环境工程学知识点总结

1、环境工程学知识点总结我国的环境问题 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、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。环境工程学的主要容 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，

2、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、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、振动与其他公害防治技术；环 境规划、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。水的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、蒸腾上升凝结成云降水地表径流、地下渗流海洋 或被植物吸收的往复过程。社会循环：人类社会为满足生活和生产需要从天然水体中取水，使用后的水成为生活污水和生产废

3、 水而被排放，最终流入天然水体的过程。我国水资源人均不丰富，空间分布和年际分布不均衡。水污染分类和影响 水污染可分为化学性污染、物理性污染、生物性污染。化学性污染：无机污染物质：酸、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、镉、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、多环芳烃、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

4、化合物、蛋白质、脂肪、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。植物营养物质：生活污水和工业废水以及农田排水中的氮和磷。水中氮磷含量较高使水流速度较慢 水域浮游生物和水草大量繁殖，引起水质恶化，鱼类死亡，湖泊退化的水体富营养化现象。 油类污染物质：其会影响水质，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：热电、核电及各种工业过程中的冷却水。其引起水温升高，溶解氧含量降低，水中某些有 毒物质毒性增强，危及水生生物。放射性污染：原子能

5、工业、放射性矿藏开采、核电、同位素研究，使放射性废水废物增加。 生物性污染：生活污水，特别是医院污水和某些工业废水，往往带有病原微生物，引起各种疾病。水质指标分类物理性水质指标感官物理性指标：温度、色度 （ 真色和表色 ）、浑浊度、透明度、嗅和味。 其他物理性指标：总固体、悬浮固体、溶解固体、可沉固体、电导率。水中杂质分为：溶解物质10-3 10-5卩m胶体物质1 10-3卩m悬浮物质100 1卩m 1卩m=103mm 化学性水质指标一般化学性水质指标：pH、碱度、硬度、各种阴阳离子、总含盐量、一般有机物质。 有毒化学性水质指标：重金属、氰化物、多环芳烃、农药。氧平衡指标： DO、 COD、

6、BOD、 TOD。 生物学指标：细菌总数、总大肠菌群数、各种病原细菌、病毒。生化自净过程所需氧的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。有氧条件下，废水有机物分解过程 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；细胞物 质也可被微生物氧化，同时放出能量，即源呼吸。碳化阶段：主要是不含氮有机物氧化，也包括含氮有机物氨化，以及氨化后不含氮有机物继续

7、氧化， 其消耗的氧量为碳化生化需氧量。 总的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BODi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NODS示。（NH3+亚硝化细菌+O3NO2+ 硝化细菌一 NO3）不同的水质标准和水质要求 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 ）

8、；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），l、u类水体不得新建排污口，川类水体执行一级标准，w、v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。废水成分与性质 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、恶臭、深色、微碱性、不含有毒物质、有大量细菌病毒和 寄生虫卵。工业废水：工业生产过程中排出的废水。由于工业类型、生产工艺、原料、用水水质和管理水平的差 异，其成分与性质差别较大。农业废水：随着农

9、药和化肥的大量使用，农田径流排水成为天然水体的污染来源。氧垂曲线解释 紧接排入口各点溶解氧逐渐减少，这是因为废水排入后，河水中的有机物无多，耗氧速度超过复氧速 度。随着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。水体中的细菌 当一般有机废水排入水体后，开始时

10、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（pH、水温、日光）。一般的，废水排入河流后，在 1224h 流过的距离是最大的细菌污染地带。 3 4 天后细菌量不超过最 大量的10%沿流微生物数量和种类分为四个区I、V为清洁区 （天然水质）；U降解区（水质混浊，污 泥浮动，DO降至40%勺饱和度，鱼类、绿藻减少，蓝绿藻蔓生，底泥出现蠕虫 ）川强分解区（水质变黑 灰，浮渣，腐败，DO降至40%勺饱和度一0,厌氧，物种极少，有蚊蝇）W恢复区（水质较清，DO在 40% 的饱和度以上

11、，物种增多 ） 。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、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、设备及生产方法。 重复利用废水：采用重复用水和循环用水系统，使废水排放量减至最少。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、半成品、成品、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。对废水进行妥善处理：废水经回收利用后，还会有一些有害物质残留，也会有一些目前尚无回收价值 的废水。要从全局出发，妥善处理，使其无害化，不致污染水体和环境。 选择处理工艺与方法时，必须经济合理，尽量采用

12、先进技术。水处理的基本方法给水处理：原水一混凝一沉淀一过滤一消毒一饮用水 （臭氧氧化、活性炭吸附）；地下水（消毒）;工业 用水（软化、除盐、冷却、控制结垢与腐蚀） 废水处理：物理法、化学法和生物法。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、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、超滤、反渗透等。化学法是利用化学反应处理水中的溶解性污染物和胶体。包括：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

13、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、生物膜法、生物氧化塘法、污水 灌溉法、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。城市污水水处理一般流程：进水初沉池 （污泥）生物处理构筑物二沉池（污泥）出水。工业废水处理流程各不相同，一般程序是：澄清一回收一毒物处理一一般处理一再用或排放。废水处理系统分级废水处理系统分为一级处理、二级处理、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

