搜索
环境工程概论知己知彼学历：清华大学化工博士、环境工程博士后工作经历：湖南省益阳市农药厂3年，担任厂长2年。1.益阳市农药厂：氧化乐果生产工艺技术改造；2.益阳市农药厂：开发25%扑虱灵可湿性粉剂。主要研究经历：1.立式旋转热解气化焚烧系统设计及工艺参数优化；2.卧式链条炉焚烧系统工艺设计及调试；3.小型医院垃圾焚烧炉初步设计；4.北京水泥厂水泥回转窑焚烧危险废物可行性分析；5.福建省危险废物综合处置场工程初步设计；6.越南河内日处理200吨城市生活垃圾堆肥可行性研究；7.云南云县糖厂糖渣/生活垃圾联合堆肥；8.河南平顶山100吨/天生活垃圾动态好氧堆肥可研及初步设计；9.山峡库区城市生活垃圾处理示范工程项目(长寿及万州);10.废电池、废电子线路板的资源化回收设备设计及工艺开发；11.对羟基苯甲醛工厂设计、工艺确定及调试、优化；12.L-苹果酸生产工艺技术改进;13.四氟苯甲酸生产工艺改进。目前正在进行的课题：1、室内空气净化装置性能优化；2、垃圾焚烧停炉以后烟气的净化技术及设备开发；3、固体废物（秸杆、锯木屑等）资源化利用：环保型粘接剂开发。主要参考书目环境工程导论（第3版），美国McGrawHill教育出版集团。王建龙译清华大学出版社，2002年1月。售价：54元人民币。国内外所有与环境工程有关的杂志、论文。课件下载：ftp.iee.pku.edu.cn\incoming\讲义\环境工程概论\，点鼠标右键，再选择“复制到文件夹”。本课程内容安排（32学时上课+2学时复习+2学时考试）第一章引言（2学时）1.1什么是工程？什么是环境工程？1.2环境系统概论1.3利用质量平衡法求解环境问题第二章给水处理（6学时）2.1引言2.2混凝2.3软化2.4反应器2.5混合和絮凝2.6沉淀2.7过滤2.8消毒2.9吸附2.10问题与讨论第三章水质管理（2学时）3.1引言3.2水中污染物及其来源3.3河水水质管理3.4湖泊水质管理3.5问题与讨论第四章废水处理（6学时）4.1废水处理中的微生物4.2废水的特性4.3城市废水处理系统4.4预处理单元操作4.5一级处理4.6二级处理4.7消毒4.8三级处理4.9土地处理4.10污泥处理与处置4.11问题与讨论第五章空气污染（4学时）5.1空气污染概述5.2空气污染的影响5.3空气污染物的来源河归宿5.4微观河宏观空气污染5.5空气污染气象学5.6大气扩散作用5.7室内空气质量模型5.8固定源的空气污染控制5.9移动源的空气污染控制5.10问题与讨论。第六章噪声污染（4学时）6.1噪声对人的影响6.2等级评估系统6.3室外噪声的传播6.4交通噪声预测6.5噪声控制6.6问题与讨论第七章固体废物资源化（4学时）（7.1概述7.2收集7.3内部线路转运7.4卫生填埋7.5焚烧7.6堆肥7.7资源保护与回收7.8问题与讨论）7.1城市垃圾资源化技术7.2废塑料的再生利用7.3废电池的回收与综合利用7.4废轮胎、废橡胶的回收和利用7.5危险废物资源化（第八章危险废物管理（4学时）8.1什么是险废物？8.2风险8.3危险废物管理8.4危险废物处理技术8.5土地处置8.6地下水污染和修复8.7问题与讨论）第八章环境工程领域的热点问题介绍（4学时）8.1垃圾焚烧过程二恶英的控制问题8.2垃圾渗滤液处理问题8.3室内空气污染问题8.4中水回用技术问题第一章引言1.1什么是工程？什么是环境工程？美国工程师发展协会（TheEngineer’sCouncilforProfessionalDevelopment,简称ECPD）给出了工程的定义：“工程是一种职业，它利用通过学习、经验、实践所获得的教学和自然科学知识，来寻求经济地利用物质和自然力量的方法，以造福人类”。工程师在其专业发展中必须在资深工程师的指导下获得经验、实践和判断能力。