Se)/Q=0.21kg/m3硝化菌泥齡需≥1/μ=1/(0.47×(T-15))（T=20℃時，μ=0.47×5=2.35d?1，θc≥0.425d，滿足）；反硝化碳源：BOD?/TN=220/40=5.5＞4（需≥4），碳源充足，TN理論去除率≈(2/3)×(1-1/(15×(0.6×0.21×2×10?/2×10?+0.05)))=(2/3)×(1-1/(15×(0.126+0.05)))=(2/3)×(1-1/2.64)≈(2/3)×0.621≈41.4%，進水TN=40mg/L，出水TN=40×(1-0.414)=23.4mg/L＞15mg/L，不達標。TP去除：A2/O工藝通過排泥除磷，理論除磷量=(TP進-TP出)×Q=(5-0.5)×2×10?×10?3=90kg/d；剩余污泥含磷量=SS×含磷率（一般1.5%~3%），取2%，則除磷量=1920.8×0.02≈38.4kg/d＜90kg/d，TP不達標。改進措施：①增加內回流比至300%~400%，提高反硝化效率；②投加碳源（如乙酸鈉）補充反硝化碳源；③化學除磷（在二沉池前投加PAC，投加量按P:Al=1:1.5~2計算）。四、案例分析題（共30分）背景：某化工園區(qū)（主導產業(yè)為農藥、醫(yī)藥中間體）產生綜合廢水，水質如下：COD=8000mg/L，BOD?=1200mg/L（B/C=0.15），氨氮=300mg/L，總磷=20mg/L，鹽分（TDS）=12000mg/L，pH=3~4，含揮發(fā)酚（50mg/L）、苯系物（30mg/L）、重金屬（Pb2+=5mg/L，Cd2+=0.5mg/L）。園區(qū)規(guī)劃建設一座5000m3/d的廢水處理廠，出水需滿足《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級標準（COD≤100mg/L，氨氮≤15mg/L，揮發(fā)酚≤0.5mg/L，Pb2+≤1.0mg/L，Cd2+≤0.1mg/L）。任務：（1）繪制工藝流程圖（需標注各單元名稱及核心功能）；（2）說明各主要處理單元的設計參數(shù)及選擇依據(jù)；（3）分析運行中可能出現(xiàn)的風險及應對措施。答案（1）工藝流程圖：調節(jié)池（均質均量）→中和池（pH=6~9）→吹脫塔（除氨氮）→萃取塔（除揮發(fā)酚、苯系物）→微電解池（提高可生化性）→Fenton氧化（降解難降解有機物）→中和沉淀（除重金屬）→UASB（厭氧處理）→A/O（硝化反硝化）→MBR（泥水分離）→活性炭吸附（深度處理）→排放。（2）主要單元設計參數(shù)及依據(jù)：①調節(jié)池：停留時間HRT=12~24h（取18h），有效容積=5000×18/24=3750m3，設攪拌裝置（防止懸浮物沉淀），因廢水水質波動大（pH、COD變化劇烈），需均質均量。②中和池：投加Ca(OH)?（成本低），pH調節(jié)至8~9（利于后續(xù)吹脫及沉淀），HRT=1h，設pH在線監(jiān)測與自動加藥系統(tǒng)。③吹脫塔：填料采用聚丙烯鮑爾環(huán)（比表面積大），氣水比=2000:1（氨氮濃度高，需強化吹脫），pH=11（吹脫效率最高），塔內溫度≥30℃（加熱蒸汽維持），去除率≥80%（氨氮從300mg/L降至60mg/L）。④萃取塔：萃取劑選用二異丙醚（對酚類、苯系物萃取效率＞95%），萃取比（油:水）=1:5，多級逆流萃取（3級），揮發(fā)酚從50mg/L降至2mg/L，苯系物從30mg/L降至1mg/L。⑤微電解池：鐵碳填料（鐵:碳=3:1），HRT=2h，pH=3~4（反應最佳），通過電化學反應破壞有機物結構，B/C從0.15提升至0.3（可生化性改善）。⑥Fenton氧化：H?O?投加量=COD×0.5（8000×0.5=4000mg/L），F(xiàn)e2+投加量=H?O?×0.1（400mg/L），HRT=3h，pH=3（催化反應），COD去除率40%（從8000×(1-0.4)=4800mg/L）。⑦中和沉淀：投加NaOH調pH=9~10，投加Na?S（與Pb2+、Cd2+生成硫化物沉淀，溶度積更?。?，HRT=2h，沉淀池表面負荷=1.0m3/(m2·h)，重金屬去除率＞99%（Pb2+≤0.05mg/L，Cd2+≤0.005mg/L）。⑧UASB：容積負荷=8kgCOD/(m3·d)，有效容積=5000×4800×10?3/8=3000m3，HRT=3000×24/5000=14.4h，設三相分離器（分離沼氣、污泥、水），COD去除率80%（4800×0.2=960mg/L）。⑨A/O池：好氧段MLS