华北理工环境工程原理教案第1章 绪论.docx

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1、课程名称：环境工程原理第一周第一讲次摘要第一章绪论一、环境问题与环境学科的发展二、环境污染与环境工程学三、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六、环境工程原理课程的主要内容和目的本讲的要求及重点难点：【目的要求】通过本堂课的学习,掌握环境净化与污染控制技术及其作用原理,能够找出各类污染物可用的去除方法及其作用原理。【重点】环境净化与污染控制技术及其作用原理。【难点】环境净化与污染控制技术及其作用原理。内容【本讲课程的引入】环境工程原理是环境工程专业的一门重要的专业基础课。它综合了水处理工程、大气污染控制工程等所涉及的技术原理,提炼出具有共

2、性的基本原理、现象和过程,加以研究和阐述0同时,本门课程也是对所学过的基础课程的一次初步应用,例如高数中的微积分、无机化学、分析化学等,是一门综合性比较强的专业基础课。【本讲课程的内容】第一章绪论一、环境问题与环境学科的发展1环境问题的产生人类生活在自然环境和社会环境中，不断与环境相互影响、相互作用，从而产生了环境问题。环境问题多种多样，归纳起来有两大类:一类是自然演变和自然灾害引起的原生环境问题，如地震、洪涝、干旱、台风、崩塌、滑坡、泥石流等。一类是人类活动引起的次生环境问题,如乱砍滥伐引起的森林植被的破坏、过度放牧引起的草原退化、大面积开垦草原引起的沙漠化和土地沙化、工业生产造成大气、水环

3、境恶化等。人类社会早期的环境问题:因乱采、乱捕破坏人类聚居的局部地区的生物资源而引起生活资料缺乏甚至饥荒,或者因为用火不慎而烧毁大片森林和草地,迫使人们迁移以谋生存。以农业为主的奴隶社会和封建社会的环境问题:是在人口集中的城市，各种手工业作坊和居民抛弃生活垃圾，曾出现环境污染。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。(1)出现了大规模环境污染,局部地区的严重环境污染导致“公害”病和重大公害事件的出现。、自然环境的破坏,造成资源稀缺甚至枯竭，开始出现区域性生态平衡失调现象。当前

4、世界的环境问题:环境污染出现了范围扩大、难以防范、危害严重的特点，自然环境和自然资源难以承受高速工业化、人口剧增和城市化的巨大压力,世界自然灾害显著增加。2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。到目前为止己经威胁人类生存并已被人类认识到的具体的环境问题主要有:全球变暖、臭氧层破坏、酸雨、淡水资源危机、能源短缺、森林资源锐减、土地荒漠化、物种加速灭绝、垃圾成灾、有毒化学品污染等众多方面。3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2

5、0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。4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其发展规律,从而保护环境并使其向于人类有利的方向与环境的对立统一关系，认识两者之间的作用与反作用，掌握演变。5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。环境学科体系二、环境污染与环境工程学环境学科体系环境科学环境工程学环境生态学k环境规划与管理环境净化与污染防

6、治技术及原理固体废弃物处理处置与管理生态修复与构建技术及原理物理性污染防治工程土壤净化与污染防治技术环境工程学清洁生产理论及技术原理废物资源化技术1“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。2”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

7、、管理与环境系统工程等。3环境工程学的学科体系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环境规划管理与环境系统工程环境监测与环境质量评价三、环境净化与污染控制技术概述（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按化学性质分可生物降解性污染物有机污染物-难生物降解性污染物悬浮固体（SS:粒径0.1-（）.45微米以上）按物理形态分胶体性物质（粒径01-0001微米）溶解性物质无机污染物：翘：大气中的氮污染物主要是氮氧化物，主要由工业与生活燃烧化石燃料产生。水体中的氮主要来自生物体的代谢和腐败以及工业废水、生活污水的排放、氮肥的流失等。动物和植物都暴露在化学元素氮

8、的包围中。尽管这种元素是构成生命的关键成分,但是它也可以是一种严重的污染元素。在一万年前刚开始有农业的时候,地球上只有四百万人口。现在是六十亿。我们能有这么多人口的唯一原因就是我们有高度发展了的农业。我们呼吸的空气含氮量最多,但是这种气态的氮不能直接使用，它需要化学加工,就像把原油炼成汽油才能用于汽车一样。在大自然中，把大气中的氮进行提炼的是微生物,它能把氮转换成植物可以吸收的形式。但是现在,土地所需要的关键营养品不再由微生物,而是由化肥厂提供了。农民施加的化肥有一多半从来没有被植物吸收,而是渗透到地下水中，然后蒸发到空气中，或者通过小溪流入湖泊。在少见的情况下，水源被过量的氮严重污染而不适合

