环境工程学复习

绪论1、环境、环境问题、环境污染、污染物环境：是以人类为主体的外部世界，即人类赖以生存和发展的基本条件的综合体。

（其他定义：相对于某一中心事物（主体）而言，所有与主体相关的外界因素的总和即构成了该主体的环境。

）环境问题：是指由于人类活动作用于周围环境所引起的环境质量变化以及这种变化对于人类的生产、生活及健康的影响。

环境污染：是指人类活动产生的有害物质或是因子进入系统，引起环境系统与功能发生变化，危害人体健康和生物的生命活动的现象。

污染物质：是指在引入环境后，能对有用资源或人类健康、生物或生态系统产生不利影响的物质。

公害：是指因环境污染造成公众生活环境恶化，并引起人群大量发病或死亡的事件。

2、环境工程学形成与发展、主要容形成与发展：......主要容：（1）水质净化与水污染控制工程；（2）大气污染控制工程；（3）固体废弃物控制及噪声、振动与其他公害防治工程；（4）清洁生产、污染预防与全过程污染控制工程；（5）环境规划、管理和环境系统工程；（6）环境监测与环境质量评价。

第一章水质与水体自净概述：水是基础性的自然资源和战略性的经济资源。

第一节水的循环与污染一.水的循环：（一）自然循环：在太阳能的作用下，海洋、湖泊、河流等广大水面以及土壤表面、植物茎叶的水经蒸发和蒸腾作用形成水汽，上升到空中凝结成云，在大气环流——风的推动作用下运移到各处。

在适当的条件下又以雨、雪、雹等形式降落下来。

这些降落的水分，在陆地上分成两路流动：一路形成地表径流；另一路形成地下渗流。

与此同时，一部分水经过蒸发和蒸腾作用又进入大气圈中。

（二）社会循环：人类为满足生活和生产的需求，从各种天然水体中取用大量水后，经过使用后又排放出来，最终又流入天然水体。

二.水的污染：（一）原因：自然污染（自然原因造成的）和人为污染（人类的生活和生产活动）。

（二）分类：化学性污染（水体的富营养化：N、P含量高）、物理性污染、生物性污染。

第二节水质指标和水质标准一．水质指标：（一）杂质分类：悬浮物质（﹥10-3㎜）、溶解物质（﹤10-6㎜）和胶体物质。

（二）指标分类：物理性水质指标1.水中固体：蒸发后的蒸发残渣。

溶解性能：过虑→溶解固体和悬浮固体；挥发性能：灼烧→挥发性固体和固定性固体；可沉固体：1L水样在锥形玻璃筒静置1h后所沉下的悬浮物质数量。

2.碱度：水接受质子的能力。

3.硬度：水中存在的二价金属离子如钙离子和镁离子。

化学性水质指标和生物学水质指标1.化学需氧量：水中有机物的含量；2.生物化学需氧量：能被水中微生物氧化分解的那一部分有机物质的含量）。

二．水质标准：饮用水水质标准、地表水水质标准、污水综合排放标准。

补：1.物理性水质指标（1）感官物理性状指标温度、色度、嗅和味、浑浊度、透明度等（2）其它物理性水质指标总固体、悬浮固体、溶解固体、可沉固体、电导率等.2.化学性水质指标（1）一般的化学性水质指标pH、碱度、硬度、各种阳离子、阴离子、总含盐量、一般有机物质等（2）有毒的化学性水质指标各种重金属、氰化物、多环芳烃、各种农药等（3）氧平衡指标溶解氧DO、化学需氧量COD、生化需氧量BOD、总需氧量TOD3.生物学水质指标细菌总数、总大肠菌数、各种病原细菌、病毒浊度：水中不溶性物质对光线透过时产生的阻碍程度。

（水中悬浮物或胶体状颗粒物质）色度：感官性指标，水中悬浮物、胶体或溶解物质均可生色。

表色：由水中悬浮物、胶体物质和溶解物质共同引起的颜色。

真色：除去水中悬浮物质后所呈现的颜色。

碱度：水接受质子的能力。

在水中离解或水解后生成可与强酸（或H+）反应的物质总量甲基橙碱度：用T表示水样直接以甲基橙作指示剂滴定到变色时所用去H+的物质的量（总碱度）酚酞碱度：用P表示水样滴定到酚酞变色时所用去H+的物质的量硬度：水中的两价金属离子与肥皂作用生成沉淀和与水中某些阴离子化合生成水垢而产生硬度。

