《环境工程学》知识点归纳总结与课后习题答案详解计算过程全

环境工程学

环境工程原理知识点归纳

第一章：绪论

1.水的化学处理法：

中和法（酸碱反应）、化学沉淀法（沉淀反应、固液分离）、氧化法（氧化

反应）、还原法（还原反应）、电解法（电解反应）、超临界分解法（热分解、

氧化还原反应、游离基反应等）、气提法，吹脱法，萃取（污染物在不同相之间

的分配）、吸附法（界面吸附）、离子交换法（离子交换）、电渗析法（离子迁

移）、混凝法（电中和、吸附架桥作用）

2.废物资源化技术：

焚烧（燃烧反应）、堆肥，沼气发酵（生物降解）、离子交换（离子交换）、

溶剂萃取（萃取）、电解（电化学反应）、沉淀（沉淀）、蒸发浓缩（挥发）、

湿式氧化、重力分选、离心分离、热解、微波热处理、破碎分选、气化发电、厌

氧生物处理。

3如何快速高效去除污染物：

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，从而达到污染物高效去除的目的。

5.环境净化与污染控制技术原理：

四大原理：隔离、分离、转化、稀释

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污染物处理工程的核心是利用隔离、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。

第二章：质量衡算和能量衡算：

1.质量衡算：（稳态系统）质量衡算的三要素，步骤计算P26

三要素:划定衡算系统、确定衡算对象、确定衡算基准。

第三章：流体流动

1.伯努利方程的作用：判定流动方向；选择流动机械；确定进出口断面的能

量差。

2.流体阻力损失的产生原因及影响因素：

阻力损失起因于黏性流体的内摩擦力造成的摩擦阻力和物体前后压差引起的

形体阻力。

流体阻力损失的影响因素：流体的流动形态、流体的性质、流体流过的距离、

物体表面的粗糙度、物体的形状。

第四章：热量传递

1.热量传递主要有三种方式：

热传导、对流传热和热辐射

热传导又称热，使指通过物质的分子、原子和电子的振动、位移和相互碰撞

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发生的热量传递过程。

对流传热指流体中质点发生相对位移而引起的热量传递过程，通常也指流体

与固体壁面之间的热传递过程。

物体由于热的原因而放出辐射能的过程，称为热辐射。

2.对流传热边界层的传热机理：

固体壁面处的热量首先以热传导方式通过静止的流体层进入层流内层，在层

流内层中传热方式亦为热传导；然后热流经层流内层进入缓冲层，在这层流体中,

既有流体微团的层流流动，也存在一些使流体微团在热流方向上作旋涡运动的宏

观运动，故在缓冲层内兼有热传导和涡流传热两种传热方式；热流最后由缓冲层

进入湍流核心，在这里，流体剧烈湍动，由于涡流传热较分子传热强烈得多，故

湍流核心的热量传递以旋涡运动引起的传热为主，而分子运动所引起的热传导可

以忽略不计，就热阻而言，层流内层的热阻占总对流传热热阻的大部分，故该层

流体虽然很薄，但热阻却很大，因之温度梯度也很大。湍流核心的温度则较为均

匀，热阻很小。

2.辐射传热：

物体在向外发出辐射能的同时，也在不断地吸收周围其他物体发出的辐射能,

并将吸收的辐射能转换为热能，这种物体之间相互辐射和吸收辐射能的传热过程

称为辐射传热。

第五章：质量传递

1.质量传质的机理:

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分支扩散和涡流扩散，也称分子传质和涡流传质。

2.对流传质过程的机理：

在层流流动中，相邻间流体互不掺混，所以在垂直于流动方向上，只存在由

浓度梯度而引起的分子扩散，浓度梯度较大。

在湍流流动中，流体质点在沿主流方向流动的同时，还存在其他方向上的随

机脉动，从而造成流体在垂直与主流方向上的强烈混合。因此湍流流动中，在垂

直于主流方向上，除了分子的扩散外，更重要的时涡流扩散，由于质点的强烈掺

混，浓度梯度消失，组分在该区域内的浓度基本不变。

在过渡区内，分子扩散和涡流扩散同时存在，浓度梯度不层流底层中小得多。

第六章：沉降

1.沉降的类型及原理：

重力沉降（重力）、离心沉降（离心力）、电沉降（电场力）、惯性沉降

（惯性力）、扩散沉降（热运动）

2.按照悬浮物的浓度及特性，沉降可分为：

自由沉降（浓度较低流体）、絮凝沉降（浓度50-500mg/L粘结）、拥挤沉

降（浓度大于500mg/L,沉速相互干扰，位置保持不变，颗粒成层沉降）、压

缩沉降（浓度非常高）

3.重力沉降：P215（计算考雷诺数小于2的计算，使用视差法）

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视差法步骤：假设沉淀区域一求颗粒终端沉降速度一检验雷诺数

