第一篇:环境工程专业环境质量评价总结
概念题
1.环境质量评价:按照一定的评价标准和评价方法,评估环境质量的优劣,预测环境质量的发展趋势,评价人类活动的影响.2.污染源:能够对环境产生污染的污染物的来源
3.污染物:在建设和生产过程中,凡以不适当的浓度、数量、速率、形态进入环境系统而产生污染降低环境质量的物质或能量,称为环境污染物
4.环境标准:国家根据人群健康、生态平衡、社会经济发展的基础上,对环境要素间的配比、布局和各环境要素的组成所规定的技术规范
5.环境背景值:在未受污染影响的条件下,其化学元素的正常含量,以及环境中能量分布的正常值,又称环境本底值
6.环境影响评价:对规划和建设项目实施后可能造成的环境影响进行分析、预测和评估,提出预防或减轻不良影响的对策和措施,进行跟踪监测的方法与制度
7.环境影响识别:通过系统的检查拟建项目的各项活动与各环境要素间的关系,识别可能的环境影响
8.生态环境影响评价:对人类开发建设活动可能导致的生态环境影响进行分析与预测,并提出减少影响或改善生态环境的策略与措施
9.生态影响分析:在工程分析和生态环境调查的基础上,分析开发建设项目影响生态环境的途径、方式、强度和性质以及受影响生态系统的相应特点
10.环境风险评价:对某建设项目的兴建、运转,或是区域开发行为所引发或面临的灾害对人体健康、社会经济发展、生态系统等所造成的风险,可能带来的损失进行评估,并以此进行管理和决策的过程
11.环境风险识别:运用因果分析的原则,采用一定的方法从纷繁杂乱的环境系统中找出具有风险的因素的过程
简答题
1.环境质量现状评价的工作程序
1)确定评价对象、明确评价目的2)污染物调查、环境质量现状调查、收集相关背景资料
3)环境质量现状监测
4)背景值的预测
5)环境质量现状分析
6)评价结论及对策
2.环境影响评价大纲的编写
1)总则2)建设项目概况3)拟建项目地区环境简况附位置图4)建设项目工程分析的内容与方法5)环境现状调查6)建设项目的环境影响预测与评价7)评价工作成果清单8)评价工作组织、计划安排9)经费概算
3.环境影响评价报告书的编制
1)建设项目概况与分析2)污染源调查与分析3)环境影响预测与评价4)环保措施的可行性分析及建议5)评价结论及建议
零散考点
环境模拟实验
评价级别较高,对预测结果要求很严,没有类似的工程可类比或无法利用数学模
型进行预测时,可用此法
环境标准分类(六类)
环境质量标准、污染物排放标准、环境方法标准、环境基础标准、环境标准物质标准、环境保护行业标准
分级(三级)国家级、地方级、行业级
执行规定:强制性标准、推荐性标准
我国环境标准的执行
1. 地方环境保护标准优先于国家环境保护标准执行
2. 综合性排放标准与行业排放标准不交叉执行。有行业执行行业,无行业执行综合。
工程分析的方法:类比分析法(时间长,工作量大,所得结果准确,评价时间允许,评价级别较高时)、物料衡算法、查阅参考资料分析法(简便,准确性差)主要污染源的确定(由大到小排列,由大到小计算累计污染负荷比,80%左右即为主要污染物)主要污染物的确定(同上)
内梅罗污染指数介绍
参数选择:水温、水色、混浊度、pH、大肠杆菌、总溶解固体、悬浮固体、总氨、碱度、硬度、氨、铁和锰、硫酸盐、DO
水质指数等于均值的平方加极值的平方除二的根号
土壤背景值的确定
背景值=平均值—标准差和平均值+标准差
背景值的检验:标准差检验法、“4d”法检验、富集系数检验
分级污染指数
土壤污染起始污染值xa土壤轻度污染值xc土壤重度污染起始值xp 统计噪声级
10——表示在取样时间内10%的时间超过的噪声级,相当于噪声的平均峰值50——表示在取样时间内50%的时间超过的噪声级,相当于噪声的平均中值 90——表示在取样时间内90%的时间超过的噪声级,相当于噪声的平均底值环境影响分类
按来源分:直接影响、间接影响、累积影响
按效果分:有利影响、不利影响
按性质分:可恢复、不可恢复
基本功能:判断功能、预测功能、选择功能、导向功能
环境影响报告书、报告表、登记表的区别
辐射逆温、地形逆温
烟囱排烟:波浪型天气极不稳定有利于污染物的扩散
圆锥筒型中度稳定——
直细型稳定度高不利于污染物的扩散大气稳定度分类
A(强不稳定)、B(不稳定)、C(弱不稳定)、D(中性)、E(较稳定)、F(稳定)六类
大气环境质量评价范围
一般可取项目的主要污染源为中心,主导方向为主轴的方形或矩形
对于一、二、三级评价项目,大气环境影响评价范围的边长,一般分别不应小于16—20km、10—14km、4—6km。平原取上限,复杂地形取下限
水体污染物
按污染性质分:持久性污染物、非持久性污染物、酸碱污染物、废热 污染物在均匀流场中的扩散水质模型
1.零维水质模型
适用条件:河流充分混合段;持久性污染物;河流为恒定流动;废水连续稳定排放
2.河流一维稳态模式
适用条件:非持久性污染物;河流为恒定流动;废水连续稳定排放
小风(1.5m/s>u0>=0.5m/s)静风(u0<0.5m/s)
计算
1.污染排放量的计算(物料衡算法)
2.燃煤SO2排放量
3.大气污染物中烟尘量的计算
4.等标污染负荷
5.DO的标准指数和PH的标准指数
6.类指数法计算(内梅罗)
7.声压级和噪声的叠加、计权有效连续感觉噪声级——评价航空噪声
8.水质完全混合断面以下的任一断面
9.噪声的点源衰减和线源衰减计算
第二篇:生态环境质量评价总结
第一章 环境规划概述 第一节 基本概念
环境影响的特征 1)一种环境影响
2)一种环境影响的性质
一种影响可以是好的(对人群有利)或不好的(对人群不利),分别以(+)或(-)表示。
重要的是全面了解哪些人受益,受益的情况和程度如何?哪些人受害,受害的情况和程度如何,这类信息对拟议行动的决策十分重要。
一种环境影响可以是明显的或显著的,也可以是潜在的、可能发生的(或潜能的)。
在很多场合下,潜在的(潜能的)影响往往比明显的影响严重和重大。
在一个环境影响因素作用下,环境因子的变化具有空间分布的特征。
例如:城市污水排入河道后,河流中的溶解氧浓度沿着河流发生变化,在离排放口不同距离的断面上,溶解氧浓度是不同的。
一种环境影响是随时间变化的,这种影响所产生的变化可以是长期的或短期的。
①在拟议行动的不同时期有不同影响。
②一种影响随着时间延续,影响的强度和性质也发生变化。
例如,向海湾水域排放台汞废水,海水中汞离子浓度随即升高,随着时间的延续,发生汞离子的迁移转化,海水中汞离子浓度降低,但水域底泥和一些小生物体内的甲基汞浓度增加,形成了不同性质的新的影响。
一种环境影响因素引起环境因子变化的可能性和大小是随机的,具有一定概率分布的特征。
例如,有一个城市的污水均匀地排人一条河流,在有些季节的某些日子出现河水的BOD5超标,这种超标出现的时间并不完全呈周期性变化,而是随机的。是可逆的或不可逆的。
可逆影响是可以恢复的:例如施工期打桩噪声,在施工结束后即消失、复原。
不可逆影响是不可恢复的:例如改变土地利用方式,绿色植被消失,代之水泥或沥青铺砌。一般说,所谓可逆和不可逆影响是相对的;不可逆影响主要是作用于不可更新资源产生的。
各种影响之间是相互联系的,可以转化的。
例如排放燃煤废气造成大SO2和TSP浓度的增加.而SO2和TSP在一起又会产生协同作用,提高污染的危害。
原发性(初级)环境影响往往产生继发性(次级)影响。
原发性(初级)影响是开发行动的直接结果,继发性(次级)影响是由原发性影响诱发的影响。影响的效应是短期的或长期的
短期影响常是由行动直接产生的;长期影响常引起继发性影响。一项开发行动常是兼有短期和长期效应的。
环境评价
概念:环境评价是对环境系统状况的价值的评定、判断和提出对策。分类 现状评价
根据近一二年的环境监测、调查资料,对一个区域内环境质量的变化及现状进行评定。
它可以近似地反映环境质量现状,探索形成环境质量现状的原因,为该区域环境污染的综合防治和制订环境规划等提供科学依据,它也是环境影响评价的基础工作。影响评价 对一项拟议的开发行动方案或规划所产生的环境影响进行识别、预测和评价,并在评价基础上提出合理避免和削减负面环境影响的对策。
环境影响评价包含了很广泛的内容,它的评价结论是环境保护决策的重要依据。这类评价也包括新产品和技术开发所产生的环境影响评价。还有些专家将企业环境管理中的评估和审计也归入影响评价的范围。从理论上说,回顾评价和现状评价可以归入环境影响评价的范畴。
按评价的层次和性质划分 1.战略性环境影响评价
一个国家或地区在拟定立法议案、重大方针、战略发展规划和采取战略行动展的环境影响评价。
近年来,一些国际组织在采取重大行动前也开展了战略性环境影响评价。2.区域环境影响评价
这里所指区域的范围比国家和地区小。
以区域为单元进行整体性规划和开发是近代世界各国发展的重要方式。
在一个区域内,将容纳许多建设项目。要协调好区域发展与建设和环境保护的关系,必须按照一定的发展战略制定全面的环境规划;而区域环境规划的基础工作是区域环境影响评价。3.建设项目环境影响评价
拟议建设项目的环境影响评价是为其合理布局和选址、确定生产类型和规模以及拟采取的环保措施等决策服务的。
这类环境影响评价的种类繁杂,数量最大。4.新产品和新技术开发的环境影响评价
这类评价的对象是新产品和新技术在开发、生产和应用过程中的潜能影响。
其特点是范围广,涉及应用该产品和技术的广大区域;时间跨度大,从“立即”到久远的未来。
5.生命周期评价(LCA: Life Cycle Assessment)“生命周期评价”也称“产品的生命周期分析”,是详细研究一种产品从原料开采、生产到产品使用后最终处置的全过程,即生命周期内的能源需求、原材料利用、生产过程产生的废物(包括包装材料)、产品在消费和报废后的处置中能量和材料的流失及其环境影响定量化。
环境规划(必考)概念:环境规划是指为使环境与社会经济协调发展,把“社会一经济一环境”作为一个复合生态系统,依据社会经济规律、生态规律和地学原理,对其发展变化趋势进行研究而对人类自身活动和环境所做的时间和空间的合理安排。环境规划中必须包括两方面的内容:
第一,要根据保护环境的需要,对人类经济社会活动提出约束要求,如实行正确的政策和措施,确立合理的生产规模、产业结构和布局,采取有利于环境的技术和工艺等; 第二,要根据经济社会发展和人民生活水平提高对环境越来越高的需求,对环境的保护与建设作出长远的安排与部署,如确立长远的环境质量目标,筹划自然保护和生态建设等。环境规划与国民经济和社会发展规划关系最密切的有四个部分:
—是人口与经济部分
二是生产力的布局和产业结构
三是国民经济发展产生的污染
四是国民经济能够给环境保护提供多少资金 城市总体规划和城市环境规划的关系密切主要有三个方面:
一是城市人口与经济,
二是城市的生产力和布局,
三是城市的基础设施建设。
综上所述:国民经济和社会发展长期规划、国土规划、城市总体现划和专业规划与环境规划有着紧密的联系,它们共同构成了一个完整的规划体系。环境规划的类型
1)按照环境要素划分
大气污染控制规划
水污染控制规划
固体废物处理处置规划
噪声控制规划等
3)按环境规划涉及的具体内容可分为
污染控制规划
生态规划
自然环境保护规划
5)按照经济社会与环境相互制约关系可分为
经济制约型环境规划(环境保护服从于经济发展的要求,解决经济发展所带来的环境污染和生态破坏而作出的规划);
协调型环境规划(反映社会经济与环境之间的协调发展,经济发展、环境保护为双重目标);
环境制约型的环境规划(充分体现经济发展服从环境保护的需要,经济发展的目标建立在环境保护目标基础之上,经济发展受环境保护的制约)
环境预测
环境预测是指根据人类过去和现有已掌握的信息、资料、经验和规律,运用现代科学技术手段和方法,对未来的环境状况和环境发展趋势及其主要污染物和污染源的动态变化进行描述和分析。
预测的类型(按预测目的可分为)警告型预测
警告性预测指在人口和经济按历史发展趋势增长,环保投资、防治管理水平、技术手段和装备力量均维持目前水平的前提下,预测未来环境的可能状况。其目的是提供环境质量的下限值。目标导向型预测
目标导向型预测指人们主观愿望想达到的水平。
目的是提供环境质量的上限值。规划协调型预测
规划协调型预测指通过一定手段,使环境与经济协调发展所能达到的环境状况。
这是预测的主要类型,也是规划决策的主要依据。是指在充分考虑到技术进步、环境保护治理能力、企业管理水平和产业结构的更新换代等动态因素的前提下,对环境质量达到的切合实际的预测。
环境规划目标的基本要求
1.具有一般发展规划目标的共性,必须有时间限定和空间约束 2.与经济社会发展目标协调 发展经济与环保投入两种目标都可达到---协调型的环境规划。
环保投人受经济力量限制,必须降低环境目标----经济制约型环境规划。
环境目标必须保证
为此必须限制经济的发展规模或速度,重新布局工业或调整产业结构---环境制约型的环境规划。3.保证目标的可实施性
可实施性主要指技术经济条件的可达性以及目标本身的时空可分解性 4.保证目标的先进性
目标应能满足经济社会健康发展对环境的要.保障人民正常生活所必需的环境质量;同时.应考虑技术进步因素,以确保规划目标的实现。环境规划指标体系 环境质量指标
污染物总量控制指标 环境规划措施与管理指标 相关性指标
环境功能区划的目的 一是为了合理布局
二是为确定具体的环境目标 三是为便于目标的管理和执行
