环境工程概论-01引言

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1、环境工程概论知己知彼l学历：清华大学化工博士、环境工程博士后l工作经历：湖南省益阳市农药厂3年，担任厂长2年。1. 益阳市农药厂：氧化乐果生产工艺技术改造；2. 益阳市农药厂：开发25%扑虱灵可湿性粉剂。l主要研究经历：1. 立式旋转热解气化焚烧系统设计及工艺参数优化；2. 卧式链条炉焚烧系统工艺设计及调试；3. 小型医院垃圾焚烧炉初步设计；4. 北京水泥厂水泥回转窑焚烧危险废物可行性分析；5. 福建省危险废物综合处置场工程初步设计；6. 越南河内日处理200吨城市生活垃圾堆肥可行性研究；l7. 云南云县糖厂糖渣/生活垃圾联合堆肥；8. 河南平顶山100吨/天生活垃圾动态好氧堆肥可研及初 步设

2、计；9. 山峡库区城市生活垃圾处理示范工程项目(长寿及万 州);10. 废电池、废电子线路板的资源化回收设备设计及工 艺开发；11. 对羟基苯甲醛工厂设计、工艺确定及调试、优化；12. L-苹果酸生产工艺技术改进;13.四氟苯甲酸生产工艺改进。l目前正在进行的课题：l1、室内空气净化装置性能优化；l2、垃圾焚烧停炉以后烟气的净化技术及 设备开发；l3、固体废物（秸杆、锯木屑等）资源化 利用：环保型粘接剂开发。主要参考书目y 环境工程导论（第3版），美国McGraw Hill教 育出版集团。王建龙 译清华大学出版社，2002年1月。售价：54元人 民币。y 国内外所有与环境工程有关的杂志、论文。

3、y 课件下载：incoming讲义环 境工程概论，点鼠标右键，再选择“复制到文 件夹”。本课程内容安排 （32学时上课+2学时复习+2学时考试 ）l l第一章第一章 引言引言（2 2学时学时）1.1 什么是工程？什么是环境工程？ 1.2 环境系统概论1.3 利用质量平衡法求解环境问题l l第二章第二章 给水处理给水处理（6 6学时学时）2.1 引言 2.2 混凝 2.3 软化 2.4 反应器 2.5 混合和絮凝 2.6 沉淀 2.7 过滤 2.8 消毒 2.9 吸附 2.10 问题与讨论l l第三章第三章 水质管理水质管理（2 2学时学时）3.1 引言 3.2 水中污染物及其来源 3.3 河水

4、水质管理 3.4 湖泊水质管理 3.5 问题与讨论l l第四章第四章 废水处理废水处理（6 6学时学时）4.1 废水处理中的微生物 4.2 废水的特性 4.3 城 市废水处理系统 4.4 预处理单元操作 4.5 一级处 理 4.6 二级处理 4.7 消毒 4.8 三级处理 4.9 土 地处理 4.10 污泥处理与处置 4.11 问题与讨论l l第五章第五章 空气污染空气污染（4 4学时学时）5.1 空气污染概述 5.2 空气污染的影响 5.3 空气 污染物的来源河归宿 5.4 微观河宏观空气污染 5.5 空气污染气象学 5.6 大气扩散作用 5.7 室内 空气质量模型 5.8 固定源的空气污染

5、控制 5.9 移 动源的空气污染控制 5.10 问题与讨论。l l第六章第六章 噪声污染噪声污染（4 4学时学时）6.1 噪声对人的影响 6.2 等级评估系统 6.3 室外噪声的传播 6.4 交通噪声预测 6.5 噪声控制 6.6 问题与讨论l l第七章第七章 固体废物资源化固体废物资源化（4 4学时学时）（7.1 概述 7.2 收集 7.3 内部线路转运 7.4 卫生填埋 7.5 焚烧 7.6 堆肥 7.7 资源保护与回收 7.8 问题与讨论）7.1 城市垃圾资源化技术 7.2 废塑料的再生利用 7.3 废电池的回 收与综合利用 7.4 废轮胎、废橡胶的回收和利用 7.5 危险废物资 源化l

