《环境工程导论》讲义

1、第一讲 环境工程导论绪言一、 环境与环境问题二、 环境公害事件三、 代表性环境著作四、 重要的环境国际会议五、 新时期环境问题的特点六、 环境工程基本内容和理论基础七、 该课程的内容和考试方式一、 环境与环境问题环境是指与某一中心事物（人类）相关的周围的事物（自然环境），区别于社会环境和人文环境。物理学上定义它是指物体运动时，通过的物质空间的场所。生物学上定义一切有机体生存所必需的外部条件的总和。地理学上定义把它作为围绕人类的自然现象的总和。环境学上定义以人类为主体的围绕人类的一切客观事物的总和，即人类赖以生存和发展的物质和文化条件的总和。环境:指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的

2、自然因素的总体，包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等。中华人民共和国环境保护法早期的环境科学家认为环境是由岩石圈（lithosphere）、大气圈（atmosphere）、水圈（hydrosphere）、及生物圈（biosphere）组成，四个系统相互依存和作用环境问题指人类与环境这一矛盾体相互依存、相互制约中所产生的问题。环境意识：是人与自然环境关系所反映的社会思想、理论、情感、意志、知觉等观念形态的总和。环境意识从它的限制性功能（早期）向创造性功能发展（现代）；从限制污染行为（早期）向无污染的方向发展（现代）。早期环

3、境意识强调分析性思维；现代环境意识：综合性思维环境分类：自然环境 工程环境 社会环境二、环境公害事件（public nuisance events）：因环境污染造成的在短期内人群大量发病和死亡事件。1、马斯河谷事件 1930年12月15日，发生在比利时马斯河谷工业区，工业区处于狭窄的盆地中，12月15日发生逆温，工厂排出的有害气体在近地层积累，三天后有人发病，症状表现为胸痛、咳嗽、呼吸困难等。一周内有60多人死亡。心脏病、肺病患者死亡率最高。 2、多诺拉事件 1948年10月2631日， 美国宾夕法尼亚洲多诺拉镇， 该镇处于河谷，10月最后一个星期大部分地区受逆温控制，加上2630日持续有雾，

4、使大气污染物在近地层积累。二氧化硫及其氧化作用的产物与大气中尘粒结合是致害因素，发病者5911人，占全镇人口43。症状是眼痛、喉痛、流鼻涕、干咳、头痛、肢体酸乏、呕吐、腹泻，死亡17人。3、洛杉矶光化学烟雾事件 19401959年期间， 美国洛杉矶市， 全市250多万辆汽车每天向大气排放大量尾气。该市临海依山，处于50公里长的盆地中。汽车排出的尾气（CO, NO, CHx）在日光作用下，天气晴朗的午后，形成以臭氧为主的光化学烟雾。在1955年的严重事件中，65岁以上的老人死亡约400余人。 NO+HC+O2+sunlightNO2+O34、伦敦烟雾事件 1952年12月58日 英国伦敦市 ，浓

5、雾不散天气，四天中死亡人数较常年同期约多4000人，45岁以上的死亡最多，约为平时3倍；1岁以下死亡的，约为平时2倍。5、四日市哮喘事件 1961年 1972年，日本四日市， 石油冶炼和工业燃油产生的废气，严重污染城市空气。重金属微粒与二氧化硫形成硫酸烟雾。1961年哮喘病发作。1972年市共确认哮喘病患者达817人，死亡10多人。6、米糠油事件 1968年3月， 日本北九洲市、爱知县一带 ，生产米糠油用多氯联苯作脱臭工艺中的热载体，由于生产管理不善，混入米糠油，食用后中毒，至七八月份患病者超过5000人，其中16人死亡，实际受害者约13000人。7、水俣（yu)病事件 19531956年，

6、日本熊本县水俣市， 含甲基汞的工业废水污染水体，使水俣湾”不知火海”的鱼中毒，从无机汞转化为有机物甲基汞（CH3HgCl ），人食用毒鱼后,使有机水银侵入脑神经细胞而引起的一种综合性疾病受害。1972年日本环境厅公布：水俣湾和新 县阿贺野川下游有汞中毒者283，其中60人死亡。（水俣病是指人或其他动物食用了含有机水银污染的鱼贝类，使有机水银侵入脑神经细胞而引起的一种综合性疾病 ）8、痛痛病事件 19551972年， 日本富山县，神通川流域 锌、铅冶炼厂等排放的含镉(Cd)废水污染了神通川水体，两岸居民利用河水灌溉农田，使稻米和饮用水含镉而中毒，统计死亡200余人。 患者一开始是腰、手、脚等各关

7、节疼痛，延续几年之后，身体各部位神经痛和全身骨病，使人不能行动，以至呼吸都带来难以忍受的痛苦，最后骨胳软化萎缩，自然骨折，一直到饮食不进，在衰弱疼痛中死去，有的甚至因无法忍受痛苦而自杀。由于病人经常“哎唷哎唷”地呼叫呻吟，日本人便称这种奇怪的病症为“哎唷哎唷病”，即“痛痛病”。经骨痛病尸体解剖，有的骨折达73处之多，身长缩短了30厘米，病态十分凄惨。有针刺般痛感，数年后骨骼严重畸形，骨脆易折，甚至轻微活动或咳嗽，都能引起多发性病理骨折，最后衰弱疼痛而死。 三、代表性环境著作1、寂静的春天SILENT SPRING ，蕾切尔·卡逊（Rachel Carson）著 ，1962年9月 它那

