环境工程学知识点总结

环境工程学知识点总结
1.
中国的环境问题
生态破坏和资源枯竭严重，表现在：森林资源和草原面积减少；水土流失，沙漠扩大；耕地资源浪费严重；水资源短缺。

环境污染形势严峻，表现在：水体污染：未经处理的废
水造成水环境污染，其中有毒有害污染p有机物污染和富营养化污染及其严重；大气污染：由能源结构不合理引起，主要是烟煤型污染；固体废弃物污染：其无适当处置，占用土地
资源，产生“围城”现象，引起其他环境问题；城市噪声污染：交通运输和城市建设引起；乡镇企业污染：技术管理差，资源利用率低，量大面广，执法难度大。

2.环境工程的主要内容☆
环境工程学不仅研究防治环境污染和公害的技术，而且研究自然资源的保护和合理利用，探讨废物资源化技术，改革生产工艺，发展无废少废闭路生产系统，以及对区域环境
进行系统规划和科学管理，以获得最优的环境效益p社会效益和经济效益。

具体来说，主
要包括：水质净化与水污染控制工程；大气污染控制工程；固体废弃物处理处置与管理工程；噪声p振动与其他公害防治技术；环境规划p管理和环境系统工程；环境监测和和环
境质量评价。

广义的环境工程还包括供暖通风和空气调节。

3.水循环
水循环分为自然循环和社会循环。

自然循环：自然界中的水（太阳能）→ 蒸发P蒸腾上升并凝结成云→ 降水→ 地表
径流和地下渗流→ 海洋或植物吸收。

社会循环：为了满足生活和生产的需要，人类社会
从自然水体取水，用过的水变成生活污水和生产废水，排放后流入自然水体。

我国水资源人均不丰富，空间分布和年际分布不均衡。

4.水污染的分类和影响
水污染可分为化学性污染p物理性污染p生物性污染。

化学性污染：无机污染物质：
酸p碱和一些无机盐。

酸碱污染使水体ph变化，杀灭或抑制微生物生长，妨碍水体自净，腐蚀船舶和水下建筑，影响渔业，破坏生态平衡；无机盐提高水的硬度和渗透压，降低水
中溶解氧，影响淡水生物生长。

无机有毒物质：主要是重金属等有潜在长期影响的物质，
其中汞p镉p铅危害大。

其通过食物链富集引起人体严重疾病或慢性病。

有机有毒物质：
主要是有机农药p多环芳烃p芳香胺等。

其化学性质稳定，难以被生物分解，有些可致癌。

需氧污染物质：碳水化合物p蛋白质p脂肪p醇类可被微生物分解，并在分解过程中消耗
氧气的物质。

其消耗水中溶解氧影响水生生物生长。

植物养分：生活污水、工业废水和农田排水中的氮和磷。

水体中氮磷含量高，水流缓慢，浮游生物和水草在水体中大量繁殖，导致水体富营养化，水质恶化，鱼类死亡，湖泊退化。

石油污染物：它们会影响水质，破坏海滩，危害水生生物。

物理污染物：悬浮物质污染：水中含有的不溶性物质，包括固体物质和泡沫。

其影响水体外观，妨碍水中植物的光合作用减少氧气溶入，对水生生物不利。

热污染：火力发电、核能和各种工业过程中的冷却水。

它导致水温升高，溶解氧含量降低，水中某些有毒物质的毒性增加，危及水生生物。

放射性污染：原子能工业中P放射性矿藏的开采和核能中P同位素的研究增加了放射性废水和废物的数量。

生物污染：生活污水，尤其是医院污水和一些工业废水，经常携带病原微生物，导致各种疾病。

5.水质指标分类☆
物理水质指数
感官物理性指标：温度p色度(真色和表色)p浑浊度p透明度p嗅和味。

其他物理性指标：总固体p悬浮固体p溶解固体p可沉固体p电导率。

水中杂质：10-5分钟μm；胶体物质1-10-3μm；悬浮物100-1μm，1μm=10-3mm
化学性水质指标
一般化学水质指标：pH碱度P硬度P各种阴阳离子P总盐含量P一般有机质。

有毒化学水质指标：重金属P氰化物P多环芳烃P农药。

氧平衡指数：dopcodpbodptod。

生物学指标：细菌总数p总大肠菌群数p各种病原细菌p病毒。

6.生化自净过程所需的氧气来源
水体和废水中原来含有的氧；大气中的氧向含氧不足的水体扩散溶解，直到水体中的溶解氧达到饱和；水生植物光合作用放出氧气，溶于水中有时可使水体中的溶解氧达到饱和。

