环境工程原理历年考题

简答题

1、 生物除磷原理及实际应用工艺（2005，6分）

见总结

2、 氧垂曲线的含义及其在环境工程中的应用（2005，6分）

耗氧污染物排入水体后即发生生物化学分解作用，在分解过程中消耗水中溶解氧。在受污染水体中，有机物的分解过程制约着水体中溶解氧的变化过程。这一问题的研究对评价水污染程度，了解污染物对水产资源的危害和利用水体自净能力，都有重要的意义。

3、生物接触氧化法的工艺特点及应用（2005，6分）

池内设置填料，填料淹没在废水中，填料上面长满生物膜，废水与生物膜接触的过程中，水中的有机物被微生物吸附、氧化分解和转化为新的生物膜。从填料上脱落的生物膜随水流到二沉池中去除。

从生物膜法派生出来的一种废水生物处理法，即在生物接触氧化池内装填一定数量的填料，利用栖附在填料上的生物膜和充分供应的氧气，通过生物氧化作用，将废水中的有机物氧化分解，达到净化目的。

优点：1、生物量大。填料比表面积大，单位体积内生物量比活性污泥法大的多，池内充氧条件良好，具有较高的容积负荷；

2、不需要污泥回流，不存在污泥膨胀，污泥产量少，运行管理简单；

3、耐冲击负荷。对水质水量的变化适应能力强；

4、可以脱氮除磷，具有多种净化功能（外层膜好氧内层膜厌氧）。

缺点：填料会堵塞；布气布水不易均匀；动力消耗大。适用于水量小的。

4、FICK定律及其在水处理工程中的应用（2005，7分）

通透量（单位时间分子数）=（C1-C2）×面积×通透系数/厚度

C1、C2分别代表滤膜两侧液体浓度。

该定律表明物质通过膜的速率与膜两侧液体的浓度差、膜面积、物质的通透系数和膜的厚度有关。

5、利用城市垃圾堆置高效复混肥的工艺过程（2005，7分）

现代化堆肥生产，通常由前处理、初级发酵、次级发酵、后处理、脱臭及储存等工序组成。

1 前处理 当以生活垃圾为主要原料时，由于其中含有体积大的垃圾和不可堆肥化物质，因此需要破碎、分选等预处理方法处理垃圾，降低不可堆肥化物质的含量，并使堆肥物料粒度和含水量在一定程度达到均匀变化。

2 初次发酵 主要在发酵仓内进行，靠强制通风或翻堆搅拌来供给氧气，供给空气的方式随发酵仓种类而异。发酵初期物质的分解作用是靠噬温菌（30-40℃）进行的。随着堆温的升高，最适温度45-65℃的嗜热菌取代了噬温菌，能进行高效率的分解。后面将进入降温阶段，将温度升高到开始降低为止的阶段称为主发酵期。以城市生活垃圾为主体的城市固体废物好氧堆肥化的主发酵期为4-12d.

3 次级发酵

在主发酵工序尚未分解的易分解及较难分解的有机物可能全部分解变成腐殖质、氨基酸等比较稳定的有机物，得到完全成熟的堆肥成品。

4 后处理

经二次发酵后的物料，几乎所有的有机物都变细碎或变了形，数量也减少了，但在城市固体废物发酵堆肥中，在前处理工序中还有塑料、玻璃、陶瓷等杂物依然存在，因此还需一道分选工序去除杂物，可用回转式振动筛、磁选机、风选机等预处理设备，分离去除上述杂质。

5 脱臭

在堆肥化工艺过程中，每个工序系统都有臭气产生。去除臭气的方法主要有化学除臭剂除臭；酸碱水溶液等吸收剂吸收法；臭氧氧化法等

6 储存

堆肥的供应期多半是集中在秋天和春天。因此，一般的堆肥化工厂有必要设置至少能容纳6个月产量的储藏设备。储存方式可直接堆存在二次发酵仓内，或袋装后存

问答题

1、 试述生物降解动力学Monod方程的表达式，其详细推导过程，可能的各种环境影响因素，在实际水处理工程中与之相关的工艺运行参数及其控制应用（2005，15分）

用来描述当化合物作为唯一碳源时，化合物的降解速率的方程。

2、 试介绍生物膜法的发展历史和工艺类型，讨论生物膜法的运行特点及适用对象。以地表饮用水处理和城市污水处理为例，说明生物膜法可能应用的工艺流程及控制要点（2006、2007，15分）