8、惊世骇俗的关于农药危害人类环境的预言，不仅受到与之利害攸关的生产与经济部门的猛烈抨击，而且也强烈震撼了社会广大民众。 这本书同时引发了公众对环境问题的注意，促使环境保护问题提到了各国政府面前，各种环境保护组织纷纷成立，从而促使联合国于1972年6月12日在斯德哥尔摩召开了“人类环境大会”，并由各国签署了“人类环境宣言”，开始了环境保护事业。 作者指出：主宰自然是妄自尊大的，是当生物学和哲学处于低级幼稚阶段的产物。 2、世界末日：公元2026年11月23日，星期五1960年福伊斯特(Forester)等在科学杂志上发表。可惜的是，这篇论文发出的警告当时被认为是危言耸听的奇谈而打入冷宫。 3、只有

9、一个地球 对一个小小行星的关怀与维护 该书是英国经济学家B.沃德（B.Ward）和美国微生物学家R.杜博斯（R.Dubos）受联合国人类环境会议秘书长M.斯特朗（M.Strong）委托，为1972年在斯德哥尔摩召开的联合国人类环境会议提供的背景材料，材料由40个国家提供，并在58个国家152名专家组成的通信顾问委员会协助下完成的。全书从整个地球的发展前景出发，从社会、经济和政治的不同角度，评述经济发展和环境污染对不同国家产生的影响，呼吁各国人民重视维护人类赖以生存的地球。4、增长的极限1972年美国麻省理工学院梅多斯研究小组历时21个月，耗资25万美元完成了增长的极限报告，被西方称为“70年代

10、爆炸性的杰作”。他们以系统动力学方法为工具(计算机)，根据大量的数据，分析了人口增长、粮食生产、经济发展、环境污染和非再生资源消耗之间关系。其结论是：如果人口和工业按1900一1970年期间趋势发展下去，就无法避免在2100年以前发生“崩溃”。社会、经济的增长将突然急剧下降。人类社会必然面临停滞，因此提出：为避免这种前景最好的方法是限制增长即“经济零增长” 四、重要的环境国际会议：瑞典斯得哥尔摩会议1972年6月5日16日，联合国人类环境会议 只有一个地球 人类环境宣言世界环境日6月5日 1973年成立联合国环境规划署（UNEP）1983年11月，联台国成立了世界环境与发展委员会(WECD)，

11、挪威前首相布伦持兰夫人(GHBrundland)任主席。 巴西里约热内卢会议1992年6月3日14日，联合国环境与发展大会里约环境与发展宣言 21世纪议程 关于森林问题的原则声明气候变化公约 生物多样性公约五、 新时期环境问题的特点1.从区域性环境污染（第一代环境问题）扩展为全球性环境问题（第二代环境问题）2.从发达国家的环境问题扩展到发展中国家的环境问题六、 环境工程基本内容和理论环境污染与治理技术（硬件工程）环境管理与可持续发展（软件工程）环境工程的基础理论体现了多学科交叉的特点第二讲 水污染及控制工程一、水是生命之源二、水循环与水污染的产生三、常见的水质指标BOD/COD/TN/TP四、

12、常见的污水处理工艺活性污泥法五、水体污染与富营养化六、常见的供水系统及水质安全1、 水是生命之源地球上水的特点： 1. 总水量多 2. 水量恒定不变 3. 空间分布极不均匀水质指水相的性质水体则包含有除水相以外的固相物质 如悬浮物质、溶解的盐类、底泥和水生生物水体： 类型：海洋水体（海、洋）；陆地水体（地表水体河流、湖泊、沼泽；地下水体等） 区域：是指某一具体的被水覆盖的地段，如太湖、洞庭湖地球上海洋和陆地面积比例 70.8% 29.2%全球淡水资源的比重仅占总水量的2.5 有70以上被冻结在南极和北极的冰盖中，再加上高山冰川和永冻积雪，全球约有87的淡水资源难以利用人类真正能够利用的淡水资源

13、是江河湖泊和地下水中的一部分，约占地球总水量的0.26，而且分布不均匀 目前约11亿人无法获得安全的饮用水每年有310万人因饮用不洁水患病而死亡 到2025年全球可能将有30亿人生活在缺水地区广义上的水资源：指地球水圈中各个环节和各种形态的水都称为水资源，因为它们之间是密切相关的，对人类没有直接的或间接的使用价值。狭义上的水资源：指直接可供人们经常取用的水称为通常意义上讲的水资源，即在大陆上由大气降水补给的各种地表水、浅层地下淡水等 中国是世界上13个最贫水的国家之一，是大国中唯一真正面临水危机的国家据权威统计，2004年我国淡水人均拥有量为2300立方米，居世界88位，不及世界人均水平的四分

