环境工程学复习要点Word格式.docx
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2）组成：
生产者、消费者、分解者、无生命物质
3）类型：
生态系统的非生物成分和特征：
陆地~，水域~（淡水~、海洋~）
人类活动及其对生态系统的影响程度：
自然~，半自然~，人工~
4）功能：
能量流动
物质循环：
水~，碳~，氮~，硫~
信息联系：
营养信息，化学信息，物理信息，行为信息
5）生态平衡：
生态系统的能量流动和物质循环能较长期地保持稳定的状态
6）生态学：
研究生物与它所存在的环境之间以及生物与生物之间相互关系的作用规律及其机制的一门学科。
三个与生态学有关的重大问题——环境污染问题、人口问题、生物资源的利用与管理问题。
生态学关于环境污染方面的研究可归纳为以下三个主要方面：
（1）研究环境污染的生态效应
（2）研究环境污染的生物净化
（3）进行环境污染状况的生物监测和生物评价
9、人与环境
1）环境污染对人体的影响——“环境与人体健康”
环境污染对人体健康的影响与污染物的性质、浓度以及污染方式有关。
环境污染有空气污染、水的污染、食品污染和环境物理因素污染。
急性危害致癌作用：
化学性因素
危害种类慢性危害环境因素的“三致”作用：
致突变作用：
遗传信息和遗传物质变化
远期危害致畸作用：
物理，化学，生物因素
2）人口急剧增长对环境的压力——“人口与环境”
人口过快增长对环境的压力：
导致对环境资源的压力，加剧了对环境的污染，间接影响：
对就业和城建带来压力
10、能源与环境
1）建立可持续能源系统：
1.提高能源的利用率2.实施能源多元化战略，大力开发利用可再生能源和替代能源3.以科学态度采用先进的能源技术和节能环保技术
2）清洁能源
要求：
①无污染或少污染
②安全高效
③取之不尽，用之不竭
包括：
Ø
太阳能--无所不在、取之不尽、用之不竭而又无污染的清洁能源
风能–具有可再生、不要运输、不要开采、洁净无污染等优点
生物质能--
海洋能–波浪能，潮汐能，温差能（海洋热能）
地热能
核能
氢能
天然气水合物——可燃冰
洁净煤与煤基替代能源--洁净煤技术：
前处理；
清洁高效燃烧技术；
尾气处理
煤基替代能源：
燃料油，替代燃料，煤制烯烃
11、环境污染控制方式
1）浓度和效率控制方式
浓度控制方式——采用控制污染源排放口排出污染物的浓度来控制环境质量的方法。
效率控制方式——采用对净化装置的效率进行控制的方式
2）“总量控制”方式
总量控制——通过控制给定区域内污染源的允许排放总量来确定控制区实现环境质量目标的一种方法。
“总量控制”的最大特点——把目标排放总量作为改善环境的直接环节而对污染源进行控制。
总量控制对于污染源集中，污染达到相当程度的地区，是谋求改善环境的有效限制方式。
3）“动态控制”方式
“动态控制”方式是“总量控制”的“动态化”，是前者的进一步发展。
第二章水污染与控制
1、水：
仅仅指水本身
水体：
海洋、湖泊、河流、沼泽、水库、地下水的总称，是由水本身及其中存在的悬浮物、溶解物、胶体物、水生生物和底泥等组成的完整的生态系统。
2、水资源危机：
1）淡水资源短缺（水量性缺水）
2）淡水污染（水质性缺水）
3）争夺淡水资源
4）海洋污染
3、1）水体污染：
水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特性的改变，从而影响水的有效利用，危害人群健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。
2）水体污染源：
1）工业废水–量大，种类多，波动幅度大，恢复比较困难
2）城市生活污水—有机污染为主
3）交通运输污染源
4）农业排水—残余的农药和化肥，面广、分散、难于收集难于治理
3）水体污染物：
凡是使水体的水质、生物质、底泥质量恶化的各种物质。
固体污染物：
溶解态、胶体态、悬浮态
好氧有机污染物：
通过BOD、COD、TOD等指标反映其含量
有毒污染物：
无机毒物，汞、砷、铍等
