环境工程习题解答

环境⼯程习题解答

《环境⼯程》习题解答

第⼀次1. 根据我国的《环境空⽓质量标准》的⼆级标准，求出SO 2、NO 2、CO 三种污染物⽇平均浓度限值的体积分数。

解：由我国《环境空⽓质量标准》⼆级标准查得三种污染物⽇平均浓度限值如下：SO2：0.15mg/m 3，NO2：0.12mg/m 3，CO ：4.00mg/m 3。按标准状态下1m 3⼲空⽓计算，其

摩尔数为mol 643.444.221013

=?。故三种污染物体积百分数分别为： SO 2：

ppm 052.0643.44641015.03=??-，NO 2：ppm 058.0643.44461012.03

=??- CO ：

ppm 20.3643

.44281000.43

=??-。

2. CCl 4⽓体与空⽓混合成体积分数为1.50×10－

4的混合⽓体，在管道中流动的流量为10m 3N 、/s ，试确定：1）CCl 4在混合⽓体中的质量浓度ρ（g/m 3N ）和摩尔浓度c（mol/m 3N ）；2）每天流经管道的CCl 4质量是多少千克？ 解：1）ρ

（g/m 3N ）3

3

4/031.110

4.221541050.1N m g ==-- c （mol/m 3N ）3

33

4

/1070.610

4.221050.1N m mol ---?=??=。 2）每天流经管道的CCl 4质量为1.031×10×3600×24×10－

3kg=891kg

3. 已知重油元素分析结果如下：C ：85.5% H ：11.3% O ：2.0% N ：0.2% S ：1.0%，试计算：1）燃油1kg 所需理论空⽓量和产⽣的理论烟⽓量； 2）⼲烟⽓中SO 2的浓度和CO 2的最⼤浓度；3）当空⽓的过剩量为10%时，所需的空⽓量及产⽣的烟⽓量。 解：1kg 燃油含：

重量（g ） 摩尔数（g ） 需氧数（g ）C 855 71.25 71.25 H 113－2.5 55.25 27.625 S 10 0.3125 0.3125 H 2O 22.5 1.25 0 N 元素忽略。

1）理论需氧量 71.25+27.625+0.3125=99.1875mol/kg

设⼲空⽓O 2：N 2体积⽐为1：3.78，则理论空⽓量99.1875×4.78=474.12mol/kg 重油。 即474.12×22.4/1000=10.62m 3N /kg重油。

烟⽓组成为CO 271.25mol ，H 2O 55.25+11.25=56.50mol ，SO 20.1325mol ，N 23.78×99.1875=374.93mol 。理论烟⽓量 71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg 重油。即502.99×22.4/1000=11.27 m 3N /kg 重油。2）⼲烟⽓量为502.99－56.50=446.49mol/kg 重油。

SO 2百分⽐浓度为

%07.0%10049

.4463125

.0=?，

空⽓燃烧时CO 2存在最⼤浓度%96.15%10049.44625

.71=?。

3）过剩空⽓为10%时，所需空⽓量为1.1×10.62=11.68m 3N /kg 重油， 产⽣烟⽓量为11.267+0.1×10.62=12.33 m 3N /kg 重油。4. 普通煤的元素分析如下：C6

5.7%；灰分18.1%；S1.7%；H3.2%；⽔分9.0%；O2.3%。（含N 量不计）

1）计算燃煤1kg 所需要的理论空⽓量和SO 2在烟⽓中的浓度（以体积分数计）； 2）假定烟尘的排放因⼦为80%，计算烟⽓中灰分的浓度（以mg/m 3表⽰）；3）假定⽤硫化床燃烧技术加⽯灰⽯脱硫。⽯灰⽯中含Ca35%。当Ca/S 为1.7（摩尔⽐）时，计算燃煤1t 需加⽯灰⽯的量。解：相对于碳元素作如下计算：%（质量） mol/100g 煤 mol/mol 碳 C 65.7 5.475 1 H 3.2 3.2 0.584 S 1.7 0.053 0.010 O 2.3 0.072 0.013

灰分 18.1 3.306g/mol 碳 ⽔分 9.0 1.644g/mol 碳 故煤的组成为CH 0.584S 0.010O 0.013， 燃料的摩尔质量（包括灰分和⽔分）为molC g /26.18475

.5100

=。燃烧⽅程式为 222222013.0010.0584.078.3010.0292.0)78.3(nN SO O H CO N O n O S CH +++→++

n=1+0.584/4+0.010－0.013/2=1.1495 1）理论空⽓量

kg m kg m /74.6/104.22100026

.18)

78.31(1495.1333=+?-；

SO 2在湿烟⽓中的浓度为

%174.0%10018

644

.11495.178.3010.0292.01010

.0=?+

+++

2）产⽣灰分的量为kg g /8.144%80100

1000

1.18=??