14、之一，有18个省、自治区和直辖市人均水资源低于联合国2000立方米的标准1997年总量为27855亿立方米，而2004年就降到24130亿立方米。从上世纪50年代以来，长江上游20多条河流平均萎缩了37.1。我国水资源短缺的可能原因有哪些？1. 气候的变化导致我国水资源总量下降：世界自然基金会2007年3月19日发表报告，将长度与水量均为世界第三的长江列入世界面临干涸的10条大河之一2. 全球变暖加剧中国西北地区水资源短缺：专家预测未来50年西北地区平均气温可能上升1.9-2.3 ，由此可能导致冰川面积将比目前减少27，其中面积2平方公里左右的小冰川将基本或完全消失。 专家估算在过去40多年，

15、西北地区冰川面积约减少了1400平方公里，雪线上升了3060米，直接导致部分内陆河源头来水量显著减少。 1985年，被称为黄河“蓄水池”的甘南藏族自治州玛曲县湖泊数量还有4077个，如今已锐减至1800个；境内27条黄河主要支流中已有11条干涸，另有多条河流则成了季节河。 3. 农业灌溉用水利用率低下造成水资源浪费4. 水污染严重加剧缺水危机：全国70的江河水系受到污染，40基本丧失了使用功能，流经城市的河流95以上受到严重污染； 世界上污染最严重的20个城市中中国占了16个。据水利部对118个大中城市调查，地下水严重污染的占64。 2004年水土流失365万平方公里，占国土面积的37，土壤流

16、失量16.22亿吨，相当于125万平方公里土地上流失掉1厘米厚土壤。二、水循环与水污染的产生水资源来源主要包括哪几种？ 如何统计水资源量呢？中华人民共和国水利部网站 2001长江流域及西南诸河水资源公报 水污染和污水来源：1.水体污染的含义：指污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等水体后，使水体的水质和水体沉积物的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值和使用功能的现象。 2.水体自净作用：水体能够在其环境容量范围内，经过水体的物理、化学和生物作用，使排入的污染物的浓度和毒性随着时间的推移，在向下游流动的过程中自然降低。3.水环境容量：在满足环境要求的情况下，受纳水体所能够

17、容纳的最大污染物的量。 （三种来源） （污染对象） （控制标准）降 水 大气污染的酸雨及酸沉降 大气环境质量标准 GB3095-82 常用水资源来源统计 地表水 河流/湖泊/水库的污染 地表水环境质量标准GB3838-2002 地下水 重金属/难降解有机污染物 地下水质量标准GB/T 14848-1993 水污染种类：(一)含色、臭味的废水 (二)有机物污染 (三)无机物污染 (四)有毒物质的污染 (五)富营养化污染 (六)油的污染 (七)热污染 (八)病原微生物污水污水来源：生活污水、工业污水、被污染的雨水、石油的泄漏3、 常见的水质指标BOD5/COD/SS/TN/TP地表水环境质量标准G

18、B 3838-2002  依据地表水水域环境功能和保护目标，按功能高低依次划分为五类：    类   主要适用于源头水、国家自然保护区；    类   主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵汤等；    类   主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区；    类   主

19、要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区；    类   主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。地表水环境质量标准基本项目标准限值（GB3838-2002） 水污染与水质评价指标：化学、物理、生物学性质三个方面 (1)pH值 (2)浊度和透明度 (3)悬浮物(SS) (4)溶解氧(DO) (5)化学需氧量(COD)(Chemica oxygen Demand)(6)生物化学需氧量(BOD)(Biochemical Oxygen Demand)(7)总需氧量（TOD）(8)总有机碳（TOC）(9)依赖生物指标的方法常见的水质指标 (S

20、S)：水温、色度（铂钴标准比色法、稀释倍数法）、臭味(稀释到无味）固含量(Total Solid, TS)：悬浮固体（Suspending Solid, SS）、胶体和溶解固体常见的水质指标(有机污染物)： （有机物化学性指标）碳水化合物 蛋白质和尿素（CO(NH2)2） 第一类可生物降解有机物，对微生物无毒害有机酸/碱第一类可生物降解有机物，对微生物有毒害脂肪和油类酚 第二类难生物降解有机物，对微生物有毒害有机农药取代苯类化合物表面活性剂常见的水质指标(BOD5 /COD) 有机物种类繁多，利用现有的技术区分及定量较繁琐。利用有机物都可被氧化这一共同特性，用氧化过程所消耗的氧量作为有机物总量

21、的综合指标，进行定量。生物化学需氧量BOD：在水温为20的条件下，由于微生物（主要是细菌）的生活活动，将有机物氧化成无机物所消耗的溶解氧，称为生物化学需氧量或生化需氧量。 由于有机物的生化过程延续时间很长，5d的生化需氧量占总碳氧化需氧量的7080。固用5d生化需氧量（BOD5）作为可生物降解有机物的综合浓度指标。（生物化学需氧量代表了第一类有机污染物的数量）BOD5作为有机物的浓度指标，也存在着一些缺点： 1、测定需要5天，时间太长； 2、如果污水中含有难降解的有机物，或抑制微生物生长的有机物，测定结果影响较大。化学需氧量COD：用强化学氧化剂氧化有机物的过程来替代微生物氧化降解有机物的过程

