環(huán)境工程原理基礎(chǔ)

環(huán)境工程原理基礎(chǔ)第一頁，共三十八頁，2022年，8月28日楊治廣河南城建學(xué)院環(huán)境與市政工程系9A213室yangzg1@126.com第二頁，共三十八頁，2022年，8月28日知心朋友愉快交流開心學(xué)習(xí)成績優(yōu)異教學(xué)理念第三頁，共三十八頁，2022年，8月28日課程背景環(huán)境工程原理是一門新課，是講述環(huán)境工程原理的基本原理，是一門具有精深科學(xué)的課程；國內(nèi)很多環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程及相關(guān)專業(yè)都開設(shè)此課程，在本院主要針對(duì)環(huán)境工程專業(yè)選修這門課的同學(xué)；本院開設(shè)該門課的目的是為了配合環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)的其他專業(yè)課而開展的；今后工作的需要（研究單位、環(huán)保公司等），特別是針對(duì)目前進(jìn)行環(huán)境工程設(shè)計(jì)需要的理論基礎(chǔ)。第四頁，共三十八頁，2022年，8月28日課程特色本課程是基礎(chǔ)課，54學(xué)時(shí)，含6實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，課程難，內(nèi)容多，學(xué)時(shí)短課程內(nèi)容涉及范圍很廣：水、氣、渣、生態(tài)等，需要較為廣泛精深的數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物知識(shí)授課與課堂討論為主，理論與實(shí)例相結(jié)合第五頁，共三十八頁，2022年，8月28日課程學(xué)習(xí)的目的系統(tǒng)、深入學(xué)習(xí)環(huán)境凈化與污染控制工程的基本技術(shù)原理、工程設(shè)計(jì)計(jì)算的基本理論以及分析問題和解決問題的方法，為后續(xù)的專業(yè)課程學(xué)習(xí)和解決實(shí)際工程問題打下良好的基礎(chǔ)。第六頁，共三十八頁，2022年，8月28日課程的主要內(nèi)容（1）環(huán)境工程原理基礎(chǔ)：重點(diǎn)闡述環(huán)境工程學(xué)的基本概念和基本理論，主要內(nèi)容有物料與能量守恒原理以及熱量與質(zhì)量傳遞過程的基本理論等。（2）分離過程原理：主要闡述沉淀、過濾、吸收、吸附、離子交換、膜分離等基本分離過程的機(jī)理和基本設(shè)計(jì)計(jì)算理論。（3）反應(yīng)工程原理：主要闡述化學(xué)與生物反應(yīng)計(jì)量學(xué)及動(dòng)力學(xué)、各類化學(xué)與生物反應(yīng)器的解析與設(shè)計(jì)理論等。第七頁，共三十八頁，2022年，8月28日考試形式以期末考試為主，閉卷，平時(shí)成績?yōu)檩o；課堂作業(yè)作為一項(xiàng)重要的平時(shí)成績，占10%；實(shí)驗(yàn)，占10%；有5－10次點(diǎn)名，占10%。第八頁，共三十八頁，2022年，8月28日第一章緒論第九頁，共三十八頁，2022年，8月28日本章主要內(nèi)容：環(huán)境工程原理概述，主要研究內(nèi)容，主要研究方法重點(diǎn)難點(diǎn)：主要研究方法第十頁，共三十八頁，2022年，8月28日（一）水質(zhì)凈化與水污染控制技術(shù)1.水中的主要污染物及其危害一、環(huán)境工程原理概述懸浮固體（粒徑0.1～0.45μm）膠體物質(zhì)（粒徑0.001～0.1μm）第十一頁，共三十八頁，2022年，8月28日水的物理處理法處理方法利用的主要原理主要去除對(duì)象沉淀離心分離氣浮過濾(砂濾等)過濾(篩網(wǎng)過濾)反滲透膜分離蒸發(fā)濃縮重力沉降作用離心沉降作用浮力作用物理阻截作用物理阻截作用滲透壓物理阻截等水與污染物的蒸發(fā)性差異相對(duì)密度大于1的顆粒相對(duì)密度大于1的顆粒相對(duì)密度小于1的顆粒懸浮物粗大顆粒、懸浮物無機(jī)鹽等較大分子污染物非揮發(fā)性污染物2.水質(zhì)凈化與水污染控制技術(shù)一、環(huán)境工程原理概述第十二頁，共三十八頁，2022年，8月28日水的化學(xué)處理法一、環(huán)境工程原理概述第十三頁，共三十八頁，2022年，8月28日水的生物處理法一、環(huán)境工程原理概述利用的＊UASB：UpflowAnaerobicSludgeBlanket（升流式厭氧污泥床反應(yīng)器）

第十四頁，共三十八頁，2022年，8月28日（二）空氣凈化與大氣污染控制技術(shù)1.空氣中的污染物及其危害

粉塵煙飛灰黑煙霧硫化物(SO2，H2S)碳的氧化物(CO，CO2)氮化物(NOx，NH3)鹵素化合物(HCl，HF)無機(jī)物有機(jī)物（揮發(fā)性有機(jī)物VOCs）空氣中的污染物顆粒/氣溶膠狀態(tài)污染物氣態(tài)污染物一、環(huán)境工程原理概述第十五頁，共三十八頁，2022年，8月28日2.空氣凈化與大氣污染控制技術(shù)一、環(huán)境工程原理概述第十六頁，共三十八頁，2022年，8月28日（三）土壤凈化與污染控制技術(shù)

