环境工程学复习要点Word格式.docx

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酚酞（变色范围pH8.3）；

甲基橙（变色范围pH4.4）

酚酞碱度（P）：

酚酞作指示剂，总碱度的一部分；

甲基橙碱度（T）：

总碱度；

碱度计算表1-3（P23）；

注意：

水样先加酚酞酸液滴定到变色（P）后加甲基橙继续滴定到变色时所用H＋物质的量为M非T，T＝P+M；

⑤硬度：

由于能与肥皂作用生成沉淀和与水中某些阴离子化合生成水垢的二价金属离子（钙和镁离子）的存在而产生的。

多用EDTA络合滴定法测定。

分为以下两种硬度：

碳酸盐硬度（暂时硬度）：

主要由钙镁的碳酸盐和重碳酸盐形成，受热煮沸除去。

非碳酸盐硬度（永久硬度）：

主要由钙镁的硫酸盐和氯化物形成，不受加热影响。

总硬度＝碳酸盐硬度＋非碳酸盐硬度

（2）筛网

作用：

去处水中粗大物质，保护处理厂的机械设备并防止管道的堵塞（同上）。

分类：

转鼓式，转盘式，震动筛。

（3）微滤机

截留细小悬浮物的筛网过滤装置。

2.沉沙池

（1）原理：

重力自由沉降。

（2）沉沙池分类：

平流式，竖流式，曝气式

3.离心分离

离心分离类型：

①水旋分离设备：

分为压力式水力旋流器，重力式水力旋流器；

②器旋分离设备（离心机）：

分为常速离心机（包括低速离心机，中速离心机）和高速离心机；

又可分为转筒式离心机，盘式离心机和板式离心机。

第二节水中悬浮物质和胶体物质的去除

1.沉淀

（1）沉淀理论基础

四种基本类型：

自由沉降，絮凝沉降，拥挤沉降，压缩沉降；

①自由沉降：

颗粒在沉降过程中呈离散状态，其形状、尺寸、质量均不改变，下沉速度不受干扰。

（沉砂池，初次沉淀池的初期沉降）

②絮凝沉降：

沉降过程中各颗粒之间能相互黏结，其尺寸、质量会随深度增加而逐渐变大，沉速亦随深度而增加。

（混凝沉淀池，初次沉淀池的后期和二次沉淀池的初期沉降）

③拥挤沉降（成层沉降）：

颗粒在水中的浓度较大时，各颗粒间相互靠近，在下沉过程种彼此受到周围颗粒作用力干扰，单颗粒相当位置不变，作为一个整体成层下降。

（高浊度水的沉淀以及二次沉淀池后期的沉降）

④压缩沉降：

颗粒在水中的浓度很高时会相互接触，上层颗粒的重力作用可将下层颗粒间的水挤压出界面，使颗粒群被压缩。

（沉淀池底部的污泥斗中或污泥浓缩池内）

（2）理想沉淀池

①沉淀池：

在水处理工程中，通过颗粒沉降来分离去除悬浮物质的设备。

②理想沉淀池：

A沉淀池中个过水断面上各点的流速均相同；

B沉降过程中悬浮颗粒以等速下降，颗粒的水平分速等于水的流速；

C悬浮颗粒落到池底后不再浮起，就认为已被除去。

这样的沉淀池称为理想沉淀池。

③过流率（表面负荷）：

单位沉淀池表面积在单位时间内所能处理的水量，用q0表示。

q0=Q/A

④沉淀池原理：

进入理想沉淀池的每个颗粒均具有随水流运动的水平分速以及垂直下沉的分速，其运动轨迹水向下倾斜的直线。

沉速u>

=u0的颗粒可全部被除去；

u<