对于未建成区或新开发区、新兴城市等来说,环境功能区划对其未来环境状态有决定性影响。
环境指数和指标法
建立环境指数的信息流模型
将大量监测数据转化为少数有规律的指数是一个信息流动的过程,也是信息加工、提炼的过程,这个过程有多个层次: 第一层次是将监测数据变为指数单元,第二层次是将指数单元综合为分指数; 第三层次是将分指数综合为总指数。污染指数和质量指数的关系
大气环境指数(一)类型
1:评价煤烟型污染的指数
这类指数选用的因子为SO2和颗粒物,用以评北方地区燃煤引起的空气污染程度 2:评价光化学烟雾和煤烟污染的指数
这类指数选用的因子一般是SO2,TSP,CO,NOx,O3和烃类等,主要评价光化学烟雾和煤烟污染程度。这类指数在西方中纬度地区用得较多。3:评价当地多种大气污染物污染的指数
这类指数在我国用得很多,如沈阳大气质量指数,上海大气质量指数.选用的因子是当地的主要大气污染物,例如,上海大气质量指数则选飘尘、铅、SO2和NO2。
五、水质指数
(一)豪顿水质指数
第一,选择建立指数时所需要的质量特性,即水质参数值。
①享有污水处理设备的人口百分比;②溶解氧;③PH值;④大肠杆菌数;⑤电导率;⑥活性炭氯仿提取物; 氮化物;⑨温度;
“显著的污染”。第二,根据每种参数确定其评分。
第三,定出各参数的加权值。他们拟定的评分标准和权值分别见表。
七、土壤污染指数
八、噪音污染指数
经济学评价法
酸雨可使建筑和构筑物的材料受到腐蚀,加速机器、设备锈蚀损坏。这类损失可以直接计算其费用,也可采用为了保护材料减少腐蚀和延缓机器损坏所需增加的防护费用折算。空气污染对人群健康影响的损失难以用货币计量,但如果以受污染地区人群发病率和死亡率的增加,因而减少劳动力所创造的财富,则是可以用货币估算的。
减少水土流失可以保持农作物产量,因此,恢复植被和植树造林、改坡地为梯田使农作物增产的效益减去改造土地的费用,可近似认为是减少水土流失的效益。工厂排放废水污染了水体,造成渔业减产.则渔业减产的损失可相当于废水处理所获取的效益。
一、基本原理
1:效用、边际效用和边际效用递减规律
(1)效用是一个人通过消费商品或服务所得到的需求上的满足。在一定的范围内,一个人消费得越多,他的总效用水平超高。它说明了商品或劳务对个人的使用价值,也代表着个人取得的效益,但当消费量超过一定时效用降低。
(2)边际效用是效用随消费量而变化的速率,它与单位时间内消费的商品数量?的增量有关,也可以说是消费量增加一个单位时所增收的效用,可用效用曲线的斜率表示 外部性
1)定义:当一个厂商或个人的行为对别人造成了影响,而后者并没有为此付费或得到补偿,那么前者的行为产生了外部性。2)分类: 正外部性 负外部性 生产性外部性 消费性外部性
3)环境外部性的内部化 外部性内部化示意图
环境质量影响的价值估算方式(重点)1:市场价值法
环境质量是一种生产要素,环境质量变化而引起的产品产量和利润的变化可评价环境质量变化的经济损失
如:由污染造成农业减产的损失和控制污染产生的效益可通过实际比较确定。特点:最小的环境价值的估算方式 2:影子价格法
就是在计算某一个区域环境所带来的收益或损害时,可以假设一同样大小、生态功能类似的环境所具有的总收益或总费用,将其作为补偿费用以代表该区域的收益或费用,也就是用非实际存在的“影子价格”把环境功能价格化的一种方法。计算时,先分别计算环境中各种功能的“价值”,而后求出环境的总价值。3:资产价值法
资产价值法是根据建设项目引起周围环境质量发生变化,进而引起资产的出售价格发生变化,并以此来计算资产效益的变化,也就是人们对在不同环境质量情况下对资产的“支付愿望”是不同的。
例如,由于建设项目引起周围大气环境质量的变化,则附近的房产价格受其影响,由此使人们对房产的支付愿望或房产的效益发生了变化 4:人力资本法
人力资本法是以建设项目引起周围环境质量变化,从而对人体健康发生影响为依据的。例如,当环境质量恶化.对人体健康方面所造成的损失主要包括: 过早死亡或病休所造成的收入损失, 医疗费开支的增加, 社会成员精神或心理损失的代价。
早得病或死亡的社会效益损失是由社会劳务的部分或全部损失带来的,它等于一个人工作时间的劳动价值和预期的收入现值。
由上式对整个社区成员进行分析时,对那些丧失劳动能力的人、退休的老人以及家庭主妇等所计算的收人现值为负值,由此可得出这样的结论:这些人如过早死亡,社会总效益会随之而增加。但这显然从伦理上难以接受,因此这种计算只能作为相对比较的参考。5:旅行费用法
旅行费用法是根据消费者为了获得娱乐享受或消费环境商品所花费的旅行费用,来评价旅游资源和娱乐性环境商品的效益。
例如旅游资源的效益就可以通过旅行费用法来进行评价。当不考虑其他因素影响时,由旅行者的人—天数(Q)和边际旅行费用(MC)建立起一定的需求函数或描绘出一条需求曲线,由此计算出的总费用即代表旅游环境商品的效用 6:防护费用法
防护费用法是根据项目对环境的有害影响,用人们愿意负担消除或减少有害环境影响的费用作为项目所带来环境效益损失的最低估价。飞机噪声引起对住房造成的效益损失为LB(1)反映房屋给房主附加的价值或实际房租超过房屋市场价值的消费者剩余CS(2)由噪声引起的房地产价格降低值D;(3)搬迁费用R 一般来说,如果LB 〉CS+D+R,多数人将会决定搬迁;如果LB 如果建设项目引起环境质量下降,进而造成生产性资产的损害,则恢复环境质量或生产性资产的初始状态的费用可作为项目引起环境效益损失的最低估价。 水土流失,水污染造成工、农、渔、林业损失,采煤引起地面下沉而造成建筑物损失等都可以用恢复费用法来评价效益损失。 噪声评价与规划 噪音来源与危害 噪音来源 1)以产生的时段划分:所有的开发项目都有噪音影响 修建中阶段的噪音:土地清理,打桩,建设所需的材料运输 运行阶段的噪音 噪音增大的情况:采矿,道路,工业生产;噪音减小的情况:科学公园,城镇 拆除,爆破等也会产生噪音 2)以产生的来源:社会生活噪声/交通噪声/建筑噪声 噪音的危害: 1)影响交流,睡眠,增加压力,使人易怒,易恼,精力不集中,效率降低; 2)导致和加剧因压力增大引起的健康问题; 3)长期处于高水平噪音中导致耳聋或部分听力损失; 4)降低房地产价值和影响社区氛围。 噪音的概念 1:定义 1)噪音:为人耳能感觉和听到,但却是人不愿意听到的声音。它具有两个特征参数:频率和振幅。 2)声音频率:空气震动的快慢或两个声波之间的接近程度。 人耳能听到的最低频率是18Hz,最高频率是18000Hz;3)声音振幅(声压):空气施加压力的数量,以声波的高度表示 Pa为单位) 声音振幅可以转换为声功率(皮瓦)也可转换为声强(皮瓦/米2)4)声音水平以声压级表示(单位为分贝): 人耳对1000Hz的听阈声压为20Pa,痛阈声压为20Pa 分贝的加法: n个不同噪声源同时作用在声场中,这点的总声压级Lt应该怎样计算 例题:声源1和2在A点产生的声压级分别为L1=100dB,L2=98dB。求A点的总声压级Lt。 噪音干扰 客观噪音 人耳主观感觉到的噪音大小 人耳对不同频率噪音的敏感程度不同,敏感的噪音频率:1kHz,2kHz,4kHz 如:70dB,4kHz的噪音听起来象是75dB,而70dB,63Hz的噪音听起来象45dB。 针对人耳对不同频率噪音的敏感程度,应按权重曲线来校正,噪音水平描述(必考) L10:表示在取样时间内10%的时间超过的噪声级,相当于噪声的平均峰值,道路交通评价 L50:表示在取样时间内50%的时间超过的噪声级,相当于噪声的平均值 L90:表示在取样时间内90%的时间超过的噪声级,相当于安静时段或背景噪音 L1:表示在取样时间内1%的时间超过的噪声级,相当于最大噪音,类似于Lmax Leq:等效声级,抽象的稳定噪音水平累积百分声级 在规定的测量T时内,有N%时间的声级超过某-L值,这个L值叫做累积百分声级。 其计算方法是:将测得的l00个或200个数据按大小顺序排列,100个的第10个数据或200个的第20个数据即为L10。100个的第50个数据或200个的第100个数据即为L50;同理,第90个数据或第180个数据即为L90。 等效声级:在某时间内声级的能量平均值,又称等效连续声级,用Leq表示。 影响噪音影响的因素 1)声源组成:最主要的决定因素 频率:人对不同频率有不同的敏感程度,高频随距离的衰减较低频快 背景噪音水平:相同的噪音,当背景越低时越明显 噪音持续时间,是连续的还是间断的 声源的扩散方向模式 i:无反射面:声源向各个方向传输,则任一点接受到的声能与此点离声源的距离的平方成反比(飞机) ii:有反射面的声源,则因反射作用会使声强增加一倍(3dB),(汽车/地面;防盗警报系统/墙) iii:若有两个反射面的声源,则因反射作用声强增加到原来的四倍(6dB)反射效应: 当点源与预测点处在反射体附近,到达预测点的声级是直达声与反射声叠加的结果,从而使L。 在下列情况时需考虑反射体引起的声级增高:(1)反射体表面是平整、光滑、坚硬的;(2)反射体尺寸远大于所 有声波的波长(A);(3)入射角〉85o。2)传输路径 距离:随距离而衰减(噪声在传播过程中由于距离增加而引起的几何发散衰减与噪声固有的频率无关) 障碍/屏蔽:反射或吸收作用 风向:下风向的噪音可比上风向噪音高20dB 地貌:如松散的草地可以吸收声音,而硬路面则反射声音 大气和气象条件:温度,湿度,大气压力 I:大气可以随距离吸收噪音 Ii:温度高,声音传输速度快 Iii:温度梯度:温度随高度降低,声音则逃离地面,地面噪音水平降低;反之,声音弯向地面,地面噪音增加。 3)接收者 敏感的接收者:学校,医院 不同的接受时段 减缓措施 1:声源控制 1)改变所用设备及运行的方式减少噪音的产生 改进机械设计以降低噪声。如在设计和制造过程中选用发声小的材料来制造机件,改进设备结构和形状,改进传动装置以及选用已有的低噪声设备,都可以降低声源的噪声。 改革工艺和操作方法以降低噪声。如用压力式打桩机代替柴油打桩机,用焊接,液压代替锻压等。 使持设备处于良好的运转状态.因设备运转不正常时噪声往往增高。2)控制声源的位置,使其远离接受体,从而噪音随距离可以进行衰减 声源和受体之间可以布置缓冲区,可以利用自然或人工景观来屏蔽声源,如新路和居民区之间可以规划一个零售区。 3)采取声学控制措施,例如对声源采用消声、隔振和减振措施,在传播途径上增设吸声、隔声等措施。 仅把声源封闭隔离可能是封闭体内的声强增加 吸收:封闭体吸收声源,将其转换为热,同时要考虑材料的降温 封闭材料隔音程度:用传输损失测量,与以下因素有关 板的质量,质量越大,传输损失越大 板是否分层,层与层之间是否不连续 是否有吸收声音的物质 是否有洞或缝隙 2:在噪声传播途径上降低噪声 在噪声传播途径上降低噪声是一种常用的噪声防治手段,以使噪声敏感区达标为目的。具体做法如下: 1)采用“闹静分开”和“合理布局”的设计原则,使高噪声设备尽可能远离噪声敏感区。2)利用自然地形物(如位于噪声源和噪声敏感区之间的山丘、土坡、地堑、围墙等)降低噪声。 3)合理布置噪声敏感区中的建筑物功能和合理调整建筑物平面布局,即把非噪声敏感建筑或非噪声敏感房间靠近或朝向噪声源。人工物质 利用地貌特征,沿道路修建土质护堤来吸收和反射交通噪音 植树:浓密的树林:落叶林和常绿树,小树苗 绿墙:柳条编制槽,里面装满土,内嵌灌溉系统,待柳条扎根和生长,该墙即可减噪,又有绿化作用 3:受体,方法类似于声源: 合理的选址和布局 安装双层玻璃窗。这样可将外来噪音减低一半,安装钢门隔声。钢门对隔音亦有一定的帮助,如镀锌钢门中层隔有空气的设计,使得无论室内或室外的声音均较难传送开去 多用布艺装饰和软性装饰 大气环境评价与规划 1:大气污染和来源 1)大气污染是指有害物质进入大气,对人类和生物造成危害的现象。2)森林火灾、火山爆发等自然因素造成; 汽车尾气、工业废气、烟尘等人为因素造成,3)主要的大气污染工程:电厂,炼油厂,垃圾焚烧处理厂,化工厂和道路 4)即使不产生什么污染物质的项目,也会在修建和运行的时期产生局部的尘土污染 2:大气污染危害 1)大气污染危害 当污染物质燃烧时通过人的呼吸对健康造成危害 对动物和植物造成危害 对建筑物造成损害:如被侵蚀而粉碎 2)气候变化的危害 改变大建筑结构周围的气流,引起风湍流影响行人的舒适甚至安全 来自大水库和工业冷却塔的水分增加导致路边雾天和结冰增加 冷空气聚集导致霜冻增加损害庄稼和园艺作物 现状调查和评价 1:选择大气质量和气候指标 1)大气质量指标 化学物质排放的水平和浓度以及环境影响 颗粒物质 难闻气味 其他气候影响 2)气候指标:温度,相对湿度,太阳辐射,降雨,风速和风向等 3)主要污染物和污染源的确定-等标污染负荷法 假设任意区域有n个污染物排放源,每个污染源排放m种污染物质,确定这n个污染源中哪些是主要污染源,m种污染物质哪些是主要污染物?(1)确定各工业排放废气的等标污染负荷。(2)该城市废气的主要污染行业是什么?(3)该城市大气主要污染物是什么? (4)该城市的万元产值废气等标污染负荷为多少?何种工业万元产值排污最大? 2:评价等级的划分和确定评价范围 1)评价级别 按主要污染物排放量(以等标排放量Pi衡量)和周围地形复杂程度,将评价工作划分为三级。2)评价范围:主要根据项目的级别确定。 一级 二级 三级 16~20km 10~14km 4—6km平原取上限,复杂地形取下限; 对于少数等标排放量较大的一、二级项目,评价范围应适当扩大。