有机毒物，有机农药、多氯联苯、
六类酚类等
放射性物质
营养性污染物:
引起水体富营养化的物质，主要有N、P
生物污染物：
废水中的致病微生物及其他有害的生物体，含病毒、病菌、寄生虫卵等各种致病体。
细菌学指标有细菌总数、总大肠菌群及游离余氯。
油脂类污染物:
隔绝空气；
阻碍水的蒸发；
黏住海洋生物，致其死亡
4、水质指标
1）物理性指标：
温度、色度，嗅和味、固体物质
2）化学性指标：
有机物综合指标：
BOD、COD、TOD、DO
无机物指标：
植物营养元素、pH、毒物
3）生物学指标：
细菌总数、大肠菌群
水环境质量标准：
Ⅰ类：
适用于源头水、国家自然保护区。
Ⅱ类：
适用于集中式生活饮用水水源地一级保护区、珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵场等。
Ⅲ类：
适用于集中式生活饮用水水源地二级保护区，一般鱼类保护区及游泳区。
Ⅳ类：
适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区。
Ⅴ类：
适用于农业用水区及一般景观要求水域。
对同一水域兼有多类功能的，依最高功能划分类别。
5、1）水体自净：
经过一系列的物理、化学和生物学变化，污染物质被分散、分离或分解，最后，水体基本上或完全地恢复到原来状态，这个自然净化的过程，即为~~
2）水体自净机制：
1）物理过程
2）化学和物理化学过程
3）生物化学过程
3）影响水体自净的因素:
污染物的自净种类和特性；
水体的水情要素；
溶解氧含量；
水生生物；
其它环境因素
4）水环境容量:
一定水体在规定的环境目标下所能容纳污染物质的最大负荷量
6、污水处理
格栅与筛网：
截阻水中粗大的悬浮物和漂浮物
过滤法
粒状介质过滤：
阻力截留；
重力沉降；
接触絮凝
分离沉降:
颗粒之间互不聚合，只受水中的重力和水流作用
沉淀法絮凝沉降:
颗粒碰撞聚凝形成较大絮体
物理处理法区域沉降：
悬浮物含量高，颗粒间距离小，整体下沉
压缩沉降：
悬浮固体含量高，颗粒接触挤压
机械法
气浮法压力溶气法
活性污泥法适用于在废水有机物浓度不高
好氧生物处理生物膜法（BOD5含量为100~750mg/L）
生物处理法厌氧生物处理：
适合处理有机污染和高浓度有机废水--BOD5含量5000~10000mg/L
生物稳定塘：
好氧塘，厌氧塘，兼性塘，曝气塘
自然条件下的生物处理废水土地处理法
湿地生态处理法：
自然湿地处理，人工~
吸附法
离子交换法超过滤法:
以压力为动力
物理化学法渗析法：
依靠分子的自然扩散
膜析法电渗析法：
利用电力
反渗透法:
:
化学及物理化学法萃取法:
利用废水中的杂质在水中和有机萃取剂中的溶解度不同
混凝法：
分开式，综合式
中和法：
投药中和，过滤中和
化学法氧化还原法：
氯化处理法，臭氧氧化
化学沉淀法：
化学药剂，发生互换反应，沉淀
1）沉淀池的类型：
①按使用功能分，初次沉淀池和二次沉淀池
②按水流方向分，平流式、竖流式、辐流式、
③按运行方式，间歇式、连续式
2）气浮法：
原理——在废水中产生大量的微小气泡作为载体去粘附废水中微细的疏水性悬浮固体和乳化油，使其随气泡浮升到水面，形成泡沫层，然后用机械方法撇除。
主要优点:
v占地省，操作较便利，效率较高
v所产生的污泥较干燥，不易腐化
v出水水质较好
主要缺点
v耗电量较大
v设备维修及管理工作量增加
v浮渣露出水面，易受风、雨等气候影响
3）生物处理法优点——投资少、效果好、运行费用低等。
在城市污水和工业废水的处理中得到最广泛的应用。
4）化学混厌氧生物处理与好氧生物处理的显著差别：
（1）不需供氧。
（2）最终产物为热值很高的甲烷气体（清洁能源）。
（3）适于处理城市废水处理厂的污泥和高浓度有机工业废水。
5）物理化学法
主要用途——
♦分离废水中无机的或有机的、溶解态或胶态的污染物质
♦回收有用组分
♦深度净化废水
应用范围——
杂质浓度很高的废水（回收利用）
浓度很低的废水（废水深度处理）
局限性——
ö
必须先进行废水预处理
浓缩的残渣须经后处理以免二次污染