u0的颗粒只能部分被除去，视该颗粒进入沉淀池时的位置距池底深度而定。

设沉速u=u1，池深为H，进入池时距离池底h，于是颗粒被去除的比例为h/H或者u1/u0。

如果

射流气浮；

（4）气浮法的优点：

处理效率高；

占地少；

生成的污泥比较干燥，表面刮泥方便；

由于曝气，增加了水中溶解氧，对后续生化处理有利。

缺点是电耗较大，设备的维修与管理工作量增加，易堵塞，浮渣怕较大风雨的袭击。

第三节水中溶解物质的去除

1.水的软化和除盐

（1）水的软化：

降低水中Ca2+，Mg2+含量的处理；

（2）水的除盐：

降低水中部分和全部含盐量的处理；

（3）软化基本方法：

加热软化法，药剂软化法，离子交换法；

（4）除盐基本方法：

离子交换法，电渗析法，反渗透法，蒸馏法等；

2.离子交换法

（1）实质：

不溶性离子化合物上的可交换离子与溶液中其它同性离子间的交换反应，利用该反应去除水中金属离子。

（2）离子交换树脂的化学性能指标：

交联度，酸碱性，离子交换选择性，交换容量等。

（3）树脂的交联度：

树脂在合成时采用的交联剂（如二乙烯苯）的用量，影响树脂分子的交联度。

交联度搞的树脂孔隙率较低，密度较大，离子扩散速度较低，相对半径较大的离子的交换量较小；

浸泡在水中时，溶涨性较低，比较稳定，不易碎裂。

（4）离子交换选择性：

水中例子所带电荷越多（原子价越高），越易被树脂交换；

同价离子的原子序数越大，越易被交换。

（5）离子交换的运行操作步骤：

交换，反洗，再生，清洗。

（6）分类：

分为固定床和连续床两大类。

3.吸附法：

就是利用多孔性的固体物质，使水中的一种或多重物质被吸附在固体表面而分离去除的方法。

（1）吸附：

相界面上物质自动发生累积或浓集的现象；

（2）吸附剂：

有吸附能力的多孔固体；

吸附质：

被吸附的物质；

（3）吸附类型：

物理吸附：

分子间力－范德华力；

化学吸附：

化学键力，吸附热较大，选择性；

（4）吸附等温线：

在一定温度下，活性炭与被处理的水接触并达到平衡时，吸附质在溶液中的浓度和活性炭吸附量之间的关系曲线。

（5）吸附平衡：

当吸附速度和解吸速度相等，即单位时间内吸附的数量等于解吸的数量时，吸附质在吸附剂表面的浓度与在溶液中的浓度都不再改变，即达到吸附平衡。

（6）穿透点：

吸附带的下缘到达动态吸附柱底部后，出水溶质浓度开始迅速上升，达到容许出水浓度ρa时，此点即为穿透点。

（7）常用吸附剂：

活性炭，磺化煤，活化煤，沸石，活性白土，硅藻土，焦炭，木炭，木屑等

活性炭再生方法：

加热法，蒸汽法，溶剂法，臭氧氧化法与生物法等

（4）评价活性污泥的指标

①混合液悬浮固体（MLSS）：

污水与污泥混合液悬浮固体质量（mg/L）；

MLSS=活性细胞Ma+内源代谢残留的微生物有机体Me+未代谢的不可生化的有机悬浮固体Mi+无机悬浮固体Mii

②混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）：

混合液悬浮固体中有机物含量（mg/L）；

③污泥沉降比（SV）：