见总结

3、 详细介绍膜生物反应器（MBR）的工艺特点和应用对象，简述其发展历史，常见的MBR工艺类型。以你的理解，试分析讨论MBR的关键运行控制要点及解决途径（2008,15分）

膜生物反应器（MBR）是用微滤膜或超滤膜代替二沉池进行污泥固液分离的污水处理装置，为膜分离技术与活性污泥法的有机结合，出水水质相当于二沉池出水再加上微滤或超滤的效果。膜生物反应器不仅提高了污染物的去除效率，在很多情况下出水可以作为再生水直接回用，膜生物反应器工艺在城镇污水和工业废水处理中占有一定的份额。

膜生物反应器在一个处理构筑物内可以完成生物降解和固液分离的功能，生物反应区可以根据有机物降解或生物脱氮除磷的要求，设置不同的反应区域，因为没有二沉池溺水分离和固体通量的限制，混合液悬浮固体浓度可以比普通活性污泥法高几倍，容积负荷及耐冲击负荷力比传统生物脱氮除磷工艺更高。

膜生物反应器的优点是：①容积负荷率高、水力停留时间短②污泥龄较长，剩余污泥量减少；③混合液污泥浓度高，避免了因为污泥丝状菌膨胀或其他污泥沉降问题而影响曝气区反应区MISS浓度④因污泥量较长，系统硝化反硝化效果好，在低溶解氧浓度运行时，可以同时进行硝化反硝化⑤出水有机物浓度、悬浮固体浓度、浊度均降低，甚至致病微生物都可被截留，出水水质好⑥污水处理设施占地面积相对较小。

膜生物反应器类型可分为内置浸没膜组件的内置式膜生物反应器和外置膜分离单元的外置式膜生物反应器。目前，膜生物反应器还存在系统造价高、膜组件易受污染、膜使用寿命有限、运行费用高、系统控制要求高、运行管理复杂等缺点。

4、 详细讨论活性污泥法中的氧转移原理，菲克（Fick）定律的表达式及其式中各参数的含义，相关参数的测定方法，氧转移的可能影响因素，以及根据这些影响因素在实际废水处理工程中的运行控制或设备制造等方面的应用（2006、2007、2008，15分）

Fick定律，是扩散过程的基本定律，表明组分物质在静止或层流状态的介质中进行分子扩散的定律。

根据气体传递双膜理论，可以计算出曝气池内清水中气泡内的氧转移到水中的速率，通过曝气，空气中的氧从气相传递到混合液的液相中，这既是一个传质过程，又是一个物质扩散过程，扩散的推动力是氧在界面两侧的浓度差，即氧的不足量或饱和差，饱和差越大，氧转移速率就越大。

氧转移的影响因素有：

污水水质：污水中含有各种杂志，对氧的转移会产生一定的影响。其中主要是溶解性有机物，特别是某些表面活性物质，它们会在气液界面处集中，形成一层分子膜，增加了氧传递的阻力，影响了氧分子的扩散。

水温：水温对氧的转移影响较大，水温上升，水的粘度降低，液膜厚度减小，扩散系数提高。

氧分压；

5、 试介绍说明生物脱氮过程和生物除磷过程的微生物学原理。常见的工艺类型及其特点。有哪些生长影响因素与脱氮除磷过程有关系？在废水处理运行过程中，脱氮过程与除磷过程有什么联系或竞争关系？为了达到较好的脱氮除磷效果，关键的运行控制参数有哪些并如何调控？（2006、2007、2008，20分）

见总结

6、 试介绍改良活性污泥法SBR的发展过程、工艺运行特点和运行控制要点？同时，请描述和讨论SBR研究的最新进展？好氧颗粒污泥的概念、研究和应用的大概情况？它们与SBR有什么联系？（2007,15分）