7.好氧条件下废水中有机物的分解过程
有机物被微生物分解的过程：微生物通过自身生命活动过程，把一部分被吸收的有机物转化成简单的无机物，并释放出生长活动所需的能量，另一部分有机物被转化为营养物质，组成新的细胞；细胞内物质也可被微生物氧化，同时放出能量，即内源呼吸。

碳化阶段：主要是无氮有机物的氧化，包括含氮有机物的氨化，以及氨化后无氮有机物的连续氧化。

消耗的氧气是碳化的生化需氧量。

总碳化生化需氧量称为第一阶段生化需氧量或完全生化需氧量（生化需氧量），以LA或bodu表示。

第二阶段：水中的硝化细菌可以氧化水中的氨和含氮有机物氨化分解出的氨，最终转
化为硝酸盐。

其消耗的氧量为硝化生化需氧量，即第二阶段生化需氧量，以ln或nod表示。

(nh3+亚硝化细菌+o2→no2-+硝化细菌→no3-)
8.不同的水质标准和要求
饮用水水质标准：流行病学上安全可靠；化学组成上对人体无害；使用上方便无弊。

地面水环境质量标准：按水体的不同用途和不同区域划分为五类。

按从污染源控制的原则
制定了污水综合排放标准：一类污染物(对人体健康产生长远影响)；另一种是影响小于第
一类的污染物，列出最高允许排放浓度(三级)，ⅰpⅱ类水体不得新建排污口，ⅲ类水体
执行一级标准，ⅳpⅴ二级标准，下水道并进入二级污水处理厂执行三级标准。

工业用水
水质要求：饮用水，生产技术用水，锅炉用水，冷却用水不同使用目的，由不同水质要求。

9.废水的成分和性质
生活污水：居民日常生活中产生的废水，主要是生活废料和排泄物。

这类废水的成分
及变化取决于居民的生活水平和习惯。

水质较稳定，浑浊p恶臭p深色p微碱性p不含有
毒物质p有大量细菌病毒和寄生虫卵。

工业废水：工业生产排放的废水。

由于工业类型P、生产工艺P、原料P、水质和管理水平的不同，其组成和性质有很大差异。

农业废水：随着农药和化肥的广泛使用，农田径
流和排水已成为自然水体的污染源。

10.氧垂曲线解释
由于废水排放后河流中有机物含量很少，耗氧率超过复氧率，因此出口各点的溶解氧
逐渐减少。

有机物
的不断氧化分解，耗氧速度不断降低，在某一点耗氧速度等于复氧速度，此点溶解氧
含量最低(最缺氧点)。

过此点后，溶解氧含量逐渐恢复到排入口之前的含量(恢复速度不
断加快)。

氧垂曲线既是以离排入口的距离为横坐标，以溶解氧含量为纵坐标的曲线。

如
果河流受有机物污染的量低于它的自净能力，最缺氧点的溶解氧含量大于零，河水始终呈
现有氧状态，反之，靠近最缺氧点的一段河流将出现无氧状态。

11.水中的细菌
当一般有机废水排入水体后，开始时水体中的细菌会大量增加，以后逐渐减少。

促使
细菌死亡的原因有：有机物因分解而减少；污染水体里有大量的吞噬细菌的生物；生物物
理因素(生物絮凝，沉淀)；其它因素(php水温p日光)。

一般情况下，废水排入河流后，12-24小时内流经的距离是最大的细菌污染区。

3-4
天后，细菌数量不得超过最大数量的10%。

河流沿线微生物的数量和种类分为四个区域ⅰ,
P和V为洁净区（自然水质）；II降解区（浑水、漂浮污泥、溶解氧降低至40%饱和、鱼
磷绿藻减少、蓝藻蔓延、，
底泥出现蠕虫)ⅲ强分解区(水质变黑灰，浮渣，腐败，do降至40%的饱和度―0，厌氧，物种极少，有蚊蝇)ⅳ恢复区(水质较清，do在40%的饱和度以上，物种增多)。

12.解决废水问题的主要原则☆
改革生产工艺，减少废物排放量：应深入工业生产工艺，与工人p技术人员相结合，
革新生产工艺，尽量不用或少用水，不用少用易产生污染的原料p设备及生产方法。