曝气池混合液100mL量筒静置30分钟，沉淀污泥占混合液的体积百分数（％）；

15～30％

④污泥（容积）指数（SVI）：

曝气池出口处混合液沉淀30分钟后1g干污泥所占容积（mL/g）；

城市污水SVI：

50～150当SVI>

200易发生污泥膨胀

⑤污泥龄：

曝气池工作中的活性污泥总量与每日排放的剩余污泥量之比（d）。

（5）曝气方法：

①鼓风曝气：

小气泡、中气泡、大气泡等形式

②机械曝气：

叶轮和转刷，表面曝气

③鼓风与机械并用式

（6）曝气池的构造：

①推流式曝气池

②完全混合式曝气池

③循环混合式曝气池（氧化沟）

（7）活性污泥法的运行方式：

A.普通活性污泥法：

推流式，单曝气池，适用于出水要求高且水质较稳定的废水，有机物（BOD）和悬浮物去除率高85％～95％；

B.阶段曝气法：

污水多点进入，污泥浓度逐步降低；

C.加速曝气法：

曝气时间短（2~4h），效果逊于普通法；

D.延时曝气法：

曝气时间长，基本无污泥外排，省污泥处理设施，效果稳定；

占地大，费用高；

以上两种合称完全混合法

E.生物吸附法：

回流污泥曝气恢复活性，推流式，占地面积小，但效果稍差，不适于高溶解性有机物的废水；

F.纯氧曝气法：

污泥负荷高，曝气时间短，占地少；

G.深水曝气法：

溶解氧浓度高，缩短曝气时间，节约用地，节省能耗；

H.深井曝气法：

可缩短曝气时间，减少剩余污泥量，节约用地，处理成本低；

I.浅层曝气法：

形成环流，降低能耗；

J.氧化沟：

卡罗塞尔氧化沟、交替工作氧化沟、二次沉淀池交替运行氧化沟、奥贝尔（Orbal）氧化沟、曝气沉淀一体化氧化沟；

K.序批式活性污泥法（SBR）：

操作灵活，耐冲击负荷，管理自动化，出水水质好，投资小。

（8）活性污泥法工艺设计基础：

A.流程选择；

B.曝气池容积计算和工艺设计；

C.曝气设备的计算与设计：

扩散设备、空气管的布置和

管径、鼓风机的规格和台数；

D.回流污泥设备的计算与设计；

（3）厌氧塘

3.厌氧－好氧联合处理系统（定性了解比较）

P258表3-9各类好氧工艺优缺点比较

P259表3-10各类好氧工艺优缺点比较

第五节生物脱氮除磷技术

1.生物脱氮技术

（1）生物脱氮机理：

（重点）

①氨化反应：

氨化细菌作用下－有机氮转化为无机氨态氮（NH4+）；

②硝化反应：

硝化细菌（亚硝化菌、硝化菌）作用下－氨态氮转化为硝酸盐（NO3－）；

③反硝化反应：

兼性异氧型厌氧菌作用下－硝酸盐转化为氮气（N2）；

（2）硝化反应的影响因素：

①pH：

7.5~9.0为宜；

②水温：

对亚硝化菌影响大，最适宜35℃，水温下降，亚硝化速率急剧下降；

③BOD5/TKN<

3为宜；

BOD5负荷≤0.1kg/[kg（MLSS）•d]或BOD5<

15~20mg/L

④DO:

≥0.5mg/L；

1.5~2.0mg/L，硝化效果好

（3）反硝化反应产生条件：

①污水中应含有充足的电子供体（H+，碳源）；

②厌氧或亏氧条件，DO<

0.5mg/L（0.2mg/L）；

（4）影响反硝化的因素：

①pH:

