环境工程前沿讲座总结

前沿讲座总结

一．前沿讲座概述

本学期的前沿讲座包括流域水质模型浅谈、低温等离子体在水处理中的应用、光催化技术原理及其在环境工程中的应用和膜科学技术前沿进展。学院通过开设环境工程系列学科前沿讲座，介绍环境工程专业相关的前沿发展动态和热点技术。一方面，帮助我们了解相关领域的专业前沿知识；另一方面也让我们在课内知识学习之余了解相关领域的发展现状以及存在的问题。这极大的开拓了我们的视野，为我们的专业课程学习提供相关的资料，培养我们的专业素养，激发专业学习的兴趣。

二．前沿讲座内容

1. 流域水质模型浅谈

流域水质模型浅谈主要包括DHI和MIKE系统、流域水环境问题、水质模型和水环境模拟四方面内容。

DHI的软件产品和咨询服务涵盖整个水文循环的过程，主要服务领域如下：城市水和工业（市政供排水、污水处理技术、环境风险评价、健康和安全风险评估和城市水软件）；水资源（河流和洪水管道、水文、土壤和废物、水资源管理和水资源软件）；河口和海岸（港口和海洋技术、海岸河口动力学、生态和环境、海洋软件）；

DHI软件:FeFlow、MIKE SHE、水处理模拟软件WEST，管网建模软件MIKE URBAN，河流海洋一维、二维模拟软件MIKE 11、MIKE 21，水资源管理软件等。

流域水环境问题：在水的供求关系紧张与水污染的双重压力下，水环境问题日趋严重主要体现在水体污染、湖泊面积的萎缩和数量的减少、水土流失面广量大、地表水的短缺导致对地下水的超量开采。总的来说，水环境方面目前还存在的许多问题待研究解决。

水质模型：描述污染物在水体中运动变化规律及其影响因素相互关系的数学表达式和计算方法。包括一维（中小河流）、二维（宽线型江河湖库、河口）和三维（排污口附近、深水湖库）

水环境模拟：治理规划流域水，深滩河项目。MIKE技术构建降雨径流，水动力学污染物扩散等模型，应急突发事故的模型包括一维水文模型和水动力模

型，流域水质模型与模拟的分类与发展、水质模型与模拟的一般方法步骤、污染物迁移转化的规律、河流水质模型和流域水质管理与规划模型。

2. 水泥行业最新除尘技术与PM2.5控制

此场讲座主要涉及水泥行业最新除尘技术与PM2.5控制、水泥行业的除尘现状及展、PM2.5及其对人体的危害和高效除尘技术与PM2.5的控制。

水泥行业除尘技术主要包括四种：1.重力除尘和惯性除尘（烟气流中固体颗粒物的质量浓度有较大差值,利用气流减速所形成重力沉降或气流方向变化时颗粒物产生的惯性力和离心力可将固体颗粒物从气流中分离出来,除尘效率一般为60%左右,常作为初级除尘。）；2.过滤除尘（可除去10微米以下的颗粒物）；3.静电除尘（除尘要求较高的环境下使用）；4.湿式除尘器除尘（湿式洗涤塔除尘器、文丘里湿式除尘器）。

高效除尘技术：袋式除尘器是目前水泥行业一种主要的除尘技术，袋式除尘器技术效率高的特点可以满足其严格的排放标准。电袋除尘技术是一种新型技术。

水泥生产过程中,产生大量粉尘,粉尘是水泥厂最严重的污染源,也是环保控制最重要的指标，水泥行业是影响PM2.5增加的重要因素，PM2.5导致能见度降低，形成灰霾、引发呼吸道阻塞或炎症、致癌、影响胎儿发育、缩短人体寿命等等。

煤磨系统的烟气要求采用高强度耐水解等条件滤料，立窑烘干机要求耐化腐蚀、耐水解和氧化、剥离性好且易清灰的高滤袋；回转窑窑尾烟气含腐蚀性成分粉尘浓度高，要求具有研磨性，耐氧化水解化学腐蚀的滤料。

3. 低温等离子体在水处理中的应用

本场讲座主要包括常规水处理技术、水处理高级氧化技术（AOP）、等离子体简介、水处理机理及发展趋势四部分。

常规水处理技术及其特点：生物处理（廉价、处理时间长、污染物去除率低）；化学处理（反应速度快，但有二次污染）；物理处理（简单、但不能去除溶解态的有机物）。

水处理高级氧化技术（AOP）是一种环境友好型的技术，包括臭氧氧化、Fenton 氧化和H2O2氧化。反应式:羟基+R→二氧化碳+水。羟基自由基具有强氧化性、与有机物反应的速率常数很高、羟基在水溶液中平均寿命仅为2ns。

等离子体是一种由自由电子和带电离子为主要成分的物质形态，整体上呈电中性，广泛存在于宇宙中，常被视为是物质的第四态。

高能电子作用是液下水分子发生电离与激发，在很短的时间内生成离子，激

发分子与次级电子，再生成反应能力极强的物质，并发生下列反应，生成游离氧、臭氧和·OH自由基。臭氧氧化作用是臭氧在水中时发生氧化反应，其氧化途径可由臭氧直接氧化某些有机物，也可由其分解产生的中间产物·OH自由基氧化有机物。

发展趋势：高效节能电源的研发、实际工业应用的反应器结构设计、低成本耐用电极的开发和组合工艺的优化。

4. 光催化技术原理及其在环境工程中的应用

光催化技术是一种新的环境净化技术。

光催化剂是一种在光的照射下，自身不起变化却可以促进化学反应的物质。TiO2是一种最常见的光催化剂。

光催化机理：纳米TiO2是N型半导体,被该紫外光照射时,处于能带上的电子被激发到导带上,生成高活性的电子e-,在能带上产生带正电荷的空穴h+。TiO2与水接触,水分子和被溶解的氧与产生的h+,e-作用,生成强氧化性的.OH-,.O2,并通过.OH-,h+和.O2等渐渐将有机物降解为CO2和H2O等无机物。

TiO2光催化在水处理中的应用：染料废水处理、农药废水处理、含油废水处理、卤代芳烃处理、无机废水处理、饮用水处理及喊菌废水处理。

TiO2光催化技术在水处理中存在的问题包括光催化量子效率低、太阳能利用率低和光催化剂的负载和分离回收问题、大型光催化反应器的设计问题。

TiO2光催化剂载体种类：天然矿物类、吸附剂类、玻璃类、陶瓷类、有机类、金属类。

光催化技术的特征：低温深度反应、绿色能源、氧化性强、寿命长和广谱性。

5. 膜科学技术前沿进展

膜从广义上可以定义为两相之间的一个具有选择透过性的薄层屏障。膜分离是在某种推动力（浓度差、压力差、电位差）作用下，利用膜的选择性（孔径大小），由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。

膜的种类：高分子分离膜材料和无机膜。

膜分离装置：平框式、卷式膜、管式膜和中空纤维膜。

膜分离模型：浓差极化模型和凝胶极化模型。

膜污染：凝胶极化引起的凝胶层、溶质在膜表面的吸附层、膜孔堵塞和膜孔内的溶质吸附。

微孔技术的应用：微粒和细菌的过滤、药物除菌和除微粒。超滤的应用：纯水的制备、果汁和酒等饮料消毒及生活污水处理——MBR。