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环境工程学第一章绪论1、环境：是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体。2、环境污染：是指由于人为的或自然的因素，使得有害物质或因子进入环境，破坏了环境系统正常的结构和功能，降低了环境质量，对人类或环境系统本身产生不利影响的现象。3、1）环境问题：是指任何不利于人类生存和发展的环境结构和状态的变化。2）类型：○1生态环境恶化和自然资源枯竭；○2环境污染和怕坏3）根本原因：对环境的价值认识不足，缺乏妥善的经济发展规划和环境规划。4）实质：由于盲目发展、不合理开发利用资源而造成的环境质量恶化和资源浪费甚至枯竭和破坏。4、公害：凡由于人类活动污染和破坏环境，对公众的健康、安全、生命、公私财产及生活舒适性等造成的危害均为公害。5、1）环境保护：采取法律的、行政的、经济的、科学技术的措施，合理地利用自然资源，防止环境污染和破坏，以求保护和发展生态平衡，扩大有用自然资源的再生产，保障人类社会的发展。2）基本任务：保护和改善生活环境和生态环境，防止污染和其他公害，保障人体健康，促进社会主义现代化建设的发展。6、1）环境科学：研究人类环境质量及其保护和改善的科学。2）研究对象：人类环境质量结构与演变3）任务：研究在人类活动的影响下环境质量的变化规律和环境变化对人类生存的影响，及其改善环境质量的理论、技术和方法。4）分类：○1基础环境学○2应用环境学○3环境学7、可持续发展：满足当前的需要，而又不削弱子孙后代满足其需要的能力的发展。观念：经济持续、社会持续、生态持续实现可持续发展的根本途径：1）将环境问题纳入综合决策，转变传统经济增长模式2）积极发展循环经济，大力推进清洁生产，实现污染治理从末端处理向源头和过程控制的转变。循环经济3R原则：减量化（reduce），再使用（reuse），再循环（recycle）3）发展和完善环境保护法律和政策，把环境原则贯穿到各类经济活动领域中。4）认真实施ISO14000环境管理系列标准，是贯穿可持续发展的重要一环。ISO:国际标准化组织5）改变消费观念，推行绿色消费方式。6）提高全民环境意识，建立可持续发展的新文明。8、生态系统与环境1）生态系统：生态系统是指在自然界的一定空间内，生物群落与周围环境构成的统一整体。生态系统具有一定组成、结构和功能，是自然界的基本结构单元。2）组成：生产者、消费者、分解者、无生命物质3）类型：○1生态系统的非生物成分和特征：陆地~，水域~（淡水~、海洋~）○2人类活动及其对生态系统的影响程度：自然~，半自然~，人工~4）功能：能量流动物质循环：水~，碳~，氮~，硫~信息联系：营养信息，化学信息，物理信息，行为信息5)生态平衡：生态系统的能量流动和物质循环能较长期地保持稳定的状态6）生态学：研究生物与它所存在的环境之间以及生物与生物之间相互关系的作用规律及其机制的一门学科。三个与生态学有关的重大问题——环境污染问题、人口问题、生物资源的利用与管理问题。生态学关于环境污染方面的研究可归纳为以下三个主要方面：(1)研究环境污染的生态效应(2)研究环境污染的生物净化(3)进行环境污染状况的生物监测和生物评价9、人与环境1）环境污染对人体的影响——“环境与人体健康”环境污染对人体健康的影响与污染物的性质、浓度以及污染方式有关。环境污染有空气污染、水的污染、食品污染和环境物理因素污染。急性危害致癌作用：化学性因素危害种类慢性危害环境因素的“三致”作用：致突变作用：遗传信息和遗传物质变化远期危害致畸作用：物理，化学，生物因素2）人口急剧增长对环境的压力——“人口与环境”人口过快增长对环境的压力：导致对环境资源的压力，加剧了对环境的污染，间接影响：对就业和城建带来压力10、能源与环境1）建立可持续能源系统：1.提高能源的利用率2.实施能源多元化战略，大力开发利用可再生能源和替代能源3.