废水回用：采用回用水和循环水系统，尽量减少废水排放。

回收有用物质：工业废水中的污染物质多是在生产过程中进入水中的原料p半成品p
成品p工作介质和能源物质。

如能加以回收，即可防止污染又可创造价值。

废水妥善处理：废水回收后，会有一些有害物质残留在废水中，也会有一些废水目前
没有回收价值。

要从全局出发，妥善处理，做到无害化，避免污染水体和环境。

选择处理工艺与方法时，必须经济合理，尽量采用先进技术。

13.水处理的基本方法☆
给水处理：原水→混凝→沉淀→过滤→消毒→饮用水(臭氧氧化p活性炭吸附)；地下
水(消毒)；工业用水(软化p除盐p冷却p控制结垢与腐蚀)
废水处理：物理、化学和生物方法。

物理法是利用物理作用来分离废水中悬浮污染物质，处理过程中不改变其化学性质。

沉淀法去除回收比重大于1的中悬浮颗粒；气浮法去除乳状油或比重接近1的悬浮物；筛
网过滤去除纤维p纸浆；蒸发法浓缩废水中的溶解性不挥发物质；另外，还有离心分离p
超滤p反渗透等。

化学法是利用化学反应来处理水中溶解的污染物和胶体。

包括：中和法、磷氧化还原法、磷凝聚法、磷电解法、磷溶出法、磷萃取法、磷溶出法、磷吸附法、磷离子交换法、
磷电渗析法等。

生物法是利用微生物作用，使废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物转化为无害物质。

可分为好氧生物处理和厌氧生物处理，其中好氧生物处理又可分为：活性污泥法p生物膜
法p生物氧化塘法p污水灌溉法p土地处理法。

以上各方法各有特点和适用条件，实际中
往往配合使用。

城市污水处理的一般流程：进水→ 初沉池（污泥）→ 生物处理结构→ 二沉池（污泥）→ 流出物工业废水处理工艺各不相同。

一般程序是：澄清→ 恢复→ 中毒治疗→ 一
般治疗→ 重复使用或排放。

14.废水处理系统分级
废水处理系统分为一级处理、二级处理和三级处理。

一级处理(机械处理)只去除废水中较大的悬浮物质(沉淀法去除可沉固体)。

物理法中
的大部分是由于一级处理的。

废水经一级处理，一般达不到排放要求，需二级处理，它只
是预处理。

二级处理（生物处理或生化处理）的主要任务是去除废水中的溶解性和胶体有机污染物。

生物处理是二级处理中最常用的，经济有效。

通过二级处理，一般废水可以满足排放
要求（沉淀法和生物处理法，以减少悬浮物和生化需氧量）。

三级处理(高级处理和深度处理)当水质要求高时，为进一步去除废水中的营养物质
(氮和磷)p生物难降解的有机物和溶解盐类等，以达到某些水体水质标准或直接用于工业，就需要在二级处理后进行三级处理(过滤p氧化塘)。

15废水处理预处理装置设备和结构的功能和原理☆
粗大颗粒物的去除方法有：筛滤p截流p重力沉降和离心分离等。

相应的设备有格栅
p筛网p微滤机p沉沙池p离心机和旋流分离器。

格栅和筛网是处理厂第一处理单元，通
常设置在其他处理构筑物之前。

主要作用是去除水中粗大物质，保护其他机械设备，防止
管道堵塞。

当需要去除水中纤维p纸浆p藻类等稍小物质时，可选用不同孔径的筛网。

微滤器是一种截留微细悬浮物的筛网过滤装置。

可用于水厂原水过滤，去除藻类P、
水蚤等浮游生物。

它还可用于工业水的过滤和处理、工业废水中有用物质的回收和污水的
最终处理。

沉沙池主要是去除水中砂粒p煤渣等比重较大的无机颗粒杂质，同时也去除少量较大
较重的有机杂质。

其工作原理以重力沉降为基础，在沉降过程中杂质的尺寸p形状和比重
不随时间而变化(自由沉降)。

颗粒沉降速度u=g（ρs-ρ）d2/18μ（ρs-ρ：水颗粒密度差；d：颗粒直径；μ：
水的动态粘度（PAS）
沉沙池分：平流式(最常用，构造简单，工作稳定，处理效果好，易排砂)p竖流式(圆型，污水由中心管进入池内自下而上流动砂粒借重力沉入池底，处理效果较差)和曝气式(没有有机杂质腐败发臭的缺点)。