14、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 （生物处理或生物化学处理 ）主要任务是去除废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物。生物处 理法最常用于二级处理，且经济有效。 通过二级处理， 一般废水均能达到排放要求 （沉淀法和生物处理 法以降低污水悬浮固体和生化需氧量 ）。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）、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、氧化塘 ） 。15废水处理中预处理单元的设备和构筑物功能和原理粗大颗粒物的去除方法有：筛滤、截流、重力沉降和离

15、心分离等。相应的设备有格栅、筛网、微滤机 、沉沙池、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、纸浆、藻类等稍小物质时，可选用不同孔 径的筛网。微滤机是一种截流细小悬浮物的筛网过滤装置，可用于自来水厂原水过滤以及去除藻类、水蚤等浮游生物，也可用于工业用水的过滤处理、工业废水中有用物质的回收以及污水的最终处理。沉沙池主要是去除水中砂粒、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、形状和比重不随时间而变化

16、（自由沉降）。 颗粒沉降速度u=g（ ps- P ）d2/18讥ps- P：粒水密度差；d:颗粒直径；卩：水的动力粘度Pa - s） 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 ）、竖流式（圆型，污水由中心 管进入池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：含悬浮颗粒的水在高速旋转时，由于颗粒和水分子质量不同，受离心力大小不同，质量大 的颗粒被甩到外围，质量小的油粒留在层。适当安排不同出口，就可使颗粒物与水分离。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=2n

17、 rn）分离因素a=C/Sn n2/900（G :颗粒所受重力）离心分离设备分为: 水旋分离设备 （压力式 上清下浊 和重力式 ）（ 容器不动，切向高速水流提供离心力 ） 和器旋分离设备 （离心机）。水中悬浮物质去除和 4 种沉降 水中悬浮物质去除可通过颗粒和水的密度差，在重力作用下去除。但较小颗粒，特别是胶体自然沉速 慢，需用混凝、沉淀、澄清、过滤和气浮等方法。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、尺寸、质量不变， 下沉速断不受干扰 （沉砂池、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、质 量、沉速随深度增加而变大 （絮凝沉淀池、初沉池后

18、期、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、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、污泥浓缩池 ）。几种沉淀池和其方法和原理 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:各水断面上的点流速相同；悬浮颗粒以等速下沉，其水平分速度等于水流速度；悬浮颗 粒落大池底不起

19、浮。普通沉淀池：平流式：（最常用，在流量较大的水处理厂中）污水一水槽和孔口一挡板稳流一池流动一 悬浮物沉底一清水一溢流堰-池外。竖流式：（圆形或方形）污水一中心管下口一反射板-污水分布于水平断面缓慢向上流一悬浮物沉降到 污泥斗中一清水一池子四周溢出。辐流式：污水T中心管孔口一穿孔挡板一沿半径向四周辐射流动T流速变小一悬浮物沉降一清水一池 子顶端堰口溢出。斜板斜管沉淀池：uO=Q/A, Q不变，AT, uOj，从而提高沉淀效率。t=H/uO, u0不变，Hj, 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

20、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。浓悬浮液沉淀：（高浊度水沉淀池、活性污泥法中的二沉池、污泥浓缩池 ）同时起着水的澄清和污泥浓 缩作用,与一般沉淀池构造相同,但须从池底不断排除经浓缩的污泥。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。混凝和胶体脱稳机理以及混凝剂与助凝剂 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

21、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。水中同种胶体微粒带有同号电荷,在静电斥力的作用下,不也相互聚集,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 Z电位引起的静电斥力和德华力，当 距离很近时,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Z电位，使扩散层厚度减少。吸附电中和：胶粒表面对异号离子、异号胶粒和链状高分子带异号电荷的部位有强烈吸附作用，从而 中和了

22、它的部分和全部电荷，减少了静电斥力，容易与其他颗粒接近吸附。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。网捕作用：向水中投加金属离子的化学药剂后，由于金属离子的水解和聚合，会以水中胶粒为晶核形 成胶体状沉淀物，在这种沉淀物从水中析出的过程中，会吸附和网捕胶粒而共同沉淀下来。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：水处理中使胶粒脱稳沉淀而投加的电解质，最常用的

23、是铝盐和铁盐（水解与聚合交错进行 ）。助凝剂：可起凝聚作用，也可不起，与混凝剂一起使用时，能促进混凝，产生大而结实的矾花。澄清和澄清池分类混凝处理工艺包括水和药剂混合，反应及絮凝体分离三个阶段，在澄清池中完成。澄清池中起接触絮 凝作用的介质是呈悬浮状态的泥渣。当水中的悬浮颗粒与混凝剂作用而形成细小絮凝体时，若遇较大 的泥渣碰撞，就会被其吸附而去除。澄清池可按与水接触方式不同分为泥渣循环分离型（水力循环、机械加速）和悬浮泥渣过滤型（悬浮、脉冲 ） 。过滤机理和滤池分类 粒状介质过滤：废水通过粒状滤料床层时，其中的悬浮颗粒和胶体被截留在滤料的表面和部空隙中， 从而分离了不溶性污染物。粒状介质过滤机理：阻力截留：废水通过粒状滤料床层时，粒径较大的悬浮颗粒首先被截留于表层滤 料空隙中，使空隙变小，截留能力变强，逐渐形成一层主要由被截留的固体颗粒构成