以科学态度采用先进的能源技术和节能环保技术2）清洁能源要求：①无污染或少污染②安全高效③取之不尽，用之不竭包括：太阳能--无所不在、取之不尽、用之不竭而又无污染的清洁能源风能–具有可再生、不要运输、不要开采、洁净无污染等优点生物质能--海洋能–波浪能，潮汐能，温差能（海洋热能）地热能核能氢能天然气水合物——可燃冰洁净煤与煤基替代能源--洁净煤技术：前处理；清洁高效燃烧技术；尾气处理煤基替代能源：燃料油，替代燃料，煤制烯烃11、环境污染控制方式1）浓度和效率控制方式浓度控制方式——采用控制污染源排放口排出污染物的浓度来控制环境质量的方法。效率控制方式——采用对净化装置的效率进行控制的方式2）“总量控制”方式总量控制——通过控制给定区域内污染源的允许排放总量来确定控制区实现环境质量目标的一种方法。“总量控制”的最大特点——把目标排放总量作为改善环境的直接环节而对污染源进行控制。总量控制对于污染源集中，污染达到相当程度的地区，是谋求改善环境的有效限制方式。3）“动态控制”方式“动态控制”方式是“总量控制”的“动态化”，是前者的进一步发展。第二章水污染与控制1、水：仅仅指水本身水体：海洋、湖泊、河流、沼泽、水库、地下水的总称，是由水本身及其中存在的悬浮物、溶解物、胶体物、水生生物和底泥等组成的完整的生态系统。2、水资源危机：1）淡水资源短缺（水量性缺水）2)淡水污染（水质性缺水）3)争夺淡水资源4)海洋污染3、1）水体污染：水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特性的改变，从而影响水的有效利用，危害人群健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。2）水体污染源：1）工业废水–量大，种类多，波动幅度大，恢复比较困难2）城市生活污水—有机污染为主3）交通运输污染源4）农业排水—残余的农药和化肥，面广、分散、难于收集难于治理3）水体污染物：凡是使水体的水质、生物质、底泥质量恶化的各种物质。固体污染物：溶解态、胶体态、悬浮态好氧有机污染物：通过BOD、COD、TOD等指标反映其含量有毒污染物：○1无机毒物，汞、砷、铍等○2有机毒物，有机农药、多氯联苯、六类酚类等○3放射性物质营养性污染物:引起水体富营养化的物质，主要有N、P生物污染物：废水中的致病微生物及其他有害的生物体，含病毒、病菌、寄生虫卵等各种致病体。细菌学指标有细菌总数、总大肠菌群及游离余氯。油脂类污染物:隔绝空气；阻碍水的蒸发；黏住海洋生物，致其死亡4、水质指标1）物理性指标：温度、色度，嗅和味、固体物质2）化学性指标：○1有机物综合指标：BOD、COD、TOD、DO○2无机物指标：植物营养元素、pH、毒物3）生物学指标：细菌总数、大肠菌群水环境质量标准：Ⅰ类：适用于源头水、国家自然保护区。Ⅱ类：适用于集中式生活饮用水水源地一级保护区、珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵场等。Ⅲ类：适用于集中式生活饮用水水源地二级保护区，一般鱼类保护区及游泳区。Ⅳ类：适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区。Ⅴ类：适用于农业用水区及一般景观要求水域。对同一水域兼有多类功能的，依最高功能划分类别。5、1）水体自净：经过一系列的物理、化学和生物学变化，污染物质被分散、分离或分解，最后，水体基本上或完全地恢复到原来状态，这个自然净化的过程，即为~~2）水体自净机制：1）物理过程2）化学和物理化学过程3）生物化学过程3）影响水体自净的因素:污染物的自净种类和特性；水体的水情要素；溶解氧含量；水生生物；其它环境因素4）水环境容量:一定水体在规定的环境目标下所能容纳污染物质的最大负荷量6、污水处理格栅与筛网：截阻水中粗大的悬浮物和漂浮物过滤法粒状介质过滤：阻力截留；重力沉降；接触絮凝分离沉降:颗粒之间互不聚合，只受水中的重力和水流作用沉淀法絮凝沉降:颗粒碰撞聚凝形成较大絮体物理处理法区域沉降：悬浮物含量高，颗粒间距离小，整体下沉压缩沉降：悬浮固体含量高，颗粒接触挤压机械法气浮法压力溶气法活性污泥法适