9、人类使用。氮肥污染遭到过量的氮污染的水会流进大海,在浅海水域刺激海藻的生长。这些海藻死亡和分解时会消耗氧,会使鱼类因缺氧而死亡。2 .水质净化与水污染控制技术根据水中污染物的不同性质和形态,可以用物理、化学、生物等方法进行处理。水的物理处理法物理法是利用物理作用分离水中污染物的一类方法,在处理过程中不改变污染物的化学性质。处理方法利用的主要原理主要去除对象沉淀重力沉降作用比重大于1的颗粒离心分离离心沉降作用比重大于1的颗粒气浮浮力作用比重小于1的颗粒过滤（砂滤等）物理阻截作用悬浮物过滤（筛网过滤）物理阻截作用粗大颗粒、悬浮物反渗透渗透压无机盐等膜分离物理阻截等较大分子污染物蒸发浓缩水与污染物的

10、蒸发性差异水的化学处理法化学法是利用化学反应改变污染物在水中存在形式,使之从水中去除或转化为无害物质。处理方法利用的主要原理主要去除对象中和法酸碱反应酸性、破性污染物化学沉淀法沉淀反应、固液分离无机污染物氧化法氧化反应还原性污染物、有害微生物（消毒）还原法还原反应轨化性污染物电解法电解反应氧化、还原性污染物超临界分解法热分解、氧化还原反应、游离基反应等几乎所有的有机污染物汽提法污染物在不同相间的分配有机污染物吹脱法污染物在不同相间的分配有机污染物萃取法污染物在不同相间的分配有机污染物吸附法界面吸附可吸附性污染物离子交换法离子交换离子性污染物电港析法离子迁移无机盐混凝法电中和、吸附架桥作用胶体性

11、污染物、大分子污染物水的生物处理法生物法是利用生物特别是微生物的作用，使水中的污染物分解、转化成无害物质。处理方法利用的主要原理主要去除对象活性污泥法生物吸附、生物降解可生物降解性有机污染物、还好氧处山小小叶理法麓鬟生物吸附、生物降解原性无机污染物（NHJ等）流化床法生物吸附、生物降解氧化塘生物吸附、生物降解生态技有机污染物、氮、璘、瑛八土地疹滤生物降解、土壤吸附术有机污染物、氮、磷、i金屈湿地系统生物降解、土壤吸附、植物吸附厌氧消化池生物吸附、生物降解可生物降解性有机污臭物、厌氧接触法轨化态无机污染物（No3：厌料处神注厌氧生物滤池SO42）高效厌氧反应器（UASB等）生物吸附、生物降解、硝

12、化-反氯（硝化-反硝化）厌氧-好氧联合工艺硝化、生物摄取与推出磷USB:UpflowAnaerobicSludgeBlanket（升流式庆氧污泥床反应器）（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气溶胶态污染物是指细小固体粒子、液体粒子及其在气体介质中的悬浮体系,包括粉尘、烟尘、飞灰、雾等等,例如火力发电厂、钢铁厂、化工厂及水泥厂等工矿企业生产和燃料燃烧过程中所排放的煤烟、粉尘。气态污染物是指以分子状态存在的污染物,如含硫化合物、含氮化合物、碳氧化合物、挥发性有机物等等。火力发电厂、钢铁厂、化工厂及水泥厂等工矿企业生产和燃料燃烧过程中所排放的污染物除粉尘、黑烟之外还有一些无机

13、或有机化合物。另外交通工具排放的尾气也含有这些气态污染物。大气污染物对人体有直接危害，如CO会引起急性中毒，直至死亡,有些则会引起慢性病恶化,甚至会引发癌症。另外对动植物也会产生危害，如SO2、氨化物等会使植物生理活动减退,生长缓慢,农作物减产。对动物的影响主要是通过呼吸引起家畜生病。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重力沉降作用、离心沉降作用颗粒/气溶胶状态污染物过滤除尘物理截流作用颗粒/气溶胶状态污染物静电除尘静电沉降作用颗粒/气溶胶状态污染物湿式除尘惯性碰撞作用、洗涤作用颗粒/气溶胶状态污染物物理吸收法物理吸收气态污染物化学吸收法化学吸收气态污染物吸

14、附法界面吸附作用气态污染物催化氧化法氧化还原反应气态污染物生物法生物降解作用可降解性有机污染物、还原态无机污染物燃烧法燃烧反应有机污染物稀释法扩散所有污染物（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。上壤污染的危害：（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。2 .污染土壤净化技术处理技术利用的主要原理主要去除对象客土法稀释作用所有污染物隔离法物理隔离（防止扩散）所有污染物清洗法（萃取法）溶解作用溶解性污染物吹脱法（通气法）挥发作用挥发性有机物热处理法热分解作用、挥发作用有机污染物电化学法电场作用（移动）离子或极性污染物焚烧法燃烧反应有机污染物微生物净化法生物降解作用可降解性有机污染物植物净化法植物转化、植物挥发、植物吸收/固定重金属、有机污染物（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：