大氣污染控制工程課后計(jì)算題答案

1、第一章概論習(xí)題P181.5廢氣流量為1000m3N/s,SO2的體積分?jǐn)?shù)為1.610-4,試確定：SO2在混合氣體中的質(zhì)量濃度；每天的SO2排放量（kg/d）。解：SO2的濃度=1.6X02>64/22.4=457mg/m3457mg/m3X1000m3N/s3600>24=39484.8kg/d1.6成人每次吸入的空氣量約為500cm3,假定每分鐘呼吸15次，空氣中顆粒物的濃度為200ug/m3,試計(jì)算每小時(shí)沉積丁肺泡內(nèi)的顆粒物質(zhì)量。已知該顆粒物在肺泡中的沉降系數(shù)為0.12。解：500cm3刈5>60=450000cm3=0.45m30.45m3>200ug/m3&g

2、t;0.12=10.8ug1.7根據(jù)我國(guó)的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，求出SO2、NO2、CO三種污染物的日均濃度限值的體積分?jǐn)?shù)。解：SO2、NO2、CO環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的日均濃度二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分別為0.15、0.12、4.0mg/m30.15mg/m3=0.1522.4/64=0.0525ppm=5.2510-80.12mg/m3=0.1222.4/46=0.0584ppm=5.8410-84.0mg/m3=4.022.4/28=3.20ppm=3.210-61.8在某市中心區(qū)的道路兩側(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)測(cè)定的大氣污染物濃度分別為：CO5.2X0-6（1小時(shí)值的日平均值）NO20.0310-6（1小時(shí)值的日平

3、均值）SO22.3X0'6（1小時(shí)值的日平均值）TSP0.15mg/m3（1小時(shí)值的日平均值）PM100.035mg/m3（1小時(shí)值的日平均值）O30.0310-6（1小時(shí)值的日平均值）試問(wèn)哪些大氣污染物超過(guò)我國(guó)頒布的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3095-96）中規(guī)定的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。解:指標(biāo)1小時(shí)平均值換算mg/m3標(biāo)準(zhǔn)mg/m3是否達(dá)標(biāo)CO5.2X0-66.510.0達(dá)標(biāo)NO20.0310-60.0620.24達(dá)標(biāo)SO22.3X0-66.570.50未達(dá)標(biāo)TSP0.15mg/m30.150.3*3=0.9達(dá)標(biāo)PM100.035mg/m30.0350.15*3=0.45達(dá)標(biāo)O30.0310-60

4、.0640.20達(dá)標(biāo)第二章燃燒與大氣污染習(xí)題P482.1已知重油元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分析結(jié)果為：C:82.3%,H:10.3%,0:2.2%,N:0.4%,S:4.8%,試計(jì)算：燃燒1kg所需的理論空氣量和產(chǎn)生的理論煙氣量；干煙氣中S02的濃度和C02的最大濃度（以體積分?jǐn)?shù)計(jì)）；當(dāng)空氣的過(guò)剩量為10%時(shí)，所需的空氣量及產(chǎn)生的煙氣量。解：理論空氣量可由式（2-2）得到：Va0=8.881oc,y+3.329cDS,y+26.457QH,y-3.333oo,y=（8.88182.3%+3.3294.8%+26.45710.3%-3.33322%）m3N/（kg燃料）=10.121m3N/（kg燃料）理論煙

5、氣量可由式（2-7）得到：Vf0=1.8663c,y+11.111n,y（+0.6993s,y+0.79V+0.799cN,y =（1.8660.823+11.111003+0.6990048+0.79t0.121+0.7990004）m3N/（kg燃料）=10.713m3N/（kg燃料）Vdf0=10.71311.1110103=9.569m3N/（kg燃料）干煙氣中SO2的濃度和CO2的最大濃度：（|SO2=（0.6990048/9.569）100%=0.36%重油中碳與理論空氣中的氧完全燃燒時(shí)，則煙氣中的CO2濃度最大，因此：（|CO2,max=（1.8660823/9.569）100%