见总结

好氧颗粒污泥：与普通活性污泥相比，它具有不易发生污泥膨胀、抗冲击能力强、能承受高有机负荷，集不同性质的微生物（好氧、兼氧和厌氧微生物）于一体等特点，近年的研究成果表明好氧颗粒污泥能用于处理高浓度有机废水、高含盐度废水及许多工业废水。

7、 根据你现有的知识了解，试介绍环境工程生物处理技术最有发展潜力的研究领域或研究热点？它们的适用对象及应用过程中应考虑的重点问题？（2007、2008，10分）

污水的生物处理技术：分为好氧生物处理（在水中存在溶解氧的条件下，即水中存在分子氧，进行的生物处理过程）、缺氧生物处理（在水中无分子氧存在，但存在如硝酸盐等化合态氧的条件下进行的生物处理过程）和厌氧生物处理（在水中既无分子氧也无化合态氧存在的条件下进行的生物处理过程）

好氧生物处理分为活性污泥法和生物膜法两类。

8、 试介绍厌氧生物处理技术的工艺类型和运行控制要点？在这些技术中，你认为现在应用最广的是哪一种？为什么？最有发展潜力的是哪一种？为什么？最值得开展研究的是哪一种？为什么？(2007、2008，15分)

见资料

9、 试介绍饮用水的主要存在问题，常见的饮用水处理方法与工艺，它们的各自特点与运行控制要点。对于小城镇饮用水处理，请讨论可供选择的技术方法及适用对象（2008,10分）

常规处理技术与工艺

饮用水常规处理技术及其工艺形成于20世纪初期，主要去除对象是水源中的悬浮物、胶体物和病原微生物等。目前，我国95%以上的自来水均采用常规处理工艺。步骤为

取水泵房—混凝沉淀—过滤—加氯加胺消毒—清水池—提升泵房—管网

预处理技术与工艺

在水源水进入以混凝—沉淀—过滤为核心的常规处理之前，通过一定的处理方法，去除那些常规处理所难以去除的有机物，或者改变这些污染物的性质，使其能够通过后续的处理进行有效的去除。预处理要完全去除某种污染物往往很难，其处理目的是改变污染物的性质使其易于被后续工艺去除。常用技术有化学预氧化技术，生物预处理技术，粉末活性炭吸附技术。

强化常规处理技术与工艺

采用各种新型、高效净化技术优先或强化常规处理工艺，充分发挥其处理能力，极大提高其净水效果，特别是对藻类和有机物的处理效果。包括强化混凝技术，强化沉淀技术，强化气浮技术，强化过滤技术。

臭氧-活性炭深度处理工艺

该工艺是采用臭氧氧化和生物活性炭滤池联用的方法，将臭氧化学氧化、活性炭物理化学吸附、生物氧化降解几种技术合为一体。主要目的是去除原水中微量有机物和氯消毒副产物的前体物等有机物指标，提高饮用水的安全性

膜分离技术与工艺

饮用水中常用的膜可以分为四类，即微滤膜，超滤膜、纳滤膜和反渗透滤膜。四中膜在分离过程中的动力是压力，在压力作用下溶剂和定量的溶质能够透过膜，而其余组分被截留。超滤膜分离原水中悬浮颗粒、胶体杂志的效果极好，出水稳定，但去除溶解性有机物效果较差。

饮用水安全消毒技术

基本目的是使饮用水中不含有活的致病微生物，以便达到安全饮用的卫生要求。有自由氯消毒，氯胺消毒，二氧化氯消毒，紫外消毒和臭氧消毒等。

10、 某工厂废水，CODcr 6000mg/L,BOD5 3800mg/L,SS 300mg/L,pH约为6.0，色度很深（大于400倍），N、P及其它无机元素可满足废水处理要求，水量2000T/d.现根据污染控制要求对其进行处理设计，最终出水排放指标必须满足国家综合污水I级排放标准，即各指标小于CODcr 100mg/L,BOD5 20mg/L.SS70mg/L,色度50倍。请依据以上数据设计大致的处理工艺流程，计算各处理单元的体积，说明各处理单元的设计选择依据、主要作用及可以达到的污染物去除效果，同时探讨个单元的运行控制要点。（20分）