离心分离：当含有悬浮颗粒的水高速旋转时，由于颗粒和水的分子量不同，离心力不同。

质量较大的颗粒被抛到外围，质量较小的油颗粒留在内层。

适当布置不同的出口可以
将颗粒物与水分离。

颗粒所受的离心力c=(m-m0)v2/r(m-m0：颗粒和水质量差；r：旋转半径；v：线速度
v=2πrn)分离因素a=c/g≈πn2/900(g：颗粒所受重力)
离心分离设备分为：水旋转分离设备（压力式[上清下浊]和重力式）（容器不移动，向切向高速水流提供离心力）和旋转分离设备（离心机）。

6.水中悬浮物质去除和4种沉降
水中的悬浮物可以通过重力通过颗粒和水之间的密度差来去除。

然而，小颗粒，尤其是胶体的自然沉降速度较慢，因此需要混凝、沉淀、澄清、过滤和气浮。

悬浮物质在水中的沉降分为：自由沉降：颗粒在沉降过程中呈离散状态，其形状p尺寸p质量不变，下沉速断不受干扰(沉砂池p初沉池初期沉降)。

絮凝沉降：颗粒在沉降过程中相互粘结，其尺寸p质量p沉速随深度增加而变大(絮凝沉淀池p初沉池后期p二沉池中期)。

拥挤沉降(成层沉降)：颗粒在水中浓度较大时，各颗粒间相互靠得很近，下沉过程中受彼此作用力干扰，但相对位置不变，作为一个整体下沉，在清水与浑水之间形成明显界面，沉降过程实际就是这个界面的下沉过程，液体上涌对其有影响(高浊度水的沉淀p二沉池后期)。

压缩沉降：颗粒在水中浓度很高时时会相互接触，上层颗粒在重力作用下将下层颗粒间的水压出界面，是颗粒群被压缩(污泥斗p污泥浓缩池)。

17.几个沉淀池及其方法和原理
沉淀池：在水处理过程中，通过颗粒沉降来分离去除悬浮物质的设备。

理想沉淀池：各水段的点流速相同；悬浮颗粒以恒定速度下沉，其水平分速度等于水流速度；悬浮颗粒落在池底时无法漂浮。

普通沉淀池：平流式：(最常用，在流量较大的水处理厂中)污水→水槽和孔口→挡板稳流→池内流动→悬浮物沉底→清水→溢流堰→池外。

垂直流类型：（圆形或方形）污水→ 中心管下口→ 反射器→ 污水在水平段分布，缓慢向上流动→ 悬浮固体沉降到污泥斗中→ 清水→ 游泳池周围都是水。

径向流类型：污水→ 中心管口→ 多孔挡板→ 沿半径的径向流动→ 流速降低→ 悬浮固体沉降→ 清水→ 从池顶的堰中溢出。

斜板斜管沉淀池：u0=q/a，q不变，a↑，u0↓，从而提高沉淀效率。

t=h/u0，u0不变，h↓，t↓，从而减小了沉淀池的体积。

若将水深为h的沉淀池分为n个深为h/n的沉淀池，则当沉淀区的长度是原来的1/n时，就可以处理与原来相同的水量，而不影响处理效果。

斜板斜管沉淀池单位面积上的泥量增大，如排泥不畅，将产生泛泥现象，使水质恶化；由于水流在池中停留时间短，其对水质水量的耐冲击负荷能力差；由于板距管径小，容易积泥；在日光照射下会滋生藻类。

浓缩悬浮沉淀：（高浊度水沉淀池P二沉池P活性污泥法污泥浓缩池）同时起到澄清水和浓缩污泥的作用。

结构与普通沉淀池相同，但浓缩污泥必须从池底连续排放。

选择沉淀池类型时须综合考虑水量大小；水中悬浮物物理性质和沉降特性；处理厂总
体布置和地形地质情况。

18.混凝和胶体失稳机理、混凝剂和助凝剂
混凝：水和废水中常含有用自然沉淀法不能去除的悬浮微粒和胶体污染物，必须先投
加化学药剂破坏其在水中的稳定分散系，使其凝聚为有明显沉降性能的絮凝体，然后用重
力沉降分离，包括凝聚和絮凝两个步骤。

水中相同种类的胶体颗粒具有相同数量的电荷。

在静电斥力的作用下，它们不会相互
聚集，并具有一定的稳定性。

胶体脱稳机理：压缩双电子层：带同号电荷的胶粒之间存在着由δ电位引起的静电
斥力和范德华力，当距离很近时，范德华力占优势，合力为吸力，两个颗粒相互吸住，胶
体脱稳。

当投入电解质后，水中与胶粒上反离子具有相同电荷的离子浓度增加，这些离子
与胶粒吸附的反离子相交换或挤入吸附层，使胶粒带电荷数减少，降低δ电位，使扩散
层厚度减少。