用于在废水有机物浓度不高好氧生物处理生物膜法（BOD5含量为100~750mg/L）生物处理法厌氧生物处理：适合处理有机污染和高浓度有机废水--BOD5含量5000~10000mg/L生物稳定塘：好氧塘，厌氧塘，兼性塘，曝气塘自然条件下的生物处理废水土地处理法湿地生态处理法：自然湿地处理，人工~吸附法离子交换法超过滤法:以压力为动力物理化学法渗析法：依靠分子的自然扩散膜析法电渗析法：利用电力反渗透法::以压力为动力化学及物理化学法萃取法:利用废水中的杂质在水中和有机萃取剂中的溶解度不同混凝法：分开式，综合式中和法：投药中和，过滤中和化学法氧化还原法：氯化处理法，臭氧氧化化学沉淀法：化学药剂，发生互换反应，沉淀1）沉淀池的类型：①按使用功能分，初次沉淀池和二次沉淀池②按水流方向分，平流式、竖流式、辐流式、③按运行方式，间歇式、连续式2）气浮法：原理——在废水中产生大量的微小气泡作为载体去粘附废水中微细的疏水性悬浮固体和乳化油，使其随气泡浮升到水面，形成泡沫层，然后用机械方法撇除。主要优点:占地省，操作较便利，效率较高所产生的污泥较干燥，不易腐化出水水质较好主要缺点耗电量较大设备维修及管理工作量增加浮渣露出水面，易受风、雨等气候影响3）生物处理法优点——投资少、效果好、运行费用低等。在城市污水和工业废水的处理中得到最广泛的应用。4）化学混厌氧生物处理与好氧生物处理的显著差别：(1)不需供氧。(2)最终产物为热值很高的甲烷气体（清洁能源）。(3)适于处理城市废水处理厂的污泥和高浓度有机工业废水。5）物理化学法主要用途——分离废水中无机的或有机的、溶解态或胶态的污染物质回收有用组分深度净化废水应用范围——杂质浓度很高的废水（回收利用）浓度很低的废水（废水深度处理）局限性——必须先进行废水预处理浓缩的残渣须经后处理以免二次污染6）吸附的原理和过程：(1)外表面扩散：吸附质从流体的主体通过溶液扩散（分子扩散与对流扩散）到吸附剂颗粒的表面。(2)内扩散：吸附质从吸附剂颗粒的外表面通过颗粒上的微孔扩散进入颗粒内部，达到颗粒的内部表面。(3)吸附：在吸附剂的内表面，吸附质被吸附。7）离子交换法原理：不溶性离子化合物（离子交换剂）上的可交换离子与溶液中的其他同性离子之间的交换。8）膜分离法：是用一种特殊的半透膜将溶液隔开，使一侧溶液中的某种溶质透过膜或者溶剂渗透出来，从而达到分离溶质的目的。9）电渗析法：在直流电场的作用下，利用阴阳离子交换膜对溶液中阴阳离子的选择透过性，使溶液中的溶质与水分离。膜过程推动力传质机理透过物及其尺寸截留物膜类型电渗析电位差离子选择性透过溶解性无机物非电解质大分子离子交换膜反渗透压力差2-10MPa溶剂的扩散水或溶剂溶质、盐、SS非对称膜超过滤压力差0.1-10.MPa筛滤及表面作用水、盐及低分子有机物胶体大分子、不容有机物非对称膜渗析浓度差溶质的扩散低分子物质、离子溶剂非对称膜液膜化学反应和浓度差反应促进和扩散电解质离子溶剂（非电解质液膜7、废水中氮、磷的去除水体富营养化程度判断标准：总磷超过20mg/m3，或无机氮超过300mg/m31）除磷除磷常用方法：化学法化学法生物法：分为厌氧放磷和好氧吸磷两个阶段A/O法（厌氧——好氧法）P76生物法Phostrip除磷工艺2）脱氮脱氮常用方法：氨吸收法化学法加氯法离子交换法硝化反应：好氧条件下，废水中的氨态氮被硝化细菌（亚硝酸菌和硝酸菌）转化为亚硝酸盐和硝酸盐。生物法：反硝化反应：在无氧条件下，反硝化菌将硝酸盐氮（NO3-）和亚硝酸盐氮（NO2-）还原为氮气。在微生物作用下，将有机氮和氨态氮转化为N2气体的过程。8、活性污泥法：是以悬浮在水中的活性污泥为主体，在有利于微生物生长的环境条件下和污水充分接触，使污水净化的一种方法。其经历三个阶段：吸附阶段、氧化阶段、絮凝体形成与絮凝沉降阶段9、污泥处理1）分类：○1沉渣——以无机物为主○2污泥——以有机物为主2）污泥性质特点——颗粒较细，相对密度接近于1，呈胶体结构。○1生污泥（新鲜污泥）——从初次沉淀池排出的污泥，含水率在95%左右。不易脱水，易腐化发臭。○2活性污泥——从二次沉淀池或生物