大气污染控制工程课后习题答案(蒋文举版).docx

1、大气污染控制工程课后习题答案（蒋文举版）第一章 概论 习题 P181.5 废气流量为 1000 m3N/s ，SO2 的体积分数为 1.6 10-4 ，试确定：SO2 在混合气体中的质量浓度；每天的 SO2 排放量（kg/d）。解： SO2 的浓度=1.6 102 64/22.4=457 mg/m3457 mg/ m3 1000 m3N/s 360024=39484.8 kg/d1.6 成人每次吸入的空气量约为 500cm3，假定每分钟呼吸 15 次，空气中颗粒物的浓度为 200 ug/m3 ，试计算每小时沉积于肺泡内的颗粒物质量。已知该颗粒物在肺泡中的沉降系数为 0.12。解：500cm3

2、1560=450000 cm3=0.45 m30.45 m3 200 ug/m3 0.12= 10.8 ug1.7 根据我国的环境空气质量标准的二级标准，求出 SO2 、NO2 、CO 三种污染物的日均浓度限值的体积分数。解：SO2、NO2、CO环境空气质量标准的日均浓度二级标准分别为 0.15、0.12、4.0 mg/m30. 15 mg/m3=0.1522.4/64=0.0525ppm=5.25 10-80. 12 mg/m3=0.1222.4/46=0.0584ppm=5.84 10-84.0 mg/m3=4.0 22.4/28=3.20ppm=3.2 10-61.8 在某市中心区的道路

3、两侧监测点测定的大气污染物浓度分别为：CO 5.210-6（1 小时值的日平均值）NO2 0.0310-6（1 小时值的日平均值）SO2 2.3 10-6（1 小时值的日平均值）TSP 0.15 mg/m3（1 小时值的日平均值）PM10 0.035 mg/m3（1 小时值的日平均值）O3 0.0310-6（1 小时值的日平均值）试问哪些大气污染物超过我国颁布的环境空气质量标准（GB3095-96）中规定的二级标准。解：指标1 小时平均值换算 mg/m3标准 mg/m3是否达标CO5.2 10-66.510.0达标NO20.03 10-60.0620.24达标SO22.3 10-66.570.

4、50未达标TSP0. 15 mg/m30.150.3*3=0.9达标PM100.035 mg/m30.0350.15*3=0.45达标O30.03 10-60.0640.20达标第二章 燃烧与大气污染 习题 P482.1 已知重油元素质量分数分析结果为：C：82.3% ，H：10.3% ，O：2.2% ，N：0.4%， S：4.8%，试计算：燃烧 1kg 所需的理论空气量和产生的理论烟气量；干烟气中 SO2 的浓度和 CO2 的最大浓度（以体积分数计）；当空气的过剩量为 10%时，所需的空气量及产生的烟气量。解：理论空气量可由式（2-2）得到：Va0 =8.881c,y+3.329s,y+26

5、.457H,y-3.333o,y=（8.88182.3%+3.3294.8%+26.457 10.3%-3.3332.2%）m3N/(kg 燃料) = 10. 121 m3N/(kg 燃料)理论烟气量可由式（2-7）得到：Vf0= 1.866c,y+11. 111H,y+0.699s,y+0.79 Va0+0.799N,y=（1.8660.823+11.1110. 103+0.6990.048+0.79 10. 121+0.7990.004）m3N/(kg 燃料) = 10.713 m3N/(kg 燃料)Vdf0= 10.71311.1110.103=9.569 m3N/(kg 燃料)干烟气中

6、 SO2 的浓度和 CO2 的最大浓度：SO2 =(0.6990.048/9.569) 100%=0.36%重油中碳与理论空气中的氧完全燃烧时，则烟气中的 CO2 浓度最大，因此：CO2，max=(1.8660.823/9.569) 100%= 16. 1%10%过剩空气下燃烧：= 1.1Va= 1.1 10. 121 m3N/(kg 燃料)=11. 133 m3N/(kg 燃料)Vf=（10.713+1.01610.1 10. 121）=11.741 m3N/(kg 燃料)2.2 普通煤的各成分质量分数分析为：C：65.7% ，灰分：18.1% ，S：1.7% ，H：3.2%， 水分：9.0