4.离心沉降和重力沉降的区别：

离心沉降的沉降方向不是向下，而是向外，即背离旋转中心；

离心沉降速度随颗粒所处的位置而变，不恒定，但重力沉降速度不变；

离心沉降速度在数值上远大于重力沉降速度，对于细小颗粒以及密度与流体

相接近的颗粒的分离，利用离心沉降要比重力沉降有效得多。

5.离心沉降的计算：P229（例6.3.1）

第七章：过滤

1.过滤的分类：

表面过滤和深层过滤

2.表面过滤：

采用织物，多孔固体等作为过滤介质，其孔一般要比待过滤流体中的固体颗

粒的粒径小，过滤时这些固体颗粒被过滤介质截留，在其表面逐渐积累成滤饼，

滤饼亦其过滤作用。表面过滤通常发生在过滤流体中颗粒物浓度较高或过滤速度

脚面，滤饼层容易形成的情况下。

3.深层过滤：

通常发生在以固体颗粒为过滤介质的过滤操作中，有固体颗粒堆积而形成的

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介质层通常就都教厚，过滤通道长而曲折，过滤介质层的空隙大于过滤流体中的

颗粒物粒径。适用于待过滤流体中颗粒物含量较少的场合。

4.过滤介质满足的条件：

要有足够的机械强度；尽可能小的流动阻力，多孔性；较高的耐腐蚀性及耐

磨性；最好表面光滑，容易剥离；有适合的级配和空隙率；价格低廉。

5.恒压和恒速过滤的计算：P245

第九章：吸附

1.物理吸附和化学吸附的区别：

物理吸附吸附力为范德华力，可进行单层和多层吸附，吸附热小，无选择性

或选择性很差，吸附可逆，易达到吸附平衡。

化学吸附吸附力为分子键力，只能进行单层，吸附热大，选择性较强，吸附

不可逆，不易达到吸附平衡。

2.吸附剂需要满足的条件：

吸附容量大、选择性强、稳定性好、适当的物理特性（良好的流动性和适当

的堆积密度，对流体的阻力小，有一定的机械强度）、价廉易得。

3.吸附平衡：

在一定的温度和压力下，当流体和吸附剂充分接触后，流体中的吸附质在两

相中达到的动态平衡的状态称吸附平衡。

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4.freundlich和langmuir方程的计算:P311

5.吸附过程的步骤：

第一步是吸附质由流体相扩散到吸附剂表面，称为外扩散；第二步是吸附质

由吸附剂的外表面向微孔中的内表面扩散称为内扩散；第三步是吸附质被吸附剂

表面吸附。

6.影响吸附的因素：

吸附剂的表面化学性质的影响（相似相吸、比表面积越大，吸附容量越大、

表面基团其重要甚至决定性作用）、溶剂与溶质性质的影响（吸附有机同系物时,

吸附量随有机碳增长而有规律地迅速增加、吸附剂在溶剂中的状态会极大的影响

吸附效果）、温度和吸附质溶解度的影响（低温有利于吸附、溶解度对有限溶解

的物质影响大，对溶解度很大或无限混溶体系的影响很小、温度和溶解度对吸附

的影响多数情况下一致）、无机盐及其他共存因素、pH值、接触时间。

第十章：其他分离过程

1.离子交换树脂按活性基团的性质可分为：

强酸性阳离子交换树脂、弱酸性阳离子交换树脂、强碱性阴离子交换树脂、

弱碱性阴离子交换树脂、螯合树脂、氧化还原树脂、两性树脂

2.离子交换的基本原理：

3.离子交换速度的控制步骤：

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边界水膜内的迁移一交联网孔内的扩散一离子交换--交联网孔内的扩散一边

