环境工程学大气处理.doc

完整word版)环境工程学大气处理
填空题
1.大气可分为五层：对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。
2.干洁空气的主要成分是氮气N2、氧气O2和氩Ar。
3.大气污染物可分为两大类：颗粒污染物和气态污染物。
4.气态污染物种类极多，主要有五类：以SO2为主的硫化合物、以NO和NO2为主的含氮化合物、碳的化合物、碳氢化合物及卤素化合物等。
5.二次污染物主要有硫酸烟雾和光化学烟雾等。
6.新标准将环境空气质量功能区分为三类。环境空气质量标准分为三级。
7.旋风除尘是利用旋转的含尘气流所产生的离心力，将颗粒污染物从气流中分离出来的过程。一般做预除尘用。
8.外旋流速度随半径的增大而减小，内旋流速度随半径的增大而增大。
9.静电除尘原理包括：气体电离、粒子荷电、荷电离子的迁移、颗粒的沉积与清除四个过程。
10.工业用的电除尘器均采用负电晕放电的形式。用于空气调节的小型电除尘器多采用正电晕放电。
11.粒子的比电阻在10^4~5×10^10Ω·cm的范围内，最适宜静电除尘。
12.板式静电除尘器主体结构由电晕极、集尘极、清灰装置、气流分布装置和灰斗组成。
13.袋式除尘过程分为两个阶段，其主要除尘作用的是粉尘的初层，滤布的作用是支持／骨架的作用。
14.常用的清灰方式有机械振动清灰和脉冲清灰。
15.湿式除尘机理涉及惯性碰撞、扩散效应、粘附、扩散漂移与热漂移、凝聚等作用。
16.列举三种湿式除尘器：机械喷雾塔、冲击式湿式除尘器、文丘里湿式除尘器、中心喷雾旋风洗涤器。
17.吸收是利用气体混合物中不同组分在吸收剂中溶解度的不同，或者与吸收剂发生选择性化学反应，从而将有害组分从气流中分离出来的过程。
18.气体混合物与适当的多孔性固体接触时，利用固体表面存在的未平衡的分子引力或化学键力，把混合物中某一组分或某些组分吸留在固体表面上。这种分离气体混合物的过程称为气体吸附。
19.物理吸附主要是靠分子间的范德华引力产生的。化学吸附是靠吸附剂与吸附质之间的化学键力产生的，只能是单层吸附。
20.吸附装置可分为固定床、流动床和沸腾床。
21.在大气污染控制中，仅利用多相正催化作用，化学反应为催化氧化和催化还原。
22.催化剂通常由主活性物质、载体和助催剂组成。
23.燃烧净化包括直接燃烧、热力燃烧和催化燃烧三种方法。
24.直接燃烧在石油工业和石油化学工业中，主要是“火炬”燃烧。
25.废气生物处理的主要方法可分为活性污泥法、微生物悬浮液法、土壤法和堆肥法。
26.风对污染物浓度分布的第一个作用是整体输送，第二个作用是冲淡稀释。
27.近地层大气湍流有两种形式：机械湍流和热力湍流。
28.大气稳定度分为六级，即A极不稳定、B不稳定、C弱不稳定、D中性、E稳定、F极稳定。
29.粒径大于1μm的颗粒，电场荷电占优势；粒径小于0.2μm的颗粒，扩散荷电占优势；粒径为0.2~1μm的颗粒，两种荷电必须考虑。
30.标准状态(0 ºC、1.013×10^5Pa)下，干气体流量，平均捕集效率ηT＝[1－﹙ρeNQeN/ρONQON﹚] ×100％
31.将几级净化装置串联时，总效率ηT＝1－﹙1－η1﹚×﹙1－η2﹚×﹙1－η3﹚×···
32.一般将按有效驱进速度Wp表达的除尘效率方程式称为多依奇—安德林方程式：η＝1－exp[﹣﹙Ac/Q﹚Wp] 。
33.有效源高度H﹙m﹚等于烟筒实体高度Hs﹙m﹚与烟气抬升高度ΔH﹙m﹚之和，H＝Hs＋ΔH。