6、=16.1%10%過(guò)?？諝庀氯紵篴=1.1Va=1.1X0.121m3N/（kg燃料）=11.133m3N/（kg燃料）Vf=（10.713+1.0161皿X0.121）=11.741m3N/（kg燃料）2.2普通煤的各成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)分析為：C:65.7%，灰分：18.1%,S:1.7%,H:3.2%,水分：9.0%,0:2.3%，含N量不計(jì)。計(jì)算燃煤1kg所需要的理論空氣量和SO2在煙氣中的濃度（以體積分?jǐn)?shù)計(jì)）。解：理論空氣量由式（2-2）得到：Va0=8.8813c,y+3.3293s,y+26.457一（3.3333o,y=（8.8810.657+3.329M17+26.457M323.

7、3330.023）m3N/（kg燃料）=6.662m3N/（kg燃料）SO2在煙氣中的濃度：（忽略空氣中的濕含量）（含N量不計(jì)）理論濕煙氣量為：Vf0=1.8663c,y+11.111H,y+1.24（Va0pa+WH,y）+0.6993s,y+0.79Va0+0.799（N,y=1.8660.657+11.1110.032+1.240.09+0.699M17+0.796.662=6.696m3N/（kg燃料）mSO2=1X1.7%X2=0.034kgV煙氣=6.696m3N/（kg燃料）1kg=6.696m3SO2在煙氣中的濃度（以體積分?jǐn)?shù)計(jì)）=0.6990.0174/6.696=0.001

8、82=0.182%SO2在煙氣中的濃度（不以體積分?jǐn)?shù)計(jì)）C=mSO2/V煙氣=0.034/6.696=0.00508kg/m3=5080mg/m3第三章大氣污染控制的基礎(chǔ)知識(shí)習(xí)題P783.3某煙氣脫硫系統(tǒng)的煙氣處理量為100000m3N/h，煙氣中含SO2為4500mg/m3N。新鮮石灰中CaO含量為96%，系統(tǒng)在鈣硫比為1.2的情況下，欲使尾氣中SO2下降到650mg/m3N，試計(jì)算石灰的消耗量。解：在系統(tǒng)中，SO2與CaO發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：SO2+CaO+1/2O2=CaS。64561.2xG石灰0.96設(shè)需要石灰為Ge（kg/h）,對(duì)SO2作物料衡算：進(jìn)入系統(tǒng)的SO2流率：4500mg/m3

9、NX10-3X100000m3N/h=450kg/h流出系統(tǒng)的SO2流率：650mg/m3NX10-3刈00000m3N/h=65kg/h系統(tǒng)中無(wú)SO2生成系統(tǒng)中SO2的消耗等丁SO2與CaO的反應(yīng)量。按鈣硫比為1.2計(jì)算，SO2的消耗量為：(1) 64>0.96G石灰(1.256)kg/h穩(wěn)態(tài)過(guò)程，Ga=0，則按式(3-8)可得：450-64>0.96G石灰(1.256)kg/h=65kg/hg石灰=421.1kg/h3.9將兩臺(tái)除塵裝置申聯(lián)在一起凈化煙氣中的粉塵，其第一級(jí)除塵效率為7=91.9%第二級(jí)除塵效率為T=82%問(wèn)改兩級(jí)申聯(lián)除塵系統(tǒng)的總除塵效率為多少？解：根據(jù)(3-63