界外区域:各方位的界外区域的边长大致为评价区域边长的0.5倍。如果界外区域包含有环境保护敏感区,则应将评价区扩大到界外区域。如果评价区内有荒山、沙漠等非环境保护敏感区,则可适当缩小评价区的范围。3:大气质量现状监测 1)确定监测范围:与前面的评价范围相同(背景点)的浓度;特定保护对象,可以根据特殊要求设置专用监测点。2)监测布点数目 l0 6个;三级评价1—3个点。3)监测点位置布设,常用的方法有五种。 ①网格法,面源为主,1kmlkm的网格,主导风向明显时,下风向约占60%。 ②同心圆布点法,风向多变的孤立源。以排放源为圆心,划出8个方位的射线和不同半径的同心圆,主导风向下风向布点密度大。 ③扇形布点法,孤立高架点源,主导风向明显。沿主导风向轴线,从污染源向两侧分别扩出22.5oC左右的夹角(视风向脉动情况可扩大或减小)的射线。④功能分区法,拟建项目对不同环境功能区的影响。 ⑤配对布点法,线污染源(如公路或铁路建设)。它是在行车道下风侧、离车道外沿0.5~1m处设一个监测点,同时在同一垂线上的100m处再设一个监测点。一、二级评价项目的预测内容 (1)一次(30min)和24h取样时间的最大地面浓度和位置。 (2)不利气象条件下,评价区域内的浓度分布图及其出现的频率。(3)评价区域季(期)、年长期平均浓度分布图。(4)可能发生的非正常排放条件下的浓度分布图。 (5)一级评价项目在必要时,还应预测施工期间的大气环境质量。污染源数据分类 1)点源2)面源3)线源 大气环境规划 能流分析 能流分析是大气环境规划基本方法之一,其主要针对能源的输入、转换、分配和使用的全过程系统分析,以剖析大气污染物的产生、治理、排放规律,找出主要环境问题,找出解决问题的最佳方案。 能流分析的基础是能流网络图,可以采取以用能部门为终端和以用能设施为终端两种形式。1)能流过程分析 能流输入过程:能源总量、结构和污染物含量 能流集中转换过程:转换能源总量、比例、效率、投资及其环境效益 能流分配过程:能流分配合理性 终端用能过程:总量、结构和对大气环境的危害 2)能流平衡分析 重点分析能流各阶段输入、输出和流失量之间的平衡关系,包括能量和污染物量两个方面。污染物流失量又包括排放量和治理量,其比例的大小反映了城市能源系统先进程度和对污染的控制能力。3)能流过程优化分析 在能流转换效率、排污系数、投资费用系数和经济技术约束等参数的分析基础上,采用数学规划方法建立优化分析模型,主要目的在于合理优化能源分配途径,合理安排能源改造项目,以控制大气污染。 大气环境规划综合防治措施 1)减少污染物排放量 A:采取合理的能源政策 目前最主要的能源是煤、石油、天然气等传统能源。能源的消耗是造成大气污染的主要因素,能源利用方式的改变将直接影响大气污染物的排放,进而影响到大气环境的质量。使用新能源 传统能源都是不可再生的和对大气环境造成污染,因此人们已经开始探索新能源。我国正在开发使用的新能源主要有太阳能、风能、地热、潮汐能和沼气等。新能源的最大优点是比较清洁、对大气环境不污染或污染较轻,且又可再生。改变现有燃料构成 以气体燃料和液体燃料代替燃煤,在燃烧中选用低灰、低硫、低挥发分的煤,是控制大气污染、保护环境的重要途径。 在使用上气体和液体燃料还有很多优点:运输方便、起燃容易、燃烧完全、控制方便和燃后残渣少.是控制大气污染的较好燃料。 改变煤的燃烧方式 从我国的能源构成来看,仍然是以燃煤为主。预计在今后较长时期内,我国不会改变以燃煤为主的能源构成。因此,当务之急是改变燃烧方式,以降低燃烧过程中排放的大气污染物。 B:集中供热 所谓集中供热,就是将分散的锅炉以及可以利用的燃烧装置集中起来分散的状态。 可以充分利用燃烧新技术和消烟除尘新技术,提高热效率,大旦地减少燃煤量,节约能源,减少大气污染物的排放,且有利于管理、运输,减少煤灰飞扬的二次扬尘。 可以提高集中供热锅炉排放烟囱的高度,代替数量众多的低排放烟囱,充分利用区域大气环境自净能力,减少低空污染物浓度。 目前,我国策中供热的主要方式是热电联产、凝汽式机组改造为循环热水或耍汽式机组供热。此外,还有利用工业余热、地热、核能等供热方式。C:采用有效的治理技术 2)合理利用大气环境容量 A:大气污染源合理布局 为了避免对城镇生活居民区造成影响,大气污染源的布局应该是使有烟尘和废气污染的工业区,尽量布置在远离对大气环境质量要求较高的居民区,怎样对大气污染源进行布局,才能使污染源对居民区产生的污染影响最小,这是编制环境规划时应重点解决的问题。B:合理布置城市功能区 一个城市按其主要功能可分为商业区、居民区、工业区和文教区等。如何安排这些功能区,特别是工业布局,将直接影响人们的生活和工作环境。 考虑风向和风速对大气环境质量的影响,对于工业较集中的大中城市,用地规模较大、对空气有轻度污染的工业(如电子工业、纺织工业等),可布置在城市边缘或近郊区; 污染严重的大型企业(如冶金、化工、火电站和水泥厂等),布置在城市远郊区,并布置在污染系数最小的下风向。 在进行工业布局时,还应该注意各企业的合理布设,使其有利于生产协作和环境保护。3)植物绿化 A:植物净化 一是降低大气中污染物的浓度;二是防尘作用; 若城市存在大片的植被,由于增大了地表的粗糙度,加强了地表层的湍流强度.使空气中的大粒子下降增大,或因碰撞而降落; 植物叶子的表面粗糙不平、多绒毛及有些植物还能分泌油脂和粘性汁液.对于比较小的粒子来说,植物起到很强的滞留或吸附作用。草地和灌木植物生长茂盛时,其叶面积总和可比其占地面积大22—30倍,对污染物的阻挡、滞留和吸附作用相当明显,起到明显的净化空气作用。 另外,由于植被的增加大大减少了裸露的地表,可以直接防止风沙扬尘的产生。对于我国煤烟型污染的城市,尤其是北方城市而言,增加城市植被面积,是减少风沙扬尘,改善大气环境质量的重要措施。B:合理设置绿化隔离带 为减少工业区对居民区的大气污染.在工业区和居民区之间隔开一定的距离,布置绿化隔离带,具有十分重要的意义。 绿化隔离带的距离应根据当地的气象、地形条件、环境质量要求、有害物质的危害程度、污染源排放的强度及治理的状况,通过扩散公式或风洞实验来确定。4:减缓负面的气候影响的措施 1)保证区域良好的空气流通:合理的规划布局 2)减缓区域的风湍流 A:加宽建筑物之间的距离 B:空旷的地方加上屋顶盖上 C:改变建筑的设计高度 3)城市的热岛效应 A:选择合适的建筑材料 B:建筑的设计考虑朝阳和背阴 C:植树 5:建设时期的扬尘 1)场地上适当喷水保持湿润; 2)及时在裸土上覆盖植被或砂、石,3)移种树木或设人工围栏以减小风速; 4)必要时采用化学稳定剂对土壤固化,但应充分估计化学稳定剂的次级影响(如对土壤和地下水污染及施工结束后土地的正常利用等)。 水环境评价与规划 1:水污染和来源 1)人们在日常的生活、生产活动中会使大量的工业、农业和生活废弃物排入水中,使水受到污染。 2)来源:一类是自然污染;另一类是人为污染。当前我国的水污染主要是人为造成的 工业废水 生活污水 生活垃圾 农药和化肥 2:水环境的影响 1)过量需求严重耗竭水资源供应 2)改变排水系统增加居住区洪水危险 3)水质恶化造成健康危害,影响水上娱乐项目,给当地哟股,工业,农业和渔业增加财政花费 4)水工程项目带来社会经济影响,对交通,土地利用和景观,遗产和考古等造成影响 5)水利系统和生态系统的其他要素产生相互作用。 选择水质质量和水文指标 1)水质质量指标 按等标排放值(或等标污染负荷)值大小排序,选择排位在前的因子,但对那些毒害性大、持久性的污染物如重金属等应慎重研究再决定取舍。 在受项目影响的水体中已造成严重污染的污染物或已无负荷容量的污染物。 经环境调查已经超标或接近超标的污染物。 地方环保部门要求预测的敏感污染物。 预测 地表水水质预测 地表水体,一般是指河流、河口、湖泊(水库)、海洋和湿地等。 一个地表水体的环境质量是由水质、底泥(底部沉积物)和水生生物三部分的状况决定的; 1.污染物在水体中的迁移和衰减变化 1)迁移和转化 2)袁减变化 3)水体的耗氧与复氧过程 4)水温变化过程 第一阶段(亦称碳氧化阶段),主要是不合氮有机物的氧化,但也包括含氮有机物的氨化及氮化后生成的不含氮有机物的继续氧化; 第二阶段为氨氮硝化作用的需氧量 水环境规划的技术措施 1)减少污染物排放负荷 清洁生产工艺 污水处理技术 污灌 2)提高或充分利用水体纳污容量 人工复氧 污水调节 3)河流流量调控 4)对具体项目所应采取的措施 水坝和水库: 调整规模,选址避开敏感区 降低高度和减缓堤坝坡度 堤坝上植树 城市和工业选址(道路选线) 地下水源保护区 避免在泻洪区过渡开发 避免破坏有价值的湿地 对项目设计进行修改 ? 实习目的: 生产实习是学生大学学习很重要的实践环节。实习是每一个大学毕业生必的必修课,它不仅让我们学到了很多在课堂上根本就学不到的知识,还使我们开阔了视野,增长了见识,为我们以后更好把所学的知识运用到实际工作中打下坚实的基础。通过生产实习使我更深入地接触专业知识,进一步了解环境保护工作的实际,了解环境治理过程中存在的问题和理论和实际相冲突的难点问题,并通过撰写实习报告,使我学会综合应用所学知识,提高分析和解决专业问题的能力。 二、二郎庙污水处理厂 时间:200x年7月5日 工厂概况: 武昌二郎庙污水处理厂,是目前我市建成的规模最大的城市污水处理厂。该厂服务面积25平方公里,服务人口43万人,主要负责收集和处理杨园、徐家棚以及徐东和梨园等地区的污水,远期规划规模为40万吨/天,本期实施规模为18万吨/天。污水处理等级为一级。其污水收集系统工程于1998年2月开工,其后污水厂三通平、土建以及设备安装工程相继进入实施,工程历时近四年。共完成总投资2.1亿元。工程建成后,将不断改善徐东、梨园等地区的环境,减轻东湖、沙湖水体及长江的污染。 主要单元:? (一)格栅 作用:拦截污水中大块渣质,保证泵的正常运行,和满足后续处理的需要,设备:机械格栅2台,输送机1台,不锈钢轻便阀门6台,工艺参数:栅距:20mm,安装角度:75°,最大过水总流量:1.042立方米/秒 (二)提升泵房 作用:将上游来水的高度提高到后处理所需要的高度,使其实现重力自流。设备:立式离心泵6台 工艺参数:单泵设计流量:3100立方米/小时,配套电机功率:280kw (三)四联体(细格栅、鼓风机房、曝气沉沙池、巴氏计量槽) 作用:清除污水中较小的沉渣,通过曝气池使污水产生旋流,将沙粒表面附着的有机物冲刷到水中,使沙粒沉淀。最后计量来水量。设备:阶梯格栅机2台,沙水分离机2台,罗茨鼓风机2台,吸沙机2台 工艺参数:曝气量0.1立方米氧气/立方米污水 格栅栅距:6mm,有效水深:2.5m,停留时间:1.68h (四)平流沉淀池 作用:通过重力沉淀作用,去除污水中密度比污水大的固体悬浮物和漂浮物。设备:桥式刮泥撇渣机 工艺参数:单池尺寸:46.76m*40.32m,停留时间:2.14h,有效水深:3.70m,水池坡度:1:0.0 1(五)浓缩池 作用:通过污泥重力沉淀降低污泥含水率和减少污泥体积。设备:桥式浓缩机2台 工艺参数:进水含水水率97,出水含水率:92,污泥固体负荷85.20kg/㎡.d (六)污泥脱水机房 作用:用离心式脱水机是固液分开,是污泥进一步减容,便于污泥的最终处理。设备:离心机2台,螺旋输送机2台,絮凝剂自动配置系统1套 工艺参数:进泥量:241立方米/天,进泥含水率:92,出泥含水率:78 实习总结: ? 200x年7月5日~7月6日我们武汉科技学院200x级环境工程专业的70多名同学在老师的带领下先后在二郎庙污水处理厂和湖北省环境监测中心站(湖北省环境科学研究院)实习。 ? 首先感谢二郎庙污水处理厂和湖北省环境科学研究院给我们提供这样的实习机会,感谢两天里老师在工作和生活上对我们的关心和照顾。这些在我们的大学生涯里留下了精彩的一章。这次实习是对我们所学理论知识的一次全面的检验,是一次将理论和实践相结合的机会,通过这次实习我们对自己所学理论知识有了更深刻的理解,使我们感觉到自己所学的强弱所在,同时对我国现代污水处理技术、监测技术有了一定的了解,为自己以后走上工作岗位打下了坚实的基础。了解到理论和实际生产中的差距。 在实习二郎庙污水处理厂时间里,对我们来讲是一个理论与实际相结合的过程。在工程师的仔细讲解和演示下,我们对工厂的工艺流程、生产设备等各个方面有了深刻的理解和认识。并且巩固了书本上的知识。将理论运用到实际中去,从实际生产中丰富自己的理论知识。 在湖北省环境科学研究院实习的过程中,技术人员带领我们参观了一些国际领先的设备仪器,使我们了解现在监测技术的先进性和一些基本的监测方法。 这是我从这次短暂的实习中所得到的收获!相信这必将对我以后的工作产生有益的影响! 专业讲座总结 在环保刚起步的中国,环保产业在适应基本国情的前提下自然而然的成为了十大朝阳产业之一,其前景是十分广阔的。作为环境工程专业的学生,对专业的社会背景和知识技能所知甚少,但是小学期的专业讲座让我更充分的了解到了相关的专业知识。 海热提老师给我们讲解了环境科学与工程的分块。从他的课堂上,我对环境科学与工程整体有了比较基础的了解。相对而言,当前比较容易就业的方向为环境工程中的污水处理工程、固体废弃物处理工程和环境管理学中的环境评价、规划。而且,膜技术、填料、环保材料等的研究和湿地规划与建设是当前比较比较热门的研究方向。同时相对而言,污水处理工程、固体废弃物处理工程是我校比较有优势的研究方向。