22、。 用强化学氧化剂（重铬酸钾），在酸性条件下，将有机物氧化成CO2与H2O所消耗的氧量，称为化学需氧量，用CODCr表示，简写为COD。 如果用高锰酸钾作为氧化剂，其氧化能力较弱，固耗氧量也较低，用CODMn表示，或称为高锰酸盐指数。 CODCr CODMn BOD5常见的水质指标无机物化学性指标：无机物包括酸碱度、氮、磷、无机盐及重金属离子等； 无机物指标：pH, N, P, 硫酸盐与硫化物，氯化物，氰化物，砷化物，重金属离子生物化学指标：1. 细菌总数 2. 大肠杆菌群数：指每升水样中所含有的大肠菌群的数目(个/L计)4、 常见的污水处理工艺1.按原理分类： 物理处理法：用物理作用，分离和

23、回收污水中主要呈悬浮状态的不溶解性污染物质，在处理过程中不改变其化学性质。 化学处理法：向污水中投加某种化学物质,利用化学反应分离和回收污水中的污染物,或使其转化为无害物。如中和法、化学沉淀法、氧化还原法等 生物处理法：通过微生物新陈代谢作用，将废水中部分有机物转化为微生物的细胞物质，另一部分转化为较稳定的化学物质的方法。2.按处理程度分类： 一级处理：预处理或称为物理处理 二级处理：生物处理：活性污泥法、生物膜法、氧化塘法等 三级处理：深度处理及污水回用一级处理对象及设备：处理对象为悬浮态固体污染物（SS） 设备：筛网，格栅，滤池，沉砂池，沉淀池，隔油池，气浮池，离心机，漩流分离器二级处理的

24、对象和主要构筑物1.处理对象：胶体和溶解态的有机污染物;2.处理方法 好氧生物方法：在有氧气存在的情况下，将有机污染物进行分解； 厌氧生物方法：在无氧气存在的情况下，将有机污染物进行分解；3.主要构筑物为生物处理法的构筑物：活性污泥法的曝气池、氧化塘、生物转盘、生物膜反应器、湿地处理系统等。活性污泥：由细菌、原生动物等与悬浮物质、胶体物质混杂在一起形成的一种絮状体颗粒物的总称。特 点： 具有很强的吸附能力 ；具有很强的氧化、分解有机物的能力 ；具有良好的沉降性能。 活性污泥法的构筑物：曝气池，氧化塘，生物转盘，生物膜反应器三级处理的对象和主要方法1.三级处理处理对象：进一步去除污水中难降解的有

25、机物质、磷、氮等能够导致水体富营养化的可溶性无机物质。以及某种特殊的污染物质，如除铁、除锰、除氟等。2.常用方法：生物脱氮除磷法、混凝沉淀法、砂滤法、活性炭吸附法、离子交换法、电渗析法等。土地处理系统和主要方法：1. 污水土地处理系统：在人工控制条件下，将污水投配在土地上，通过土壤植物系统，进行一系列物理、化学和生物净化过程，使污水得到净化的一种工艺。2.污水土地处理系统的组成：a. 污水的预处理设备和污水的调节、贮存设备；b. 污水的输送、配布与控制系统与设备；c. 土地净化田和净化水的收集、利用系统。3净化作用机理(1)物理过滤: 悬浮物、病原体. (2)物理吸附与物理化学吸附: N、P

26、、重金属.(3)化学反应与化学沉淀: N、P、重金属 (4)微生物代谢作用下的有机物分解: BOD.4土地处理基本工艺： 速渗滤系统、快速渗滤系统、地表漫流处理系统、湿地处理系统5 湿地处理系统 ：将污水投放到土壤经常处水饱和状态，且生长有芦苇、香蒲等沼泽地上，在污水沿一定方向流动中，在耐水植物和土壤联合作用下，污水得到净化的工艺。种类： a. 天然湿地系统 b. 自由水面人工湿地 c. 人工潜流湿地处理系统五、水体污染与富营养化一、水体的富营养化：是指由于氮、磷等植物营养物的排入引起水体中藻类大量繁殖的现象。发生场所：湖泊、水库、河口和港湾等水流较缓的区域； 一般来说，总磷和无机氮分别为20

27、mg/m3和300mg/m3，就可以认为水体已处于富营养化的状态。二、水华现象：湖泊、水库等淡水区域水体富营养化主要表现为绿藻和蓝藻的大量生长，也称水华现象。三、赤潮现象：在河口、海湾等区域的水体富营养化会导致红藻等藻类的大量繁殖，也称为赤潮现象。微生物脱氮(一)基本原理1、硝化作用：硝化作用是指NH3氧化成NO2-，然后再氧化成NO3-的过程（NH4+NO2-NO3-) 在生物脱氮系统中硝化作用的稳定和硝化速度的提高是影响整个系统脱氮效率的一个关键。硝化作用的特点：好氧量大、由于产生酸而使碱度减少、不需要营养物（有机碳源丰富时，脱碳菌代谢周期短生长迅速，硝化菌氧利用不足）、硝化细菌增长率低、