名词解释
1.干洁空气：除去水汽和微粒的空气。
2.大气污染：通常是指由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中，呈现出足够的浓度达到足够的时间，并因此而危害人群的舒适、健康和福利或危害了环境的现象。
3.总悬浮颗粒物TSP：系指大气中粒径小于100μm的所有固体颗粒。
4.一次污染物：若大气污染物是从污染源直接排出的原始物种，称~。
5.二次污染物：进入大气的一次污染物之间相互作用或一次污染物与正常大气组分发生化学反应，以及在太阳辐射的参与下引起光化学反应而产生的新的污染物。
6.空气动力径da：在静止的空气中颗粒的沉降速度与密度为1g/cm3的圆球的沉降速度相同的圆球直径。
7.斯托克斯径dst：在层流区内的空气动力径。 (对颗粒的雷诺数Re＜2.0)
8.分割粒径(半分离粒径)dc50：分机效率为50％的颗粒的直径。
9.终极沉降速度μt(m/s)：μt＝﹙ρp·g·dp^2﹚/18μ (μ流体粘度Pa·s，dp球形颗粒的直径，ρp颗粒的密度kg/m3)
10.旋风除尘器的压力降(损失)：ΔP＝ζ(ρVi^2/2) (ζ是旋风除尘器的压损系数或阻力系数)
11.电场荷电：离子在电场力作用下做定向运动，并与粒子碰撞而使粒子荷电。
12扩散荷电：是由离子的扩散而使粒子荷电。
13. 反电晕：如荷电颗粒层过厚，则在集尘极的颗粒层中，形成的电压梯度过大，就会造成颗粒层空隙中的气体电离，即产生电晕放电。
14.驱动速度（颗粒向集尘极的）ω(m/s)：ω＝qpE/3πμdp （E集尘电场强度v/m，qp颗粒和电量C，dp颗粒直径m，μ气体粘度Pa•s）
15.风速廓线模式： 指数率：ū＝u10﹙z/10﹚^m (ū高度z处的平均风速m/s，u10高度10m处的平均风速m/s，m常数与大气稳定度、地形有关，查表可得)

简答题
1.对流层特点？
①温度随高度的增加而降低
②空气对流
③温度、湿度等各要素水平分布不均匀
2.废气排放控制系统？
①污染物的捕集 ②颗粒污染物的控制
③气态污染物控制 ④污染物的稀释法控制
3.颗粒污染物控制的方法和设备主要分类？
①机械力除尘器：重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器
②过滤式除尘器：袋式过滤器和颗粒层过滤器
③静电除尘器：干式静电除尘器和湿式静电除尘器
④湿式静电除尘器：泡沫除尘器、喷雾塔、填料塔、冲击式除尘器、文丘里洗涤器等。
4.简答影响除尘（捕集）效率的因素【选择】
①入口风速或流量 ②除尘器的结构尺寸 ③粉尘粒径与密度
④气体温度 ⑤灰斗的气密性 ⑥二次效应
5.吸附剂再生方法？
①加热解吸再生
②降压成真空解吸
③置换再生法
6.静电除尘的定义及优缺点？
静电除尘：是利用静电力从气流中分离悬浮粒子（尘粒或液滴）的一种方法。直接作用与尘粒上，而不是作用在整个气流上。
优点：处理气量大，能连续操作，可用于高温、高压的场合。
缺点：设备庞大，占地面积大，一次性投资费用高，不易实现对高比电阻粉尘的捕集。
7.电子束处理废气技术的特点？
①能同时脱出硫氧化物和氮氧化物
②系统结构简单，操作容易
③副产物可做肥料利用，无二次污染
④投资少，运行费用低