冯流老师重点为我们讲解了土壤污染及其修复。首先,土壤污染的来源有污水灌溉、大气沉降、交通运输、工业生产、农药化肥的使用和全球物质循环。其次,在我国土壤修复萌芽出广阔的市场,城市中心许多被原来的当地工厂严重污染的土地需要及时修复,在很快的时间内投入使用。再次,对污染源进行处理的技术有生物修复、植物修复、生物通风、自然降解、生物堆肥、化学氧化、土壤淋洗、电动分离、气提技术、热处理、挖掘等技术;对暴露途径进行阻断的方法有稳定/固化、帽封、垂直/水平阻控系统等。 余江老师强调环境工程分自于化学工程,化工基础是环境工程专业知识的基石。他还说道,十二五关于水污染治理和大气污染治理的相关规划与规定为我们的学术研究和就业提供了良好的契机。 林爱军老师举例论证了清洁的环境对社会发展、人体健康具有不可替代的作用。 王京刚老师指明大气污染曾经因为不可视而被忽略,虽然政府逐渐认识到我国大气污染的严重性,也采取了不少措施,但是我国的大气环境并没有因此而得到比较乐观的改善。 通过几个老师的精心准备与讲解,我进一步认识到我国环境污染的严重性,而且我国污染防治技术的不成熟。但是,正因为这样,我国的环保产业才体现出巨大的潜力,当代的环境工程专业的学生才有了广阔的就业市场。对于我们个人来说,这或许是值得高兴的。 就我个人而言,我非常看好环境工程的前景,这便是我从未考虑换专业的重要原因。我比较喜欢的两个方向是污水治理和土壤污染评价与修复,也许这就是我将来考研的方向选择。但是我对相关知识依旧了解不多,需进一步学习并掌握一定的专业技能,以便做出最后的决定。只有这样才能更好的为别人和自己服务,甚至为我国的环保事业服务。 环境工程学知识点总结 1.我国的环境问题 生态破坏和资源枯竭严重,表现在:森林资源和草原面积减少;水土流失,沙漠扩大;耕地资源浪费严重;水资源短缺。 环境污染形势严峻,表现在:水体污染:未经处理的废水造成水环境污染,其中有毒有害污染﹑有机物污染和富营养化污染及其严重;大气污染:由能源结构不合理引起,主要是烟煤型污染;固体废弃物污染:其无适当处置,占用土地资源,产生“围城”现象,引起其他环境问题;城市噪声污染:交通运输和城市建设引起;乡镇企业污染:技术管理差,资源利用率低,量大面广,执法难度大。 2.环境工程学的主要内容☆ 环境工程学不仅研究防治环境污染和公害的技术,而且研究自然资源的保护和合理利用,探讨废物资源化技术,改革生产工艺,发展无废少废闭路生产系统,以及对区域环境进行系统规划和科学管理,以获得最优的环境效益﹑社会效益和经济效益。 具体来说,主要包括:水质净化与水污染控制工程;大气污染控制工程;固体废弃物处理处置与管理工程;噪声﹑振动与其他公害防治技术;环境规划﹑管理和环境系统工程;环境监测和和环境质量评价。广义的环境工程还包括供暖通风和空气调节。 3.水的循环 水循环分为自然循环和社会循环。自然循环:自然界中的水(太阳能)→蒸发﹑蒸腾上升凝结成云→降水→地表径流﹑地下渗流→海洋或被植物吸收的往复过程。 社会循环:人类社会为满足生活和生产需要从天然水体中取水,使用后的水成为生活污水和生产废水而被排放,最终流入天然水体的过程。 我国水资源人均不丰富,空间分布和年际分布不均衡。 4.水污染分类和影响 水污染可分为化学性污染﹑物理性污染﹑生物性污染。化学性污染:无机污染物质:酸﹑碱和一些无机盐。酸碱污染使水体pH变化,杀灭或抑制微生物生长,妨碍水体自净,腐蚀船舶和水下建筑,影响渔业,破坏生态平衡;无机盐提高水的硬度和渗透压,降低水中溶解氧,影响淡水生物生长。 无机有毒物质:主要是重金属等有潜在长期影响的物质,其中汞﹑镉﹑铅危害大。其通过食物链富集引起人体严重疾病或慢性病。 有机有毒物质:主要是有机农药﹑多环芳烃﹑芳香胺等。其化学性质稳定,难以被生物分解,有些可致癌。 需氧污染物质:碳水化合物﹑蛋白质﹑脂肪﹑醇类可被微生物分解,并在分解过程中消耗氧气的物质。其消耗水中溶解氧影响水生生物生长。 植物营养物质:生活污水和工业废水以及农田排水中的氮和磷。水中氮磷含量较高使水流速度较慢水域浮游生物和水草大量繁殖,引起水质恶化,鱼类死亡,湖泊退化的水体富营养化现象。油类污染物质:其会影响水质,破坏海滩危害水生生物。物理污染物:悬浮物质污染:水中含有的不溶性物质,包括固体物质和泡沫。其影响水体外观,妨碍水中植物的光合作用减少氧气溶入,对水生生物不利。 热污染:热电﹑核电及各种工业过程中的冷却水。其引起水温升高,溶解氧含量降低,水中某些有毒物质毒性增强,危及水生生物。 放射性污染:原子能工业﹑放射性矿藏开采﹑核电﹑同位素研究,使放射性废水废物增加。 生物性污染:生活污水,特别是医院污水和某些工业废水,往往带有病原微生物,引起各种疾病。 5.水质指标分类☆ 物理性水质指标 感官物理性指标:温度﹑色度(真色和表色)﹑浑浊度﹑透明度﹑嗅和味。 其他物理性指标:总固体﹑悬浮固体﹑溶解固体﹑可沉固体﹑电导率。 水中杂质分为:溶解物质10-3—10-5µm;胶体物质1—10-3µm;悬浮物质100—1µm,1μm=10-3mm 化学性水质指标 一般化学性水质指标:pH﹑碱度﹑硬度﹑各种阴阳离子﹑总含盐量﹑一般有机物质。 有毒化学性水质指标:重金属﹑氰化物﹑多环芳烃﹑农药。氧平衡指标:DO﹑COD﹑BOD﹑TOD。 生物学指标:细菌总数﹑总大肠菌群数﹑各种病原细菌﹑病毒。 6.生化自净过程所需氧的来源 水体和废水中原来含有的氧;大气中的氧向含氧不足的水体扩散溶解,直到水体中的溶解氧达到饱和;水生植物光合作用放出氧气,溶于水中有时可使水体中的溶解氧达到饱和。 7.有氧条件下,废水有机物分解过程 有机物被微生物分解的过程:微生物通过自身生命活动过程,把一部分被吸收的有机物转化成简单的无机物,并释放出生长活动所需的能量,另一部分有机物被转化为营养物质,组成新的细胞;细胞内物质也可被微生物氧化,同时放出能量,即内源呼吸。 碳化阶段:主要是不含氮有机物氧化,也包括含氮有机物氨化,以及氨化后不含氮有机物继续氧化,其消耗的氧量为碳化生化需氧量。总的碳化生化需氧量称为第一阶段生化需氧量或完全生化需氧量(生化需氧量),以La或BODu表示。 第二阶段:水中的硝化细菌可以氧化水中的氨和含氮有机物氨化分解出的氨,最终转化为硝酸盐。其消耗的氧量为硝化生化需氧量,即第二阶段生化需氧量,以LN或NOD表示。(NH3+亚硝化细菌+O2→NO2-+硝化细菌→NO3-) 8.不同的水质标准和水质要求 饮用水水质标准:流行病学上安全可靠;化学组成上对人体无害;使用上方便无弊。地面水环境质量标准:按水体的不同用途和不同区域划分为五类。按从污染源控制的原则制定了污水综合排放标准:一类污染物(对人体健康产生长远影响);另一种是影响小于第一类的污染物,列出最高允许排放浓度(三级),Ⅰ﹑Ⅱ类水体不得新建排污口,Ⅲ类水体执行一级标准,Ⅳ﹑Ⅴ二级标准,下水道并进入二级污水处理厂执行三级标准。工业用水水质要求:饮用水,生产技术用水,锅炉用水,冷却用水不同使用目的,由不同水质要求。 9.废水成分与性质 生活污水:居民日常生活中产生的废水,主要是生活废料和排泄物。这类废水的成分及变化取决于居民的生活水平和习惯。水质较稳定,浑浊﹑恶臭﹑深色﹑微碱性﹑不含有毒物质﹑有大量细菌病毒和寄生虫卵。 工业废水:工业生产过程中排出的废水。由于工业类型﹑生产工艺﹑原料﹑用水水质和管理水平的差异,其成分与性质差别较大。 农业废水:随着农药和化肥的大量使用,农田径流排水成为天然水体的污染来源。 10.氧垂曲线解释 紧接排入口各点溶解氧逐渐减少,这是因为废水排入后,河水中的有机物无多,耗氧速度超过复氧速度。随着有机物的不断氧化分解,耗氧速度不断降低,在某一点耗氧速度等于复氧速度,此点溶解氧含量最低(最缺氧点)。过此点后,溶解氧含量逐渐恢复到排入口之前的含量(恢复速度不断加快)。氧垂曲线既是以离排入口的距离为横坐标,以溶解氧含量为纵坐标的曲线。如果河流受有机物污染的量低于它的自净能力,最缺氧点的溶解氧含量大于零,河水始终呈现有氧状态,反之,靠近最缺氧点的一段河流将出现无氧状态。 11.水体中的细菌 当一般有机废水排入水体后,开始时水体中的细菌会大量增加,以后逐渐减少。促使细菌死亡的原因有:有机物因分解而减少;污染水体里有大量的吞噬细菌的生物;生物物理因素(生物絮凝,沉淀);其它因素(pH﹑水温﹑日光)。 一般的,废水排入河流后,在12—24h内流过的距离是最大的细菌污染地带。3—4天后细菌量不超过最大量的10%。沿流微生物数量和种类分为四个区Ⅰ﹑Ⅴ为清洁区(天然水质);Ⅱ降解区(水质混浊,污泥浮动,DO降至40%的饱和度,鱼类﹑绿藻减少,蓝绿藻蔓生,底泥出现蠕虫)Ⅲ强分解区(水质变黑灰,浮渣,腐败,DO降至40%的饱和度—0,厌氧,物种极少,有蚊蝇)Ⅳ恢复区(水质较清,DO在40%的饱和度以上,物种增多)。 12.解决废水问题的主要原则☆ 改革生产工艺,减少废物排放量:应深入工业生产工艺,与工人﹑技术人员相结合,革新生产工艺,尽量不用或少用水,不用少用易产生污染的原料﹑设备及生产方法。 重复利用废水:采用重复用水和循环用水系统,使废水排放量减至最少。回收有用物质:工业废水中的污染物质多是在生产过程中进入水中的原料﹑半成品﹑成品﹑工作介质和能源物质。如能加以回收,即可防止污染又可创造价值。 对废水进行妥善处理:废水经回收利用后,还会有一些有害物质残留,也会有一些目前尚无回收价值的废水。要从全局出发,妥善处理,使其无害化,不致污染水体和环境。 选择处理工艺与方法时,必须经济合理,尽量采用先进技术。 13.水处理的基本方法☆ 给水处理:原水→混凝→沉淀→过滤→消毒→饮用水(臭氧氧化﹑活性炭吸附);地下水(消毒);工业用水(软化﹑除盐﹑冷却﹑控制结垢与腐蚀)废水处理:物理法﹑化学法和生物法。 物理法是利用物理作用来分离废水中悬浮污染物质,处理过程中不改变其化学性质。沉淀法去除回收比重大于1的中悬浮颗粒;气浮法去除乳状油或比重接近1的悬浮物;筛网过滤去除纤维﹑纸浆;蒸发法浓缩废水中的溶解性不挥发物质;另外,还有离心分离﹑超滤﹑反渗透等。 化学法是利用化学反应处理水中的溶解性污染物和胶体。包括:中和法﹑氧化还原法﹑混凝法﹑电解法﹑汽提法﹑萃取法﹑吹脱法﹑吸附法﹑离子交换法﹑电渗析法等。 生物法是利用微生物作用,使废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物转化为无害物质。可分为好氧生物处理和厌氧生物处理,其中好氧生物处理又可分为:活性污泥法﹑生物膜法﹑生物氧化塘法﹑污水灌溉法﹑土地处理法。 以上各方法各有特点和适用条件,实际中往往配合使用。城市污水水处理一般流程:进水→初沉池(污泥)→生物处理构筑物→二沉池(污泥)→出水。 工业废水处理流程各不相同,一般程序是:澄清→回收→毒物处理→一般处理→再用或排放。 14.废水处理系统分级 废水处理系统分为一级处理﹑二级处理﹑三级处理。 一级处理(机械处理)只去除废水中较大的悬浮物质(沉淀法去除可沉固体)。物理法中的大部分是由于一级处理的。废水经一级处理,一般达不到排放要求,需二级处理,它只是预处理。 二级处理(生物处理或生物化学处理)主要任务是去除废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物。生物处理法最常用于二级处理,且经济有效。通过二级处理,一般废水均能达到排放要求(沉淀法和生物处理法以降低污水悬浮固体和生化需氧量)。 三级处理(高级处理和深度处理)当水质要求高时,为进一步去除废水中的营养物质(氮和磷)﹑生物难降解的有机物和溶解盐类等,以达到某些水体水质标准或直接用于工业,就需要在二级处理后进行三级处理(过滤﹑氧化塘)。 15.废水处理中预处理单元的设备和构筑物功能和原理☆ 粗大颗粒物的去除方法有:筛滤﹑截流﹑重力沉降和离心分离等。相应的设备有格栅﹑筛网﹑微滤机﹑沉沙池﹑离心机和旋流分离器。 格栅和筛网是处理厂第一处理单元,通常设置在其他处理构筑物之前。主要作用是去除水中粗大物质,保护其他机械设备,防止管道堵塞。当需要去除水中纤维﹑纸浆﹑藻类等稍小物质时,可选用不同孔径的筛网。 微滤机是一种截流细小悬浮物的筛网过滤装置,可用于自来水厂原水过滤以及去除藻类﹑水蚤等浮游生物,也可用于工业用水的过滤处理﹑工业废水中有用物质的回收以及污水的最终处理。 沉沙池主要是去除水中砂粒﹑煤渣等比重较大的无机颗粒杂质,同时也去除少量较大较重的有机杂质。其工作原理以重力沉降为基础,在沉降过程中杂质的尺寸﹑形状和比重不随时间而变化(自由沉降)。 颗粒沉降速度u=g(ρs-ρ)d2/18µ(ρs-ρ:粒水密度差;d:颗粒直径;µ:水的动力粘度Pa·s) 沉沙池分:平流式(最常用,构造简单,工作稳定,处理效果好,易排砂)﹑竖流式(圆型,污水由中心管进入池内自下而上流动砂粒借重力沉入池底,处理效果较差)和曝气式(没有有机杂质腐败发臭的缺点)。离心分离:含悬浮颗粒的水在高速旋转时,由于颗粒和水分子质量不同,受离心力大小不同,质量大的颗粒被甩到外围,质量小的油粒留在内层。适当安排不同出口,就可使颗粒物与水分离。 颗粒所受的离心力C=(m-m0)v2/r(m-m0:颗粒和水质量差;r:旋转半径;v:线速度v=2πrn)分离因素a=C/G≈πn2/900(G:颗粒所受重力)离心分离设备分为:水旋分离设备(压力式[上清下浊]和重力式)(容器不动,切向高速水流提供离心力)和器旋分离设备(离心机)。 