6）吸附的原理和过程：
（1）外表面扩散：
吸附质从流体的主体通过溶液扩散（分子扩散与对流扩散）到吸附剂颗粒的表面。
（2）内扩散：
吸附质从吸附剂颗粒的外表面通过颗粒上的微孔扩散进入颗粒内部，达到颗粒的内部表面。
（3）吸附：
在吸附剂的内表面，吸附质被吸附。
7）离子交换法原理：
不溶性离子化合物（离子交换剂）上的可交换离子与溶液中的其他同性离子之间的交换。
8）膜分离法：
是用一种特殊的半透膜将溶液隔开，使一侧溶液中的某种溶质透过膜或者溶剂渗透出来，从而达到分离溶质的目的。
9）电渗析法：
在直流电场的作用下，利用阴阳离子交换膜对溶液中阴阳离子的选择透过性，使溶液中的溶质与水分离。
膜过程
推动力
传质机理
透过物及其尺寸
截留物
膜类型
电渗析
电位差
离子选择性透过
溶解性无机物
非电解质大分子
离子交换膜
反渗透
压力差
2-10MPa
溶剂的扩散
水或溶剂
溶质、盐、SS
非对称膜
超过滤
压力差0.1-10.MPa
筛滤及表面作用
水、盐及低分子有机物
胶体大分子、不容有机物
渗析
浓度差
溶质的扩散
低分子物质、离子
溶剂
液膜
化学反应和浓度差
反应促进和扩散
电解质离子
溶剂（非电解质
7、废水中氮、磷的去除
水体富营养化程度判断标准：
总磷超过20mg/m3，或无机氮超过300mg/m3
1）除磷
除磷常用方法：
化学法
生物法：
分为厌氧放磷和好氧吸磷两个阶段
A/O法（厌氧——好氧法）P76
生物法
Phostrip除磷工艺
2）脱氮
脱氮常用方法：
氨吸收法
化学法加氯法
离子交换法
硝化反应：
好氧条件下，废水中的氨态氮被硝化细菌（亚硝酸菌和硝酸菌）转化为亚硝酸盐和硝酸盐。
生物法：
反硝化反应：
在无氧条件下，反硝化菌将硝酸盐氮（NO3-）和亚硝
酸盐氮（NO2-）还原为氮气。
在微生物作用下，将有机氮和氨态氮转化为N2气体的过程。
8、活性污泥法：
是以悬浮在水中的活性污泥为主体，在有利于微生物生长的环境条件下和污水充分接触，使污水净化的一种方法。
其经历三个阶段：
吸附阶段、氧化阶段、絮凝体形成与絮凝沉降阶段
9、污泥处理
1）分类：
沉渣——以无机物为主
污泥——以有机物为主
2）污泥性质
特点——颗粒较细，相对密度接近于1，呈胶体结构。
生污泥（新鲜污泥）——从初次沉淀池排出的污泥，含水率在95%左右。
不易脱水，易腐化发臭。
活性污泥——从二次沉淀池或生物处理构筑物中排出者，主要由细菌胶团等微生物组成，呈凝胶态，含水率在96%～99%。
消化污泥（熟污泥）——自消化池和双层沉淀池排出的污泥，是由生污泥或活性污泥经厌氧分解后生成，含水率约为95%，性能稳定，不易腐臭。
3）污泥处理目的——使有毒有害物质转化为无毒无害物质，使有用物质得到回收和利用，不会对周围环境造成新的污染。
处理原则——减量化、无害化、资源化
常用方法——浓缩、消化、脱水、干燥和焚烧等
污泥中水的存在形式
①间隙水（自由态水）：
70%
②毛细水：
20%，机械脱水的方法
③吸附水：
通过改变污泥颗粒的物理性状、降低颗粒的表面张力
④结合水：
干化和焚烧的方法
4）污泥的处理方法
（1）污泥的浓缩
目的——去除污泥中的自由水
方法——
重力沉降法
气浮法
机械离心脱水法
（2）污泥的消化
目的——在人工控制下通过微生物的代谢作用使污泥中的高分子有机物转变为低分子氧化物，减少高能量有机物含量，改善污泥的脱水性，使污泥性质趋于稳定。
方法——厌氧消化和好氧消化
（3）污泥的脱水和干化
目的——去除污泥中的毛细水和吸附水，从而缩小体积，减轻重量，有利于运输和后续处理。
方法——
自然蒸发法（污泥干化）
机械脱水法（污泥脱水）
冻结—融化法
（4）污泥的干燥及无害化处理
1）污泥的干燥
2）污泥的焚化
3）污泥的湿式氧化
5）污泥的低温干化新技术P82—P85
10、水处理和水工业
选择原则:
原水水质与用水（或排水）水质要求的差距
处理规模
水处理试验资料
处理构筑物的运行经验及经济效益
三级处理系统
1）一级处理
解决：
悬浮固体、胶体、悬浮油类等污染物
处理方法：
物理法
出水排放：
