第1、2、3章 总论

1、v环境学科的体系“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。环境+X学环境X学绿色+X学绿色X学一、环境问题与环境学科的发展 环境学科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。 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二、环境污染与环境工程学 v“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、措施和政策，以改善环境质量，保证人类的身体健康、舒适的生存和社会的可持续发展。v“环境工程学”的研究对象水质

2、净化与水污染控制技术、大气（包括室内空气）污染控制技术、固体废弃物处理处置与管理和资源化技术、物理性污染（热污染、辐射污染、噪声、振动）防治技术、自然资源的合理利用与保护、环境监测与环境质量评价等传统的内容，还包括生态修复与构建理论与技术、清洁生产理论与技术以及环境规划、管理与环境系统工程等。 环境工程学环境净化与污染防治技术及原理生态修复与构建技术及原理清洁生产理论及技术原理环境规划管理与环境系统工程环境监测与环境质量评价水质净化与水污染控制工程空气净化与大气污染控制工程固体废弃物处理处置与管理物理性污染防治工程土壤净化与污染防治技术废物资源化技术二、环境污染与环境工程学 环境工程学的学科体

3、系 1.污染物处理工程的核心：利用隔离、分离、转化等技术原理，通过工程手段，实现污染物的高效、快速去除。隔离/分离/转化方式的优选与组合污染物的高效（去除效率、能耗）、快速去除装置的优化设计操作方式和操作条件的优化介质的混合状态和流体流态的优化迁移（物质、能量）和反应速率的强化例子：如何实现水中氨氮的高效、快速去除？如何实现？三、环境工程原理的主要研究内容和方法 2.环境工程原理的研究对象和内容 环境净化与污染控制工程的基本理论和技术原理（主要包括污染物分离与转化的宏观机理、微观过程）及其工程设计计算的基本理论。宏观机理分离（沉降、过滤，吸附、吸收、膜分离）转化（化学转化、生物转化）微观过程：

4、宏观现象（机理）的产生机制与微观步骤设计计算基本理论：污染物净化装置的设计计算理论四、环境工程原理的主要研究内容和方法 3.环境工程原理的目的 为提高环境净化与污染控制工程（污染物净化装置）的效率提供理论支持。（从理论上指导环境净化与污染控制技术的选择，阐述提高污染物去除效率的思路、手段和方法）四、环境工程原理的主要研究内容和方法 4.环境工程原理的基本研究方法 物料与能量衡算（质量守恒与能量守恒原理） 微观过程解析（物质与能量的迁移过程、转化过程） 变化速率的数学表达（为工程设计计算提供依据）（1）“量”与“变化速率”的数学计算五、环境工程原理的主要研究内容和方法 （2）分析问题的基本思路宏

5、观机理简单现象微观过程分析（看本质）简单过程的复杂化数学表达（定量解析）复杂化过程的简单化污染净化装置的设计计算和操作优化五、环境工程原理的主要研究内容和方法 微观过程分析（简单过程的复杂化） 剖析组成宏观过程的基本要素（过程）微观过程分析的意义？有针对性地采取科学、合理的手段，提高污染物的去除效率 一个宏观过程往往是一系列微观过程的串联 宏观过程的速率往往由某个关键的微观过程速率所决定。该过程称为“控制步骤”或“控速过程”五、环境工程原理的主要研究内容和方法 固体催化剂微孔内表面固相催化反应过程分析设某气-固相催化反应（AP）主要发生在多孔催化剂的内表面反应物的外扩散；反应物的内扩散；反应物

6、的外扩散；反应物的内扩散；反应物的吸附；反应物的吸附；表面反应；产物的脱附；表面反应；产物的脱附；产物的内扩散；产物的外扩散产物的内扩散；产物的外扩散A气体主体边界层1 1A2 2A3 3A4 4P P5 5P P6 6P P7 7P P扩散过程动力学过程(表面过程)五、环境工程原理的主要研究内容和方法 数学表达（复杂过程的简单化） 数学表达的目的： 过程的定量计算(工程设计计算的基础) 简单化的目的： 科学、合理的简化可大大简化计算过程，提高设计计算效率五、环境工程原理的主要研究内容和方法 5.环境工程原理与其它学科的关系 环境工程原理化工原理传递过程原理原理流体力学工程学环境工程原理化工原