7.0~7.5为宜；

15～30℃；

③BOD5/TKN>

3,不需外加碳源

<

0.5mg/L（<

0.2mg/L）

（5）生物脱氮工艺

A/O工艺（Anoxic-oxic）P263图3-36

2.生物除磷技术

（1）生物除磷技术机理（重点）：

聚磷菌（假单胞菌属、气单胞菌属等）：

好氧条件下超量（细胞重量的6％～8％），摄取磷厌氧条件释放磷；

（2）生物除磷工艺

A/O工艺（Anoxic-oxic）：

类似脱氮A/O工艺，缺氧池改为厌氧池，厌氧池中释放磷，好氧池中吸收磷和去除BOD，通过二沉池排泥除去磷。

3.同步脱氮除磷技术

（1）A2/O法（Anaerobic-anoxic-oxic）P266图3-39

第六节水处理厂污泥处理技术

1.污泥含水率：

污泥中水分质量占污泥总质量的百分数

污泥含水率、污泥体积、质量及污泥所含固体物浓度之间关系（适用于含水率>

65%的污泥）

p1，p2：

污泥含水率，％；

V1，V2：

对应于含水率p1、p2的污泥体积，m3；

m1，m2：

污泥质量，kg；

ρ1，ρ2：

污泥固体浓度，kg/m3

2.污泥浓缩

（1）污泥中水分分类：

颗粒间空隙水（占70％）；

颗粒间

形不受水淹，有良好的排水条件；

（8）方便的交通、运输和水电条件；

第五章大气质量与大气污染

第三节大气环境质量控制标准

1.环境空气质量标准：

环境空气质量功能区分为三类：

一类区为自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区；

二类区为城镇规格中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区；

三类区为特定工业区。

2.空气污染物排放标准：

现有污染源分为一、二、三级，新污染源分为二、三级。

位于一类区的污染源执行一级标准（现有污染源扩建也执行一级标准）；

位于二类区的污染源执行二级标准；

位于三类区的污染源执行三级标准；

第四节大气污染控制的含义

1.大气污染控制：

管理＋工程（P347简答或论述）

一是从立法的角度，指用法律来限制或禁止污染物的扩散；

二是通过取消那些使环境生态遭到严重破坏的污染源等手段吧污染物排放量降到不致严重污染大气的程度。

2.废气排放控制系统：

过程：

用集气罩将污染源产生的污染物收集起来，经颗粒除尘装置，再进入气态污染物净化器，经风机进入烟囱，由此排入大气，再经历扩散稀释过程，达到大气质量标准。

包括：

（3）（4）（5）

（1）污染物的捕集：

指工艺过程中散发的含污染物的气流进行收集；

捕集装置－集气罩，分为密闭、半密闭、外部、吹吸式4种；

（2）颗粒污染物控制：

方法和设备：

①机械力：

重力沉降室、惯性、旋风除尘器；

②过滤式：

袋式过滤器、颗粒层过滤器；

③静电：

干式静电除尘器、湿式静电除尘器；

④湿式：

泡沫除尘器、文丘里洗涤器、喷雾塔、填料塔、冲击式除尘器；

高效除尘器：

过滤式除尘器、静电除尘器以及文丘里除尘器；

3.气态污染物控制

分离法和转化法

分离法是利用污染物和废气中其他组分物理性质的差异使污染物从废气中分离出来。

转化法是使废气中污染物发生某些化学反应，把污染物转化成无害物质或易于分离的物质，如催化转化、生物处理法等。

4.污染物的稀释法控制

稀释法：

是采用烟囱排放污染物，通过大气的输送和扩散作用降低其“着地浓度”，使污染物的地面浓度达到环境质量标准。

稀释法控制包括大气扩散和烟囱设计两方面。

第五节袋式除尘

1.特点：

优点：

（1）除尘效率高，特别是对细粉也有很高捕集效率；

（2）适应性强，能处理不同类型的颗粒污染物；

（3）操作弹性大，入口气体含尘浓度变化对除尘效率影响不大，对气流速度变化也有一定稳定性；

（4）结构简单，使用灵活，便于回收干料，不存在污泥处理；

缺点：

主要受滤布耐温、耐腐、耐湿等性能限制。

T<

3000C，T>

烟气露点温度。

2.除尘原理：

筛过作用，惯性碰撞，扩散和静电作用，重力沉降。

3.结构形式：

（1）按滤袋形状：

圆袋和扁袋；

（2）按含尘气流进入滤袋的方向：

内滤式和外滤式；