界水膜内的迁移

因此离子交换速度实际上是由液膜扩散步骤或者孔道扩散步骤控制。

4.离子交换速度的影响因素：

交联度：交联度低的树脂膨胀率高，树脂内部的网孔相对大，扩散就较容易。

在内部扩散控制时，可以通过降低树脂的交联度来提高交换的速度。

颗粒度：无论在内扩散控制或是在外扩散控制的情况下，树脂颗粒度的减小

都有利于提高交换速度，尤其对内扩散控制的场合，影响更为显著。

温度：溶液温度上升，交换速度就加快，一般每上升1℃,速度加快4%~

8%o

离子的价态：离子在树脂中扩散时，由于与带相反电荷的活性基团存在库仑

引力，且离子在价态越高，引力就愈大，扩散速度就愈小。

离子半径:半径小的离子，交换速度较快；而半径大的分子在树脂中的扩散

速度很慢，因为大分子会与树脂骨架碰撞，增大扩散的路程。

溶液的浓度:溶液的浓度直接影响着扩散控制的类型，溶液浓度较低时，一

般为外扩散控制；溶液浓度增加时，为内、外扩散共同控制；溶液浓度再加大时,

则转变为内扩散控制。在外扩散控制的情况下，交换速度随浓度的增加而增大；

内、外扩散共同控制时，随着浓度的增加，交换速度增加较慢；而当内扩散控制

时，浓度再继续增加，交换速度已达到极限值，就不再增大了。

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搅拌速度：在外扩散控制时，增加搅拌速度会使交换速度增加；但当搅拌速

度增大到一定程度后，其转速再增加，对交换速度的影响就不明显了。

溶液的粘度：粘度越小，外扩散越快，内扩散越慢（对内扩散影响不大）。

5.膜分离的特点：

膜分离过程不发生相变，与其他方法相比能耗低，能量的转化效率高；

膜分离过程可在常温下进行，特别适于对热敏感物质的分离；

通常步需要投加其他物质，可节省化学药剂，并有利于步改变分离物质的原

有属性；

在膜分离过程中，分离和浓缩同时进行，有利于回收有价值的物质；

膜分离装置简单，可实现连续分离，适应性强，操作容易且易于实现自动控

制。

6.反渗透和电渗析的浓差极化现象：

在反渗透过程中，由于膜的选择透过性，溶剂从高压侧透过膜到低压侧表面

上，造成由膜表面到主体溶液之间的浓度梯度，引起溶质从膜表面通过边界层向

主体溶液扩散，这种现象即称之为浓差反渗透极化现象。

直流电场作用下，水中阴、阳离子分别通过阴膜和阳膜作定向移动，并各自

传递一定的电荷。反离子在膜内的迁移数大于其溶液中的迁移数，因此在膜两侧

形成反离子的浓度边界层。这种现象称为电渗析的浓差极化现象。

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7.反渗透的概念及机理:

在高于溶液渗透压的作用下，依据其他物质不能透过半透膜而将这些物质和

水分离开来，此过程称为反渗透。

氢键理论：与膜以氢键结合的水分子，在压力作用下，能够由一个氢键位置

转移到另一个氢键位置，通过一连串氢键断裂与形成，使水分子通过膜的表面致

密层，进入疏松的支撑层。在支撑层中有大量毛细孔水，水分子能畅通流出。

优先吸附-毛细孔流理论：由于膜的化学性质对溶质具有排斥作用，根据

Gibbs吸附方程，溶质是负吸附，水是优先吸附。因此，在膜与溶液界面附近，

溶液浓度剧烈下降，在膜的表面形成一层极薄的纯水层，纯水层的厚度与膜的表

面性质密切相关。在压力的作用下，优先吸附的水就会渗透通过膜表面的毛细孔,

从而从水溶液中获得纯水。

溶解一扩散理论：膜表面无孔，是"完整的膜”；水和溶质通过膜分两

步进行：第一步，水和溶质溶解于膜表面。第二步，在化学势差的推动下和溶质

扩散通过膜；在溶解扩散过程中，扩散是控制步骤，并服从Filk定律。

第十一章：反应动力学基础

1.反应动力学主要解决的问题：

了解反应速率，各种因素（如反应物种类、浓度、介质、温度、压力及催化

剂）对反应速率的影响；研究反应的历程或反应机理，从微观角度研究反应的全

过程。

2.反应热力学主要解决的问题：

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反应进行时是放热还是吸热、热量为多少，即反应进行中不同能量形式之间