16.水中悬浮物质去除和4种沉降 水中悬浮物质去除可通过颗粒和水的密度差,在重力作用下去除。但较小颗粒,特别是胶体自然沉速慢,需用混凝﹑沉淀﹑澄清﹑过滤和气浮等方法。 悬浮物质在水中的沉降分为:自由沉降:颗粒在沉降过程中呈离散状态,其形状﹑尺寸﹑质量不变,下沉速断不受干扰(沉砂池﹑初沉池初期沉降)。絮凝沉降:颗粒在沉降过程中相互粘结,其尺寸﹑质量﹑沉速随深度增加而变大(絮凝沉淀池﹑初沉池后期﹑二沉池中期)。拥挤沉降(成层沉降):颗粒在水中浓度较大时,各颗粒间相互靠得很近,下沉过程中受彼此作用力干扰,但相对位置不变,作为一个整体下沉,在清水与浑水之间形成明显界面,沉降过程实际就是这个界面的下沉过程,液体上涌对其有影响(高浊度水的沉淀﹑二沉池后期)。压缩沉降:颗粒在水中浓度很高时时会相互接触,上层颗粒在重力作用下将下层颗粒间的水压出界面,是颗粒群被压缩(污泥斗﹑污泥浓缩池)。 17.几种沉淀池和其方法和原理 沉淀池:在水处理过程中,通过颗粒沉降来分离去除悬浮物质的设备。 理想沉淀池:各水断面上的点流速相同;悬浮颗粒以等速下沉,其水平分速度等于水流速度;悬浮颗粒落大池底不起浮。 普通沉淀池:平流式:(最常用,在流量较大的水处理厂中)污水→水槽和孔口→挡板稳流→池内流动→悬浮物沉底→清水→溢流堰→池外。 竖流式:(圆形或方形)污水→中心管下口→反射板→污水分布于水平断面缓慢向上流→悬浮物沉降到污泥斗中→清水→池子四周溢出。 辐流式:污水→中心管孔口→穿孔挡板→沿半径向四周辐射流动→流速变小→悬浮物沉降→清水→池子顶端堰口溢出。 斜板斜管沉淀池:u0=Q/A,Q不变,A↑,u0↓,从而提高沉淀效率。t=H/u0,u0不变,H↓,t↓,从而减小了沉淀池的体积。若将水深为H的沉淀池分为n个深为H/n的沉淀池,则当沉淀区的长度是原来的1/n时,就可以处理与原来相同的水量,而不影响处理效果。斜板斜管沉淀池单位面积上的泥量增大,如排泥不畅,将产生泛泥现象,使水质恶化;由于水流在池中停留时间短,其对水质水量的耐冲击负荷能力差;由于板距管径小,容易积泥;在日光照射下会滋生藻类。 浓悬浮液沉淀:(高浊度水沉淀池﹑活性污泥法中的二沉池﹑污泥浓缩池)同时起着水的澄清和污泥浓缩作用,与一般沉淀池构造相同,但须从池底不断排除经浓缩的污泥。 选择沉淀池类型时须综合考虑水量大小;水中悬浮物物理性质和沉降特性;处理厂总体布置和地形地质情况。 18.混凝和胶体脱稳机理以及混凝剂与助凝剂 混凝:水和废水中常含有用自然沉淀法不能去除的悬浮微粒和胶体污染物,必须先投加化学药剂破坏其在水中的稳定分散系,使其凝聚为有明显沉降性能的絮凝体,然后用重力沉降分离,包括凝聚和絮凝两个步骤。 水中同种胶体微粒带有同号电荷,在静电斥力的作用下,不也相互聚集,具有一定的稳定性。 胶体脱稳机理:压缩双电子层:带同号电荷的胶粒之间存在着由δ电位引起的静电斥力和范德华力,当距离很近时,范德华力占优势,合力为吸力,两个颗粒相互吸住,胶体脱稳。当投入电解质后,水中与胶粒上反离子具有相同电荷的离子浓度增加,这些离子与胶粒吸附的反离子相交换或挤入吸附层,使胶粒带电荷数减少,降低δ电位,使扩散层厚度减少。吸附电中和:胶粒表面对异号离子﹑异号胶粒和链状高分子带异号电荷的部位有强烈吸附作用,从而中和了它的部分和全部电荷,减少了静电斥力,容易与其他颗粒接近吸附。 吸附架桥:如果投加的药剂是能吸附胶粒链状高分子聚合物,或者两个同号胶粒吸附在同一个异号胶粒上,胶粒间就能连接团聚成絮凝体而被去除。 网捕作用:向水中投加金属离子的化学药剂后,由于金属离子的水解和聚合,会以水中胶粒为晶核形成胶体状沉淀物,在这种沉淀物从水中析出的过程中,会吸附和网捕胶粒而共同沉淀下来。 胶体浓度低时,网捕最为有效;胶体较高时,宜用吸附电中和和压缩双电子层来脱稳;胶体很高时,采用高分子絮凝剂更为经济有效;混凝剂投加量必须适量,量不足达不到效果,量过大会造成胶体复稳。 混凝剂:水处理中使胶粒脱稳沉淀而投加的电解质,最常用的是铝盐和铁盐(水解与聚合交错进行)。 助凝剂:可起凝聚作用,也可不起,与混凝剂一起使用时,能促进混凝,产生大而结实的矾花。 19.澄清和澄清池分类 混凝处理工艺包括水和药剂混合,反应及絮凝体分离三个阶段,在澄清池中完成。澄清池中起接触絮凝作用的介质是呈悬浮状态的泥渣。当水中的悬浮颗粒与混凝剂作用而形成细小絮凝体时,若遇较大的泥渣碰撞,就会被其吸附而去除。澄清池可按与水接触方式不同分为泥渣循环分离型(水力循环﹑机械加速)和悬浮泥渣过滤型(悬浮﹑脉冲)。 20.过滤机理和滤池分类 粒状介质过滤:废水通过粒状滤料床层时,其中的悬浮颗粒和胶体被截留在滤料的表面和内部空隙中,从而分离了不溶性污染物。 粒状介质过滤机理:阻力截留:废水通过粒状滤料床层时,粒径较大的悬浮颗粒首先被截留于表层滤料空隙中,使空隙变小,截留能力变强,逐渐形成一层主要由被截留的固体颗粒构成的滤膜,并起主要过滤作用。 重力沉降:原水通过滤料床层时,滤料表面提供了巨大的沉降面积。滤料愈小,沉降面积愈大;滤速愈小,水流愈平稳,有利于沉降。 接触絮凝:由于滤料有巨大的表面积,它与悬浮物之间有明显的物理吸附作用。水中砂粒常带负电,能吸附带正电的铁﹑铝等胶体,进而吸附更多的带负电的粘土和多种有机物等胶体,在砂粒上发生接触絮凝。 较大悬浮颗粒以阻力截留为主(表面过滤),细微悬浮物以重力沉降和接触絮凝为主(深层过滤)。 滤池分类:按滤料种类分:单层滤池﹑双层滤池﹑多层滤池;按作用水头分:重力式滤池和压力式滤池;按进出水及反冲洗的供给与排除分:普通快滤池﹑虹吸滤池和无阀滤池。 滤池总水头=各部分水头损失+流速水头损失(v2/2g)+剩余水头 滤层膨胀率e=(l-l0)/l0×100%=(ε均-ε0)/(1-ε)×100%,l0,ε0静止时滤层厚度和空隙率;l,ε反冲洗时时滤层厚度和空隙率 21.气浮相关内容 气浮法:利用高度分散的微小气泡作为载体去粘附废水中的悬浮物,使其随气泡升到水面而去除。其处理对象是乳化油以及疏水性细微固体悬浮物。药剂浮选法:在废水中投加化学药剂,选择性将亲水性污染物变为疏水性,然后气浮去除。两者统称气浮法。 常用气浮设备:加压溶气气浮﹑叶轮气浮﹑曝气气浮﹑射流气浮和电解气浮。 气浮法优点:处理效率高,生产的污泥比较干燥,表面刮泥方便,曝气增加溶解氧有利后续生化处理。缺点:耗电量大,设备维修管理工作量大,易堵塞,浮渣怕较大风雨袭击。 22.水的软化和除盐的基本方法 去除水中溶解物质的方法主要有软化除盐﹑离子交换﹑吸附和膜分离。 软化就是降低水中Ca2+﹑Mg2+的含量,以防止其在管道设备中结垢。基本方法有:加热软化法:借助加热将碳酸盐硬度转化成溶解度很小的CaCO3﹑Mg(OH)2沉淀出来。 药剂软化法:在不加热的条件下,借助化学药剂把钙﹑镁盐类(包括非碳酸盐硬度)转化成CaCO3﹑Mg(OH)2 沉淀出来,从而去除绝大部分Ca2+﹑Mg2+。常用药剂法有:石灰法﹑石灰—纯碱法与石灰—石膏法。 离子交换法:利用离子交换剂将水中的Ca2+﹑Mg2+转化成Na+,而其他成分不改变。 除盐就是减少水中溶解盐类(阴阳离子)总量,方法有:蒸馏法﹑电渗析法﹑离子交换法(应用最广)。 23.离子交换法原理与工艺 离子交换法是水质软化和除盐的主要方法。在废水处理中,主要去除其中金属离子。离子交换的实质是不溶性离子化合物(离子交换剂)上的可交换离子与溶液中其他同性质离子的交换反应,是一种特殊的吸附过程(可逆性化学吸附)。其反应表达式为:RH(交换树脂)+M+(交换离子)<=>RM(饱和树脂)+H+,在平衡状态下,反应物质浓度符合关系式:[RM][ H+]/([RH][ M+])=k,k是平衡常数。k﹥1反应向右进行,k越大,越有利于交换反应,k的大小表示离子交换剂对某离子交换性大小。 离子交换树脂的性质:有效pH范围;交换容量;交联度;交换势(交换离子取代树脂上可交换离子的难易程度)。 离子交换装置可分为固定床和连续床两种。 离子交换操作有四步:交换﹑反洗﹑再生和清洗。交换:交换过程主要与树脂层高度﹑水流速度﹑原水浓度﹑树脂性能和再生程度有关。当水中离子浓度达到限值时,应进行再生。反洗:其目的是松动树脂层,以便下一步再生,使再生液能分布均匀,同时也可清除树脂层内杂质﹑碎粒和气泡。 再生:即交换过程的逆过程,较高浓度的再生液流过树脂层,将吸附的离子置换出来,使其恢复交换能力(固定床中很重要)。 清洗:将树脂层内残留的再生液清洗掉,直到出水水质符合要求。 24.吸附法相关内容 吸附:在相界面上,物质浓度自动发生累积或浓集的现象。吸附法就是利用多孔性固体物质,使水中一种或多种物质吸附在固体表面而去除的方法,其主要是去除溶解性有机物质,此外还能去除合成洗洁剂﹑微生物﹑病毒和痕量重金属,并能脱色除臭。 吸附分为物理吸附和化学吸附。物理吸附:吸附剂和吸附质之间通过分子间力产生的吸附。吸附热较小,在低温下就能进行,反应较快。 化学吸附:吸附剂和吸附质之间发生化学反应,由于化学键力引起(不可逆)。一般在高温下进行,吸附热大,相当于化学反应热。一种吸附剂只能对某种或几种吸附质发生化学吸附,有选择性。物理吸附和化学吸附往往相伴发生。 常有吸附剂有:活性炭﹑磺化煤﹑活化煤﹑沸石﹑活性白土﹑硅藻土﹑腐殖质﹑焦炭﹑木炭﹑木屑等。 吸附等温线:一定温度下,表示达到平衡时溶液浓度和活性炭吸附有机物数量关系的曲线。无拐点Langmuir,有拐点BET,直线Freundlich。吸附操作分静态(间歇式)和动态(连续式,有固定床﹑移动床和流动床)两种。 25.氯法消毒☆ 给水厂中,经混凝和过滤的水不能保证去除所有病原微生物,需进行消毒。消毒并非要杀灭一切微生物,只要杀死病原细菌和对人体健康有害的微生物。 氯与水的作用:略溶于水,溶解度1%(10℃),在水中水解,Cl2+H2O<=>HOCl+H++Cl+,HOCl<=> H++OCl-一般认为,Cl2﹑HOCl﹑OCl-都有氧化能力,但HOCl杀菌能力比OCl-强70—80倍(HOCl中性,容易扩散到带负电的细菌表面,从而穿过细胞膜),氯原子氧化破坏细菌体内的酶,使其死亡。 水中有氨存在时,可生成氯胺,HN3+HOCl<=>H2O+NH2Cl,HN3+2HOCl<=>2H2O+NHCl2,HN3+3HOCl<=>3H2O+NCl3,各种氯胺水解后,又变为HOCl,其杀毒作用虽比较慢,但氯胺在水中较稳定,杀菌持续时间长,这就是氯胺消毒。 氯还可以和水中其他杂质作用,从而消耗一定的氯量。余氯:投加的氯除去与细菌和杂质作用消耗后的剩余部分。分为游离性余氯:Cl2﹑HOCl﹑OCl-;化合性余氯:NH2Cl﹑NHCl2,﹑NCl3。需氯量=加氯量-余氯量。 折点加氯:在折点之前,余氯全都是化合性余氯,没有游离性余氯,在折点之后,所增加的氯量全部以游离性余氯存在,既有化合性余氯,又有游离性余氯,消毒效果最好。当按大于折点需氯量来加氯时,称为折点加氯。 26.其他消毒法 物理消毒法:加热消毒:消耗大量燃料,只用于少量饮用水。紫外消毒:紫外光谱的能量被细菌重要组成部分的核酸所吸收,使核酸结构破坏。其优点有:速度快,效率高;不影响水的物理性质和化学成分,不增加水的臭和味;便于操作管理,易于实现自动化。缺点:不能解决管网中再污染问题;耗电量大;水中悬浮物阻碍光线透射。 臭氧消毒:臭氧不稳定,分解放出新生态氧,O3=O2+[O],[O]有强氧化能力,对有顽强抵抗能力的微生物(病毒﹑芽孢)有强大杀伤力。优点:接触时间短,不受氨氮和pH影响,可氧化水中有机物,去除铁﹑锰嗅﹑味﹑色度和酚。缺点:基建投资大,耗电量大,不能解决管网中再污染问题,不能储存,水质和水量变化时,投加量难以调节。 其他化学法:重金属消毒:银离子能凝固微生物蛋白质,破化细胞结构,达到杀菌目的。但价格贵,杀菌慢,只能用于少量饮用水,可能对人健康不利。 27.水的其他物理化学处理方法 中和法:酸﹑碱废水中和法;药剂中和法;过滤中和法(石灰石﹑大理石﹑白云石作滤料)。化学氧化还原法:化学氧化法:空气氧化法;氯化法;臭氧氧化法;光氧化法。化学还原法:硫酸亚铁—石灰法除铬;化学还原法除汞(Ⅱ)。 化学沉淀法:氢氧化物沉淀法;硫化物沉淀法;钡盐沉淀法。电化学法:电化学氧化法(阳极氧化);电化学还原法(阴极还原);电解气浮(电解生成H2﹑O2和CO2﹑Cl2)和电解絮凝法(阳极产生Fe3+﹑Al3+)。 磁力分离法(抗磁﹑顺磁﹑铁磁)溶剂萃取(高浓度重金属离子和有机废水):萃取指将与水不互溶且密度小于水的特定有机溶剂和被处理的水接触,在物理和化学作用下,使原溶解于水中的某种组分由水相转移至有机相中。被萃取组分在两相平衡浓度之比分配系数α=C有机/C水;两种组分分离的难易程度分离系数β=αA(有机)/αB,β越大,A越容易从B中分离出来;相比n=V有机/V水,n越大,萃取效率越高。萃取过程影响因素:相比,萃取剂浓度,水相pH值。 吹脱与汽提:吹脱(废水中溶解性气体和某些易挥发溶质):让废水与空气充分接触使水中溶解性气体和某些易挥发溶质通过气液界面,向空气中扩散的传质过程,气体吹脱量G=KF(C0-C)t,(K:解吸系数;F:气液接触面积;C0-C:废水中原始溶解气体浓度与吹脱后平衡浓度差;t:接触时间)。汽提:用热蒸汽与废水接触,使废水水温升至沸点,利用蒸馏作用时废水中的挥发性污染物挥发到大气中,分为简单蒸馏(水溶性挥发污染物)和蒸汽蒸馏(不溶解的分散性挥发污染物)。 