28、硝化细菌不能在酸性条件下生长。2、 反硝化作用：活性污泥中大多数微生物，只要环境条件适宜，都能进行反硝化作用。细菌：反硝化细菌（兼性厌氧菌）反应：NO3-N反硝化还原为N2，溢出水面释放到大气碳源：消耗量大，原水中BOD硝酸盐来源：回流出水中的硝化产物生物脱氮的工艺流程活性污泥法传统脱氮工艺（三级生物脱氮系统）生物除磷工艺： 原理：依靠聚磷菌能够超过其生理需要地从外部摄取磷，并将磷以聚合形式贮藏在菌体内，形成高磷污泥，排除系统外，达到从废水中除磷的效果。A/O除磷工艺流程（PHB-聚-羟基丁酸盐）生物法除磷：生物法除磷的核心是聚磷菌的超量吸磷现象。 在厌氧条件下，聚磷菌将其体内的有机磷转化为无

29、机磷并加以释放，并利用此过程产生的能量摄取废水中的溶解性有机基质以合成聚-羟基丁酸盐（PHB）颗粒；在好氧条件下，聚磷菌将PHB降解以提供摄磷所需能量，从而完成聚磷过程。可见，生物除磷是系统中污泥在厌氧-好氧交替运行的条件下通过磷的释放和对磷的摄取，最终通过剩余污泥的排放而完成的。水环境污染防治管理一.水环境污染防治管理措施（管理内容）1法律、法规和行政规章中华人民共和国水污染防治法（1984） 污水综合排放标准(GB 8978-1996) 农田灌溉水质标准(GB 5084-92) 污水排入城市下水道水质标准(CJ3082-1999) 地面水环境质量标准(1988-2002：第4次修订) 2建

30、立水环境质量管理体系水环境的计划管理：水环境区域规划、水环境保护计划、水污染控制计划等水环境的质量管理：制定标准、监测评价、预测变化趋势等 水环境的技术管理：制定防止技术政策、交流合作、技术咨询等对水环境的管理还体现在对人的管理 3水环境质量管理措施合理开发、利用和保护水资源 ；以节约用水和污水回用资源化为重点，兼顾污染防治 ；对水资源实行经济科学补偿和限量使用；加快城市污水处理厂和污水收集系统等基础设施和配套设施的建设。 4 地表雨水径流的管理措施(BMP) (BMP) （LID）工程措施：植被控制方法 ；湿式滞留池方法 ；渗滤系统方法；湿地系统方法 非工程措施：城市环境管理；城市路面清扫

31、LID解决城市内涝和面源污染的绿色低碳技术：LID技术的理念是让今天这样的都市 作用像这样的都市利用生态工程法取代高能耗、水泥管道铺成的水基础设施LID ：Low Impact Development （低影响开发）LID技术是20世纪90年代末发展起的暴雨管理和面源污染处理技术，与传统技术如湿地、滞留塘、草沟等不同,LID是通过分散的，小规模的源头控制来达到对暴雨产生的径流和污染的控制，使开发地区尽量接近于自然的水文循环。LID技术综合性极强，包括 ：都市自然排水系统；雨水花园；生态滞留草沟；绿色街道；可渗透路面；生态屋顶；雨水再生系统为什么要采用LID技术？1、雨水是资源，不应成为污染源2

32、、将雨水直接排放到江河湖海一方面将宝贵的 雨水资源白白浪费掉，另一方面也污染了接受水体 3、传统技术成本高、占地面积大，在寸土寸金的繁华都市很难实施4、LID 技术是合理利用景观空间来对面源污染进行处理和对暴雨径流进行控制5、不需要大块的土地LID技术的效果：暴雨径流减少30-99%；延迟暴雨径流峰值5到20分钟；有效去除雨水径流中的磷、氮、油脂、重金属等污染物；降低酸雨效果；绿色屋顶可降温2度，节能；节省雨水回用成本；美化环境，创造舒适的生活空间；减少暴力犯罪（美国芝加哥地区）；减轻市政排水管网系统的压力。六、常见的供水系统及水质安全与污水处理相对应的是城市供水系统：由水库江河等水源，经过取

33、水，气水反冲滤池，氯气消毒等等工艺，再经过供水管网送到千家万户。水污染带来供水水质的恶化：难降解有机污染物在水体中沉积（多氯联苯）、重金属在水体中残留（水俣病、痛骨病）、传统的物理、化学净化方法难以保证水质安全总结：1、水资源日益紧张，原因包括资源分布性缺水、气候破坏性缺水、人为污染性缺水。2、水污染是当水体中C、N、P等污染物质超过了水体的自净化能力造成的。水体中正常的溶解氧和微生物是防止水体污染的关键。3、主要的水质指标是BOD5，COD，高锰酸盐指数都是用氧的消耗量来衡量水体中污染物浓度的高低。4、常见的水处理工艺根据处理的程度分为一级处理、二级处理和三级处理。活性污泥法是典型的生活污水

34、生物处理工艺。其中供氧和微生物的生长控制是关键。5、新的国家标准中对N/P的控制提出了更高的要求，对于防止水体的富营养化具有重要意义。6、水体污染与供水水质安全也密切相关。第三讲 大气污染与控制工程一、大气与大气污染二、空气质量标准、大气污染物及危害三、大气污染气象学及大气污染模型四、颗粒污染物及除尘工艺五、VOCs及净化工艺六、SOx及脱硫工艺七、NOx及脱氮工艺一、大气与大气污染按照国际标准化组织（ISO）对大气和空气的定义：大气（atmosphere）：是指环绕地球的全部空气的总和（the entire mass of air which surrounds the Earth）。环境空