的转化及质量关系；在给定的条件下，一个反应发生的可能性如何、反应朝哪个

方向进行，即反应的方向问题；在一定条件下，反应的速率有多少，即反应的限

度问题。

3.反应器的操作方式：

间歇操作、连续操作和半间歇操作或半连续操作。

4.间歇操作的特点：

操作特点（反应过程中不存在物料的进与出）；基本特征（反应器内组分的

组成和浓度随时间的变化而变化，为非稳态过程）；主要优点（操作灵活，设备

费低，适用于小批量生产或小规模废水的处理）；主要缺点（设备利用率低，劳

动强度大，每批的操作条件不易相同，不便自动控制）。

5.连续操作的特点：

操作特点（物料连续输入，连续输出，时刻伴随着物料的流动）；基本特征

（反应器内组分的组成和浓度不随时间的变化而变化，为稳态过程）；主要优点

（劳动生产率高，反应程度和产品质量较稳定，便与自动控制）；主要缺点（灵

活性小，设备投资高）。

6.非基元反应的两个假设：

稳态假设：某复合反应在稳定之后，其中高活性中间产物的浓度趋于0；

平衡态假设：某复合反应机理中，若某个步骤的反应远小于其他各个步骤,

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称此反应步骤为决速步骤，总反应速率由决速步骤控制，在决速步骤之前的对峙