蒸馏﹑结晶与冷凝:蒸发过程质量守恒:G1B1=G2B2+G3B3=G2B2+(G1-G2)B3,其中G1,G2,G3,B1,B2,B3分别是原水﹑二次蒸汽冷凝水﹑浓缩液水量和其中污染物浓度;浓缩倍数α=G1/(G1-G2)=G1/G3;去污效率ε=(B1-B2)/B1×100%。 28.水的生物化学处理法概述 水的生物化学处理法就是在人工创造的有利于微生物生命活动的环境中,使微生物大量繁殖,提高微生物氧化分解有机物的效率的一种水处理方法。主要用于去除污水中溶解性和胶体性有机物,降低水中氮磷等营养物质含量。其分为好氧和厌氧两类,分别利用好氧和厌氧微生物分解有机物。从工艺上又可分为悬浮生长系统(微生物在处理设备中悬浮生长)和附着生长系统(微生物在惰性介质上成膜状生长)。生物化学处理法投资省,运转费用低,处理效果好,操作简单等优点,在城市污水和工业废水中处理中应用很广。 29.废水处理中的微生物 在废水的生物处理中,净化污水的微生物(好氧﹑厌氧﹑兼性)主要是细菌(净化污水的第一和主要承担者)﹑真菌(霉菌)﹑藻类(光合放氧)﹑原生动物和一些小型后生动物(轮虫是好氧生物净化过程高度有效的指标),它们在特定的污水中形成与之相适应的微生物群落。细菌生长过程:延缓期→对数增长期→减速增长期→内源呼吸期。有机物+O2(微生物﹑酶)→同化(细胞物质)﹑异化(代谢产物)。30.活性污泥法的基本原理﹑净化过程和影响因素 好氧悬浮生长生物处理工艺主要有:活性污泥法﹑曝气氧化塘﹑好氧消化法﹑高负荷氧化塘。 活性污泥法的基本原理:向生活污水中不断注入空气,维持水中足够的溶解氧,一段时间后污水中形成一种絮凝体—活性污泥,其由大量繁殖的微生物构成,易于沉淀分离,使污水澄清。活性污泥法就是以悬浮在水中的活性污泥为主体,在微生物生长有利的环境条件下和污水充分接触,使污水净化。其主要构筑物是曝气池和二次沉淀池。需处理的污水和回流性污泥一起进入曝气池,成为悬浮混合液,沿曝气池注入压缩空气曝气,使污水与活性污泥充分混合,并供给混合液足够的溶解氧。这时污水中的有机物被活性污泥中的好氧微生物分解,然后混合液进入二沉池,活性污泥与水澄清分离,部分活性污泥回到曝气池,继续进行净化过程,澄清的水排放。由于处理过程中活性污泥不断增长,部分剩余污泥从系统中排出,以维持系统稳定。 进水→曝气池(空气)→二沉池(剩余污泥排除,回流污泥至曝气池前)→出水 活性污泥净化过程机理:吸附阶段:污水和活性污泥接触后在很短时间内水中有机物(BOD)迅速降低,主要有吸附作用引起。由于絮状活性污泥表面积很大,表面具有多糖类粘液层,有利于吸附。 氧化阶段:有氧条件下,微生物将吸附的有机物一部分氧化分解获得能量,一部分合成新细胞,这一阶段比吸附阶段慢得多。絮凝体形成与凝聚沉淀阶段:氧化阶段合成的菌体有机体形成絮凝体,通过重力沉淀出来,使水净化。 影响活性污泥增长的因素:溶解氧(2mg/L左右)供氧不足影响微生物代谢,造成丝状菌等耐低溶解氧环境的微生物滋长,使污泥不易沉淀,出现污泥膨胀﹑营养物质(BOD5:N:P=100:5:1)包括:C﹑N﹑P﹑S﹑Ka﹑Mg﹑Ca﹑Fe和各种微量元素﹑pH(6.5—9.5)﹑温度(20—30℃)﹑控制对生物有毒有害物质(重金属﹑氰化物﹑H2S﹑卤素及其化合物﹑酚﹑醛﹑醇﹑染料)的浓度。 31.污泥膨胀和污泥解体 活性污泥膨胀是指活性污泥质量变轻,污泥结构松散,体积膨大,沉降性能恶化,在二沉池内不能正常沉池下来,污泥指数异常增高。活性污泥膨胀,根据诱因可分为:因丝状菌异常增殖所导致的丝状菌性膨胀和因粘性物质大量产生积累的非丝状菌膨胀,前者为易发与多发性膨胀。导致污泥膨胀的情况主要有:污水中碳水化合物较多,取氮﹑磷﹑铁等养料;DO不足;未及时排泥,污泥龄过长;污泥负荷过高;pH偏低和温度过高易引起丝状菌的大量繁殖。防止污泥膨胀可经常检测水质等指标,加强曝气,及时排泥,分段进水家小负荷。 污泥解体是处理水质混浊,污泥絮体细微化(污泥絮凝性下降),处理效果变差的现象。原因:运行不当(曝气过量)使DO﹑营养物质﹑pH﹑温度不适合致使微生物减少并失去活性,吸附能力降低;混入有毒物质(微生物受到抑制或伤害)。 32.评价活性污泥的指标 混合液悬浮固体(MLSS):曝气池中污水和活性污泥混合后的混合液悬浮固体数(mg/L),也称混合液污泥浓度,是计量曝气池中活性污泥数量的指标。其是具有活性的微生物(Ma),微生物自身氧化残留物(Me),吸附在污泥上不能生物降解的有机物(Mi)和无机物(Mii)的总合。 混合液挥发性悬浮固体(MLVSS):混合液悬浮固体中有机物数量MLVSS=Ma+Me+Mi,能较好的表示活性污泥微生物数量,但不是最理想的。 污泥沉降比(SV%):曝气混合液在100ml量筒中静置沉淀30min后,沉淀污泥占混合液体积的百分比。它反映曝气池正常运行时的污泥量,以控制剩余污泥的排放,其还可反映污泥膨胀等异常情况。 污泥指数(污泥容积指数)(SVI):曝气池出口处混合液经30min沉淀后,1kg干污泥所占的容积(mL),SVI=SV%×10/MLSS(g/L)。SVI值能较好的反映出活性污泥的松散程度(活性)和凝聚﹑沉淀性能。对于一般城市污水,SVI在50—150左右,值低说明泥粒细小紧密,无机物多,缺乏活性和吸附能力;值高说明污泥难于沉淀分离。 例:从活性污泥曝气池取混合液500ml,置于500ml量筒中,半小时后沉淀污泥量为150ml,计算沉降比。曝气池中污泥浓度为3000mg/L,求污泥指数,曝气池能否正常运行? SV%=100V污/V液=150×100/500=30 SVI=SV%×10/MLSS(g/L)=30×10/3g/L=100,SVI在50—150之间可以正常运行。污泥龄(ζc):曝气池中工作的活性污泥总量与每日排放的剩余污泥量的比值(d)。它表示新增长的污泥在曝气池中的平均停留时间,其与细菌的增长处于什么阶段有关。 33.调节池的功能和分类 作用:对水量和水质的调节,调节污水pH值﹑水温,有预曝气作用,还可用作事故排水。 分类:水量调节池和水质调节池。 34.曝气的机理和方法以及曝气池和二沉池 曝气的机理:活性污泥需提供足够量的溶解氧,并保持活性污泥处在悬浮状态。曝气的目的就是将空气中的氧强制溶解到曝气池混合液中去,并提供适宜的搅拌。单位容积内氧的转移速率(mg/Lh)dC/dt=KLa(CS-CL)(KLa:氧的总转移系数h-1,CS-CL:溶液饱和溶解氧和实际溶解氧的浓度差mg/L),KLa通过实验测得,其值的大小因空气量﹑水温﹑搅拌方法﹑水质等条件变化。缩小气泡直径,延长气体接触时间,更新液面膜并减少界膜厚度,都可增大KLa。加大水深,增加空气中的氧含量,有助于增大CS。 衡量曝气设备效能指标有:动力效率(Ep):一度电所能转移到液体中去的氧量(kg/kw"h);氧转移效率(EA):鼓风曝气转移到液体中的氧占供给量的百分比;充氧能力:叶轮或转刷在单位时间内转移到液体中的氧量(kg/h)。 通常采用的曝气方法有鼓风曝气﹑机械曝气和鼓风机械并用曝气。曝气池从混合液的流型可分为推流式﹑完全混合式﹑循环混合式(氧化沟)。 二沉池用于澄清混合液和回收﹑浓缩活性污泥,其好坏直接影响出水水质和回流污泥浓度。有竖流﹑平流和辐流三种,也有采用斜板和斜管沉淀池的。 35.活性污泥法运行方式 普通活性污泥法(传统活性污泥法):污水净化的吸附阶段和氧化阶段在一个曝气池中完成,进口处有机物浓度高,延池长逐渐降低,需氧量也随之降低,在池子起端活性污泥一般处于生长率的上升阶段,曝气池末端活性污泥进入生长阶段,决定于曝气时间。根据常用曝气时间,微生物进入内源呼吸期,活动能力减弱,容易在沉淀池内混凝﹑沉淀。同时污泥中的微生物处于缺乏营养的饥饿状态,充分恢复活性,回流入曝气池后,对有机物有很强的吸附和氧化能力。所以普通活性污泥法对有机物(BOD)和悬浮物去除率高,特别适用于处理要求高而水质比较稳定的废水。缺点:不能适应冲击负荷;需氧量延池长前大后小,而空气的供给均匀,造成前段氧量不足后段过剩的现象;曝气时间长,池体积大,占地,基建费用高。 阶段曝气法(逐步曝气法):为解决前段氧量不足后段过剩的现象而发展的。污水延池长分多点进入,有机物负荷均匀,微生物能充分发挥分解有机物的能力。污泥浓度延池长逐步降低,出流污泥浓度低,有利于二沉池运行。其适合运用于大型曝气池及浓度高的废水。完全混合法(加速和延时):进入曝气池的污水立即与池内原浓度低的大量混合液混合稀释,进水水质的变化对污泥影响低,能较好的承受冲击负荷;池内各点有机物浓度均匀,微生物的性质和数量基本相同,池内各部分工作情况一致,微生物活性能够充分发挥。 新发展:纯氧曝气法﹑深水曝气法﹑粉末炭活性污泥法和二段活性污泥法。 生物吸附法(接触稳定法或吸附再生法):活性污泥法净化污水的第一阶段—吸附阶段,在混合后10—30min即可完成,可去除85%—90%的BOD5,生物吸附法据此而发展起来。 36.活性污泥法运行过程中所要监测的项目 反应处理效果的:进出水BOD5﹑COD﹑总的SS﹑挥发性SS﹑有毒物质。 反应污泥情况的: MLSS﹑MLVSS﹑SV%﹑SVI﹑溶解氧和微生物观察。 反应污泥营养和环境条件的:N﹑P﹑水温﹑pH。 37.氧化塘原理和分类 氧化塘(稳定塘或生物塘)是一种类似于池塘的处理设备,其净化污水的过程与天然水体自净相似,污水在塘内经长时间的缓慢流动和停留,通过微生物的代谢,使有机物降解。水中溶解氧主要由塘内的藻类光合作用和塘表面复氧作用提供。 分类:好氧氧化塘:深度一般在0.3—0.5m,阳光能投入池底,塘内存在藻类—细菌—原生动物的共生系统。由于光合作用和塘表面复氧作用,塘水处于好氧状态,好氧异养微生物氧化有机物,长生的CO2为藻类碳源。 兼性塘:深度一般在15—2.5m,塘内好氧与厌氧反应并行,阳光能透入的上层为好氧层,水层中各项指标的变化和发生的反应与好氧塘相同;阳光不能透入的底部为厌氧层,沉淀的污泥和死亡的藻类形成污泥层,厌氧微生物进行厌氧发酵。 曝气氧化塘:依靠安装在塘面上的人工曝气设备供氧,使好氧微生物在塘中呈悬浮状态。 S=S0/[1+k(V/Q)],对于兼性曝气塘S=S0f/[1+k(V/Q)](f冬=1,f夏=1.4),k(T)=k(20)×1.065T-20(Q:污水水量,S﹑S0:进出水BOD5浓度,V:曝气池有效容积,k: BOD5降解速度常数)水生生物塘:通过种植具有除污能力的水生植物或养殖鱼类,强化氧化塘的净化能力,使氧化塘得到利用。 为防止氧化塘的淤积,污水在进入氧化塘前必须除去水中的悬浮物质,因此在氧化塘前应设置沉砂池﹑沉淀池,将悬浮物降至100mg/L以下。处理后的污水可作农田灌溉用,但在排放前要除去水藻。 氧化塘基建和运转费用低,管理简单,适应能力强,实现了污水资源化,但占地面积大,净化效果受季节和多种自然因素影响不够稳定,影响卫生,污染地下水。 38.水处理方面膜技术原理☆ 生物膜:当污水与滤料等载体长时期流动接触,在载体的表面上就会逐渐形成生物膜,其主要由细菌(好氧﹑厌氧和兼性)的菌胶团和大量的真菌菌丝组成。生物膜是高度亲水的物质,其外侧表面总存在一层附着水层,其中的有机物由于微生物的氧化作用浓度远比流水层中低,流水层中的有机物不断向附着水层扩散,进入生物膜被降解;空气中的氧溶解于流水层中,通过附着水层传递给生物膜,供微生物呼吸;微生物代谢产物沿反方向排出,气态产物逸出进入空气。随着有机物的降解,微生物不断增殖,生物膜变厚,到一定程度在氧不能透入的内层就形成了厌氧层。厌氧层达到一定厚度时,靠近载体表面的微生物由于得不到作为营养的有机物,而进入内源呼吸期,附着力减弱,在水流剪切力的作用下脱落,新的生物膜开始生长。 半透膜:在溶液中凡是一种或几种成分不能透过,而其他成分能透过的膜。 膜分离法:用一种特殊的半透膜将溶液隔开,使溶液中的各种溶质或溶剂(水)渗透出来,从而达到分离的溶质的目的。其共同的优点是:可在一般温度下操作,不消耗热能,没有相变化,设备可工厂化生产;缺点是:处理量小,消耗能源(扩散渗析除外)。 电渗析:在直流电场作用下,利用阴阳离子交换膜对溶液中阴阳离子的选择透过性(阳膜过阳,阴膜过阴),而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程。系统由一系列阴阳膜放置于两电极之间组成。其所需能量和受处理水的含盐浓度成正比关系,所以不适合处理高浓度废水,主要用于苦咸水除盐和离子交换制纯水的预处理。 反渗透:用一种半透膜将淡水和盐水分开,该膜只能让水通过。由于淡水中的水分子的化学位比盐水中的水分子高,所以淡水中的水分子自发通过膜渗入盐水中,直到盐水中的水位上升至一定高度(渗透压π)。如在盐水侧施加压力P,当P﹥π时,盐水中的水分子流向淡水中,从而使盐水增浓。反渗透有醋酸纤维膜和聚酰胺膜两种。 微滤﹑超滤﹑纳滤:与反渗透类似,也依靠压力和膜工作。微滤适合去除胶体﹑悬浮固体和细菌,可降低出水浊度,强化水的消毒有时用作反渗透的预处理。超滤可用于分离分子量大于1000 的物质,如胶体﹑细菌﹑蛋白质﹑颜料﹑油类。纳滤(低级反渗透)可分离分子量大于200 的物质,如硬度离子﹑色素等,有些较大的分子有机物也可被去除。 液膜分离技术:选择一种能透过废水中欲提取溶质组分,且与水不互溶的有机溶剂,配以表面活性剂与添加剂作为液膜的基体,在选择一种与提取组分能形成理化作用的化学水溶液作液膜的内水相,用两种相混合制备成油包水的乳浊液,再将此乳浊液投入被处理废水中,使形成水包油—油包水的三相微液滴分散系。