总固体（TS ）：一定温度下一定体积水样蒸发至干所残留的固体物质总量总固体（TS ）= 悬浮固体（SS ）+溶解固体（DS ）= 挥发固体（VS ）+固定固体（FS ）化学需氧量（COD ）：一定严格的条件下，用化学氧化剂（如KMnO4 、K2Cr2O7）将水中各种有机物质氧化所消耗的氧化剂的量，用mgO/L 表示。

生物化学需氧量（BOD ）:表示水中有机物在有氧条件下经好氧微生物氧化分解所需氧量。

用单位体积污水所耗氧量表示（mgO/L ）总需氧量（TOD ）：将水样中的有机物在900℃ 高温下燃烧变成稳定氧化物时所需的氧量，常用mgO/L 表示。

总有机碳（TOC ）：将水样在900~950℃ 高温下燃烧，有机碳即氧化成CO2，测量所产生的CO2的量，即可求出水样的总有机碳值，常用mgC/L 表示。

第一类污染物是指能在环境或者动、植物体积累，对人类健康产生长远不良影响的污染物质。

一律在车间或车间处理设施排放口采样。

第二类污染物，指长远影响小于第一类污染物的污染物质，在排放单位的排放口取样。

第三节 水体自净1. 物理过程：稀释、扩散、挥发、沉淀、上浮。

2. 化学和物理化学过程：中和、絮凝、吸附、络合、氧化、还原。

3. 生物学和生物化学过程：进入水体中的污染物质，被水中生物吸附、吸收、吞食消化等过程，特别是有机物质由于水中微生物的代活动而被氧化分解并转化为无机物的过程。

补：水体自净作用： 经过一系列的物理、化学和生物学变化，污染物被分离或分解，水体基本上或完全恢复到受污染前的状态。

这一自然净化过程即为水体的自净作用。

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的最大负荷量 氧垂曲线及氧垂曲线公式：D k L k dtdD '2'1-= 第四节 水处理的基本方法一．给水处理：（一） 地表水：原水→混凝→沉淀→过虑→消毒→饮用水。

先在水中投加混凝剂和原水充分混合，逐步长成絮粒状沉淀物（絮凝体或矾花），再进入沉淀池和滤池，除去矾花和其他颗粒状杂质，清水再加药剂消毒，出水即可送入给水管网，供应用户。

（二） 地下水：地下水→消毒→饮用水。

当地表水和地下水受到污染时，在消毒工艺前，增加臭氧氧化、活性炭吸附或膜技术等处理工艺，进一步除去水中的污染物质。

二．废水处理：处理程度的指标：有害物质、悬浮物质、溶解氧、生化需氧量。

（一）基本方法：1.物理法：利用物理作用来分离水中呈悬浮状态的污染物质，在处理过程中不改变其化学性质。

（1）沉淀法：不仅可以去除废水中相对密度大于1的悬浮颗粒，同时也是回收这些物质的有效方法。

（2）气浮法：去除乳状油相对密度接近1的悬浮物。

（3）筛网过虑：除去纤维、纸浆等。

（4）蒸发法：浓缩废水中的溶解性不挥发物质。

2.化学法：利用化学反应的作用来处理水中的溶解性污染物质或胶体物质。

如中和法、氧化还原法、混凝法、电解法、汽提法、萃取法、吹脱法、吸附法、离子交换法、电渗析法。

3.生物法：利用水中微生物的作用，使废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物转化为无害的物质。

目前常用的生物法可分为好氧生物处理和厌氧生物处理。

好氧处理法中有活性污泥法、生物膜法、生物氧化塘、厌氧生物处理系统。

（二）三级处理：一级处理：去除废水中较大颗粒的悬浮物质。

也叫机械处理，只是预处理。

二级处理：去除废水中呈溶解和胶体状态的有机物质。

生物法是最常用的二级处理方法。

因此也叫生物处理。

三级处理：高级处理或深度处理。

进一步去除废水中的营养物质（氮和磷）、生物难降解的有机物质和溶解盐类。

（三）处理流程：1．城市生活污水：2.工业废水：澄清→回收→毒物处理→一般处理→再用或排放第二章水的物理化学处理方法第一节水中粗大颗粒物质的去除概述：粗大颗粒物质，它们的大小约在0.1微米以上，包括砂粒、小卵石、树枝、菜叶、碎布、垃圾等。