（3）按进气方式的不同分类：

上进气和下进气；

（4）按清灰方式：

机械振动清灰和脉冲清灰；

4.滤布选择：

（1）容量大，清灰后能在滤料上保留一定的永久性粉尘；

（2）透气性好，过滤阻力低；

（3）抗皱拆性，耐磨、耐温及耐腐蚀性好，使用寿命长；

（4）吸湿性好，容易清除黏附上面的粉尘；

（5）成本低，滤布材料可用天然滤料、合成纤维和无机纤维。

第六节湿式除尘

效率高，结构简单，造价低，占地面积小，操作维修方便，特别适宜处理高温、高湿、易燃、易爆的含尘气体，此外，除尘同时还能除去部分气态污染物。

需要对洗涤后的含尘污水、污泥进行处理、处理净化含有腐蚀性的气态污染物是，洗涤水将具有一定程度腐蚀性，设备易受腐蚀，要采取防腐措施，比一般干式除尘器费用高。

2.机理：

惯性碰撞、扩散效应、黏附、扩散漂移与热漂移、凝聚作用等。

3.气－液界面的形式：

气泡表面，液体喷射表面，液膜表面以及液滴表面。

第七章气态污染物的控制

第一节吸收净化

1.吸收：

利用气体混合物中不同组分在吸收剂中溶解度的不同，或者与吸收剂发生选择性化学反应，从而将有害组分从气流中分离出来的工程。

特点：

净化效率高、设备简单、一次性投资少等。

含SO2、H2S、HF和NOx等污染物的废气都可以采用吸收净化。

2.双膜理论：

（理解）假设在气－液界面两侧各存在一个静止膜，气膜和液膜。

在膜外气体或液体主体中，由于湍流扩散作用而不存在浓度梯度。

气相的扩散阻力全部在气膜内，液相的扩散阻力全部在液膜内，膜内仅发生分子扩散。

因而，气、液相间的传质速率取决于通过气膜和液膜的分子扩散速率。

双膜理论模型P417图7-1

各类常用吸收设备结构：

P420表7-1

第二节吸附净化

1.工业常用的吸附剂：

硅胶、活性炭、性氧化铝、沸石

第四节燃烧转化

1.燃烧的类型：

直接燃烧，热力燃烧，催化燃烧。

各类燃烧的特点：

P441表7-5

2.燃烧转化的基本原理：

热氧化作用或者热解，将可燃有害成分转化为无害。

3.特点：

工艺简单；

操作方便；

可回收含烃废气热能。

第五节生物净化

生物净化的方法：

废气生物处理的主要方法：

活性污泥法，微生物悬浮液法，土壤法，堆肥法。

第九章固体废物管理系统

第一节固体废物的产生、分类与管理系统简介

固体废物对人类环境的危害：

（1）占据大片土地；

（2）污染土壤、水体，危害人体健康；

（3）污染大气，影响环境卫生；

第二节固体废物的性质

1.城市垃圾的物理性质

（1）含水率：

测重后的标准样品放入恒温箱中，在77℃恒温条件干燥24h测重），所减少的质量占原标准样品质量的百分数。

含水率越高热值越低。

（2）热值：

单位质量垃圾完全燃烧后，残余物温度降至燃烧前的起始温度时所放出的热量（kJ/kg）。

2.危险废物（或有毒有害废物）：

凡能引起或导致人类与动物死亡或严重疾病的废物。

危险废物性质：

易燃性，腐蚀性，化学反应性，浸出毒性，急性毒性，放射性与其他毒性和变异性等。

（判别）

第三节固体废物的产量与减少产量的途径

1.城市垃圾与工业固体废物产量测算法：

Qm=RmPm其中Qm为垃圾总产量，Rm为垃圾产率（每日人均垃圾产量），Pm为该城市总人口数；

Qi=RiPi其中Qi为工矿企业固体废物总量；

Ri为工矿企业固体废物产率，Pi即单位质量产品（或产值）固体废物平均产量；

为该企业年总产量或产值；

2.减少固体废物产量的途径：

（1）降低单位产品原料用量，延长产品使用寿命；

（2）由废物中回收有用物料；

（3）提高产品重复利用次数；

第十章固体废物处理技术

第三节城市垃圾分选技术

1.分选方法

（1）风力分选；

（2）磁选：

分选铁磁性物质；

（3）筛选：

破碎前去除玻璃；

（4）惯性分选：

分离轻重组份；

（5）浮选；

捕获不同颗粒；

（6）跳汰分选：

处理密度差大的颗粒废物；

（7）静电分选：

分离导体和绝缘体；

P542表10-1

2.固体废物的脱水方式

（1）真空抽滤：

（2）压滤机：

板框压滤机带式压滤机

（3）离心脱水机

⑥化学需氧量（COD/CODCr）：

一定严格的条件下，水中各种有机物质与外加的强氧化剂（重铬酸钾K2Cr2O7）作用时所消耗的氧化剂量。

