第一章 第一讲 绪论

9
案例2：废水生物抑制性实时监测预警系统开发
运行参数优化
污泥流量 38ml/min
污水流量 151ml/min
曝气槽停留时 间0.95min
虹吸槽停留时 间0.26min
生物反应器停 留时间2.7min
总停留时间 3.9min
10
10
案例2：废水生物抑制性实时监测预警系统开发
监测预警系统研制
溶解氧仪 报警指示灯 电源开关
• 水质安全问题突出（尚未得到 重视）
• 污泥资源化利用环境风险大 • 难以应对产业结构调整、变化 • 水质安全保障责任不清
进水异常(呈现红褐色) 二沉池出水浑浊
5
案例2：废水生物抑制性实时监测预警系统开发
工业废水处理模式转变势在必行，但 废水混合收集，集中处理分类收集，分质处理转变
传统处理系统（混合收集、集中处理模式）
42
100
样机费用 (10万)
13
13
第一章 绪论
一、环境问题与环境学科的发展 二、环境工程学科体系与本课程的任务 三、环境净化与污染控制技术体系 四、环境净化与污染控制技术原理 五、《环境工程原理》课程的主要内容 六、《环境工程原理》的基本方法
一、环境问题与环境学科的发展
❖环境问题的产生 产业革命以后，人类的生产力获得了飞速发展、技术 水平迅速提高、人口迅速增长，人类活动的强度和范 围逐渐增强和扩展，人类与环境的矛盾以及由此带来 的环境问题也日趋突出。
（（简简单单系系统统））
6
案例2：废水生物抑制性实时监测预警系统开发
技术需求：废水生物抑制性实时监控系统（针对性强、易操作） 技术开发：基于活性污泥呼吸速率的监测预警系统
技术特点： • 以活性污泥为监测对象（代替发光菌或硝化细菌），通 过监测废水对耗氧速率影响监控其抑制性 • 不需培养微生物，运行管理简单 • 针对性强，避免了利用特定微生物的保护对象不明问题
生产用水
原材料
工艺 A
工艺 B
工艺 C
混合废水
新型处理系统（分类收集、分别处理模式）
工艺 D
产品
处理水
一一级级 - 二二级级 - 深度
处处理理
处处理理
处理
复杂处理工艺（投资高、运行贵 ）
生产用水
废水回用
原材料
工艺 A
工艺 B
工艺 C
工艺 D
a
b
同类废水
分类收集、分质处理与回用系统
产品
处理水
cc
废废水水处处理理
曝气池 活性 污泥
工业废水
空气
微型生物反应器 7
案例2：废水生物抑制性实时监测预警系统开发
需要解决的工程问题 系统构成、关键结构及运行参数
• 关键结构： －曝气槽结构与容积 －反应器形状与大小 • 运行参数： －污泥流量 －废水流量 －曝气停留时间 －混合液停留时间 －温度
曝气虹吸槽设计图
盘管推流式生物反应器
触摸屏 生物反应器 曝气虹吸槽
曝气泵 蠕动泵 搅拌机
核心部分
气体流量计
磁力搅拌器
升降台
11
11
案例2：废水生物抑制性实时监测预警系统开发
系统的监测预警性能
0.5
人工模拟冲击点,Cu2+浓度为 5mg/L,响应时间低于5min.
0.4
OUR((mg/L)/min)
0.3
模拟冲击1h,平均
0.2
抑制率为45%
0.1
结束冲击点,系统恢
复时间少于10min
0.0 0
6 12 18 24 30 36 运行时间(h)
系统对铜离子的生物抑制性响应曲线
12
12
案例2：废水生物抑制性实时监测预警系统开发
同类产品经济性能比较
产品名称
型号
经营公司
原产地
预警方式
水质在线生物 毒性仪
WEMS HK1100
维思特工程技 术(武汉)有限
需要解决的工程问题
有那些技术？在工程上如何实现？ 在工程规模上如何实现
水中硝基苯的高效、快速去除？
雨水管、污水厂、河流（河水、底 泥）、自来水厂
案例2：废水生物抑制性实时监测预警系统开发
混合、集中处理面临的问题
• 系统运行性能受工业废水的冲 击大
• 处理系统被动运行，出水水质 波动大，稳定性差。
• 进水水质突变导致系统“瘫痪 ”
❖人类面临的环境问题 生态破坏和环境污染是目前人类面临的两大类环境问 题，它们已经成为影响社会可持续发展、人类可持续 生存的重大问题。
一、环境问题与环境学科的发展
❖环境学科的诞生 “环境学科”是随着环境问题的日趋突出而产生的一门 新兴的综合性应用学科。它经历了20世纪60年代的酝酿 阶段，到20世纪70年代初期从零星的环境保护的研究工 作与实践逐渐发展成为一门独立的新兴学科。
环境工程原理
污染治理工程中常见的典型关键问题 （典型案例分析）
2
案例1：中石油吉林化工苯胺车间爆炸事件
需要回答的科学问题：排入到松花江中的硝基苯的去向 （衰减机理）？
空气
受污染河水 水流 底质 地下水
挥发
光降解
溶解态硝基苯 吸附 解吸
流逝 生物降解
吸附态硝基苯
生物降解
渗透
案例1：中石油吉林化工苯胺车间爆炸事件
❖环境学科的任务 环境学科是研究人类活动与环境质量关系的科学，其主 要任务是研究人类与环境的对立统一关系，认识两者之 间的作用与反作用，掌握其发展规律，从而保护环境并 使其向于人类有利的方向演变。
一、环境问题与环境学科的发展
❖环境学科体系 “环境学科”是一门正在蓬勃发展的科学，其研究范 围和内涵不断扩展，所涉及的学科非常广泛，而且各 个学科间又互相交叉和渗透，因此具有丰富的学科内 涵。 是本世纪推动科学发展的核心学科 ，是改造传统学科的生长点。
环境+X学 绿色+X学
环境X学 绿色X学
一、环境问题与环境学科的发展
环境学科体系 环境学科体系
环境科学 环境工程学 环境生态学 环境规划与管理
❖“环境工程学”的任务 利用环境学科与工程学的方法，研究环境污染控制理论、 技术、工程、环境管理与政策，以改善环境质量，保障人 类身体健康和生存环境以及社会经济的可持续发展。
公司
韩国首尔
新月藻
毒性分析仪
Ra- 上海煊仁环保 比利时 活性污泥呼吸 TOX 仪器有限公司 AppliTek 法(硝化细菌)
生物预警在线 监测系统
HATOX -2000
北京沃德赛普 科技有限责任
公司
韩国
微生物 燃料电池
生物抑制性实 时监控系统
本课题
中国
活性污泥耗氧 速率法(曝气 池活性污泥)
市场报价 (万元) 65
8
案例2：废水生物抑制性实时监测预警系统开发
关键结构优化与运行参数研究
SOUR(10-4min-1) SOUR(10-4min-1)
6
5
5
4
4
3
3
2
2
1
1
0
10
20Βιβλιοθήκη Baidu
30
40
T(℃)
0 500 1000 1500 2000 MLSS(mg/L)
温度、污泥浓度（MLSS）对比耗氧速率SOUR的影响
9