7、%，O：2.3%，含 N 量不计。计算燃煤 1kg 所需要的理论空气量和 SO2 在烟气中的浓度（以体积分数计）。解：理论空气量由式（2-2）得到：Va0 =8.881c,y+3.329s,y+26.457H,y3.333o,y=（8.8810.657+3.3290.017+26.4570.0323.3330.023）m3N/(kg 燃料) =6.662 m3N/(kg 燃料)SO2 在烟气中的浓度：（忽略空气中的湿含量）(含 N 量不计)理 论 湿 烟 气 量 为 ： Vf0= 1.866c,y+11. 111H,y+1.24 （Va0a+H,y ） +0.699s,y+0.79 Va0+0

8、.799N,y = 1.8660.657+11.1110.032+1.240.09+0.6990.017+0.796.662=6.696 m3N/(kg 燃料)m SO2 = 1 1.7%2=0.034kgV 烟气=6.696 m3N/(kg 燃料) 1kg=6.696 m3SO2 在烟气中的浓度（以体积分数计）=0.6990.0174/6.696=0.00182=0. 182%SO2 在烟气中的浓度（不以体积分数计）C= m SO2/ V 烟气=0.034/6.696=0.00508 kg/ m3=5080mg/ m3第三章 大气污染控制的基础知识 习题 P783.3 某烟气脱硫系统的烟气处

9、理量为 100000 m3N/h ，烟气中含 SO2 为 4500mg/ m3N 。新鲜 石灰中 CaO 含量为 96%，系统在钙硫比为 1.2 的情况下，欲使尾气中 SO2 下降到 650 mg/m3N ，试计算石灰的消耗量。解：在系统中，SO2 与 CaO 发生化学反应：SO2+CaO+1/2O2=CaSO464 561.2x G 石灰 0.96设需要石灰为 G 石灰（kg/h），对 SO2 作物料衡算：（1） 进入系统的 SO2 流率：4500mg/ m3N 10-3 100000 m3N/h=450 kg/h （2） 流出系统的 SO2 流率：650mg/ m3N 10-3 10000

10、0 m3N/h=65 kg/h（3） 系统中无 SO2 生成（4） 系统中 SO2 的消耗等于 SO2 与 CaO 的反应量。按钙硫比为 1.2 计算，SO2 的消耗量为：640.96G 石灰(1.2 56) kg/h（5） 稳态过程，GA=0 ，则按式（3-8）可得：450640.96G 石灰(1.2 56) kg/h=65 kg/hG 石灰=421. 1 kg/h3.9 将两台除尘装置串联在一起净化烟气中的粉尘，其第一级除尘效率为=91.9%，第二 级除尘效率为=82% ，问改两级串联除尘系统的总除尘效率为多少？解：根据（3-63）可得：T=1(1-1)(1-2)= 1(191.9%)(1

11、82%)=98.542%第四章 颗粒物污染物的去除 习题 P1284.15 除尘器系统的处理烟气量为 10000 m3/h ，初始含尘浓度为 6g/m3 ，拟采用逆气流反 吹清灰袋式除尘器，选用涤纶绒布滤料，要求进入除尘器的气体温度不超过 393k ，除尘器的压力损失不超过 1200 pa ，烟气性质近似于空气。试确定：过滤速度；粉尘负荷；除尘器的压力损失；最大清灰周期；滤袋面积；滤袋尺寸（长度和直径）和滤袋条数。解：本题为简单的设计题，部分参数需要自己选定：由 p122 中，取过滤速度为 2 m/min ，由 p119 中，取粉尘负荷为 0.2 kg/m2 ，粉尘层 比电阻=5 1010 m