美国土木工程师学会（AmericanSocietyofCivilEngineers,ASCE）环境工程分会给出的环境工程的定义：环境工程（EnvironmentalEngineering）通过健全的工程理论与实践来解决环境卫生（environmentalsanitation）问题，主要包括：提供安全、可口和充足的公共给水；适当处理与循环使用废水和固体废物；建立城市和农村符合卫生要求的排水系统；控制水、土壤和空气污染，并消除这些问题对社会和环境所造成的影响。而且，环境工程所涉及的是公共卫生领域里的工程问题，例如控制通过节肢动物传染的疾病、消除工业健康危害、为城市、农村和娱乐场所提供合适的卫生设施，评价技术进步对环境的影响等。1.2环境系统概论1.2.1系统在环境系统中，我们很难真正识别所有关联的部分，更不用说了解它们之间的相互影响。因此，我们所要做的第一件事是将系统进行简化，且要求与真实系统相似，简化模型当然无法在细节上与真实系统完全一样，但要求基本上近似。根据上述简化原则来描述三种环境系统：水资源管理系统、空气资源管理系统和固体废物管理系统。如果介质是空气、水或土壤之一，则限于以上三个系统之一的污染问题称为“单介质（single-medium）问题”。许多重要的环境问题并不限于简单的某一系统之中，通常涉及到空气、水和土壤等多种介质，这些问题称为“多介质（Multimedia）问题”。1.2.2水资源管理系统（1）供水子系统水源的性质决定了集水、净水、输水和配水工程的规划、设计与运行。地表水（surfacewater）和地下水（groundwater）是供应社区和生活用水需求的两种主要水源。小溪、湖泊和河流是地表水源。地下水源是从水井抽出水的地方。不同的水源需要使用不同的集水工程和处理工程。城市中的管网称为配水系统，管路本身通常称为水干线。在低水量期间（通常在夜间），水处理厂生产的多余水储存在蓄水池内，储存的水可以用来满足白天高需水量期间的要求。以下为一个服务于小社区的供水资源系统概况图。分水岭水源（流域）集水系统（水库）输水系统处理系统（过滤厂）配水系统（管网）处理系统（软化系统或除铁系统）集水系统（井群）蓄水池水源（地下水）供水资源系统概况图人口和耗水形式是控制需水量的主要因素，因此也决定了水源和整个水资源系统的组成。选择合适的供水水源的前期步骤之一是确定需水量。影响需水量的基本要素包括平均日用水量和高峰需水量。估计平均日用水量是为了确定：（1）地表水或地下水在枯水季节低水位时能否不间断地供水；（2）需储存多大的水量才能满足枯水季节的需水量。估计高峰需水量是为了确定水管的尺寸压力损失和满足高峰用水需求所需要的需水量。影响人们用水的主要因素包括：（1）工业活动：使人均需水量增加；（2）是否安装水表：水表赋予用户一种责任感。没有安装水表的用户缺乏这种责任感。（3）系统管理：如果配水系统管理好，人均用水量就会降低。管理者知道何时何地自来水干线会漏水，并且很快地修复它。（4）生活水平越高，个人水量就越多；（5）较高的年平均气温代表较多的人均用水量，降雨多的地区用水比较少。（2）废水处理子系统最简单形式的废水管理子系统由六个部分组成，如右图。废水来源主要有工业废水和生活污水。当工业废水会影响到城市废水处理厂的正常运行时必须进行预处理。废水来源现场处理废水收集输送和提升处理处理或再利用进入废水处理场的废水量随用水情况会有很大的变化。典型的日变化量如下图所示。0:006:0012:0018:0024:00废水流量平均日流量大部分的社区用水最终都会进入污水下水道。浇草坪、洗车及其它消耗性用水在使用中大约会损失5%~10%。消耗性用水量等于进入配水系统的平均水量与进入废水处理厂的平均水量之间的差值（管道泄露情况除外）。下水道可以分为3类：污水、雨水和合流式下水道。污水下水道：输送住宅及商业区污水。工业废水经过适当处理以后也可排入污水下水道。雨水下水道：处理过量的雨水以防低洼地区淹水。污水下水道将污水送到污水处理厂，而雨水下水道通常使雨水排入河流、小溪。合流式下水道：同时接纳雨水和污水。