反应保持平衡，而决速步骤之后的反应不影响总反应速率。

7.非基元反应速率方程的验证：P439

第十二章：反应动力学的解析方法

1.动力学试验的主要目的有：

确定反应速率与反应物浓度之间的关系；确定反应速率与pH、共存物质、

溶剂等反应条件的关系；确定反应速率常数及其温度、pH等反应条件的关系。

课后习题详解

目录

绪论................................................................1

第一章水质与水体自净.............................................2

第二章水的物理化学处理方法......................................18

第三章水的生物化学处理方法......................................37

第四章水处理工程系统与废水最终处置..............................51

第五章大气质量与大气污染........................................54

第六章颗粒污染物控制............................................55

第七章气态污染物控制............................................63

环境工程学

-污染物的稀释法控制.......................................66

环境工程学

绪论

0-1名词解释

答：环境：是以人类为主体的外部世界，即人类赖以生存和发展的基本条件的综

合体。

环境问题：是指由于人类活动作用于周围环境所引起的环境质量变化以及这种

变化对于人类的生产、生活及健康的影响。

环境污染：是指人类活动产生的有害物质或是因子进入系统，引起环境系统

与功能发生变化，危害人体健康和生物的生命活动的现象。

污染物质：是指在引入环境后，能对有用资源或人类健康、生物或生态系统

产生不利影响的物质。

公害：是指因环境污染造成公众生活环境恶化，并引起人群大量发病或死亡

的事件。

环境科学：是指研究人类生存环境质量极其保护与改善的科学。

0-2试分析人类与环境的关系。

答：“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环境污染问题。

答：我国人口众多，人均资源相对缺乏，环境压力过大。

我国环境污染的主要问题：（环境污染日益加剧；

《生态破坏极为严重；

、生态环境代价巨大。

0-4什么是环境工程学？它与其他学科之间的关系怎么样？

答：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

是一门运用环境科学、工程学和其他有关学科的理论方法，研究保护和合理

运用自然资源、控制和防治环境污染与生态破坏，以改善环境质量，使人

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环境工程学

们得以健康、舒适地生存与发展的学科。

0-5环境工程学的主要任务是什么？

答：环境工程学有着两方面的任务：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的损害。

0-6环境工程学的主要内容有哪些？

答(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

答：水的循环：分为自然循环和社会循环两种。

’水的自然循环：是指大自然的水通过蒸发、植物蒸腾、水汽输送、降水、地

表径流、下渗、地下径流等环节，在水圈、大气圈、岩

<

石圈、生物圈中进行连续运动的过程。

、水的社会循环：是指人类社会为了满足生活和生产的需求。要从各种天

然水体中取用大量的水，而经过使用后的水被排放出

来，最终又流入天然水体。

水污染：即水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性

物质等方面特性的改变，从而影响水的有效利用，危害人群健康或

者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。

水质：是指水和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

合性质。

水质指标：是表示水中杂质的种类、成分和数量，是判段水质是否符合要求

的具体衡量标准。

水质标准：把国家或政府部门正式颁布的统一规定称为水质标准。

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环境工程学

水环境容量：是指一定水体所能容纳污染物的最大负荷。

水体自净：是指水体在一定程度下能自身调节和降低污染的能力。

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

是如何表示？它们在环境工程中有什么用途？

答：悬浮固体：如果对水样进行可滤操作，滤渣(包括悬浮物质和另一部分胶体

物质)经烘干后的质量就是悬浮固体量，也称“总不可滤残渣”。

结果以mg/L计。

可沉固体：是指1L水样在一锥形玻璃筒内静置lh所沉下的悬浮物质数量，

其结果以mg/L计。

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。将蒸储水中

含有lmg/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)o

1-3取某水样250mL置于空重为54.3426g的古氏生烟中，经过滤、105°C烘干、

冷却后称其质量为54.3998g,再移至600℃炉内灼烧，冷却后称其质量为54.362

2go试求此水样的悬浮固体和挥发性悬浮固体量。

(54.3998-543426)x1000x1000

答：悬浮固体量==228.Smg/L

250

(54.3998-54.3622)x1000x1000

挥发性悬浮固体量==150.4mg/L

250

1-4将下列水样的电阻率值(Q-cm)换算为电导率(S/cm,mS/m):

(1)某地盐水100；(2)某地自来水2000；(3)普通蒸储水1X105

(4)高纯水10X106(5)理论纯水18.3X106(25℃)

答：lmS/m=10S/cm

11

(1)=--------------7----------=10000S/cm=1000mS/m

100Q-cm0.0001x1()

(2)!_____=__________________=500S/cm=50mS/m

一2000Q.cm().0()2X1()6Q3

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环境工程学

（3）!______==10S/cm=1mS/m

1x1Q5Q-cm0.1x|Q6Q-cm

（4）!_______=0.1S/cm=0.01mS/m

10x|Q'Q-cm

（5）1=0.055S/cm=0.0055mS/m

18.3xl06Q.加

1-5—井水的电导率为80mS/m,一河水的电阻率为2500。•cm,试分别估算它

们的溶解固体量(TDS)。

答：井水y=80mS/m=800|iS/cm

TDS(进水)=(0.55—0.70)y=0.625X800=500mg/L

河水y=-------1-------=-------i~~-=400gS/cm

2500Qcm0.0025xlO6

TDS(进水)=(0.55~0.70)y=0.625x400=250mg/L

1-6取某水样100ml,加酚献指示剂，用0.1000mol/LH。溶液滴定至终点消耗

盐酸溶液1.40ml。另取此水样100ml,以甲基橙作指示剂，用此盐酸溶液滴定

至终点用去6.60mlo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)。

A/rjic/knr.Lrpbrif：n1.40X0.1000X1000i4八\ft

答：酚献碱度P=------------------------------=1.40mmol/L

100

总碱度T=6.60x0,1000x1000

100

今P〈[T渣表1-3W：

氢氧化物碱度=

碳酸盐碱度=2[cq"]=2P

故[[=P=1.40mmol/L,

重碳酸盐碱度==T-2p=6.60-2X1.40=3.80mmol/L

1-7取水样100ml用0.1000mol/LHC1溶液测其碱度。现以酚歌作指示剂，消

耗了HC1溶液0.20ml,接着再加甲基橙作指示剂，又消耗了3.40mlo试求该水

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环境工程学

样的总碱度和各种致碱阴离子的含量（结果以mmol/L计）。

依私时小2c0.20x0.1000x1000

答：酚酗碱度P=-------------------------------=0.20mmol/L

100

(0.20+3.40)x0.1000x1000

总碱度T=--------------------------------------=3.60mmol/L

100

今P（[T,查表1-3得：

OH-]^

氢氧化物碱度=

碳酸盐碱度=2[C。：]=2P

故=P=0.20mmol/L,

重碳酸盐碱度==T-2P=3.6O-2X0.20=3.20mmol/L

1-8某水样初始pH为9.5,取100mL用0.2000mol/LH2SO4滴定至pH为8.3时

需6.2mL,若滴定至pH=4.4则还需加此液9.80ml。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CaC03的mg/L计）。

答：酚酷浓度P==24.8mmol/L

100

M/亦T2x（6.2+9.8）X0.200x1000j

总碱度T=-------------------------------------=64mmol/1L,T

100

今P〈」T渣表1-3得：

氢氧化物碱度=[0"]=0

碳酸盐碱度=2[。年]=2P

（注：碱度1mmol/L=eX50mg/L（以CaCCh计））

故[CO；J=p=24.8mmol/L=2X24.8X50=2480mg/L（以CaCO?计），

重碳酸盐碱度=[HC。；]=T-2P=64-2X24.8=14.4mmol/L

=1X14.4X50=720mg/L（以CaCCh计）

1-9有一水样取100ml用O.lOOOmol/LHCl溶液测定其碱度,加入酚酣指示剂

后，水样无色。再加甲基橙作指示剂，消耗盐酸溶液量5.20ml,另取此水样100

ml用0.0250mol/L的EDTA溶液测其硬度，用去14.60ml。试求此水样的总硬

度、碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度（结果以mmol/L、度和CaCCh的mg/L计）。