吸附电中和：胶体颗粒的表面对不同离子P、不同胶体颗粒和链状聚合物的不同电荷
部分有较强的吸附作用，从而中和其部分和全部电荷，减少静电斥力，并易于与其他颗粒
吸附。

吸附架桥：如果投加的药剂是能吸附胶粒链状高分子聚合物，或者两个同号胶粒吸附
在同一个异号胶粒上，胶粒间就能连接团聚成絮凝体而被去除。

网状效应：在水中加入金属离子的化学剂后，由于金属离子的水解和聚合作用，水中
的胶体颗粒作为晶核形成胶体沉淀物。

在从水中沉淀的过程中，沉淀物将吸附和网状胶体
颗粒并一起沉淀。

胶体浓度低时，网捕最为有效；胶体较高时，宜用吸附电中和和压缩双电子层来脱稳；胶体很高时，采用高分子絮凝剂更为经济有效；混凝剂投加量必须适量，量不足达不到效果，量过大会造成胶体复稳。

混凝剂：在水处理过程中，为使胶体颗粒不稳定和沉淀而添加的电解质。

最常用的是
铝盐和铁盐（水解和聚合交替进行）。

助凝剂：它能不能凝结。

当与混凝剂一起使用时，
它可以促进混凝，产生大而固体的明矾。

19.澄清和澄清池分类
混凝处理过程包括三个阶段：水和试剂混合、反应和絮凝分离，在澄清池中完成。

在
澄清池中起接触絮凝作用的介质是悬浮污泥。

当水中的悬浮颗粒与混凝剂相互作用形成细
絮体时，它们会被吸附并去除，以防发生大面积的污泥碰撞。

根据与水的接触方式不同，
澄清池可分为污泥循环分离式（水力循环P机械加速）和悬浮污泥过滤式（悬浮P脉冲）。

20.过滤机理和滤池分类
颗粒介质过滤：当废水通过颗粒滤料床时，其中的悬浮颗粒和胶体被截留在滤料的表
面和内部空隙中，以分离不溶性污染物。

颗粒介质过滤机理：阻力拦截：当废水通过颗粒
滤床时，粒径较大的悬浮颗粒首先被拦截在表面滤料的缝隙中，使缝隙变小，拦截能力变强，逐渐形成以截留固体颗粒为主的滤膜，起主要过滤作用。

重力沉降：原水通过滤料床层时，滤料表面提供了巨大的沉降面积。

滤料愈小，沉降
面积愈大；滤速愈小，水流愈平稳，有利于沉降。

接触絮凝：由于滤料有巨大的表面积，
它与悬浮物之间有明显的物理吸附作用。

水中砂粒常带负电，能吸附带正电的铁p铝等胶体，进而吸附更多的带负电的粘土和多种有机物等胶体，在砂粒上发生接触絮凝。

较大的悬浮颗粒主要通过阻力（表面过滤）保留，而细悬浮固体主要是重力沉降和接
触絮凝（深层过滤）。

滤池分类：按滤料种类分：单层滤池p双层滤池p多层滤池；按作用水头分：重力式
滤池和压力式滤池；按进出水及反冲洗的供给与排除分：普通快滤池p虹吸滤池和无阀滤池。

过滤器总水头=各部件水头损失+速度水头损失（V2/2G）+剩余水头
滤层膨胀率e=(l-l0)/l0×100%=(ε均-ε0)/(1-ε)×100%，l0，ε0静止时滤层厚
度和空隙率；l，ε反冲洗时时滤层厚度和空隙率
21.与气浮有关的内容
气浮法：利用高度分散的微小气泡作为载体去粘附废水中的悬浮物，使其随气泡升到
水面而去除。

其处理对象是乳化油以及疏水性细微固体悬浮物。

药剂浮选法：在废水中投
加化学药剂，选择性将亲水性污染物变为疏水性，然后气浮去除。

两者统称气浮法。

常用
气浮设备：加压溶气气浮p叶轮气浮p曝气气浮p射流气浮和电解气浮。

气浮法的优点：处理效率高，污泥相对干燥，表面刮除、曝气方便，溶解氧增加，有
利于后续生化处理。

缺点：耗电量大，设备维护管理工作量大，易堵塞，浮渣怕大风大雨。

22.水的软化和除盐的基本方法
去除水中溶解物的方法主要有软化、脱盐、磷离子交换、磷吸附和膜分离。