固体废物工程部分

11、 试述城市垃圾分类收集的重要意义，并对分类收集后不同种类废物的利用和去向进行合理分析（2005，15分）

固体废物的收集和运输是连接废物产生源和处理处置系统的重要中间环节，在固体废物管理和处理工程中占有非常重要的地位。城市垃圾的收运通常由三个阶段完成。第一阶段是从垃圾发生源到垃圾桶的过程，即搬运贮存。第二阶段是垃圾的清除，用清运车辆将设施中的垃圾，运至垃圾转运站，也可就近距离送至垃圾处理厂。第三阶段为转运，特指垃圾的远途运输，即在转运站将垃圾装载至大容量运输工具上，运往远处的处理处置场。后续废物的处理有预处理、物化处理、生物处理、填埋处置等（见资料）。

12、循环经济理念及该理念下固体废物管理原则(2006,10分)

“三化”原则：资源化、无害化、减量化

“全过程”管理原则：避免产生、综合利用、妥善处置即所谓的3C原则，减少产生、再利用、再循环即3R原则。

13、 水泥固化法、塑性固化法和熔融(玻璃)固化法的适用对象和优缺点（2006,10分）

固体废物的固化处理方法主要有：水泥固化法、石灰固化法、塑性材料固化法、熔融固化、陶瓷固化等。

水泥固化是以水泥为固化剂将危险废物进行固化的一种处理方法。适用于无机类型的废物，尤其是含重金属污染物的废物，也被应用于低、中放射性废物以及垃圾焚烧厂产生的焚烧飞灰等危险废物的固化处理。

主要优点：①设备和工艺过程简单；②水泥和添加剂价廉易得；③对含水率较低的废物可直接固化，无需前处理；④在常温下就可操作；⑤处理技术已相当成熟

主要缺点：①水泥固化体的浸出速率较高；②水泥固化体的增容较高；③有的废物需进行预处理和投加添加剂；④水泥的碱性易使铵离子转变成氨气逸出

石灰固化法：以石灰和具有火山灰活性的物质为固化基材对危险废物进行稳定化与固化处理的方法。适用于稳定是由冶炼污泥、重金属污泥、氧化物、废酸等无机污染物。石灰固化方法简单，物料来源方便，操作不需特殊设备及技术，比水泥固化法便宜。

塑性材料固化：是以塑料为固化剂，与危险废物按一定比例配料，并加入适量催化剂和填料进行搅拌混合，使其共聚合固化，将危险废物包容形成具有一定强度和稳定性固化体的过程。该法的优点是引入的物质密度较低，所需要的添加剂数量也较少，固化体密度小；主要缺点是操作过程复杂，热固性材料自身价格高昂，由于操作中有机物的挥发，容易引起燃烧起火。

玻璃固化：是以玻璃原料为固化剂，将其与危险废物以一定的配料混合后，在1000-1500℃的高温下熔融，经退火后形成稳定的玻璃固化体。玻璃固化是在所有固化方法中效果最好的，固化体中有害成分的浸出速率最低，固化体的增容比最小。但是在高温下，会有大量有害气体产生，因此要求配备尾气处理系统。另外，玻璃是非晶态物质，稳定性和耐久性差。

14、 试说明垃圾填埋渗滤液回灌技术的作用、适用对象和优缺点(2006、2007，10分)

属废物的填埋处置中的一块内容。

废物填埋场渗滤液的回灌处理主要利用填埋废物层类似于“生物滤床”的吸附、降解作用以及填埋场覆盖层的土壤净化作用、最后覆盖后填埋场地表植物的吸收作用和蒸发作用将渗透液减质减量化。

主要优点是能减少渗滤液的处理量、降低其污染物浓度；加速填埋场的稳定化进行、缩短其维护监管期，并能产生明显的环境效益和较大的间接经济效益，尤其适用于干旱和半干旱地区。但回灌法往往不能完全消除渗滤液，通常只能作为预处理方式与其他处理方式相结合。此外，反复回灌易造成厌氧填埋场滤液中氨氮的不断积累，影响其后续处理。