结果用氧的mg/L表示。

代表废水有机质总量。

⑦耗氧量（高锰酸盐指数/OC/CODMn）：

水中各种有机物质与外加的强氧化剂（高锰酸钾KMnO4）作用时所消耗的氧化剂量。

⑧生物化学需氧量（BOD）：

有氧条件下，水中可分解有机物由好氧微生物氧化分解所需的氧量。

BOD5：

5日生物化学需氧量（20℃）≈总BOD的70％

COD和BOD关系：

CODCr>

BOD>

CODMn

BOD/COD>

0.3则适宜用生物化学处理

⑨总有机碳（TOC）：

900-950℃，高温燃烧有机碳生成的二氧化碳量，常以碳表示（mg/L），应先去除无机碳的干扰（加酸）。

⑩总需氧量（TOD）：

900℃，有机物高温燃烧变成稳定的氧化物的需氧量。

3.水质标准：

地表水环境质量标准：

5类标准（P37）对应适用区域

污水综合排放标准：

3级标准（P38），与地表水质标准对应关系。

第五节水处理的基本原则和方法

1.给水处理基本方法：

常规工艺图1-11（P56）

原水→混凝→沉淀→过滤→消毒→饮用水

2.废水处理基本方法：

废水处理原则：

A改革工艺，减少废物排放量，推进清洁生产；

B重复利用废水：

中水回用；

C回收有用物质；

D对废水进行妥善处理；

E经济性，技术先进性；

废水处理程度确定：

A按水体水质要求；

B按处理厂能达到的处理程度；

表1-15（P58）

C考虑水体的稀释和自净能力；

例1-7（P58）

废水处理的基本方法

物理：

物理作用，沉淀、过滤、气浮、蒸发、离心分离、超滤、反渗透等

化学：

化学反应，中和、氧化还原、混凝、电解、萃取、吹脱、吸附、离子交换、电渗吸等

生物：

生物化学作用，活性污泥、生物膜、生物氧化塘、土地处理系统等

按处理程度：

一级：

去除大颗粒悬浮物；

二级：

去除溶解态和胶体态有机杂质；

三级：

（深度处理）营养物质和难降解有机物等

习题1-3,1-10,1-20,1-21,1-22

第二章水的物理化学处理方法

第一节水中粗大颗粒物质的去除

1.格栅、筛网和微滤机

（1）格栅

去处水中粗大物质，保护处理厂的机械设备并防止管道的堵塞。

细格栅、中格栅、粗格栅

沉淀池容积为V，表面积为A，进水流量为Q，因为u0t0＝H，V=HA=Qt0，所以u0＝H/t0＝Qt0/At0=Q/A

⑤普通沉淀池类型：

平流式沉淀池，竖流式沉淀池，幅流式沉淀池

⑥各种沉淀池的比较：

P94表2-7

（3）斜板斜管沉淀池

①浅池沉降原理：

理想沉淀池的公式u0＝Q/A表明，如果水量A不变，则增大沉淀池面积A，就可减小u0，提高沉淀效率。

又因为t=H/u0，则在保持u0不变的条件下，随着有效水深H的减少，沉淀时间t就可按比例缩短，从而减小沉淀池体积。

因此，若将水深为H的沉淀池分隔为n个水深为H/n的沉淀池，则当沉淀区长度为原来长度的1/n时就可处理与原来沉淀池相同的水量，并达到完全相同的效果。

这说明，沉淀池越浅，就越能缩短沉淀时间；

②构造：

分为异向流，侧向流和同向流；

③斜板斜管沉淀池处理效率计算：

习题2-6

2.混凝

（1）混凝：

凝聚和絮凝统称为混凝。

凝聚：

使胶体脱稳并聚集为微絮粒的过程；

絮凝：

微絮粒通过吸附、卷带和桥连而成长为更大的絮体的过程；

（2）胶体结构：

（掌握，能画出上部结构）P105图2-35

（3）胶体脱稳机理：

压缩双电层，吸附电中和作用，吸附架桥作用和网捕作用。

（4）常用混凝剂：

铁盐、铝盐；

常用铁盐混凝剂：

硫酸亚铁、三氯化铁、聚合硫酸铁、聚合氯化铁。

常用有机合成高分子絮凝剂：

聚丙烯酰胺（PAM）

3.澄清

澄清池中起到截留分离杂质颗粒作用的介质是呈悬浮状态的泥渣。

当水中杂质颗粒与混凝剂作用而形成微小絮凝体后，一旦在运动中与相对巨大的悬浮泥渣接触碰撞，就会吸附在泥渣颗粒表面而被迅速除去。

这一过程通常称为接触絮凝作用。

因此，保持悬浮状态的，浓度稳定且均匀分布的泥渣区就称为决定澄清处理效果的关键。

（2）类型：

机械加速澄清池，水力循环澄清池，悬浮澄清池，脉冲澄清池。

4.过滤

（1）过滤机理：

阻力截留