10、)可得：爪=1-(1-耳)(1-初=1-(1-91.9%)(1-82%)=98.542%第四章顆粒物污染物的去除習(xí)題P1284.15除塵器系統(tǒng)的處理煙氣量為10000m3/h,初始含塵濃度為6g/m3,擬采用逆氣流反吹活灰袋式除塵器，選用滌綸絨布濾料，要求進(jìn)入除塵器的氣體溫度不超過(guò)393k,除塵器的壓力損失不超過(guò)1200pa,煙氣性質(zhì)近似丁空氣。試確定： 過(guò)濾速度；粉塵負(fù)荷；除塵器的壓力損失；最大活灰周期；濾袋面積；濾袋尺寸（長(zhǎng)度和直徑）和濾袋條數(shù)。解：本題為簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)題，部分參數(shù)需要自己選定：由p122中，取過(guò)濾速度為2m/min，由p119中，取粉塵負(fù)荷為0.2kg/m2,粉塵層比電阻a=

11、5XT0m/kg,活潔濾料的阻力系數(shù)為0.5107m-1,氣體粘度查書(shū)本后面表格得：393k時(shí)的空氣粘度2.3310-6kgs/m2。 除塵器的壓力損失?=Pc+APf=1200+(0.5107+5X01O>0.2)>2.3310-6>2/60=1200+782=1982pa最大活灰周期按實(shí)際情況確定。 濾袋面積A=Q/u=10000m3/h/2m/min=83.3m2濾袋尺寸(長(zhǎng)度和直徑)和濾袋條數(shù)。濾袋長(zhǎng)度取4m,直徑取200mm,則每個(gè)濾袋的面積為：A=卻=兀深沖.2=2.512m2濾袋條數(shù)n=83.3/2.512=33.16最后取n等丁34個(gè)。第五章吸收法凈化氣態(tài)污染

12、物習(xí)題P1625.1試求303k,氫氣的分壓為2X104Pa時(shí)氫氣在水中的溶解度。yizhi氫氣在水中的亨利系數(shù)Eh2=7.39X07Pa。解：xa=Pa/Ea=2X104/7.39107=2.71X0-4(摩爾分率)溶解度是指一定溫度下，100克溶劑中達(dá)到飽和時(shí)所能溶解的溶質(zhì)的克數(shù)。假設(shè)100克水中，則水的摩爾數(shù)為5.556mol,那么溶質(zhì)氫氣的摩爾數(shù)為0.0015mol,氫氣的溶解度為：0.0015mol2g/mol=0.003g5.7已知某低濃度氣體溶質(zhì)被吸收時(shí)，平衡關(guān)系服從亨利定律，氣膜吸收系數(shù)kG=2.7410-7kmol/(m2skPa)，液膜吸收系數(shù)kL=6.94X0-5m/s,

13、亨利系數(shù)H=1.5kmol/(m3kPa)。試求吸收總系數(shù)Kg,并分析該吸收過(guò)程的控制因素。解：1/KG=1/kG+1/(kLH)=3.66106Kg=2.73X0-7kmol/(m2skPa)氣相傳質(zhì)阻力：1/kG=3.6X06液相傳質(zhì)阻力：1/(kLH)=9.6103液相傳質(zhì)阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大丁氣相傳質(zhì)阻力，該吸收過(guò)程為氣膜控制步驟。第六章吸附法凈化氣態(tài)污染物習(xí)題P1966.6在直徑為D=1.4m的立式吸附器中，裝有密度為p=220kgm3的活性炭，炭層厚度z=1.0m,含苯廢氣以1.4m/min的速率通過(guò)活性炭層，廢氣含苯的初始濃度w=39g/m3,設(shè)苯蒸氣被活性炭完全吸附，活性炭對(duì)苯的平均活性

14、為7%,解吸后苯在活性炭中的殘余吸附量為0.8%,求：每次間歇操作的時(shí)間；每次吸附所能處理的廢氣量。解：m=N=220kg/m3x兀(1.4m/2)2X1.0m=338.492kg02=7%心=0.8%v=14m/min/60=0.233m/sA=tt(1.4m/2)=1.5386m2p=39g/m3侯=0 所以&=m(32-頃)/v代pQ=338.492(7%0.8%)>1000/(0.2331.538639)=1501s=25min吸附苯的質(zhì)量：G=m(32-心)=338.492kg(7%-0.8%)=21kg廢氣總量：V=25minX14m/minxf1.4m/2)2=53