可排放于水体或用于农田灌溉
2）二级处理
可分解或氧化的胶状或溶解状的有机污染物
生化法。
是废水处理的主体部分
直接排放或用于灌溉
3）三级处理
难以分解的有机物、营养物质及其他溶解物质
化学和物理化学法
处理后的水质达到工业用水和生活用水的标准
城市污水出路及处理要求
城市污水的处理程度应结合污水的出路和水体的自净能力来考虑。
（1）排放至天然水体——要考虑既能较充分地利用水体的自净能力，又要防止水体遭受污染、破坏水体的正常使用价值。
（2）农田灌溉——对于生活废水，至少需经过沉淀处理，去除大部分悬浮物及虫卵后用于灌溉；
对于工业废水或工业废水占较大比例的城市废水，应经过二级处理和无害化处理后才能用于灌溉。
（3）回用于工业生产——应根据不同用途对水质的不同要求，对废水进行不同程度的处理。
（4）中水回用——需经过二级处理。
第三章空气污染与控制
1、大气圈——在地球引力作用下而旋转的大气层。
厚度——大约2000～3000km。
分层——按温度垂直变化的特点分为五层：
对流层，大约0~12km
平流层，大约12~55km
中间层，大约55~85km
暖层，大约85~800km
散逸层，800km以外
2、空气污染：
大气污染通常是指由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间并因此而危害了人体的舒适、健康和福利，或危害了环境的现象。
3、空气污染源：
1）工业污染源2）生活污染源3）交通运输污染源（流动污染源）4）农业污染源
4、主要的空气污染物
1）气溶胶态污染物：
（1）尘粒—大于75μm
（2）粉尘—75μm～10μm（3）可吸入颗粒（（PM10，PM2.5）4）烟尘—小于1μm（5）雾尘—小于100μm
灰霾：
大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中，使水平能见度小于10km的空气普遍有混浊现象，使远处光亮物微带黄、红色，使黑暗物微带蓝色。
雾：
是气溶胶系统，是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的、能见度降低到1km以内的自然现象。
区别：
水分含量——水分含量达到90％以上的叫雾，水分含量低于80％的叫
霾。
80％～90％之间的，是雾和霾的混合物，但主要成
分是霾。
能见度——如果目标物的水平能见度降低到1km以内，就是雾；
水平
能见度在1km～10km的，称为轻雾或霭；
水平能见度小于
10km，且是灰尘颗粒造成的，就是霾或灰霾。
厚度——雾的厚度只有几十m至200m，霾则有1km～3km。
颜色——雾的颜色是乳白色、青白色，霾则是黄色、橙灰色。
边界——雾的边界很清晰，过了“雾区”可能就是晴空万里，但是霾则
与周围环境边界不明显。
2）气态污染物：
①硫化合物②氮氧化物③碳氧化物④碳氢化合物⑤卤素化合物和臭氧
3）二次污染物：
（1）光化学烟雾：
空气中氮氧化物、碳氢化合物等一次污染物在太阳紫外线的作用下发生光化学反应，生成浅蓝色的烟雾型混合物，叫光化学烟雾。
（2）硫酸烟雾伦敦型烟雾：
硫酸烟雾是空气中SO2在相对湿度比较高、气温比较低、并有颗粒气溶胶存在时发生的。
5、空气污染的类型
（1）煤炭型——煤炭燃烧
（2）石油型——汽车排气、石油冶炼和石油化工厂的排放
（3）复合型——多种污染物都以高浓度同时存在，导致区域性光化学烟雾和灰霾天气
（4）特殊型——
6、空气污染的综合防治：
1）加强城市与工业区的环境规划和管理2）合理利用能源3）控制空气污染物的排放4）提倡清洁生产5）绿化造林
7、影响空气污染（扩散）的因素
（1）污染源参数——污染源排放污物的数量、组成、排放方式、排放源密集程度、位置等。
（2）气象因素
动力因素：
风和湍流
热力因素：
1）温度层结和逆温
2）气温的干绝热递减率γd
3）大气稳定度
4）大气温度垂直分布与烟流形态的关系
（3）下垫面状况
1）城市下垫面：
①热力效应——热岛环流②动力效应
2）山区下垫面：
①过山气流②山风和谷风
3）水陆交界区
