环境工程原理()-PPT课件

环境工程原理（Ⅰ）一、环境问题与环境学科的发展二、环境工程学三、环境净化与污染控制技术概述四、环境净化与污染控制技术原理五、《环境工程原理》的主要研究内容和方法主要内容一、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。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。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边缘学科。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、环境工程学“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。“环境工程学”的研究对象水质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、环境工程学环境工程学的学科体系（一）水质净化与水污染控制技术1．水中的主要污染物及其危害无机污染物有机污染物按化学性质分可生物降解性污染物难生物降解性污染物悬浮固体(SS∶粒径0.1－0.45微米以上)胶体性物质(粒径0.1－0.001微米)溶解性物质按物理形态分三、环境净化与污染控制技术概述水的物理处理法处理方法利用的主要原理主要去除对象沉淀离心分离气浮过滤(砂滤等)过滤(筛网过滤)反渗透膜分离蒸发浓缩重力沉降作用离心沉降作用浮力作用物理阻截作用物理阻截作用渗透压物理阻截等水与污染物的蒸发性差异比重大于1的颗粒比重大于1的颗粒比重小于1的颗粒悬浮物粗大颗粒、悬浮物无机盐等较大分子污染物非挥发性污染物2．水质净化与水污染控制技术三、环境净化与污染控制技术概述处理方法利用的主要原理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、大分子污染物水的化学处理法三、环境净化与污染控制技术概述处理方法利用的主要原理主要去除对象好氧处理法活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、磷有机污染物、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、生物摄取与排出氮（硝化-反硝化）磷＊UASB：UpflowAnaerobicSludgeBlanket（升流式厌氧污泥床反应器）水的生物处理法三、环境净化与污染控制技术概述（二）空气净化与大气污染控制技术1．空气中的污染物及其危害粉尘烟飞灰黑烟雾硫化物(SO2，H2S)碳的氧化物(CO，CO2)氮化物(NO，NH3)卤素化合物(HCl，HF)无机物有机物（挥发性有机物VOCs）空气中的污染物颗粒/气溶胶状态污染物气态污染物三、环境净化与污染控制技术概述•（1）粉尘(dust)：分散悬浮于气体介质中的较小固体颗粒，尺寸1～200μm。它是在破碎加工，运输，建筑施工，农业活动，或土壤、岩石风化，火山喷发过程中形成的。如煤粉、水泥、金属粉尘、粘土粉尘、石棉等。•（2）雾(fog)：大气中微小液体颗粒悬浮体的总称，泛指蒸气凝结、液体雾化和化学反应而形成的液滴，如水雾、油雾、酸雾、碱雾等，粒径尺寸小于100μm。三、环境净化与污染控制技术概述•（3）烟尘：指气溶胶态物系中由燃烧、冶金过程形成的细微颗粒物，通常包括三种类型：•①烟雾(fume)，在冶金过程中形成的，是熔融物质的挥发过程产生的气态物质的冷凝物。如金属铝、锌、铅的冶炼过程中，在高温熔融状态下，这些物质能够迅速挥发，并氧化生成氧化铝、氧化锌和氧化铅等烟尘；粒径一般小于1μm。•②飞灰(flyash)，燃料燃烧中产生的呈悬浮状的非常分散的细小灰粒，包括燃料完全燃烧和不完全燃烧后残留的固体残渣，尺寸一般小于10μm；•③黑烟(smoke)，主要是化石燃料燃烧时，在高温缺氧条件下，烃类物质热分解生成的碳黑颗粒，粒径尺寸一般为0.01～1μm。三、环境净化与污染控制技术概述•悬浮于大气中的固态和液态气溶胶态污染物的粒径尺寸通常小于500μm，大于100μm的颗粒易于沉降，对大气造成的危害较小。•在大气污染控制中，对小于100μm的气溶胶固体颗粒物，又分为•①飘尘，粒径小于l0μm的固体颗粒物，它的粒度小，质量轻，不易沉降而能长期飘浮于空气中；•②降尘，粒径大于l0μm的固体颗粒物，靠重力作用，能在较短时间内沉降到地表面上；•③总悬浮微粒(TSP)，粒径小于l00μm的所有固体颗粒物。