目的是为了在干旱期使废水进入处理设施，在暴雨期间，使过量的水不经过处理直接排入河流、小溪和湖泊。可是，不幸的是，暴雨会与未经处理的污水混合。现代设计不鼓励采用合流式下水道。为了持续改善我们的自然水体，要求将原有的合流式下水道系统逐步改为分流式下水系统。当无法使用重力流方式或下水管埋设太深而不经济时，需要考虑使用泵站。废水被垂直泵送到较高处的重力下水道。该污水泵所在的位置称为提升站（liftstation）。废水处理厂的出水可以排放到海洋、湖泊或河流（受纳水体），也可排入土壤，但是不要超过水体或土壤的纳污能力，或者回收利用。总之，水资源管理是管理水质和水量的过程，应该在不破坏水的可利用性和纯度的情况下，满足人们对水的需求。1.2.3空气资源管理系统空气资源与水资源在两个主要方面有所不同。第一是关于量。为了获得足够的水量，需要建造各种工程结构物，而空气可以大量免费获得。第二个方面是关于质。水可以在使用之前进行处理，然而我们不可能随时戴着防毒面具以处理不干净的空气。戴上耳塞以防止噪声污染。空气资源管理就是在成本-效益平衡的条件下获得所期望质量的空气。空气资源管理计划建立的理由有多种，最正当的两个理由是：空气质量已经恶化且有必要进行改善；如果不处理，则将来可能会出现更大的问题。空气资源管理系统的简化方框图见下图。空气质量目标社会评估法律利益自然资源对大气物理性质的影响对动物的影响对人的影响对植物的影响对材料和经济的影响最终归宿空气质量空气质量监测大气扩散和化学反应空气质量监测系统设计模型验证排放污染源清单污染预测控制测量气象预测液体废物固体废物污染物执法法规城市规划可利用产物1.2.4固体废物管理1.定义及特征固体废物是指人类在生产建设、日常生活和其他活动中产生的，在一定时间和地点无法利用而被丢弃的污染环境的固体、半固体废弃物质。从广义上讲，根据物质的形态划分，废物包括固态、液态和气态废弃物质。在液态和气态废弃物中,大部分为废弃的污染物质混掺在水和空气中,直接或经处理后排入水体或大气。在我国,它们被习惯地称为废水和废气,而纳入水环境或大气环境管理体系管理。其中不能排入水体的液态废物和不能排入大气的置于容器中的气态废物，由于多具有较大的危害性，在我国归入固体废物管理体系。固体废物一词中的“废”具有鲜明的时间和空间特征。从时间方面讲,它仅仅相对于目前的科学技术和经济条件,随着科学技术的飞速发展,矿物资源的日逐枯竭,生物资源滞后于人类需求,昨天的废物势必又将成为明天的资源。从空间角度看,废物仅仅相对于某一过程或某一方面没有使用价值,而并非在一切过程或一切方面都没有使用价值。某一过程的废物,往往是另一过程的原料。我国目前已建立了许多废物回收利用工厂,如用粉煤灰制砖,用煤矸石发电,用高炉渣生产水泥,从电镀污泥中回收贵重金属等。所以固体废物又有“放错地方的资源”之称。固体废物主要来源于人类的生产和消费活动，人们在开发资源和制造产品的过程中，必然产生废物；任何产品经过使用和消耗后，最终将变成废物。物质和能源消耗量越多，废物产生量就越大。进入经济体系中的物质,仅有10～15%以建筑物、工厂、装置、器具等形式积累起来，其余都变成了废物。以美国为例，投入使用的食品罐头盒,饮料瓶等，平均几个星期就变成了废物，家用电器和小汽车平均7～10年变成废物，建筑物使用期限最长，但经过数十年至数百年后也将变成废物。2.固体废物的分类固体废物分类的方法有多种，按其组成可分为有机废物和无机废物；按其形态可分为固态的废物、半固态废物和液态（气态）废物；按其污染特性可分为危险废物和一般废物等。根据《固体废物污染环境防治法》分为城市生活垃圾、工业固体废物和危险废物。（1)城市生活垃圾城市生活垃圾又称为城市固体废物，它是指在城市居民日常生活中或为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废物，其主要成分包括厨余物，废纸，废塑料，废织物，废金属，废玻璃陶瓷碎片，砖瓦渣土，粪