12、/kg，清洁滤料的阻力系数为 0.5 107m- 1，气体粘度查书本后面表格得：393k 时的空气粘度 2.33 10-6kg s/m2。除尘器的压力损失P=Pc+ Pf= 1200+（0.5 107+5 10100.2）2.33 10-6 2/60= 1200+782= 1982 pa最大清灰周期 按实际情况确定。滤袋面积 A=Q/u= 10000 m3/h / 2 m/min=83.3 m2滤袋尺寸（长度和直径）和滤袋条数。滤袋长度取 4 m ，直径取 200 mm ，则每个滤袋的面积为：A=dl = 4 0.2 2.512 m2滤袋条数 n 83.3/2.512 33.16 最后取 n

13、等于 34 个。第五章 吸收法净化气态污染物 习题 P1625.1 试求 303k ，氢气的分压为 2104Pa 时氢气在水中的溶解度。yizhi 氢气在水中的亨利系数 EH2=7.39107Pa。解： xA=PA/EA=2 104/7.39 107=2.71 10-4（摩尔分率）溶解度是指一定温度下, 100 克溶剂中达到饱和时所能溶解的溶质的克数。假设 100 克水中，则水的摩尔数为 5.556mol，那么溶质氢气的摩尔数为 0.0015 mol，氢气的溶解度为：0.0015 mol2g/ mol=0.003 g5.7 已知某低浓度气体 溶质被 吸 收 时 ，平衡关 系服 从 亨利 定律

14、，气膜 吸 收系数 kG=2.7410-7 kmol/（ m2 s kPa），液膜吸收系数 kL=6.9410-5 m/s ，亨利系数 H=1.5kmol/（m3 kPa）。试求吸收总系数 KG ，并分析该吸收过程的控制因素。解：1/KG= 1/kG+1/（kL H）=3.66 106KG=2.73 10-7 kmol/（m2 s kPa）气相传质阻力：1/kG=3.6 106液相传质阻力：1/（kL H）=9.6 103液相传质阻力远远大于气相传质阻力，该吸收过程为气膜控制步骤。第六章 吸附法净化气态污染物 习题 P1966.6 在直径为 D=1.4m 的立式吸附器中，装有密度为=220kg

15、/m3 的活性炭，炭层厚度 z=1.0m ，含苯废气以 1.4m/min 的速率通过活性炭层，废气含苯的初始浓度0=39g/m3,设 苯蒸气被活性炭完全吸附，活性炭对苯的平均活性为 7% ，解吸后苯在活性炭中的残余吸附量为 0.8% ，求：每次间歇操作的时间；每次吸附所能处理的废气量。解： m=V=220kg/ m3 （1.4m/2）2 1.0m=338.492kg2=7% 1=0.8% = 14m/min/60=0.233m/sA=（1.4m/2）=1.5386m2 1=39g/m3 2=0所以B=m(2 - 1)/ A(1 -2)=338.492(7%0.8%) 1000/(0.233 1

16、.538639) = 1501s=25min吸附苯的质量：G= m(2 - 1)= 338.492kg(7%-0.8%)=21kg废气总量：V=25min14m/min（1.4m/2）2=538.51m36.8 某活性炭床被用来净化含 CCl4 的废气，其操作条件是：废气流量为 20 m3/min, 温度为 25 , 压力为 101.33kPa，CCl4 的初始含量为 90010-6（体积分数），床深 0.6m， 空塔气速为 0.3m/s 。假定活性炭的装填密度为 400kg/ m3 ，操作条件下的吸附容量为 饱和吸附容量的 40% ，实验测得其饱和容量为 0.523kg（CCl4）/kg(活

17、性炭) 。求： 当吸附床长宽比为 2:1 时，试确定长的过气截面；计算吸附床的活性炭用量；试确定吸附床穿透前能够连续操作的时间。解： A=Q/V= 20 m3/min/(600.3m/s)=1. 11m2设长宽比 2x ，则宽为 x，2x2= 1.11 求得 x=0.74m 2x= 1.48m m 活性炭=400kg/ m3 0.6m0.74m1.48m=262.8kg假设吸附床穿透的吸附容量等于操作条件下的吸附量，则0.523kg40%=0.209 kg（CCl4 ）/kg(活性炭)能够吸附 CCl4 的量为：0.209 kg（CCl4 ）/kg(活性炭) 262.8kg=54.93kg M