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环境工程学

答：由题得酚酥碱度P=o

（0+5.20）x0.1000x1000

总碱度T==5.20mmol/L

100

杳/表“1-3一得.产[CO2]P=0mm皿

HCO]=T=5.20mmol/L

3

14.60x0.0250x1000

总硬度=

100

=3.65mmol/L

=3.65X5.6度=20.44度

=3.65X100mg/L=365mg/L（以CaCCh计）

2

P=0,[OHJ=0,2[CO3J=0,[HCO3]=T=5.2mmol/L

•・S=2[CO?]+["CO]=5.20mmol/L

33

-S=2.6mmol/Lv总硬度3.65

，焉酸盐硬度1

=2.6X5.6度=14.56度

=—S=2.6mmol/L

2

=2.6X100m号/L=260mg/L（以CaCCh计）

非碳酸盐硬度=总硬度

--S

2

=3.65-2.6=1.05mmol/L

=1.05X5.6度=5.88度

=1.05义100mg/L=105mg/L（以CaCO3计）

1-10高锌酸钾耗氧量、化学需氧量和生化需氧量三者有何区别？它们之间的关系如

何？

答：高镒酸钾耗氧量（习惯上称为耗氧量，简写为OC,也称为高镐酸盐指数）：

在一定严格的条件下，水中各种有机物质和外加的强氧化剂KMnCU作用时

所消耗的氧化剂量，结果用氧的mg/L数来表示。

化学需氧量（又称重铝酸钾耗氧量，简写为COD）：在一定严格的条件下，

水中各种有机物质和外加的强氧化剂K2Cr2O7作用时所消耗的氧化剂量，结

果用氧的mg/L数来表示。

生化需氧量（简写为BOD）：在有氧的条件下，水中可分解的有机物由于好

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环境工程学

氧微生物（主要是好氧细菌）的作用被氧化分解而无机化所需要的氧量，结

果用氧的mg/L数来表示。

耗氧量适用于测定天然水或含容易被氧化的有机物的一般废水，而成分

较复杂的有机工业废水则常测定化学需氧量。生化需氧量所表示的有机物

中，不包括不可分解的有机物（或称难生物降解有机物），也不包括变成残

渣的那部分有机物。

高镒酸钾耗氧量、化学需氧量和生化需氧量都是用定量的数值来间接

地、相对地表示水中有机质数量的重要水质指标。如果同一废水中各种有机物

质的相对组成没有变化，则这三者之间的相应关系应是COD>BOD>OCo

1-11试讨论有机物好氧生物氧化的两个阶段。什么是第一阶段生化需氧量（La）?

什么是完全生化需氧量（BODu）?为什么通常所说的生化需氧量不包括硝化阶

段对氧的消耗量？

答：在有氧的情况下，废水中有机物质的分解是分两个阶段进行的。第一阶段

称为碳氧化阶段，主要是不含氮有机物的氧化，也包括含氮有机物的氨化，以

及氨化后生成的不含氮有机物的继续氧化。碳氧化阶段所消耗的氧量称为碳化

生化需氧量（BOD）。总的碳化生化需氧量常称为第一阶段生化需氧量或完全

生化需氧量，常以La或BODu表示。

水中的硝化细菌可氧化水中原有的氨和含氮有机物氨化分解出来的氨，最

终转化成硝酸盐。由于硝化作用所消耗的氧量成为硝化生化需氧量，即第二阶

段生化需氧量，常以LN或NOD表示。

通常所说的生化需氧量只是指碳化生化需氧量，即第一阶段生化需氧量La,

不包括硝化过程所消耗的氧量LN。这是因为生化需氧量的定义只规定：有机

物被氧化分解为无机物质。在第一阶段生物氧化中，有机物中的C变为C02,

N变为NH3,均已无机化。因此并不关心继续氧化成N02—、N03-o同时，

对于一般的有机废水，硝化过程大约在5〜7天甚至10天后才能显著展开，所

以5天的BOD测定通常是可以避免硝化细菌耗氧的干扰的。

1-12某工业区生产废水和生活污水的混合废水的BOD5为300mg/L（20℃）,它

的第一阶段生化需氧量是多少？（假定ki=0.23d1）

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环境工程学

X1300

答：La=]_]（）-"=]_]0-o.23x5=322.58mg/L

1-13某废水的BOD5（20）=210mg/L,试求此废水的BODIO（20）以及第一阶段生化需

氧量，假定ki（20尸0.17dL假设上述废水改放在30℃条件下培养测定，试问5天

的BOD应该是多少（mg/L）?