15、8.51m36.8某活性炭床被用來(lái)凈化含CCl4的廢氣，其操作條件是：廢氣流量為20m3/min,溫度為25C，壓力為101.33kPa,CCl4的初始含量為900X10-6(體積分?jǐn)?shù))，床深0.6m,空塔氣速為0.3m/s。假定活性炭的裝填密度為400kg/m3,操作條件下的吸附容量為飽和吸附容量的40%,實(shí)驗(yàn)測(cè)得其飽和容量為0.523kg(CCl4)/kg(活性炭)。求：當(dāng)吸附床長(zhǎng)寬比為2:1時(shí)，試確定長(zhǎng)的過(guò)氣截面；計(jì)算吸附床的活性炭用量；試確定吸附床穿透前能夠連續(xù)操作的時(shí)間。解：A=Q/V=20m3/min/(60如m/s)=1.11nf設(shè)長(zhǎng)寬比2x,則寬為x,2x2=1.11求得x=0

16、.74m2x=1.48mm活性炭=400kg/m3>0.6m>0.74m>1.48m=262.8kg假設(shè)吸附床穿透的吸附容量等丁操作條件下的吸附量，則0.523kg40%=0.209kg(CCl4)/kg(活性炭)能夠吸附CCl4的量為：0.209kg(CCl4)/kg(活性炭)262.8kg=54.93kgM(CCl4)=154g/molC=900X10-6154/(22.410-3)=6.2g/m3t=54.93kg1000/(6.2g/m3>20m3/min)=443min第七章催化法凈化氣態(tài)污染物習(xí)題P2227.6用氨催化還原法治理硝酸車間排放含有NOx的尾氣。

17、尾氣排放量為6500m3N/h,尾氣中含有NOx為0.28%,N2為95%,H2O為1.6%，使用催化劑為直徑5mm球形粒子，反應(yīng)器入口溫度為493K，空速為9000/h,反應(yīng)溫度為533K,空氣速度為1.52m/s,求催化固定床中氣固相的接觸時(shí)間；催化劑床層體積；催化劑床層高度；催化劑床層阻力。解：接觸時(shí)間=1/9000h=0.4sVr=t第=6500/9000=0.72潔截面積：6500m3N/h士1.52m/s=1.188m2D2=4A/兀tD2t=4A孔隙率&為0.92H=4Vr/(1-£)XD2=(4R.72)/(0.084X1.188)=7.58m公式見(jiàn)P2142

18、PmHU2(1)2de1507匚m1.75RemdsV0gRemg(1)第八章生物法凈化氣態(tài)污染物習(xí)題P2448.1生物法凈化氣態(tài)污染物的基本原理是什么？答：廢氣生物處理是利用微生物的生命過(guò)程把廢氣中的氣態(tài)污染物分解轉(zhuǎn)化成少害甚至無(wú)害的物質(zhì)。在適宜的環(huán)境條件下，微生物不斷吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并按照自己的代謝方式進(jìn)行新陳代謝活動(dòng)，把廢氣中的污染物轉(zhuǎn)化成為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物CO2和水，以及細(xì)胞物質(zhì)。8.3溫度和pH對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響有哪些？答：溫度可以改變微生物的代謝速率，影響污染物的物理狀態(tài)，是的一部分污染物發(fā)生固-液-氣之間的轉(zhuǎn)換，從而影響生物凈化效果。每種微生物都有不同的pH要求，大多數(shù)微生物pH的適應(yīng)范圍為4-10,最佳pH為6.5-7.5,一些有機(jī)物的降解會(huì)產(chǎn)生酸性物質(zhì)，應(yīng)采用添加石灰、大理石等來(lái)增加緩沖能力，調(diào)節(jié)pH。第十章大氣擴(kuò)散與污染控制習(xí)題P30010.3電廠煙囪高度為40m，內(nèi)徑為0.6m,排煙速度21m/s，煙氣溫