1.土壤污染物及其危害

土壤中的污染物：重金屬、揮發(fā)性有機(jī)物、原油等。土壤污染的危害：(1)通過雨水淋溶作用,可能導(dǎo)致地下水和周圍地表水體的污染;(2)污染土壤通過土壤顆粒物等形式能直接或間接地為人或動(dòng)物所吸入;(3)通過植物吸收而進(jìn)入食物鏈,對(duì)食物鏈上的生物產(chǎn)生毒害作用等。

一、環(huán)境工程原理概述第十七頁，共三十八頁，2022年，8月28日土壤污染凈化技術(shù)2.污染土壤凈化技術(shù)一、環(huán)境工程原理概述第十八頁，共三十八頁，2022年，8月28日（四）固體廢棄物處理與處置1.固體廢棄物的種類及其危害

固體廢棄物的定義：

人類活動(dòng)過程中產(chǎn)生的、且對(duì)所有者已經(jīng)不再具有使用價(jià)值而被廢棄的固態(tài)或半固態(tài)物質(zhì)?！肮I(yè)固體廢物(廢渣)”、“城市垃圾”固體廢棄物對(duì)環(huán)境的危害：(1)通過雨水的淋溶和地表徑流的滲濾，污染土壤、地下水和地表水，從而危害人體健康；(2)通過飛塵、微生物作用產(chǎn)生的惡臭以及化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的有害氣體等污染空氣；(3)固體廢棄物的存放和最終填埋處理占據(jù)大面積的土地等。

一、環(huán)境工程原理概述第十九頁，共三十八頁，2022年，8月28日2.固體廢棄物處理處置技術(shù)一、環(huán)境工程原理概述第二十頁，共三十八頁，2022年，8月28日（五）物理性污染控制技術(shù)物理性污染的種類：噪聲、電磁輻射、振動(dòng)、熱污染等。物理性污染控制技術(shù)：隔離、屏蔽、吸收、消減技術(shù)等。

一、環(huán)境工程原理概述第二十一頁，共三十八頁，2022年，8月28日（六）廢物資源化技術(shù)

廢物的資源化途徑：物質(zhì)的再生利用、能源轉(zhuǎn)化一、環(huán)境工程原理概述第二十二頁，共三十八頁，2022年，8月28日環(huán)境凈化與污染控制工程的基本理論和技術(shù)原理（主要包括污染物分離與轉(zhuǎn)化的宏觀機(jī)理、微觀過程）及其工程設(shè)計(jì)計(jì)算的基本理論。宏觀機(jī)理分離（沉降、過濾，吸附、吸收、膜分離）轉(zhuǎn)化（化學(xué)轉(zhuǎn)化、生物轉(zhuǎn)化）微觀過程：宏觀現(xiàn)象（機(jī)理）的產(chǎn)生機(jī)制與微觀步驟設(shè)計(jì)計(jì)算基本理論：污染物凈化裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算理論二、《環(huán)境工程原理》的主要研究內(nèi)容第二十三頁，共三十八頁，2022年，8月28日污染物處理工程的核心：利用隔離、分離、轉(zhuǎn)化等技術(shù)原理，通過工程手段，實(shí)現(xiàn)污染物的高效、快速去除。隔離/分離/轉(zhuǎn)化方式的優(yōu)選與組合污染物的高效（去除效率、能耗）、快速去除裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)操作方式和操作條件的優(yōu)化介質(zhì)的混合狀態(tài)和流體流態(tài)的優(yōu)化遷移（物質(zhì)、能量）和反應(yīng)速率的強(qiáng)化例子：如何實(shí)現(xiàn)水中氨氮的高效、快速去除？如何實(shí)現(xiàn)？二、《環(huán)境工程原理》的主要研究內(nèi)容

第二十四頁，共三十八頁，2022年，8月28日物料與能量衡算（質(zhì)量守恒與能量守恒原理）微觀過程解析（物質(zhì)與能量的遷移過程、轉(zhuǎn)化過程）變化速率的數(shù)學(xué)表達(dá)（為工程設(shè)計(jì)計(jì)算提供依據(jù)）（1）“量”與“變化速率”的數(shù)學(xué)計(jì)算三、《環(huán)境工程原理》的主要研究方法

第二十五頁，共三十八頁，2022年，8月28日（2）分析問題的基本思路宏觀機(jī)理簡單現(xiàn)象微觀過程分析（看本質(zhì)）簡單過程的復(fù)雜化數(shù)學(xué)表達(dá)（定量解析）復(fù)雜化過程的簡單化污染凈化裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算和操作優(yōu)化三、《環(huán)境工程原理》的主要研究方法