X1210

答：La（20）=]_]0%=]一]0-017x5=244.56mg/L

BOD"〃。）X（1-10"'）

017x，

=244.56x（1-10-°）=239.66mg/L

无1（30）==（20）X1.047720

=0.17x1.04730-2°=o.27d-i

心改=凡2。）Q02T+0.6）

=244.56x（0.02x30+0.6）=293.47mg/L

502（3。）=%。）（I」。

=293x（1-IO027x5）=280.21mg/L

1-14三种不同污水水样在20℃下的B0D5均为350mg/L,而它们的ki（2o）值分别

为0.25"、0.36为和0.47d1,试求每种水样的完全生化需氧量。

答（1）kj（2o）—0.25d1

xt350

（20）=]_]Q-k/0-025x5

La=]_1=370.85mg/L

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环境工程学

(2)ki(2o)=O.36d''

Xf350

(20)=]_k|Z=0-836x5

La|01-1=355.69mg/L

(3)k](2o)—0.47d1

xt350

(20)=|kiz0-047x5

La|Q=]_1=351.58mg/L

1-15一学生测某废水的生化需氧量，星期二将水样放入25℃的培养箱内，到下

星期一才作培养后测定。得BOD值为206mg/L。已知此废水2O℃ki(2o)=O.17d-1,

试求它的BOD5(20)O

答:左(25)="1(20)X1.047，2。

=0.17x1.04725-20=0.21小1

xt206

(25)kiz

La=1_|Q=J_10-0.21x6=217.30mg/L

L。⑸=La(20)(0.02T+0.6)

・•.L=%=217.30=197.55mg/L

a(20)0.02T+0.6—0.02x25+0.6

BOD^=^(1-10-^)

=197.55x（1「oof=I69.64mg/L

1-16有一受污染的河水，测得其生化需氧量（20℃）如表1-16所示：

表1-16习题1-16附表

时间/d246810

BOD/(mg/L)1118222426

试用图解法确定此河水的ki和La,并求它的BOD5值。

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环境工程学

答:

时间/d246810

0.56650.60570.64850.69340.7272

图解法=0.0205x+0.5255

R2=0.9983

0.8000

0.7000

0.6000

a

00.5000

8♦系列1

>0.4000

)—线性(系列1)

0.3000

0.2000

0.1000

0.0000

04681012

时间/d

由上图得：B=0.0205,A=0.5255

]

k.=2.61——2.61x°S°5—=0102d

A0.5255

L_=_____1____

a2.3匕2.3X0.102X0.52553'

k|Z

BOD5=La(1-10-)