去除方法主要借助于物理作用和物理处理法，如筛滤截留、重力沉降、离心分离等。

一．筛滤截留：(一)格栅和筛网：去除水中的粗大物质、保护处理厂的机械设备并防止管道的堵塞。

(二)微滤机：截留细小悬浮物的筛网过虑装置。

可用于去除原水中的藻类、水蚤等浮游生物，也可用于工业废水中有用物质的回收以及废水的最终处置。

二．重力沉降：『沉砂池』：1.去除对象：去除水中砂粒、煤渣等相对密度较大的无机颗粒杂质，同时也去除少量较大、较重有机杂质，如骨屑、种子等。

2.位置：设在泵站和沉淀池前，防止水泵和污泥处置设备的磨损，还可使沉淀池中的污泥具有良好的流动性。

3.分类：平流式、竖流式、曝气式。

4.曝气式沉淀池：在一个长形池子的一侧通入空气，使污水在池中以螺旋状向前流动，从而产生与主流垂直的横向环流。

在离心力的作用下，密度较大的无机颗粒被甩沉下，而使有机颗粒经常处于悬浮状态，并使砂粒互相摩擦，去除砂粒表面附着的有机物污染物。

此外，曝气沉砂池受流量变化的影响较小，可以通过调节曝气量，控制污水的旋流速度，使除砂效率稳定；同时还能起到对污水中的预曝气作用，有利于后续的生化处理过程。

三．离心分离：重力的不同产生不同的离心力。

1.分离因素：α=离心力与重力的比值。

α越大，分离效果越好。

2.分类：（1）水旋分离设备：压力式和重力式（水力旋流沉淀池）。

→容器固定不动而沿切线方向进入容器的水流造成旋转来产生离心力。

（2）器旋分离设备：离心机。

→容器的高速旋转带动器水流旋转来产生离心力。

补：按颗粒的大小：粗大颗粒物质、悬浮物质和胶体物质、溶解性物质筛滤截留重力沉降离心分离格栅、筛网、微滤机沉砂池旋流分离器、离心机第二节水中悬浮物质和胶体物质的去除概述：对于水中的胶体颗粒，自然沉降的速度太慢，需采取一些其他措施或别的方法才能去除，如混凝、沉淀、澄清、过虑、气浮和膜技术。

一．沉淀：（一）基本类型：1．自由沉降：低浓度的离散颗粒，沉降不受其他颗粒的影响。

2．絮凝沉降：悬浮颗粒因相互碰撞而使尺寸变大，沉速将随深度增加而增加。

同时，水深越深，较大颗粒追上较小颗粒而发生碰撞并凝聚的可能性也就越大。

因此，悬浮物的去除率不仅取决于沉降速度，而且与深度有关。

3．拥挤沉降：当水中悬浮物质的浓度很高时，颗粒间隙也相应减小，在沉降过程中会产生颗粒彼此干扰的拥挤沉降现象。

同时，沉速较快的颗粒下沉时所置换的液体的上涌也会对周围颗粒的下降产生影响。

因此，颗粒的实际沉降速度应是自由沉降的速度减去液体的上涌速度。

经过一段时间后，上层逐渐变清，而下层的颗粒浓度增高，使上涌速度加大，最终使全部颗粒以接近相同的沉速下沉，出现了一个清水和浑水的界面。

沉降过程也就成了浑液面的等速下降过程。

4．压缩沉降：亦即污泥浓缩。

先沉到底部的颗粒受到上部污泥的压力，颗粒间的孔隙水将因压力的增加和结构的变形而被挤出，使污泥浓度增高。

因此，污泥的浓缩过程也就是不断排除孔隙水的过程。

（二）沉淀池：1．普通式沉淀池：三种：平流式、竖流式、辐流式。