35、气（ambient air）：是指人类、植物、动物和建筑物暴露于其中的室外空气（outdoor air to which people，plants，animals and structures are exposed）基本概念1.大气（atmosphere）：是指环绕地球的全部空气的总和.2.环境空气（ambient air）：是指人类、植物、动物和建筑物暴露于其中的室外空气.3.大气污染（air pollution）：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。大气污染通常是指由于人类活动和自然过

36、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。大气污染的一般过程：源头排放大气扩散危害受体（或者自然消除）亟待解决的大气污染问题：臭氧层破坏、温室效应、酸雨、汽车尾气污染大气污染的特点：(1)气量大，浓度低。给监测和治理带来困难。(2) 非稳态。由于大气的运动，如风的影响以及产生漩涡而扩散，随着时间、空间、气象条件的变化而变化的。(3)二次污染物。由于太阳光的照射，使进入大气中的某些污染物质产生光化学反应，生成生物毒性更大的物质。大气污染类型煤烟型污染：指由于煤燃烧过程中排放的各种污染物而造成的污染。氧化型污染：指由于机动车

37、尾气排放和燃油锅炉的排气中含有的氮氧化物和碳氢化合物，造成的二次污染。混合型/复合型污染：指由于燃煤和燃油过程中产生的污染物互相结合在一起，经过化学反应产生的一种的污染。煤烟型（或还原型）污染 主要污染源是燃煤。主要污染物是SO2、NOx、CO和微粒物质，它们遇上低温、高湿的阴天，且 风速很小并伴有逆温存在的情况时，一次污染 物扩散受阻，易在低空聚积，生成还原型烟雾。石油型（或交通型或氧化型）污染 污染源主要是机动车（汽油车和柴油车）和机动船。主要污染物是CO、NOX和HC。在相对湿度较低的夏季睛天，交通污染严重的地区可能会出现典型的二次污染光化学烟雾。它对人体、动植物、材料 均会产生破坏作用

38、，并且严重影响大气能见度。VOCs污染 可挥发性有机物（volatile oganic compounds),简称VOCs，是指室温下饱和蒸汽压大于133.132kPa、常压下沸点50-260以内的有机化合物，包括烃类、卤代烃、芳香烃、多环芳香烃等。 来源：固定源和移动源臭味污染 根据发臭基团的不同可以将恶臭污染物分为以下几个类别：第一类，含硫化合物，即硫化氢、硫醇、硫醚和二硫化碳等；第二类，含氮化合物，即氨、三甲胺和尿素等；第三类，不饱和脂肪酸及烃类。大气污染物种类：一) 气溶胶状态污染物1. 粉尘：是指悬浮于气体介质中的小固体颗粒，受重力作用可发生沉降，但在一定的时间内能保持悬浮状态。2.

39、 烟尘：是燃料和其它物质燃烧的产物 。3. 雾 ：是气体中液滴悬浮体的总称。二) 气体状态污染物1.一次污染物：从污染源直接排入空气中的原始污染物；2. 二次污染物：一次污染物进入空气后，经过一系列化学或光化学反应生成的与一次污染物性质不同的新污染物质。大气污染危害：1. 颗粒物对人体健康的影响：飘尘对人体的危害作用(PM10,PM2.5)2. 气体状态污染物对人体健康的影响： 具有很强的刺激性的SO2气体 NOX的毒性 O3的刺激性作用 挥发性有机化合物(VOCs)中的有毒有害3.对城市环境中的植物、器物和材料的损失 4.能见度降低几类典型的大气污染1、 酸雨与酸沉降：指pH <5.6

40、的酸性降雨。现在泛指酸性物质以湿沉降或干沉降的形式从大气转移到地面上。酸沉降的研究始于酸雨研究。酸雨已成为当今世界上最严重的区域性环境问题之一。直接引起酸沉降的主要物质是人为和天然排放的SOX（SO2和SO3）和NOX（NO和NO2），其天然源一般是全球分布的，而人为排放的SOX和NOX则具有地区性分布的特点。pH=5.6上限的由来：干燥的洁净大气中CO2的体积分数为3.30×10-4，其溶于纯水并达到平衡状态时,水(溶液)的pH值约为5.6,因此就应将洁净大气中CO2溶解且达到平衡状态时降水的pH值视为酸雨的本底pH值。我国酸性降雨中硫酸根与硝酸根摩尔比大约为6.4:1，硫酸根的原

41、生物主要是SO2；硫酸根、铵和钙离子浓度远高于欧美，硝酸根浓度低于欧美；因此，我国的酸雨是硫酸型。煤炭特点：中国煤炭中灰分、含硫量较高； 大部分煤炭灰分在25-28%左右含硫量变化范围较大：0.1%-10%； 1995年全国商品煤含硫量平均值为1.13%； 1983-1991年二氧化硫排放量与煤炭消耗量的相关系数达0.962、 沙尘暴：沙尘暴是一种风与沙相互作用的灾害性天气现象，它的形成与地球温室效应、厄尔尼诺现象、森林锐减、植被破坏、物种灭绝、气候异常等因素有着不可分割的关系。沙尘暴作为一种高强度风沙灾害，并不是在所有有风的地方都能发生，只有那些气候干旱、植被稀疏的地区，才有可能发生沙尘暴。