7、理传递过程原理反应工程流体力学生物工程工程学五、环境工程原理的主要研究内容和方法 六、 环境工程原理课程的主要内容和目的 （1）环境工程原理基础：重点阐述工程学的基本概念和基本理论，主要内容有物料与能量守恒原理以及热量与质量传递过程的基本理论等。（2）分离过程原理：主要阐述沉淀、过滤、吸收、吸附、离子交换、膜分离等基本分离过程的机理和基本设计计算理论。（3）反应工程原理：主要阐述化学与生物反应计量学及动力学、各类化学与生物反应器的解析与设计理论等。6. 本课程的主要内容六、 环境工程原理课程的主要内容和目的 7. 课程学习的目的 系统、深入学习环境净化与污染控制工程的基本技术原理、工程设计计算

8、的基本理论以及分析问题和解决问题的方法，为后续的专业课程学习和解决实际工程问题打下良好的基础。第1篇 总论1.1、废水污染源与污染物分离1.2、废气污染源与污染物分离1.3、固废污染源与污染物分类第1章 污染源与污染物1.1、废水污染源与污染物分类v污染源凡向水体排放或释放污染物的单位和场所统称为水的污染源能源污水径流城市水体污染源自然污染人为污染源农药、化肥垃圾径流农村能源废水、废渣、废液工业v污染物分类1.1、废水污染源与污染物分类v污染物分类1.1、废水污染源与污染物分类低分子化合物污水径流按形态分溶解物质（粒径 0.001m）悬浮物（粒径 0.1 0.45 m以上 ）胶体（粒径 0.0

9、01 0.1 m ）无机悬浮物浮游生物微生物图1-2 污水中的污染物分类v水质指标1.1、废水污染源与污染物分类v水质指标 .物理性水质指标（1）色度：感官性指标；纯水无色透明（2）浊度：水中悬浮物在光线透过时所发生的阻碍程度（3）温度：水温是水质的重要物理性质指标之一（4）电导率：水的电导性；水中电离性物质和溶解盐的含量（5）嗅和味：水体受到污染后产生异样的气味；（6）固体物质：水中所有残渣的总和；1.1、废水污染源与污染物分类v水质指标.化学性水质指标无机物指标（1）pH：水中酸、碱的强度；最常用和最重要的监测项目之一；天然水pH多在69之间；（2）重金属：浓度超过一定值后产生毒害作用；（

10、3）植物营养元素：过多的N、P进入天然水体会导致富营养化；1.1、废水污染源与污染物分类v水质指标.化学性水质指标有机物指标（1）化学需氧量（COD）：反映了水体受还原性物质污染的程度；（2）生化需氧量（BOD）：反映了在有氧条件下，水中可降解的有机物的量；一般，CODBOD；（3）总有机碳（TOC）和总需氧量（TOD）：TOC是指水样中所有有机污染物质的含碳量；TOD是指水样中所有有机污染物被全部氧化是消耗的量；1.1、废水污染源与污染物分类v水质指标.生物性水质指标（1）细菌总数：反映水体受细菌污染的程度；（2）大肠菌群：最基本的粪便污染指示菌群；（3）病毒：破坏组织细胞，增殖的病毒紧接着

11、破坏邻接的细胞；1.1、废水污染源与污染物分类1.2、废气污染源与污染物分类v大气污染 某种物质进入大气中，危害人体的舒适、健康和福利或危害了环境的现象v污染源自然发生源和人为发生源大气污染源分类1.2、废气污染源与污染物分类v污染物分类 存在状态不同，大气污染物可分为气溶胶状态污染物（颗粒物）和气态污染物1.2、废气污染源与污染物分类v污染物分类 存在状态不同，大气污染物可分为气溶胶状态污染物（颗粒物）和气态污染物1.2、废气污染源与污染物分类v大气污染的分类 局地性污染、地区性污染、广域性污染、全球性污染v大气污染物侵入人体三种途径 表面接触、摄入含污染物的食物和水、吸入被污染的空气；影响

12、最大是吸入污染空气v大气污染物危害生物途径 生物中毒和死亡、减缓生物的正常发育、降低生物对病虫害的抵抗能力v大气污染物危害植物 二氧化硫、氟化物、二氧化氮、臭氧、氯气和氯化氢1.3、固废污染源与污染物分类v固废污染 污染环境的固态、半固态废弃物质 生产活动的废物称为废渣、生活活动废物称为垃圾v污染源人类的生产和消费活动1.3、固废污染源与污染物分类v污染物分类 可按化学性质、管理角度、危害程度 欧美按来源分，工业固体废物、矿业固体废物、城市柜体废物、农业固体废物和放射性固体废物 日本分为工业废物和一般固体废物 中国废物三类，工业固体废物、城市生活垃圾、危险废物v大气污染物危害性 侵占土地、污染