8.粒子的比电阻在什么范围内，最适宜静电除尘？
粒子的比电阻在10^4—5×10^10Ω·cm的范围内，最适宜静电除尘。
①粒子比电阻小于10^4Ω·cm时，因导电性太好，当他们在集尘极放电后，又立即获得与集尘电极电性相同的电荷，从而被集尘电极排斥反跳回气流中，再次被捕集后，又再跳出，造成二次飞扬使除尘效率降低。
②如果比电阻大于5×10^10Ω·cm，电荷很难从颗粒传到集尘极进行放电中和。在集尘电极表面堆积的荷电颗粒层厚了，就排斥新来的喝点颗粒，使他们不能再集尘极放电，于是集尘就停止。如荷电颗粒层过厚，则在集尘极的颗粒层中，形成的电压梯度过大，就会造成颗粒层空隙中的气流电离，即产生电晕放电，称之为反电晕。
9.简述电除尘器对电晕电极和集尘电极的要求？
电晕电极要求：起始晕电压低，电晕电流大，机械强度高。
除尘点击要求：易于尘粒的沉积，避免尘粒二次飞扬，便于清灰，具有足够的刚度和强度。
10.用于气体净化的吸附剂应满足的要求？
①比表面积大
②选择性好，有利于混合气体的分离
③具有一定的粒度，较高的机械强度、化学稳定性和热稳定性
④大的吸附容量
⑤来源广泛，价格低廉
11.热力燃烧过程可分为三步？
①燃烧辅助燃料，提供预热能量
②高温燃气与废气混合以达到反应温度
③废气在反应温度下充分燃烧
12.形成逆温层的几种主要过程？
①辐射逆温 ②下沉逆温
③湍流逆温 ④锋面逆温
13.一般气象条件下，高架连续点源地面轴浓度，y=0时？
ρ﹙x,0,0,H﹚＝﹙Q/πūσyσz﹚exp﹙﹣H^2/2σz^2﹚
(σ方向的标准差m，ū平均风速m/s，Q源强mg/s，ρ mg/m3)
14.简答城市热岛效应？
工业的发展，人口集中，是城市热源和地面覆盖与郊区形成显著的差异，从而导致城市比周围地区热的现象，称为城市热岛效应。由于城市温度经常比农村高（特别是夜间），气压较低，在晴朗平衡的天气下可形成一种从周围农村吹向城市的特殊局地风，称为城市风。
15.简答山谷风？
①白天，山坡吸收太阳辐射增热比山谷快，故风经常从谷底吹向山坡，称为谷风。
②夜间，山坡比谷底冷却快，故风常从山顶吹向山谷地，称为山风。
16.简答旋风除尘器内的气流运动？
①当含尘气流的进气管进入旋风除尘器时，气流的直线运动变为圆周运动。旋转气流的绝大部分沿器壁和圆筒体呈螺旋形向下，朝锥体流动，通常称为外旋流。
②旋转下降的外旋气流在到达锥体时，因圆锥体的收缩而向除尘器中心靠拢，其切向速度不断提高。当气流到达锥体下端某一位置时，使以同样的旋转方向在旋风除尘器中由下回转而上，继续做螺旋流动。最后，净化气体经排气管排出器外，通常称为内旋流。
③此外，进口气流的少部分气流在排气管附近沿筒体内壁旋转向上，达到顶盖后又继续沿排气管外壁旋转向下，最后到排气管下端附近被上升的内旋流带走，通常把这些分气流称为上涡旋。
17.简答三种燃烧净化的特点异同？
直接燃烧 热力燃烧 催化燃烧
浓度范围mg/m3 ＞5000 ＞5000 ＞5000
处理效率 ％ ＞95 ＞95 ＞95
最终产物 CO2 H2O CO2 H2O CO2 H2O
投资 较低 低 高
运行费用 低 高 较低
燃烧温度ºC ＞1100 700~870 300~450
其他 易爆炸、热能浪费 回收热能 VOCs中如含重金属
且易产生二次污染 粉尘等物质则气引起
催化剂中毒，预处理要求较严格
18.简答，电子束照射法的工艺流程？
温度约为150ºC的排放气体冷却到70ºC左右，根据气体中SO2及NOx的浓度确定假如微量的氨量，然后将含有氨的混合气体送入反应器。经电子束照射，排气中的SO2和NOx受电子束强烈氧化，在极短时间内被氧化成硫酸和硝酸，这些酸与其周围的氨反应生成（NH4）2SO4和NH4NO3的微细粉粒，粉粒经捕集器回收作农肥，净化气体经烟筒排入大气。
19.简述高斯模式的坐标系和几种假设？
坐标系 ①烟囱出口看作点源，将点源设于地面排放点或高架源排放点在地面的投影点。
②x轴沿平均风向水平延伸
③y轴在水平面上垂直于x轴
④z轴垂直xOy平面向上延伸
基本假设 ①烟羽的扩散在水平方向和垂直方向都是正态分布
②在扩散的整个空间风速是均匀的、稳定的
③污染源排放是连续、均匀的
④污染物在扩散过程中没有衰减和增生
⑤在x方向，平流作用远大于扩散作用
⑥地面足够平坦
20.简答海陆风？
①白天，陆地增温比海面快，陆地上的气温高于海面上的气温，出现了陆地指向海绵的水平温度梯度。因而形成热力环流，下层风由海面吹向陆地，称为海风；上层则有相反气流，由大陆流向海洋。
②夜间，陆地冷却比海面快，陆地上的气流低于海面，形成和白天相反的热力环流，下层风由陆地吹向海面，称为陆风。
21.简答催化转化法选用催化剂的原则？
所选择的催化剂应有很好的活性和选择性，足够的机构强度，良好的热稳定性和化学稳定性以及经济性。
22.辐射逆温的产生，消失过程（画图并文字解析）

计算题
P360 例6-2 已知烟气量Q=2800m3/h,烟气温度为150ºC，烟尘真实密度ρp=2100kg/m3,要求能除掉粒径dp=50μm以上的颗粒，试设计一重力沉降室。

P497 习题8-8 某污染源排出SO2量为80g/s,有效源高为60cm，烟囱出口处平均风速6m/s。当时的气象条件下，正下风方向500m处σy=35.3m，σz=18.1m，试求正下风方向500m处SO2的地面浓度？