42、3、 全球变暖/温室效应：大气层中某些气体对短波和可见光吸收很弱，而对长波辐射吸收强烈，因此地球表面从太阳辐射获得的热量相对多，而散失到大气层以外的热量相对少，地球表面的温度得以维持，这就是大气的“温室效应”。二、空气质量标准、大气污染物及危害四大类主要大气污染物：颗粒污染物（Particulates）、易挥发有机废气（VOCs)、硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）环境空气质量控制标准的种类和作用：环境空气质量控制标准按用途分：大气环境质量标准、大气污染物排放标准、大气污染控制技术标准、大气污染预警预报标准 按其适用范围分：国家标准、地方标准、行业标准 环境空气质量标准：环境空气（Ambi

43、ent air）质量标准是以保障人体健康和一定的生态环境为目标，而对大气环境中各种污染物的允许含量所作的限制规定。是最基本的大气环境标准，是进行大气环境科学管理，制定大气污染防治规划和大气污染物排放标准的依据，是环境管理部门的执法依据。大气环境污染物排放标准：大气污染物排放标准是为实现大气环境质量标准，对污染源排入大气的污染物允许含量的限制规定。 是控制大气污染源的污染物排放量和选择设计净化装置的重要依据，也是环境管理部门的执法依据。大气污染物排放标准可分为国家标准、地方标准和行业标准。 大气污染控制技术标准：是根据污染物排放标准引申出来的辅助标准，如燃料、原料使用标准，净化装置选用标准，排气

44、囱高度标准及卫生防护距离标准等。 是为保证达到污染物排放标准而从某一方面做出的具体技术规定，目的是使生产、设计和管理人员容易掌握和执行。 警报标准：大气污染警报标准是为保护大气环境不致恶化，或根据大气污染发展趋势预防发生污染事故而规定的空气中污染物含量的极限值。超过这一限值就应警报，以便采取必要的预防措施，尽量减少对人们的危害。中华人民共和国国家标准、环境空气质量标准：主题内容与适用范围：本标准规定了环境空气质量功能区划分、标准分级、污染物项目、取值时间及浓度限值，采样与分析方法及数据统计的有效性规定。 本标准适用于全国范围的环境空气质量评价。环境空气质量功能区的分类和标准分级：环境空气质量功

45、能区分类：一类区为自然保护区、风景名胜区和其它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。环境空气质量标准分级（环境空气质量标准分为三级）：一类区执行一级标准 二类区执行二级标准 三类区执行三级标准大气污染的危害1、 人体健康（ Human Health）剂量反应曲线，阈值/门槛值 Dosage药量= C:污染物浓度 t：曝光时间 生物学机制：动物实验、实验室实验与人类、人群的流行病学研究 2、物品财产（Properties）：植物、动物、雕像等建筑物3、能见度（ Visibility）4、全球气候（Global C

46、limate: Global Warming、Stratospheric Ozone Depletion)：大气层中某些气体对短波和可见光吸收很弱，而对长波辐射吸收强烈，因此地球表面从太阳辐射获得的热量相对多，而散失到大气层以外的热量相对少，地球表面的温度得以维持，这就是大气的“温室效应”。温室效应的产生： 太阳可见光 : 0.30.7 m(短波辐射) 向外层空间的红外辐射: >1 m(长波辐射)（温室气体对可见光是透明的，然而对红外长波辐射具有强烈吸收）温室气体：主要包括二氧化碳、臭氧、甲烷、氯氟烃、一氧化二氮等。 当它们在大气中的浓度增加时，大气的温室效应就会加剧，引起地球表面和大气

47、层下部的温度升高。温室效应的危害：1、地球上的病虫害和传染疾病增加：史前病毒，虫害加剧2、海平面上升：专家预测2050年全球温升24摄氏度 ，海平面上升，纽约，上海，东京和悉尼 淹没 3、气候反常，海洋风暴增多：98年洪水；2004年7.9级强地震，引发海啸， 印尼23万人死亡或失踪，50万人无家可归 4、土地干旱，沙漠化面积增大：西部干旱，缺水，黄河断流，沙漠化厄尔尼诺现象又称厄尔尼诺海流，是太平洋赤道带大范围内海洋和大气相互作用后失去平衡而产生的一种气候现象。正常情况下，热带太平洋区域的季风洋流是从美洲走向亚洲，使太平洋表面保持温暖，给印尼周围带来热带降雨。但这种模式每27年被打乱一次，使