13、土壤、污染水体、污染大气、影响卫生2.1、污染物的计量2.2、污染物的浓度测定第2章 污染源调查与2.1 污染物的计量v2.1.1 物料衡算法 Ei= Fi （ai+bi+ci+di）MM产品的产量； ai进入产品结构中某污染物的量bi进入副产品或回收物中某污染物的量ci在生产过程中某污染物的转化量di某污染物的治理的量Ei原料中某污染物的总释放量Fi某污染物的排放量2.1 污染物的计量v2.1.2 经验计算法 Q=kwQ产品的单位时间污染物排放量，kg/h； k单位产品经验排放系数，kg/t；w产品的单位时间产量，t/h。2.1 污染物的计量v2.1.3 实测法 Q=cLQ单位时间污染物排放

14、量c实测污染物算术平均浓度，mg/m3；L烟气或废水的流量，m3/h。2.1 污染物的计量v2.1.3 实测法v1.污水流量计法v文丘里流量计2.1 污染物的计量v2.1.3 实测法v2.容积法v将污水纳入已知容量的容器之中，测量其充满容器所需要的时间，从而计算污水量。简单易行。vQ=V/tvQ流量vV容器容量vt装满容器所需时间2.1 污染物的计量v2.1.3 实测法v3.流速仪法v通过测量排污管道的过水截面积，以流速仪测量污水流速计算污水量。适用于渠道较宽的污水量测量。Q=V*S；Q：废水流量；V：截面平均流速（m/s）；S：横截面(m2)2.1 污染物的计量v2.1.3 实测法v4.溢流

15、堰法v是在固定形状的渠道上安装特定形状的开口堰板。过堰水头与流量有固定关系，据此测量污水流量。根据污水量大小可选择三角堰、矩形堰、梯形堰等。v精度高，安装液位计后可进行连续测量2.1 污染物的计量v2.1.3 实测法v5.量水槽法v在明渠或涵洞内安装量水槽，测量其上游水位可以计算污水量，常用巴氏槽。2.1 污染物的计量v2.1.3 实测法v6.浮标法v测量已知过水断面面积，放入漂浮物，无外力作用下，漂浮物的流过距离，测量数据，重复几次，取平均值，可得流速2.2 污染物的浓度测定v2.2.1 滴定法v1.酸碱滴定法v水样的酸度、碱度和氨氮等的测定v2.氧化还原法v水中的溶解氧、硫化物、苯酚、铁、

16、铜及废弃中的二氧化碳和硫化氢v3.沉淀滴定法v金属离子的浓度v4.配位滴定法vEDTA测定水中的总硬度2.2 污染物的浓度测定v2.2.2 分光光度法v1.直接法v可见区过渡金属、有色色素、染料测定v紫外区：腐殖质、木质素和各种芳香族化合物。v2.试剂反应法v试样中加入合适试剂，使之与被测物反应，分光光度法测定反应生成物浓度，定量测试试样中污染物浓度v3.间接法v氟离子与锆的配位作用，可以使锆与茜素磺酸钠生成的红色络合物褪色，利用褪色，间接测氟离子含量2.2 污染物的浓度测定v2.2.3原子吸收分光光度法vA=KLNvA谱线的吸收值vL火焰的长度vN待测元素原子的总数vK吸收系数分析废水中的金

17、属离子2.2 污染物的浓度测定v2.2.4分子发射光谱法v荧光光度法v多数有机物和少量无机物都具有荧光特性，待测物与外来有机试剂形成可发出荧光的络合物，测定荧光强度的增强或减弱来确定元素含量v化学发光法v发光强度与试样中离子浓度呈线性关系，测定离子浓度；氮氧化物的测定；臭氧的测定；含硫磷污染物的测定。2.2 污染物的浓度测定v2.2.5气相色谱法v水中有机物分析v空气或废气的污染物，CO，CO2、烃、芳香烃、苯乙烯、甲醇等v2.2.6液相色谱法v已知化合物、阴离子、阳离子环境污染问题的特点及其对环境工程专业人才的要求污染控制技术的多样性和复杂性污染地区的社会、经济条件的多样性 综合性、复杂性污