8:
、空气污染控制工程
（1）烟尘净化
（2）有害气体净化
①一般的净化方法
冷凝法——利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸汽压的性质，对气体进行冷却，使处于蒸汽状态的有害物质冷凝成液体，从废气中分离出来，以达到净化的目的。
燃烧法——利用氧化燃烧或高温分解的方法把有害气体转化为无害物质，同时回收燃烧后产物或燃烧过程中的热量。
吸收法——用溶液、溶剂或水来吸收有害气体中的有害物，使其与废气分离。
不同的吸收剂可处理不同的有害气体。
吸附法——利用某些多孔性固体吸附剂来吸附废气中的有害物质的方法。
催化转化法——将有害气体通过催化剂床层，在催化剂的作用下将有害气体中的有害物质转化成无害的化合物，或易于去除的化合物。
生物处理法
②SO2的净化技术
处理原则：
我国主要采用回收法，把SO2变成有用物质加以回收，成本虽高，但所得副产品可以利用，并对保护环境有利。
（1）氨液吸收法——用氨水（NH3·
H2O）来吸收烟气中的SO2，其中间产物为亚硫酸铵[（NH4）2SO3]和亚硫酸氢铵[NH4HSO3]：
（2）石灰—石膏法（钙法）——采用石灰石（CaCO3）、生石灰（CaO）或消石灰[Ca（OH）2]的乳浊液来吸收SO2。
（3）双碱法（钠碱法）
（4）催化氧化法——将烟气除尘后进入催化转换器，在催化剂作用下，SO2被氧化为SO3，转化效果可达80%～90%。
然后烟气经过省煤器、空气预热器放热，保证出口烟气温度达230℃左右防止酸露腐蚀空气预热器。
烟气进入吸收塔后，用稀硫酸洗涤吸收SO3，等到气体冷却到104℃时便获得浓度为80%的硫酸。
（5）电子束照射法
③NOx的净化技术
选择性催化还原法——以铂或铜、铬、铁、矾、镍等的氧化物（以铝矾土为载体）为催化剂，以氨、硫化氢、氯—氨及一氧化碳为还原剂，选择最适当的温度范围（一般为250℃～450℃），使还原剂只是选择性地与废气中的NOx发生反应而不与废气中O2发生反应。
非选择性催化还原法——利用铂（或钴、镍、铜、铬、锰等金属的氧化物）为催化剂，以氢或甲烷等还原性气体作还原剂，将烟气中的NOx还原成N2。
同时还原剂还与烟气中过剩的氧起作用。
吸收法——利用某些溶液作为吸收剂，对NOx进行吸收。
根据使用吸收剂的不同分为碱吸收法，硫酸吸收法及氢氧化镁吸收法等
吸附法
④有机废气及恶臭的生物净化新技术——微生物以废气中的有机组分作为其生命活动的能源或养分，进行氧化分解和同化合成，转化为细胞组成物质和简单的无机物（H2O和CO2），使废气中的有机物不断减少。
（3）汽车尾气净化
1）燃料处理技术
2）机内净化技术——从有害排放物的生成机理出发，对内燃机的燃烧方式本身进行改造。
这是汽车排气净化的根本办法。
3）机外净化技术——通过附设在内燃机外部的装置对内燃机排出的废气在进入空气之前进行处理，使废气中有害成分的含量进一步降低。
主要技术是在排气系统中安装三元催化净化器、微粒过滤器等。
（4）室内空气污染控制
1）危害
2）室内空气污染控制技术：
源控制，通风，空气净化，生态效应
（5）全球性大气环境问题
酸雨，全球性气候变暖，臭氧层的破坏
9、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；
二类区为城镇规划中确定的居住区、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。
10、大气污染控制的基本方法：
（1）立法。
用法律来限制或禁止污染物的扩散。
（2）控制使环境生态遭到严重破坏的污染源或采用一些手段把污染物排放量降到不致严重污染大气的程度。
11、温室效应:
温室气体吸收长波辐射并再反射回地球，从而减少向外层空间的能量净排放，使得大气层和地球表面变热的现象。
温室气体：
大气中的水蒸气、二氧化碳和其他微量气体，如甲烷、臭氧、氟利昂等，可以使太阳的短波辐射几乎
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