6、 l（第八章（第八章 危险废物管理危险废物管理（4 4学时学时）8.1 什么是险废物？ 8.2 风险 8.3 危险废物管理 8.4 危险废物处理 技术 8.5 土地处置 8.6 地下水污染和修复 8.7 问题与讨论）l l第八章第八章 环境工程领域的热点问题介绍（环境工程领域的热点问题介绍（4 4学时学时）8.1 垃圾焚烧过程二恶英的控制问题 8.2 垃圾渗滤液处理问题8.3 室内空气污染问题 8.4 中水回用技术问题 第一章 引言1.1 什么是工程？什么是环境工程？l美国工程师发展协会（The Engineers Council for Professional Development, 简

7、称ECPD）给出 了工程的定义：“工程是一种职业，它利用通 过学习、经验、实践所获得的教学和自然科学 知识，来寻求经济地利用物质和自然力量的方 法，以造福人类”。工程师在其专业发展中必 须在资深工程师的指导下获得经验、实践和判 断能力。美国土木工程师学会（American Society of Civil Engineers, ASCE）环境工程分会给出的环境工程 的定义：l环境工程（Environmental Engineering）通过健全通过健全 的工程理论与实践来解决环境卫生（的工程理论与实践来解决环境卫生（environmental environmental sanitations

8、anitation）问题问题，主要包括：提供安全、可口和充 足的公共给水；适当处理与循环使用废水和固体 废物；建立城市和农村符合卫生要求的排水系统 ；控制水、土壤和空气污染，并消除这些问题对 社会和环境所造成的影响。而且，环境工程所涉环境工程所涉 及的是公共卫生领域里的工程问题及的是公共卫生领域里的工程问题，例如控制通 过节肢动物传染的疾病、消除工业健康危害、为 城市、农村和娱乐场所提供合适的卫生设施，评 价技术进步对环境的影响等。1.2 1.2 环境系统概论环境系统概论1.2.1 1.2.1 系统系统l在环境系统中，我们很难真正识别所有关联的部分，更 不用说了解它们之间的相互影响。因此，我们

9、所要做的 第一件事是将系统进行简化，且要求与真实系统相似， 简化模型当然无法在细节上与真实系统完全一样，但要 求基本上近似。l根据上述简化原则来描述三种环境系统：水资源水资源管理系 统、空气资源空气资源管理系统和固体废物固体废物管理系统。如果介质 是空气、水或土壤之一，则限于以上三个系统之一的污 染问题称为“单介质（单介质（single-mediumsingle-medium）问题问题”。许多重要 的环境问题并不限于简单的某一系统之中，通常涉及到 空气、水和土壤等多种介质，这些问题称为“多介质（多介质（ MultimediaMultimedia）问题问题”。1.2.2 1.2.2 水资源管理系

10、统水资源管理系统（1 1）供水子系统）供水子系统l水源的性质决定了集水、净水、输水和配水工程的规划 、设计与运行。地表水地表水（surface water）和地下水地下水（ ground water）是供应社区和生活用水需求的两种主要水 源。小溪、湖泊和河流是地表水源。地下水源是从水井 抽出水的地方。l不同的水源需要使用不同的集水工程和处理工程。城市 中的管网称为配水系统，管路本身通常称为水干线。在 低水量期间（通常在夜间），水处理厂生产的多余水储 存在蓄水池内，储存的水可以用来满足白天高需水量期 间的要求。l以下为一个服务于小社区的供水资源系统概况图。分水岭水源 （流域）集水系统（水库 ）输

11、水系统处理系统 （过滤厂）配水系统（管网 ）处理系统 （软化系统或 除铁系统）集水系统 （井群）蓄水池水源 （地下水）供 水 资 源 系 统 概 况 图l人口和耗水形式是控制需水量的主要因素，因 此也决定了水源和整个水资源系统的组成。选 择合适的供水水源的前期步骤之一是确定需水 量。影响需水量的基本要素包括平均日用水量 和高峰需水量。估计平均日用水量是为了确定 ：（1）地表水或地下水在枯水季节低水位时 能否不间断地供水；（2）需储存多大的水量 才能满足枯水季节的需水量。估计高峰需水量 是为了确定水管的尺寸压力损失和满足高峰用 水需求所需要的需水量。l影响人们用水的主要因素包括：l l（1 1）