18、染物的种类、浓度与组合地域特征时间特征环境污染的复杂性环境领域专业技术人才的知识结构？（系统的专业理论基础、良好的素质和综合能力）3.污染控制原则及处理方法环境净化与污染控制技术原理隔离（扩散控制）分离（不同介质间的迁移）转化（化学反应、生物反应）环境净化与污染控制技术原理稀释3、污染控制原则及处理方法3、污染控制原则及处理方法v污染处理方法3、污染控制原则及处理方法v城市污水处理流程图 处理方法处理方法 利用的主要原理利用的主要原理 主要去除对象主要去除对象 中和法 化学沉淀法 氧化法 还原法 电解法 超临界分解法 汽提法 吹脱法 萃取法 吸附法 离子交换法 电渗析法 混凝法 酸碱反应 沉淀

19、反应、固液分离 氧化反应 还原反应 电解反应 热分解、氧化还原反应、游离基反应等 污染物在不同相间的分配 污染物在不同相间的分配 污染物在不同相间的分配 界面吸附 离子交换 离子迁移 电中和、吸附架桥作用 酸性、碱性污染物 无机污染物 还原性污染物、 有害微生物 （消毒） 氧化性污染物 氧化、还原性污染物 几乎所有的有机污染物 有机污染物 有机污染物 有机污染物 可吸附性污染物 离子性污染物 无机盐 胶体性污染物、大分子污染物 1.水的化学处理法 3、污染控制原则及处理方法1.水的生物处理法 3、污染控制原则及处理方法处处理理方方法法 主主要要原原理理 主主要要去去除除对对象象 好氧处理法 活

20、性污泥法 生物膜法 流化床法 生物吸附、生物降解 生物吸附、生物降解 生物吸附、生物降解 可生物降解性有机污染物、还原性无机污染物（NH4+等） 生态技术 氧化塘 土地渗滤 湿地系统 生物吸附、生物降解 生物降解、土壤吸附 生物降解、土壤吸附、植物吸附 有机污染物、氮、磷、重金属 厌氧处理法 厌氧消化池 厌氧接触法 厌氧生物滤池 高效厌氧反应器（UASB 等） 生物吸附、生物降解 可生物降解性有机污染物、 氧化态无机污染物（NO3-，SO42-） 厌氧-好氧联合工艺 生物吸附、生物降解、硝化-反硝化、生物摄取与排出 有机污染物、氮（硝化-反硝化） 、磷 利用的利用的UASB：Upflow An

21、aerobic Sludge Blanket（升流式厌氧污泥床反应器） 2. 空气净化与大气污染控制技术 处处理理技技术术 利利用用的的主主要要原原理理 主主要要去去除除对对象象 机械除尘 过滤除尘 静电除尘 湿式除尘 物理吸收法 化学吸收法 吸附法 催化氧化法 生物法 燃烧法 稀释法 重力沉降作用、 离心沉降作用 物理截流作用 静电沉降作用 惯性碰撞作用、洗涤作用 物理吸收 化学吸收 界面吸附作用 氧化还原反应 生物降解作用 燃烧反应 扩散 颗粒/气溶胶状态污染物 颗粒/气溶胶状态污染物 颗粒/气溶胶状态污染物 颗粒/气溶胶状态污染物 气态污染物 气态污染物 气态污染物 气态污染物 可降解性

22、有机污染物、还原态无机污染物 有机污染物 所有污染物 3、污染控制原则及处理方法处处理理技技术术 利利用用的的主主要要原原理理 主主要要去去除除对对象象 客土法 隔离法 清洗法（萃取法） 吹脱法（通气法） 热处理法 电化学法 焚烧法 微生物净化法 植物净化法 稀释作用 物理隔离（防止扩散） 溶解作用 挥发作用 热分解作用、挥发作用 电场作用（移动） 燃烧反应 生物降解作用 植物转化、植物挥发、植物吸收/固定 所有污染物 所有污染物 溶解性污染物 挥发性有机物 有机污染物 离子或极性污染物 有机污染物 可降解性有机污染物 重金属、有机污染物 土壤污染净化技术 3. 污染土壤净化技术 3、污染控制原则及处理方法4. 固体废弃物处理处置技术 处处理理技技术术 利利用用的的主主要要原原理理 主主要要去去除除对对象象 压