=29.37x(l-10-0-102x5)=20.29mg/L

1-17通常所说的水质标准和水质要求有什么区别？

答：由国家正式颁布的统一规定，对各项水质指标都有明确的要求尺度和界限，均

为法定要求，具有指令性和法律性，有关部门、企业和单位都必须遵守，称

为水质标准。

各用水部门或设计、研究单位为进行各项工程建设或工艺生产操作，根据

必要的试验研究或一定的经验所确定的各种水质要求。这类水质要求只是一

种必要的和有益的参考，并不都具有法律性。

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环境工程学

1-18为什么制定了地表水环境质量标准，还要制定废水的排放标准？

答：地表水环境质量标准只对地表水体中有害物质规定容许的标准限值，还不

能完全控制各种工农业废弃物对水体的污染。为了进一步保护水环境质量，

必须从控制污染源着手，制定相应的污染物排放标准。

1-19什么叫水体自净？什么叫氧垂曲线？根据氧垂曲线可以说明什么问题？

答：进入水体的污染物通过物理、化学和生物等方面的作用被分散、分离或分

解，最后，水体基本上或完全地恢复到受污染前的状态，这个自然净化的过

程称为水体自净。当河流接纳废水以后排入口（受污点）下游各点处溶解氧

的变化十分复杂。以各点离排入口的距离为横坐标，溶解氧量为纵坐标作图，

即得氧垂曲线。氧垂曲线的形状会因各种条件（如废水中有机物浓度、废水

和河水的流量、河道弯曲状况、水流湍急情况等）的不同而有一定的差异，

但总的趋势是相似的。由氧垂曲线可以得到废水排入河流后溶解氧最低点的

亏氧量，及从排入点到临界点所需的时间。

1-20解决废水问题的基本原则有哪些？

答（1）改革生产工艺，大力推进清洁生产，减少废水排放量；

（2）重复利用废水；

（3）回收有用物质；

（4）对废水进行妥善处理；

（5）选择处理工艺和方法时，必须经济合理，并尽量采用先进技术。

1-21什么是“末端治理”？为什么要积极推进“清洁生产”工艺？你怎样认识“清洁

生产，，与“末端治理”的关系？

答：水处理中的“末端治理”是指排什么废水就处理什么废水。在解决工业废水

问题时应当首先深入工业生产工艺中，与工艺人员相结合，力求革新生产工

艺，尽量不用水或少用水，使用清洁的原料，采用先进的设备及生产方法，

以减少废水的排放量和废水的浓度，减轻处理构筑物的负担和节省处理费用。

1-22举例说明废水处理与利用的物理法、化学法和生物法三者之间的主要区别。

答：废水处理方法中的物理法是利用物理作用来分离废水中呈悬浮状态的污

染物质，在处理过程中不改变其化学性质。如：沉淀法不仅可除去废水中相

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环境工程学

对密度大于1的悬浮颗粒，同时也是回收这些物质的有效方法。

化学法利用化学反应的作用来处理水中的溶解性污染物质或胶体物质。

如：离子交换法可用于水的软化（去除Ca2+、Mg2+）和除盐（去除水中

全部或部分的阴阳离子）。

生物法主要利用微生物的作用，使废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物

转化为无害的物质。如：好氧生物处理主要是利用好氧微生物降解水中溶解

和胶体状态的有机污染物。

1-23—废水流量q=O.15m3/s,钠离子浓度pi=2500mg/L,今排入某河流。排入口

上游处河水流量Q=20n?/s,流速v=0.3m/s,钠离子浓度po=12mg/L0求河流下

游不远处的钠离子浓度。

答：y=0.3m/sa=0.8

pq+p^aQ2500x0.15+12x0.8x20«一,

p=^}=-----------------------------=35.mg/Lr

aQ+q0.8x20+0.15

1-24一污水厂出水排入某一河流。排入口以前河流的流量Q=1.20m3/s,BOD5=4.1

mg/L,【b】=5.0mg/L,〔明门=3.0mg/L；污水厂出水的流量q=8640rrf/d,BODs

=20mg/L,【b]=80mg/L,1加与）=10mg/L。假定排入口下游不远某点处出水

与河水得到完全混合，求该点处的河水水质。

答：q=8640m3/d=0.1m3/s

於4.1x1.20+20x0.1⑺〃

B°05（mix）=--------]------=532mg/L

r,15.0x1.20+80x0.1srr/r

]mix）=--------丁["-------=roJImg/L

l•乙I\J•

…13.0x1.20+10x0.1—/r

P°3鼠）=-----------------=3.53mg/L

1-25某生活污水经沉淀处理后的出水排入附近河流。各项参数如表1-17所示。

试求：（1）2天后河流中的溶解氧量；（2）临界亏氧量及其发生的时间。

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环境工程学

表1-17习题1-25附表

参数污水厂出水河水

流量/n?•s-10.25.0

水温/℃1520

DO/mgL-11.06.0

BOD(2o)/mgL-l

51003.0

ki(2o)/d~10.2—

k2(20)/d~1—0.3

八八L0x0-2+6.0><5.0…“

答(1)sn=5.S\mg/L

Ci100x0.2+3.0x5.0…”

BOD$.==6.73mg/L

5mix0.2+5.05

15x0.2+20x5.0

=19.81℃

0.2+5.0

=BOD51向=6.73=7.48mgIL

01-10'k，11-1002*5

%s)=3)X1047—。

=0.2xl.04719-81-2°=0.199J-1

峪对)=@20)X1.016—°

=0.3xl.0161981-20=0299/1

查表或者计算19.81℃时清洁水的饱和溶解氧：

477.8

DOs(19.81℃)=-------»=917mg/L

t+52..26

初始亏氧量：Do=9.17-5.81=3.36mg/L

一」

0t="J(10-kJo-k2?)+DoX:10一卜2t

k2-k{

Q-0.199x2_IQ-0.299x2

_0.199x7.48x/1)+3.36X10-°-299X2

-0.299-0.1981

=3.05mg/L

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环境工程学

DO=9.17-3.05=6.12mg/L

I1^[—―I

t=