环境工程学知识点总结

环境工程学知识点总结1.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。2.环境工程学的主要内容☆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，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。3.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。4.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。5.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—10-5µm；胶体物质1—10-3µm；悬浮物质100—1µm，1μm=10-3mm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﹑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。6.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。7.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；细胞内物质也可被微生物氧化，同时放出能量，即内源呼吸。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BODu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NOD表示。(NH3+亚硝化细菌+O2→NO2-+硝化细菌→NO3-)8.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)；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)，Ⅰ﹑Ⅱ类水体不得新建排污口，Ⅲ类水体执行一级标准，Ⅳ﹑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。9.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。10.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。11.水体中的细菌当一般有机废水排入水体后，开始时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12—24h内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)；Ⅱ降解区(水质混浊，污泥浮动，DO降至40%的饱和度，鱼类﹑绿藻减少，蓝绿藻蔓生，底泥出现蠕虫)Ⅲ强分解区(水质变黑灰，浮渣，腐败，DO降至40%的饱和度—0，厌氧，物种极少，有蚊蝇)Ⅳ恢复区(水质较清，DO在40%的饱和度以上，物种增多)。12.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，尽量采用先进技术。13.水处理的基本方法☆给水处理：原水→混凝→沉淀→过滤→消毒→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→回收→毒物处理→一般处理→再用或排放。14.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(自由沉降)。颗粒沉降速度u=g(ρs-ρ)d2/18µ(ρs-ρ：粒水密度差；d：颗粒直径；µ：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内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，质量小的油粒留在内层。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=2πrn)分离因素a=C/G≈πn2/900(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)。6.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﹑初沉池后期﹑二沉