48、风向和洋流发生逆转，太平洋表层的热流就转而向东走向美洲，随之便带走了热带降雨，出现所谓的“厄尔尼诺现象”。厄尔尼诺现象的基本特征是太平洋沿岸的海面水温异常升高，海水水位上涨，并形成一股暖流向南流动。它使原属冷水域的太平洋东部水域变成暖水域，结果引起海啸和暴风骤雨，造成一些地区干旱，另一些地区又降雨过多的异常气候现象。 在科学上此词语用于表示在秘鲁和厄瓜多尔附近几千公里的东太平洋海面温度的异常增暖现象。当这种现象发生时，大范围的海水温度可比常年高出36摄氏度。太平洋广大水域的水温升高，改变了传统的赤道洋流和东南信风，导致全球性的气候反常。拉尼娜现象：最近一次拉尼娜现象出现在1998年，持续到20

49、00年春季趋于结束。 厄尔尼诺与拉尼娜现象通常交替出现，对气候的影响大致相反，通过海洋与大气之间的能量交换，改变大气环流而影响气候的变化。从近50年的监测资料看，厄尔尼诺出现频率多于拉尼娜，强度也大于拉尼娜。 中国海洋学家认为，中国在1998年遭受的特大洪涝灾害，是由“厄尔尼诺拉尼娜现象”和长江流域生态恶化两大成因共同引起的。4、全球气候（Global Climate II: Stratospheric ozone depletion)臭氧层性质：O3是一种淡蓝色气体，具有特殊刺激性臭味 大气中的臭氧非常稀少，整个大气中臭氧含量仅为10-6。假如将大气中所有的臭氧压缩到地面，在地表的大气压下厚

50、度将近为2.53.5mm臭氧在大气中主要分布在两个区域90存在于距地面20一40km的平流层中(随纬度不同，该距离也不同) ，平流层中臭氧含量占这一高度空气总量的10-5 将0，标准海平面压力下，10-5m厚的臭氧定义为1个Dobson单位，即1DU破坏臭氧层的物质：1）、氮氧化物，包括NO、NO2、N20，飞行器 2）氯氟烃，CFCs（氟里昂）、三氯氟甲烷(CFC11)和二氯 3) 溴氟烃(Halons)，哈龙1301(CF3Br)、哈龙1211(CF2BrCl)和溴代甲烷(CH3Br或标记为MeBr)二氟甲烷(CFC12) 4)一些自然活动产生的自由基HOx (H、OH、HO2) 氟里昂C

51、FCs: 几十年至百年以上；三氯氟甲烷(CFC11)：平均寿命为50年；二氯二氟甲烷(CFC12)：平均寿命为110年；CFC113：为90年；哈龙1301(CF3Br)：65年；哈龙1211(CF2BrCl)：20年；溴代甲烷(CH3Br或标记为MeBr)：0.81.7年臭氧层破坏机理： 臭氧的生成： 臭氧的消失： 臭氧层破坏的链式反应： 总反应：Y为使臭氧分解的活性物质：HOX(H、HO、HO2)；NOX(NO、NO2)；XOX(Cl、ClO、Br、BrO)（活性物质不消耗）HOX的生成主要是H2与O或H2O与CH4反应生成： 破坏反应： 总反应：CFCs破坏机理：Cl的生成O3的破坏总反

52、应 一个氯原于进入链反应能破坏10万个臭氧分子，直至与一些含氢类化合物或甲烷反应全部生成HCl为止。并且氯化氢应及时在平流层被清除，否则会重新生成氯原于其反应机理为：溴化物也能破坏臭氧层，如果在大气中氯和N20浓度保持恒定，Br的浓度由0.02mg/kg增至0.1 mg/kg ，臭氧浓度将减少4。其破坏作用机制为:N2O氧化生成的NOX和超音速飞机排放的NO，也破坏臭氧层： NO的生成 O3破坏 总反应CFCs破坏臭氧层机理 （插入第三章的PPT）第四讲 固体废物管理与资源化一、固废来源与分类二、常见MSW管理系统6大功能要素三、MSW资源化思路与途径四、 MSW生物转化技术堆肥/厌养发酵五、

53、 MSW热转化技术垃圾焚烧六、工业固废资源化技术材料回收与利用七、农业固废资源化技术生物质能八、固废最终处置填埋一、固废来源与分类一.基本概述 固体废物：指生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。来源：工业生产；农业生产；城市建设和居民生活；教育、科研等其他行业 根据中华人民共和国固体废物污染环境防治法(1995年公布, 2004年第一次修订，并于2005年4月1日实施。)及国际惯例，可分为城市固体废物、工业固体废物、农业固体废物、危险废物等。危险性固体废物：指

54、列入国家危险废物明录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有腐蚀性、毒性、易燃性、反应性和感染性等一种或一种以上危险特性，以及不排除具有以上危险特性的固体废物。城市固体废物城市垃圾：居民生活垃圾；商业垃圾；医院垃圾；市政维护和管理中产生的垃圾；危险垃圾二、常见MSW管理系统6大功能要素一、城市生活垃圾产量、组成及产量的变化 Q = R × P 式中:Q 某城市（地区）垃圾总产量（ kg/d）； R 该城市（地区）垃圾产率，（kg/人·d ）； P 该城市（地区）总人口数 城市生活垃圾包括无机组份及有机组份； 我国垃圾产量人均每天约2Kg。生活水平与垃圾产生量的变化的关系？生活水平的提高与环境意识的提高、垃圾存放源头分类、垃圾收集高成本、垃圾转运中转站、垃圾转运交通工具