其传质途径有三种:欲提取物质选择性透过液膜与内水相形成不可渗透物质;被提取物质在膜内发生化学反应生成新物质,该物质又与内水相形成不可渗透物质,并放出膜反应物返回膜相;膜恰好是与提取组分的萃取剂,而内水相是反萃取剂。 39.生物滤池三种 普通生物滤池:由池体﹑滤料(主体)﹑布水装置和排水系统四部分组成,其BOD5去除率高(95%以上),工作稳定易管理,运行费用低。但负荷较低,占地面积大,滤料易堵塞,影响周围环境。适用于处理污水量小于1000m3/d小城镇污水和有机工业废水。 高负荷生物滤池:其BOD溶积负荷是普通生物滤池的6—8倍,水力负荷为10倍,处理能力大幅提高。由于水力负荷的加大可以及时冲刷过厚和老化的生物膜,促进生物膜更新,防止滤料堵塞。但出水质量不如普通生物滤池BOD5常大于30mg/L。要求进水BOD5不大于200mg/L,否则需用处理水回流稀释。回流比R=QR/Q,即回流水量与原污水水量之比。 塔式生物滤池:池高如塔,池内部形成拔风状态,改善了通风。当污水自上而下滴落时,产生强烈的紊流,使污水﹑空气和生物膜接触更加充分,大大提高传质速度和滤池净化能力。其负荷远比高负荷滤池高,滤池内生物膜生长迅速,同时受强烈水力冲刷更新快,具有较好的活性。为防止上层负荷过大,是生物膜过厚造成堵塞,而采取多层布水的方法来均衡负荷,同时要求进水BOD5不大于500mg/L,否则需用处理水回流稀释。 40.生物转盘原理 生物转盘运行时,污水在反应槽中顺盘间隙流动,盘片在转轴带动下缓慢转动,污水中的有机物被盘上的生物膜吸附,当这部分盘片转离水面时,盘表面形成一层污水薄膜,空气中的氧溶解到水膜中供微生物氧化分解有机物。盘每转一周,即进行一次吸附—吸氧—氧化分解过程。衰老的生物膜在水的剪切力作用下脱落,并随污水排至沉淀池。转盘的转动有搅拌充氧功能,脱落的生物膜在槽中呈悬浮状态,继续起净化作用,因此生物转盘兼有活性污泥池功能。每台转盘轴长L=m(d+b)k,(m:盘片数,d:片间距,b:盘厚度,k=1.2:考虑循环沟道的系数)。新发展:藻类转盘﹑空气驱动生物转盘﹑活性污泥式生物转盘。 41.生物接触氧化法原理 生物接触氧化法(接触曝气法或淹没式生物滤池)是在曝气池中设置填料,作为生物膜的载体,经过充氧的废水以一定流速流过填料与生物膜接触,利用生物膜和悬浮活性污泥中微生物的联合作用净化污水的方法。其是介于活性污泥法和生物滤池两者之间的生物处理法。装置由池体﹑填料﹑布水装置和曝气系统四部分组成,装置运转时,污水在填料中流动,水利条件良好,由于曝气水中溶解氧充足,适于微生物生长繁殖。 生物流化床是以粒径小于1mm的砂﹑焦炭﹑活性炭一类的颗粒材料为载体,填充于设备中,充氧的污水自下而上流动,使载体流态化。 42.厌氧生物处理机理和影响因素 厌氧生物处理是在无氧条件下,利用兼性菌和厌氧菌分解有机物,其最早仅用于城市污水厂污泥稳定处理。由于其最终产物是以甲烷为主体的可燃气体,可作为能源回收利用;处理过程产生剩余污泥量较少易于脱水,可作为肥料使用;运转费用也比好氧生物处理低。 有机物厌氧分解(消化)可按先后分为两个阶段:酸性消化(酸性发酵)阶段和碱性消化(碱性发酵)阶段,分别由两类微生物群体接替完成。酸性消化阶段:参与这一阶段的产酸细菌(兼性厌氧或专性厌氧),在这一阶段中,不溶性有机物在细菌释放出的外酶的作用下,水解成水溶性有机物,接着便渗入细胞,在内酶作用下挥发性有机酸类和一些无机物以及能量。酸性消化前期(酸性发酵期),细胞首先分解碳水化合物,产生大量有机酸,溶液pH降至6或5以下;(酸性减退期)随着碳水化合物的减少,有机酸和含氮有机物开始分解,生成一些碱性物质,pH上升至6.6—6.8,同时放出臭气。碱性消化阶段:酸性消化阶段后期,随pH回升甲烷细菌经一段时间的适应,开始分解有机酸,使溶液pH上升,产气量增大,进入碱性消化阶段,当pH至7—7.5时,产气量达到最大。 CnHaOb+(n-a/4-b/4)H2O→(n/2-a/8+b/4)CO2+(n/2+a/8-b/4)CH4 CH4的产量QCH4=0.35(QSr-1.42VXv)×10-3,(Q污水或污泥流量;Sr去除的有机物浓度,以COD计;Xv消化池内挥发性污泥浓度;V消化池有效容积)影响因素:温度:分低温消化﹑中温消化﹑高温消化(消化时间短,产气量稍高,灭菌率90%,耗热量大,管理复杂,只在卫生要求高时使用),消化时间与其有关;酸碱度:pH 6.8—7.2(低于6或高于8不能正常消化),需加足够的缓冲物质;负荷;碳氮比;有毒物质。 常见的消化池有传统消化池和高速消化池。消化池有效容积V=W/p,(W:湿污泥投入量,p(%):污泥投配率)。新发展:多级厌氧处理系统和两相厌氧处理系统(酸性消化和碱性消化在两个反应器间完成)。 43.有机废水的厌氧生物处理☆ 有些工业废水有机物含量很高,用好氧处理需稀释成百上千倍很不经济,厌氧处理较为适合。 厌氧悬浮生长系统:厌氧接触法(厌氧活性污泥法):污水→调节池→厌氧消化池(搅拌分解有机物)→(气体)污水污泥→沉淀池(固液分离)→沉淀污泥回流→消化池。升流式厌氧污泥床法(UASB):污水→反应器底部→高浓度污泥床(厌氧分解)→消化气(搅拌并带污泥上浮形成悬浮污泥层)→反应器上部固液气分离。 厌氧附着生长系统:厌氧滤池:除无供氧以外,其与好氧生物接触氧化原理相同,构造类似于一般生物滤池。厌氧膨胀床和厌氧流化床:构造类似于UASB,无固液气分离区。厌氧生物转盘:与好氧生物转盘相似。 厌氧塘:一般水深在2.5m以上,塘表面形成浮渣层使塘维持厌氧状态。 厌氧好氧联合处理系统:厌氧—好氧二级生物处理系统:厌氧(一级)处理掉大部分或一部分有机物,然后进入好氧生物反应器进一步处理。A—O处理系统:在二级生化处理基础上,引入厌氧或缺氧段,具有脱氮﹑脱磷和去除BOD功能。分单级系统和多级系统,单级系统:进水→厌氧段→亏氧段→好氧段(内循环至亏氧段)→沉淀池(污泥回流)→出水(富磷剩余污泥);多极系统中包括一系列交替排列的亏氧段和好氧段。 44.SBR﹑A/O﹑A2/O 序批式活性污泥法SBR:是一种间歇运行的活性污泥法,操作水需依次为:进水﹑反应﹑沉淀﹑出水﹑待机,以此为一个周期,所有操作都在同一设备中完成,即在同一反应器中不同时间段完成不同操作。排水时为不扰动污泥和不使水面上的浮渣进入水中而设有滗水器。 厌氧—好氧除磷工艺A/O:在厌氧池中释放磷,然后在好氧池中吸收磷和去除BOD,当停留时间足够长时,还会进行硝化,通过二沉池排泥去除磷。 原水→初沉池(排泥)→厌氧池→(碱)好氧池(混合液回流至厌氧池前)→二沉池(污泥回流至厌氧池前)。 A2/O:污水首先进入厌氧池与回流污泥混合,去除部分BOD,部分含氮化合物转化为N2,回流污泥中聚磷微生物放出磷,满足细菌对磷的需要;随后污水进入缺氧池,反硝化菌利用污水中的有机物和回流混合液中的硝酸盐进行反硝化,可同时去碳脱氮;当污水进入好氧池时,水中NH3—H进行硝化反应生成 NO3-,同时水中有机物氧化分解供给吸磷微生物能量,从而吸收磷,经沉淀池分离后以富磷污泥的形式从系统中排出。 原水→厌氧段∣缺氧段∣好氧段(内循环至缺氧段)→沉淀池(富磷污泥排出,回流污泥至厌氧段前)→出水。 45.污泥处理和处置方法 稳定处理:生物法﹑化学法和物理法。去水处理:浓缩﹑脱水和干化。最终处置:填地﹑投海﹑焚烧和综合利用。 典型流程:污泥→浓缩→消化(有机成分少的污泥可不消化)→预处理→脱水(可产生干污泥)→干燥燃烧→最终处置。 污泥→浓缩→消化(有机成分少的污泥可不消化)→自然干化→利用 污泥→浓缩→消化(有机成分少的污泥可不消化)→污泥与污泥气 46.污泥的性质 污泥按所含的主要成分不同分为污泥和沉渣。污泥(有机物为主)属于这一类的有:处理生活污水的沉淀池排出的污泥,食品厂﹑屠宰场和有机化工厂的污泥,生物处理后二沉池中的污泥。其主要特征:含有机物多,性质不稳定,易腐化发臭;颗粒较细,比重接近于1;含水率高,成胶状结构,不易脱水;易用管道输送;含较多的植物营养素,有肥效;含病原菌及寄生虫卵,流行病学上不安全。沉渣(无机物为主)属于这一类的有:沉砂池,给水和某些工业废水处理过程中的沉淀物。其主要特征:颗粒粗,比重大;易脱水,不易腐化;流动性差,不易用管道运输。 表征污泥性质的指标:污泥含水率;污泥比重;污泥脱水性能;污泥的量。 47.污泥浓缩处理方法 污泥的含水率很高,在进行污泥处理前需进行浓缩,降低其含水率,以减小处理设备的容积和处理成本。 污泥中的水可分为四类:颗粒间的空隙水﹑颗粒间的毛细水﹑颗粒间的吸附水﹑颗粒内部水。四类水的去除方法不同,污泥浓缩脱水只能去除颗粒间的空隙水,但它是减少污泥体积最经济有效的方法。 处理方法:重力浓缩法(浓缩池):按操作方式可分为间歇式和连续式。沿浓缩池垂直方向存在明显的三个区域:上部为澄清区,固体浓度极低;中间为阻滞区,固体浓度基本恒定,不起浓缩作用,其厚度对下部压缩区有很大影响;下部压缩区,由于重力作用,污泥中的间隙水被挤出,固体浓度从上到下逐渐提高。 气浮法:分为加压气浮和真空气浮,适用于比重接近于水的活性污泥和生物滤池等较轻质污泥的浓缩,空气泡携带固体上浮,形成浮渣,用刮板刮出。由于浓缩的同时向污泥中融入了空气,满足了污泥的好氧条件,因此避免了污泥腐化发臭和脱氮上浮。 离心浓缩法:利用污泥中固﹑液比重不同,用离心机进行浓缩。此外,还有微滤机浓缩法(处理混凝后污泥)。 48.水的回用 回用途径:回用于工业(冷却水﹑锅炉补给水和工艺用水)﹑回用于农业﹑回用于城市用水。 其制约因素:水质和水处理费用。 49.工业水的冷却与水质稳定 冷却设备:冷却池(天然﹑喷淋)和冷却塔。循环冷却水稳定性处理:阻垢处理(软化﹑投加阻垢剂﹑酸化或碳酸化)﹑防腐蚀处理﹑污垢控制(水中悬浮物控制和微生物与藻类控制)。循环水浓缩倍数K=Sc/Ss=P/P-P1,(Sc:循环系统中水的含盐浓度,Ss:补给水含盐浓度,P,P1:补给和蒸发水量)。 50.污水脱氮处理机理和方法 城市污水与某些工业废水的排放是主要的氮源。氮化物是天然水体富营养化的主要污染物,由于NH3—N易吸收水体中的溶解氧可导致受纳水体亏氧。一般二级处理技术脱氮效果甚微。 生物脱氮机理:在污水好氧生物处理过程中,均有一定比例的自养型硝化菌参与生物化学反应,使污水中部分NH3—N被氧化成NO3-,即硝化。2NH4++3 O2→(亚硝化菌)2NO2-+4H++2 H2O,2NO2-+O2→(硝化菌)NO3-,总反应NH4++O2→NO3-+2H++H2O。只能使NH3—N发生化学形态的变化,不能最终脱氮。欲最终脱氮,须将NO3-转化为N2,使其溢入大气,这就是反硝化或脱硝。 NO3-的反硝化反应也是还原反应,NO3-作电子受体,在兼性异养菌的作用下被还原,该反应必须具备两个条件:污水中有充足的电子供体以及厌氧或亏氧条件。电子供体包括与氧结合的氢源和异养菌所需的碳源,若污水中含有充足的可降解有机物,可作为自由电子的供体,若此类有机质不足,需加适量营养物(甲醇),称为外援电子供体。6NO3-+2CH3OH→(厌氧菌)6NO2-+2CO2+4H2O,6NO2-+6CH3OH→(厌氧菌)3N2+3CO2+3H2O+6OH-,总 反 应6NO3-+5CH3OH→3N2+5CO2+7H2O+6OH-。物理化学脱氮技术:空气吹脱法脱氮(曝气法去除水中溶解气体工艺的演变)和折点氯氧化法脱氮:使水中的NH3转化N2,投氯量恰好是消毒过程中余氯量最低值的转折点处。 51.脱磷技术 水环境中磷化合物主要来源于生活污水与农田径流,部分来自工业废水。磷化合物是地表水富营养化的主要因素。 生物脱磷:一般污水二级处理过程,约有10%的磷在一级沉淀池中被去除,相当于污水中固态磷含量。在好氧生物处理过程,污水中部分磷作为微生物的营养物的营养物被细胞同化吸收,转化为固态而被去除。一般二级处理厂不能满足深度除磷,需用组合生物处理工艺,A/O工艺﹑生物脱氮工艺都可同时除磷。 化学除磷:废水中磷的化学形态以PO43-占优势,在碱性条件下PO43-与Ca2+生成不溶性磷石灰,因而可向汉林废水中投加石灰乳沉淀除磷,pH达到9.5时,可以去除水中绝大部分磷。投加铝盐或铁盐也可有效除磷。 组合型除磷:为达到深度除磷效果,往往采用化学—生物组合除磷工艺。 52.废水中微量难降解有机物的去除 废水中含有的某些微量难降解有机物在二级处理中基本上不能被去除,在深度处理中,通过采用活性碳吸附﹑化学氧化处理(氯或臭氧氧化)和土地处理系统去除。 53.废水中微量中金属离子的去除 城市污水经二级处理后,各类重金属离子部分去除,但仍有少量残留于水中。 处理方法:化学沉淀法:主要是向初沉池投加化学药剂,使重金属离子形成固态物质,在沉淀池中加以去除。 离子交换法(深度处理):用钠离子交换床可去除大部分金属离子。 膜分离法:反渗透和电渗析法都可以用于废水中微量重金属离子的去除与脱盐的深度处理。 54.废水土地处理中土壤和植物的作用☆ 土壤的作用:土壤是地壳经长时间风化而成的以硅化物为主体的多种无机物成分组成,由于长期的农业耕作,又形成了土壤中有机质与微生物系统。这样的土壤团粒结构通过吸附﹑离子交换﹑化学沉淀与生物分解等作用,对污水中的污染物综合处理。 对污水中有机物的作用:土壤对多种有机物有较强的吸附能力,使其固定于表土层中,通过微生物的生物氧化,转化为易被植物吸收的低分子有机质或无机质,这种作用必须保持土壤在好气条件下进行。 