18、(CCl4)=154 g/molC=900 10-6 154/（22.4 10-3 ）=6.2g/m3t=54.93kg 1000/(6.2 g/m3 20 m3/min)=443min第七章 催化法净化气态污染物 习题 P2227.6 用氨催化还原法治理硝酸车间排放含有 NOx 的尾气。尾气排放量为 6500 m3N/h， 尾气中含有 NOx 为 0.28% ，N2 为 95% ，H2O 为 1.6% ，使用催化剂为直径 5mm 球 形粒子，反应器入口温度为 493K ，空速为 9000/h ，反应温度为 533K ，空气速度为 1.52 m/s ，求催化固定床中气固相的接触时间；催化剂床层

19、体积；催化剂床层高度；催化剂床层阻力。解：接触时间=1/9000 h=0.4 sVR =tqv=6500/9000=0.72m3 截面积：6500 m3N/h1.52 m/s= 1. 188 m2D2=4A/ D2=4A 孔隙率为 0.92H=4 VR / (1-) D2=（40.72）/（0.084 1. 188） = 7.58 m 公式见 P214。P =mHpu0(2) (1 一 ) 2de 3m =150 Re m+ 1.75Re = s g d v0 pm g (1 一 )第八章 生物法净化气态污染物 习题 P2448.1 生物法净化气态污染物的基本原理是什么？答：废气生物处理是利用

20、微生物的生命过程把废气中的气态污染物分解转化成少害甚 至无害的物质。在适宜的环境条件下，微生物不断吸收营养物质，并按照自己的代谢 方式进行新陈代谢活动，把废气中的污染物转化成为简单的无机物 CO2 和水，以及细胞物质。8.3 温度和 pH 对微生物生长的影响有哪些？答：温度可以改变微生物的代谢速率，影响污染物的物理状态，是的一部分污染物发生固-液-气之间的转换，从而影响生物净化效果。每种微生物都有不同的 pH 要求，大多数微生物 pH 的适应范围为 4- 10，最佳 pH 为 6.5-7.5，一些有机物的降解会产生酸性物质，应采用添加石灰、大理石等来增加缓冲能力，调节 pH。第十章 大气扩散与

21、污染控制 习题 P30010.3 电厂烟囱高度为 40m ，内径为 0.6m ，排烟速度 21m/s ，烟气温度 420k ，环境温 度 293k ，源高处的平均风速为 4m/s ，大气为中性层结，试用不同的抬升公式计算此情况下的有效烟囱高度。解：霍兰德公式：H=6.27m H=Hs+H=46.27 m国家标准：H= 12.6 m H=Hs+H=52.6 m10.4 位于郊区的某酸厂烟囱高度为 70m，其 SO2 排放量为 100g/s，地面风速（按 10m计算）为 3m/s ，大气稳定度为 D ，请确定下风向 2km 处的 SO2 地面浓度。解：大气稳定度为 D ，郊区，m=0.15U=3*

22、（70/10）0.15=4 m/s2km 处的y= 120m； z=50m ，代入地面轴线浓度公式C=0.495 mg/m310.6 位于郊区的甲乙两临近厂均排放含 SO2 废气，甲厂排放点位于乙厂排放点上方向 偏东 45 角 1.2km 处，甲厂从 100m 烟囱排放 SO2 废气的强度为 900g/s ，烟气温度为 160 , 乙厂从 80m 烟囱排放 SO2 废气的强度为 800g/s ，烟气温度为 140 , 如地面 以上 100m 气层盛行北风，地面风速为 1.0m/s，大气稳定度为中性，环境温度为 20 ,试问乙厂下风向 5km 处 SO2 的浓度是多少？解：甲厂1.2km北风849m乙厂 849m 5km乙厂：地面轴线浓度公式：m=0.15 ，查图y=280m； z=90m ，C1=4.97 mg/m3甲厂：地面浓度公式：x=5849m ，查图y=300m； z=100m ，m=0.15 ，y=849m， C2=0.075 mg/m3C=C1+C2=5.045 mg/m3