第二十六頁，共三十八頁，2022年，8月28日微觀過程分析（簡單過程的復(fù)雜化）剖析組成宏觀過程的基本要素（過程）微觀過程分析的意義？有針對(duì)性地采取科學(xué)、合理的手段，提高污染物的去除效率一個(gè)宏觀過程往往是一系列微觀過程的串聯(lián)宏觀過程的速率往往由某個(gè)關(guān)鍵的微觀過程速率所決定。該過程稱為“控制步驟”或“控速過程”三、《環(huán)境工程原理》的主要研究方法

第二十七頁，共三十八頁，2022年，8月28日固體催化劑微孔內(nèi)表面固相催化反應(yīng)過程分析設(shè)某氣-固相催化反應(yīng)（AP）主要發(fā)生在多孔催化劑的內(nèi)表面①反應(yīng)物的外擴(kuò)散；②反應(yīng)物的內(nèi)擴(kuò)散；③反應(yīng)物的吸附；④表面反應(yīng)；⑤產(chǎn)物的脫附；⑥產(chǎn)物的內(nèi)擴(kuò)散；⑦產(chǎn)物的外擴(kuò)散A氣體主體邊界層1A2A3A4P5P6P7P擴(kuò)散過程動(dòng)力學(xué)過程(表面過程)三、《環(huán)境工程原理》的主要研究方法

第二十八頁，共三十八頁，2022年，8月28日數(shù)學(xué)表達(dá)（復(fù)雜過程的簡單化）數(shù)學(xué)表達(dá)的目的：過程的定量計(jì)算(工程設(shè)計(jì)計(jì)算的基礎(chǔ))簡單化的目的：科學(xué)、合理的簡化可大大簡化計(jì)算過程，提高設(shè)計(jì)計(jì)算效率三、《環(huán)境工程原理》的主要研究方法

第二十九頁，共三十八頁，2022年，8月28日《環(huán)境工程原理》課程的任務(wù)是什么？四、問題與討論

第三十頁，共三十八頁，2022年，8月28日

《環(huán)境工程原理》課程的主要任務(wù)是系統(tǒng)、深入地闡述環(huán)境污染控制工程，即水質(zhì)凈化與水污染控制工程、大氣（包括室內(nèi)空氣）污染控制工程、固體廢物處理處置與管理和資源化工程、物理性污染（熱污染、輻射污染、噪聲、振動(dòng)）控制工程、自然資源的合理利用與保護(hù)工程、生態(tài)修復(fù)與構(gòu)建工程以及其它污染控制工程中涉及到的具有共性的工程學(xué)基礎(chǔ)、基本過程和現(xiàn)象以及污染控制裝置的基本原理，為相關(guān)的專業(yè)課程打下良好的理論基礎(chǔ)。四、問題與討論

第三十一頁，共三十八頁，2022年，8月28日環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)原理可以分為哪幾類？它們的主要作用原理是什么？四、問題與討論

第三十二頁，共三十八頁，2022年，8月28日從技術(shù)原理上看，環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)原理可以分為“隔離技術(shù)”、“分離技術(shù)”和“轉(zhuǎn)化技術(shù)”三大類。隔離技術(shù)是將污染物或者污染介質(zhì)隔離從而切斷污染物向周圍環(huán)境的擴(kuò)散，防止污染近一步擴(kuò)大。分離技術(shù)是利用污染物與污染介質(zhì)或其它污染物在物理性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì)上的差異使其與介質(zhì)分離，從而達(dá)到污染物去除或回收利用的目的。轉(zhuǎn)化技術(shù)是利用化學(xué)或生物反應(yīng)，使污染物轉(zhuǎn)化成無害物質(zhì)或易于分離的物質(zhì)，從而使污染介質(zhì)得到凈化與處理。四、問題與討論

第三十三頁，共三十八頁，2022年，8月28日土壤污染可能帶來的危害及其作用途徑。四、問題與討論

第三十四頁，共三十八頁，2022年，8月28日土壤污染的危害及其作用途徑主要有以下幾個(gè)方面：①通過雨水淋溶作用,可能導(dǎo)致地下水和周圍地表水體的污染;②污染土壤通過土壤顆粒物等形式能直接或間接地為人或動(dòng)物所吸入;③通過植物吸收而進(jìn)入食物鏈,對(duì)食物鏈上的生物產(chǎn)生毒害作用等。四、問題與討論

第三十五頁，共三十八頁，2022年，8月28日1.3去除水中的懸浮物，有哪些可能的方法，它們的技術(shù)原理是什么？1.4空氣中揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）的去除有哪些可能的技術(shù)，它們的技術(shù)原理是什么？五、作業(yè)

第三十六頁，共三十八頁，2022年，8月28日1.3去除水中的懸浮物，有哪些可能的方法，它們的技術(shù)原理是什么？解：去除水中懸浮物的方法主要有：沉淀、離心分離、氣浮、過濾（砂濾等）、過濾（篩網(wǎng)過濾）、反滲透、膜分離、蒸發(fā)濃縮等。上述方法對(duì)應(yīng)的技術(shù)原理分別為：重力沉降作用、離心沉降作用