对污水中氮﹑磷化合物的作用:土壤对污水中氮﹑磷化合物有较强的吸附能力,其中有机氮化合物通过土壤微生物作用,可迅速转化为NH3,其一部分被土壤吸收,另一部分通过硝化菌作用转化为NH4+。NH3和NH4+是农作物的主要营养物质,多被植物根系吸收,剩余部分随水流向下层土壤渗滤,在反硝化菌作用下生成N2,释放于大气中。污水中的磷化物部分被农作物作为营养物质吸收,大部分以化学沉淀作用与土壤表面吸附作用在表土层被去除。 对可交换阳离子与重金属离子的作用:可交换阳离子Na+﹑Ca2+﹑Mg2+随污水进入土壤后,通过土壤的离子交换作用被土壤吸收。但对过高的钠离子的吸收会使土壤颗粒分散,破坏其渗透性,导致土壤碱化,对农作物也有毒害作用。污水中重金属离子进入土壤后,对农作物生长不利。污水中重金属离子通过吸附与化学沉淀作用,积累与表土层,当pH大于7时,土壤对重金属离子有较高的滞留负荷;当pH大于7时,部分重金属离子随水流下渗,可能对地下水造成污染。Na吸收率=CNa/(CCa+CMg)1/2 植物的作用:农作物从进入土壤的污水中吸收大量的氮磷化合物与有机营养物,使污水得到净化。农作物根系吸取一定量的污水,并通过根系作用,增加土壤的透气性,又可起到土壤中微生物介质作用。 55.影响土地处理的因素 公众卫生的影响:防止污水中所携带的致病菌传播或传染病的蔓延,防止污水中的有毒有害物质对地下水的污染和对农作物的危害。灌溉应与居民区有较远的隔离带,并且在下风向﹑下水向,场地边缘至少距饮水源地100m以上的距离。 气候条件与土壤性质的影响:气候条件不仅影响污水的水力负荷,而且影响处理效果(雨季负荷降低,冬季停止运行)。土壤性质是选择土地处理系统类型与操作方式的决定性因素。 56.土地处理系统类型 共有四个类型:慢速渗滤系统﹑快速渗滤系统﹑地表漫流和地下渗滤。 慢速渗滤系统:市政系统有组织与严格管理的﹑以污水处理为主要目的﹑兼有全面的农业经济目的,按季节种植粮食或经济作物的土地处理系统。 快速渗滤:主要目的是以高渗透性的沙质土壤表层土为天然滤床,污水通过表层土过滤,达到净化效果。其不受季节影响,种植的作物仅起防止土壤冲刷的作用。 地表漫流:以表层土壤﹑植物与空气的共同作用,使污水得到净化。污水流经有植被的人工坡地,主要依靠生物系统达到净化目的。 地下渗滤:将污水引至地下一定深度,利用土壤渗滤作用和毛细浸润作用处理污水。 57.水力负荷与污染物负荷 水力负荷:土地处理系统对污水处理能力的一项技术指标,是指规定的时间内,可注入该系统的污水平均深度。 污染物负荷:对污水中的氮化物﹑有机物与其他污染物的处理能力的指标。控制总氮平衡十分重要,以防止NO3-污染地下水,影响作物生长。 58.废水最终处置基本原则和处置方法 原则:根据污水收纳水体的功能﹑水质标准与纳污能力,确定污水处理水平与排放标准并慎重考虑适当的排放口地点以及对下游水体功能的影响。污水向受纳水体中排放必须保证不降低该水体的总体功能与水质标准。有的城市就近水体环境容量较小,即使实施二级处理,仍不能保证水体功能和水质标准,则需考虑向较远的大容量水体传输或采取高级污水处理又或降低就近水体功能。 处置方法:废水湖泊(水库)处置﹑废水江河处置﹑废水河口处置和废水排海处置。 59.水处理系统及其设计步骤 水处理系统一般包括取水系统﹑水处理系统﹑输配水系统(以上给水)﹑废水收集系统﹑废水处理和处置系统(以上排水)。 水处理系统的设计一般分阶段进行,工程规模较大时,分初步设计﹑技术设计和施工图三个阶段;工程规模小时,分扩大初步设计和施工图两个阶段。初步设计的任务是解决整个工程的原则性问题,进行不同方案的分析。技术设计的任务是使初步设计具体化,对工程项目的技术问题进行具体而详细的研究。施工图阶段是以技术图纸和说明书为依据,绘制施工图和编写施工说明书,一边按图配料施工。 60.配水管网布置 给水管网的作用是将水从水处理厂输送至用户,按其功能一般分为输水管和配水管网两部分。输水管(流量无变化)指从水源地到水厂和水厂到配水管网的管道;配水管(流量随用水情况而变)是指直接向用户送水的管道,呈网状,又称管网。 配水干管应按供水的主要方向延伸,尽可能以最短的距离达到主要用水地区或水塔和水池,应布置在两侧有较大用户的道路下。为缩小间或出现的断水区,干管应均匀布置。最好有机条平行的干管通向大用户或水塔和水池。 配水管倒在街道下的位置与高程,应与其他地下管线配合,以便排管和检修。 配水管网的布置可分为树枝网和环状网,考虑分期建设,初期采用树枝网,逐步连接建成环状网,或断水影响小的区域为树枝网,断水影响大的区域为环状网。 每米长度配水量,即比流量(m3/s·m)q=(Q-∑QJ)/∑L,(Q:最高日最高时用水量m3/s;∑QJ:集中流量总和;∑L:配水干管有效长度)。 61.排水系统组成 排水系统:将污水﹑废水和城市降水系统的有组织的排除与处理的工程设施,其有管道系统和污水处理系统组成。管道系统的任务是收集和输送废水,把废水从发源地送到污水处理厂或排放口,包括排水设施﹑检查井﹑管渠﹑水泵站等工程设施;污水处理系统的任务是处理或利用废水。 排水可分为三类:生活污水﹑工业废水和降水,由于来源和特性不同,排除这些废水的排水系统构成也有所差别。 水泵的作用 在给水系统中,原水用水泵抽送至水厂,净化后的清水用水泵输送到配水管网,维持一定的压力,以满足用户的要求;在排水系统中,重力流管道的埋设达到一定深度时,须用水泵提升,以免埋深过大;在水处理厂中,常用水泵来维持一定的水头,是正常操作得以进行。 63.给水处理工艺流程选择 给水处理的目的是去除水中悬浮物﹑胶体物质﹑细菌﹑及其他有害成分,使处理后的水质满足生活饮用或工业生产需要。常用的处理工艺有自然沉淀﹑混凝沉淀或澄清﹑过滤和消毒。其中混凝沉淀或澄清及过滤为地表水作为水源时的主体工艺,原水→混凝沉淀或澄清→过滤→消毒→饮用水。当原水浊度不大于100mg/L时,水质较稳定,无藻类繁殖,没有受工业废水污染时,可省去混凝沉淀或澄清,采用双层滤料直接过滤,原水→接触过滤→消毒→饮用水。原水浊度大,含砂量大,需先采用预沉池或沉砂池将含砂量降至1000mg/L,原水→预沉或沉砂→凝沉淀或澄清→过滤→消毒→饮用水。地下水水质较好,一般无需混凝沉淀或过滤,仅消毒即可。 64.废水处理工艺流程选择 废水处理工艺流程的选择受废水水质影响较大。一般生活污水水质比较固定,处理的主要目的是降低污水的生化需氧量和悬浮固体,常用的处理方法包括沉淀﹑生物处理﹑消毒等;工业废水水质多样,无典型流程参考。 选择废水处理工艺流程时,必须首先确定工业废水和生活污水时一并处理还是分别处理。通常的做法是:出水量较大的重点污染企业采取独立的污水处理系统外,大多数分散的中小型企业的一般废水,排入城市下水道,与生活污水一起送往污水处理厂统一处理。某些特殊的含有有毒有害物质的工业废水,则要求在场内经过处理,达到规定标准后方能排往污水处理厂。废水处理流程的主要依据处理程度主要取决于接受处理后废水的水体自净能力或处理后的出路。处理程度确定后,再按不同的处理方法的处理效率,选定处理流程。 65.水处理中的水质监测 给水厂一般要求的测定项目有水温﹑浑浊度﹑颜色﹑pH﹑余氯﹑大肠菌群等,有时还增加测定嗅味﹑硬度﹑溶解固体等项目。 废水处理厂要求的测定项目变化较大一般有水温﹑pH﹑悬浮固体﹑BOD5﹑COD﹑氨氮等。 66.大气结构 对流层:温度随高度增加而下降(地面长波辐射加热),空气对流,温度﹑湿度水平分布不均匀。平流层(臭氧):温度随高度增加而升高。中间层,暖层(电离层),散逸层。 67.大气污染物种类☆ 大气污染物可分为两大类包括粒污染物和气态污染物。根据颗粒污染物物理性质不同分为:粉尘:悬浮于气体介质中细小固体粒子。由固体物质的破碎﹑分级﹑研磨等机械过程和土壤﹑岩石风化等自然过程形成的。粒径在1—100微米之间,大于10微米的,靠重力作用能在较短的时间沉降至地面,称为降尘;小于10微米的,能长期在大气中飘浮,称为飘尘。烟:冶金过程中形成的固体粒子的气溶胶。在生产过程中总伴有氧化之类的化学反应,其熔融物质挥发后生成的气态物质冷凝时便生成了各种烟,粒径在0.01—1微米之间。 飞灰:由燃料燃烧后产生的烟气带走的灰分中分散的较细的粒子。灰分是含碳物质燃烧后残留的固体渣,在分析测定时假定完全燃烧。 黑烟:由燃烧产生的能见气溶胶,不包括水蒸气,粒径在0.05—1微米之间。 雾:小液体粒子的悬浮物,由于液体蒸汽的凝结﹑液体的雾化以及化学反应等过程形成的,粒径在200微米以下。 总悬浮颗粒物(TSP):大气中粒径小于100微米的所有固体颗粒,为适应我国目前普遍采取的低容量滤膜采样法而规定的。 气态污染物:以二氧化硫为主的含硫化合物﹑以一氧化氮和二氧化氮为主的含氮化合物﹑碳的化合物﹑碳氢化合物及卤素化合物等。 若大气污染物是从污染源直接排放的原始物质,则称为一次污染物;若是由一次污染物与大气中原有成分之间,或几种一次污染物之间,经过一系列化学光化学反应而生成与一次污染物性质不同的新污染物,则称之为二次污染物。 人类活动排放源主要有:燃料燃烧(固定源)﹑工业生产过程(固定源)和交通运输(流动源)。区域性大气污染中应注意:SOx﹑NOx﹑CmHn﹑COx﹑飘尘和重金属;全球性大气污染中应注意:SO2﹑NOx﹑CO2﹑氟氯烃化合物﹑飘尘和铁﹑汞等重金属;二次污染物应注意:光化学烟雾和硫酸烟雾。 68.光化学烟雾和硫酸烟雾的形成☆ 硫酸烟雾:大气中二氧化硫等硫化物在有水雾﹑含有重金属的飘尘或氮氧化物存在时,发生一系列化学光化学反应而生成的硫酸雾或硫酸盐气溶胶。 光化学烟雾:在阳光照射下大气中的氮氧化物﹑碳氧化物﹑碳氢化合物和氧化剂发生一系列的光化学反应而成的蓝色(紫色或黄褐色)烟雾,其主要成分有臭氧﹑过氧乙酰基硝酸酯(PAN)﹑酮类和醛类等。 69.大气质量控制标准 大气环境质量标准:一级标准:为保护自然生态和人群健康,在长期接触的情况下,不发生任何影响的空气质量要求。 二级标准:为保护人群健康和城市﹑乡村的动植物在长期和短期接触的情况下,不发生伤害的空气质量要求。 三级标准:为保护人群不发生急性﹑慢性中毒和城市一般动植物(敏感的除外)正常生长的空气质量要求。 根据各地区情况和大气污染程度大气质量分为三类 空气污染物排放标准:按污染物规律推算排放标准;K值法计算排放标准(地区不同K值不同)(我国P值);总量控制标准。 70.废气排放控制系统☆ 为使污染物能达标排放通常采用典型的控制系统: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装置,经风机,进入烟囱由此排入大气,在经历扩散稀释过程,达到大气质量标准。 71.大气污染物控制的基本方法☆ 大气污染控制的重点是控制污染源,将污染工艺更换为少污染或无污染的工艺是最理想的方法。探讨降低大气污染程度的工程问题,主要是讨论向大气排放的各种废气中污染物的去除问题。 污染物的捕集:环境能否达到卫生标准的关键步骤。捕集装置:集气罩。 颗粒污染物控制:机械除尘器:重力沉降室﹑惯性除尘器和旋风除尘器;过滤式除尘器(高效):袋式过滤器和颗粒层过滤器;静电除尘器(高效):干式静电除尘器和湿式静电除尘器;湿式除尘器:泡沫除尘器﹑喷雾塔﹑填料塔﹑冲击式除尘器和文丘里洗涤器(高效)。一种机械除尘器和三种高效除尘器中的一种配合使用。 气态污染物控制:可分为分离法和转化法。分离法是利用污染物与废气中其他组分的物理性质的差异使污染物从废气中分离出来,具体方法有物理吸收﹑吸附﹑冷凝和膜分离;转化法是使废气中的污染物发生某些化学反应,把污染物转化为无害物质或易于分离的物质,如催化转化﹑燃烧法﹑生物处理法﹑电子束法。 污染物的稀释法控制:稀释法就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规定的环境质量标准。对于那些难于去除的有毒物质要降低到很低的浓度净化费用相当高,而以净化脱除为主,辅以烟囱排放稀释,经济上是合理的。稀释法控制包括大气扩散和烟囱设计两个方面。 72.酸雨﹑温室效应和臭氧层破坏☆ 酸雨:pH小于5.6的酸性降水。 酸雨的形成是一种复杂的大气化学物理现象。酸雨中含有多种无机酸和有机酸(硫酸和硝酸,以硫酸为主),其是由人为排放的二氧化硫和氮氧化物转化而成的(当地排放或迁移而来)。煤和石油燃烧以及金属冶炼等工业活动会释放SO2,通过气相或液相氧化反应生成硫酸,同时高温燃烧会使空气中的氮气和氧气生成一氧化氮,其在大气中与氧继续作用,大部分转化为NO2,遇水或水蒸气就会生成硝酸和亚硝酸。 温室效应:大气中二氧化碳浓度增加,阻止地球热量散失,使地球发生气温升高的现象。 大气中的二氧化碳不仅能选择性的吸收太阳辐射能,而且还能吸收地球表面辐射出的红外线能量,由于近地面大气中二氧化碳浓度增加,使蕴藏在大气中的能量增加,导致升温,升温的二氧化碳大气层再将能量逆辐射到地球表面,大气中的CO2阻隔地球散热的屏蔽作用增强了近地层的热效应。 臭氧层破坏:氟氯烃一旦进入平流层可滞留几个月甚至几年,其降解产生的Cl原子与O3反应破坏臭氧层,Cl+O3→ClO+O2,ClO+O→Cl+O2。氮氧化物与臭氧发生反应生成二氧化氮和氧,而氧化第三篇:环境工程专业大学生总结
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