三、环境净化与污染控制技术概述2．空气净化与大气污染控制技术处理技术利用的主要原理主要去除对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有机污染物、还原态无机污染物有机污染物所有污染物三、环境净化与污染控制技术概述常用的方法有6种吸收法虽然净化效率较高，但动力消耗大，投资运行费用高，控制条件苛刻，产生二次污染等问题；吸附法具有工艺简单，净化效率高的特点，但活性炭价格昂贵，而且再生过程又存在许多技术问题；燃烧法需耗费燃料，使成本增加；氧化法和冷凝法存在处理不完全等缺点。生物脱臭法不需要再生过程和其它高温处理，其处理设备简单，费用低，并可达到无害化。生物法净化气体生物法脱除H2S反应的机理（1）H2S气体与水接触，溶于水。由气相转移至液相，此阶段反应遵循亨利定律。（2）溶于水的H2S被微生物吸附或吸收在生物体内。当溶液流经填料表面时，溶解在水中的H2S被栖息在填料上的生物所吸附，由液相转移到生物相，此阶段遵循一般生物化学反应速度。（3）H2S被微生物氧化分解。在转化过程中产生能量，为微生物的生长与繁殖提供了能源，使H2S的转化持续进行。其中，H2S部分转化成为硫磺颗粒，另一部分转化为硫酸盐溶于喷淋水中，此过程遵循能量守恒定律。生物法净化气体至大气至下水道进气图1生物法净化工艺示意图1.循环水槽2.恒流泵3.布气板4.填料5.法兰盘6.喷淋头7.出气采样点8.出气洗涤槽生物法净化气体（三）土壤净化与污染控制技术1．土壤污染物及其危害土壤中的污染物：重金属、挥发性有机物、原油等。土壤污染的危害：(1)通过雨水淋溶作用,可能导致地下水和周围地表水体的污染;(2)污染土壤通过土壤颗粒物等形式能直接或间接地为人或动物所吸入;(3)通过植物吸收而进入食物链,对食物链上的生物产生毒害作用等。三、环境净化与污染控制技术概述处理技术利用的主要原理主要去除对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2．污染土壤净化技术三、环境净化与污染控制技术概述（四）固体废弃物处理处置与管理1．固体废弃物的种类及其危害固体废弃物的定义：人类活动过程中产生的、且对所有者已经不再具有使用价值而被废弃的固态或半固态物质。“工业固体废物(废渣)”、“城市垃圾”固体废弃物对环境的危害：(1)通过雨水的淋溶和地表径流的渗沥，污染土壤、地下水和地表水，从而危害人体健康；(2)通过飞尘、微生物作用产生的恶臭以及化学反应产生的有害气体等污染空气。(3)固体废弃物的存放和最终填埋处理占据大面积的土地等。三、环境净化与污染控制技术概述2．固体废弃物处理处置技术处理技术利用的主要原理主要去除对象压实破碎分选脱水/干燥中和法氧化还原法压强（挤压）作用冲击、剪切、挤压破碎重力作用、磁力作用过滤作用、干燥中和反应氧化还原反应高孔隙率固体废弃物大型固体废弃物所有固体废弃物含水量高的固体废弃物酸性、碱性废渣氧化还原性废渣（如铬渣）固化法固化与隔离作用有毒有害固体废弃物堆肥焚烧填埋处理生物降解作用燃烧反应隔离作用有机垃圾有机固体废弃物无机等稳定性固体废弃物三、环境净化与污染控制技术概述（五）物理性污染控制技术物理性污染的种类：噪声、电磁辐射、振动、热污染等物理性污染控制技术：隔离、屏蔽、吸收、消减技术等。三、环境净化与污染控制技术概述（六）废物资源化技术废物的资源化途径：物质的再生利用、能源转化资源化技术主要原理应用对象焚烧堆肥离子交换溶剂萃取电解沉淀蒸发浓缩沼气发酵燃烧反应生物降解作用离子交换萃取电化学反应沉淀挥发生物降解作用有机固体废弃物的能源化城市垃圾还田工业废水、废液中金属的回收；废酸的再生利用工业废水、废液中金属的回收；废酸的再生利用工业废水、废液中金属的回收；废酸的再生利用工业废水、废液中金属的回收废酸的再生利用高浓度有机废水/废液利用三、环境净化与污染控制技术概述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）四、环境净化与污染控制技术原理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、生物反应）1.环境净化与污染控制技术原理稀释四、环境净化与污染控制技术原理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