烟⽓量（1+0.292+0.010+3.78×1.1495+1.644/18）×1000/18.26×22.4×10－3=6.826m 3/kg

灰分浓度为310826

.68

.144?mg/m 3=2.12×104mg/m 3

3）需⽯灰⽯kg 21.103%

3540

7.100.32%

7.11000=/t 煤

5 ⼲烟道⽓的组成为：CO 211%（体积），O 28%，CO2%，SO 2120×10－

6（体积分数），颗粒物30.0g/m 3（在测定状态下），烟道⽓流流量在700mmHg 和443K 条件下为5663.37m 3/min ，⽔⽓含量8%（体积）。 试计算：1）过量空⽓百分⽐；2）SO 2的排放浓度（3/m g µ）；3）在标准状态下（1atm 和273K ），⼲烟道体积；4）在标准状态下颗粒物的浓度。 解：1）N 2%=1－11%－8%－2%－0.012%=78.99% 由《⼤⽓污染控制⼯程》P46 （2－11） 空⽓过剩%5.50%100)

25.08(99.78264.02

5.08=??--??-

2）在测定状态下，⽓体的摩尔体积为

mol L P T T V P V /46.39322

.133700273443

4.22101325221112==?=

； 取1m 3烟⽓进⾏计算，则SO 2120×10－6m 3，排放浓度为

63

3

12010(18%)640.179/39.4610

g m --??-?=?。 3）3

22.45663.37(18%)2957/min 39.46N m ??-=。 4）3

/85.5222.4

39.460.03N

m g =?。

第⼆次1 根据以往的分析知道，由破碎过程产⽣的粉尘的粒径分布符合对数正态分布，为此在对该粉尘进⾏粒径分布测定时只取了四组数据（见下表），试确定：1）⼏何平均直径和⼏何标准差；2）绘制频率密度分布曲线。

解：在对数概率坐标纸上作出对数正态分布的质量累积频率分布曲线， 读出d 84.1=61.0m µ、d 50=16.0m µ、d 15。9=4.2mµ。81.3501

.84==

d d g σ。 作图略。

2 根据下列四种污染源排放的烟尘的对数正态分布数据，在对数概率坐标纸上绘出它们的筛下累积频率曲线。 污染源 质量中位直径 集合标准差 平炉 0.36 2.14 飞灰 6.8 4.54 ⽔泥窑 16.5 2.35 化铁炉 60.0 17.65 解：绘图略。3 已知某粉尘粒径分布数据（见下表），1）判断该粉尘的粒径分布是否符合对数正态分布；2）如果符合，求其⼏何标准差、质量中位直径、个数中位直径、算数平均直径及表⾯积－体积平均直径。

解：在对数概率坐标纸上作出对数正态分布的质量累积频率分布曲线，读出质量中位直径d 50（MMD ）=10.3m µ、d84.1=19.1m µ、d 15。9=5.6m µ。85.150

1

.84==

d d g σ。 按《⼤⽓污染控制⼯程》P129（5－24）m NMD NMD MMD g µσ31.3ln 3ln ln 2

=?+=；

P129（5－26）m d NMD d L g L µσ00.4ln 21ln ln 2

=?+

=； P129（5－29）m d NMD d sv g sv µσ53.8ln 2

5ln ln 2

=?+=。

4 对于题5.3中的粉尘，已知真密度为1900kg/m 3，填充空隙率0.7，试确定其⽐表⾯积（分别以质量、净体积和堆积体积表⽰）。

解：《⼤⽓污染控制⼯程》P135（5－39）按质量表⽰g cm d S Psv m /107.3623?==

ρ

P135（5－38）按净体积表⽰323/1003.76

cm cm d S sv

V ?==

P135（5－40）按堆积体积表⽰323/1011.2)

1(6cm cm d S sv

b ?=-=

ε。

5 根据对某旋风除尘器的现场测试得到：除尘器进⼝的⽓体流量为10000m 3N /h ，含尘浓度为4.2g/ m 3N 。除尘器出⼝的⽓体流量为12000 m 3N /h ，含尘浓度为340mg/ m 3N 。试计算该除尘器的处理⽓体流量、漏风率和除尘效率（分别按考虑漏风和不考虑漏风两种情况计算）。 解：⽓体流量按P141（5－43）s m Q Q Q N N N N /11000)(213

21=+=； 漏风率P141（5－44）%20%10010000

2000

%100121=?=-=N

N

N Q Q Q δ；

除尘效率：

考虑漏风，按P142（5－47）%3.90100002.412000340.0111122=??-=-

=N N N N Q Q ρρη

不考虑漏风，按P143（5－48）%9.912.4340

.01112=-=-

=N N ρρη

6 对于题5.5中给出的条件，已知旋风除尘器进⼝⾯积为0.24m 2，除尘器阻⼒系数为9.8，进⼝⽓流温度为423K ，⽓体静压为－490Pa ，试确定该处尘器运⾏时的压⼒损失（假定⽓体成分接近空⽓）。

解：由⽓体⽅程RT Mm

PV =得L g RT PM V m /832.042331.829)4901001.1(5=??-?==

=-ρ s m A Q v /9.173600

24.0273423

10000=??

=

= 按《⼤⽓污染控制⼯程》P142（5－45）Pa P 13119.172

832

.08.92=??

=?。

7 有⼀两级除尘系统，已知系统的流量为2.22m 3/s ，⼯艺设备产⽣粉尘量为22.2g/s ，各级除尘效率分别为80%和95%。试计算该处尘系统的总除尘效率、粉尘排放浓度和排放量。 解：按《⼤⽓污染控制⼯程》P145（5－58）%99%)801%)(951(1)1)(1(121=---=---=ηηηT

粉尘浓度为33/10/22

.22

.22m g m g =，排放浓度10（1－99%）=0.1g/m 3； 排放量2.22×0.1=0.222g/s 。

8 某燃煤电⼚除尘器的进⼝和出⼝的烟尘粒径分布数据如下，若除尘器总除尘效率为98%，试绘出分级效率曲线。

解：按《⼤⽓污染控制⼯程》P144（5－52）ii