12、工业活动：）工业活动：使人均需水量增加；l l（2 2）是否安装水表：）是否安装水表：水表赋予用户一种责任感。 没有安装水表的用户缺乏这种责任感。l l（3 3）系统管理：）系统管理：如果配水系统管理好，人均用水 量就会降低。管理者知道何时何地自来水干线会 漏水，并且很快地修复它。l l（4 4）生活水平越高，个人水量就越多；l l（5 5）较高的年平均气温代表较多的人均用水量， 降雨多的地区用水比较少。（2）废水处理子 系统l最简单形式的废水 管理子系统由六个 部分组成，如右图 。废水来源主要有 工业废水和生活污 水。当工业废水会 影响到城市废水处 理厂的正常运行时 必须进行预处理。废水来源

13、废水来源现场处理现场处理废水收集废水收集输送和提升输送和提升处理处理处理或再利用处理或再利用l进入废水处理场的废水量随用水情况会 有很大的变化。典型的日变化量如下图 所示。0: 006: 0012: 0018: 0024:00废水流量平均日流量l大部分的社区用水最终都会进入污水下 水道。浇草坪、洗车及其它消耗性用水 在使用中大约会损失5%10%。消耗性用 水量等于进入配水系统的平均水量与进 入废水处理厂的平均水量之间的差值（ 管道泄露情况除外）。l下水道可以分为3类：污水、雨水和合流式下 水道。污水下水道：污水下水道：输送住宅及商业区污水。 工业废水经过适当处理以后也可排入污水下水 道。雨水下

14、水道：雨水下水道：处理过量的雨水以防低洼地 区淹水。污水下水道将污水送到污水处理厂， 而雨水下水道通常使雨水排入河流、小溪。合合 流式下水道：流式下水道：同时接纳雨水和污水。目的是为 了在干旱期使废水进入处理设施，在暴雨期间 ，使过量的水不经过处理直接排入河流、小溪 和湖泊。可是，不幸的是，暴雨会与未经处理暴雨会与未经处理 的污水混合的污水混合。现代设计不鼓励采用合流式下水 道。为了持续改善我们的自然水体，要求将原 有的合流式下水道系统逐步改为分流式下水系 统。l当无法使用重力流方式或下水管埋设太深而不 经济时，需要考虑使用泵站。废水被垂直泵送 到较高处的重力下水道。该污水泵所在的位置 称为提

15、升站（lift station）。废水处理厂的出水 可以排放到海洋、湖泊或河流（受纳水体）， 也可排入土壤，但是不要超过水体或土壤的纳 污能力，或者回收利用。l总之，水资源管理是管理水质水质和水量水量的过程， 应该在不破坏水的可利用性和纯度的情况下， 满足人们对水的需求。1.2.3 1.2.3 空气资源管理系统空气资源管理系统l空气资源与水资源在两个主要方面两个主要方面有所不同。第一是第一是 关于量关于量。为了获得足够的水量，需要建造各种工程结 构物，而空气可以大量免费获得。第二个方面是关于第二个方面是关于 质质。水可以在使用之前进行处理，然而我们不可能随 时戴着防毒面具以处理不干净的空气。戴

16、上耳塞以防 止噪声污染。空气资源管理就是在成本-效益平衡的条 件下获得所期望质量的空气。空气资源管理计划建立 的理由有多种，最正当的两个理由两个理由是：空气质量已经 恶化且有必要进行改善；如果不处理，则将来可能会 出现更大的问题。空气资源管理系统的简化方框图见 下图。空气质量目标社会评估法律利益自然资源对大气物理 性质的影响对动物的影 响对人的影响对植物的影 响对材料和经 济的影响最终归宿空气质量空气质量监测大气扩散和 化学反应空气质量监 测系统设计模型验证排放污染源清单污染预测控制测量气象预测液体废物固体废物污染物执法法规城市规划可利用产物1.2.4 1.2.4 固体废物管理固体废物管理1. 1. 定义及特征定义及特征l固体废物是指人类在生产建设、日常生活和其他活动 中产生的，在一定时间和地点无法利