环境工程学03.docx
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环境工程学03
第一章：
水的循环与污染
水污染可根据杂质的不同而主要分为化学性污染、物理性污染和生物性污染。
化学性污染物质包括无机污染物质、无机有毒物质、有机有毒物质、需氧污染物质、植物营养物质、油类污染物质。
水中固体按其溶解性能可分为溶解固体和悬浮固体，按挥发性能可分为挥发性固体和固定性固体。
常用蒸发烘干温度为103-105摄氏度。
碱度：
水接受质子的能力，即水中所有能与强酸相作用的物质所接受H+的物质的量的总和。
用酚酞作指示剂时，滴定的终点为PH8.2~8.4，称为酚酞碱度或P碱度。
此时，水中的氢氧化物全部被中和，并有一半的碳酸盐转化为碳酸氢盐。
即P碱度＝1/2CO32-+全部OH-。
用甲基橙作指示剂时，滴定的终点pH为4.3~4.5，称为甲基橙碱度或M碱度。
此时，水中的氢氧化物、碳酸盐及碳酸氢盐全部被中和，所测得的是水中各种弱酸盐类的总和，因此又称为总碱度。
即M碱度＝全部HCO3-+全部CO32-+全部OH-。
测定结果
氢氧化物碱度[OH-]
碳酸盐碱度2[CO32-]
重碳酸盐碱度[HCO3-]
P=0
0
0
T
P<1/2T
0
2P
T-2P
P=1/2T
0
T
0
P>1/2T
2P
2（T-P）
0
P=T
T
0
0
硬度：
水的硬度是由于水中存在某些二价金属离子而产生的，它们能与肥皂作用生成沉淀和与水中某些阴离子化合生成水垢！
钙镁浓度的总和称为总硬度。
总硬度=碳酸盐硬度（主要由钙、镁的碳酸盐和重碳酸盐所形成，能经煮沸而除去，又称暂时硬度）+非碳酸盐硬度（主要由钙、镁的硫酸盐、氯化物形成）
化学需氧量COD：
利用化学氧化剂（如高锰酸钾）将水中可氧化物质（如有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等）氧化分解，然后根据残留的氧化剂的量计算出氧的消耗量。
是表示水质污染度的重要指标。
生化需氧量BOD：
水中有机物由于微生物的生化作用进行氧化分解，使之无机化或气体化时所消耗水中溶解氧的总数量。
CODCr>BOD20>BOD5>CODMn
第二章：
水的化学处理方法
粗大颗粒物的去处设备有格栅、筛网、微滤机、沉砂池、离心机和旋流分离器。
胶体的脱稳：
压缩双电层、吸附电中和作用、吸附架桥作用、网捕作用。
在常用的澄清池中，属于泥渣循环分离型的有机械加速澄清池和水力循环澄清池；属于悬浮泥渣过滤型的有普通悬浮澄清池和脉冲澄清池。
滤池按进出水及反冲洗水的供给与排除方式分有普通快滤池、虹吸滤池和无阀滤池。
水的软化与除盐：
水中的Ca2+、Mg2+等二价金属阳离子会形成硬度，HCO3-等阴离子会形成碱度，而水中阴阳离子的总量成为水的含盐量。
降低水中Ca2+、Mg2+含量的处理称为谁的软化；降低水中部分和全部含盐量的处理称为水的除盐。
软化方法：
加热软化法、药剂软化法（石灰法、石灰-纯碱法、石灰-石膏法）、离子交换法
离子交换四个步骤：
交换、反洗、再生、清洗。
交换：
交换过程主要是与树脂性能、树脂层高度、原水浓度、水流速度以及再生程度等因素有关。
当出水中的离子浓度达到限值时应进行再生。
反洗：
反洗的目的在于松动树脂层，以便下一步再生时注入的再生液能分布均匀，同时也及时地清除积存在树脂层内的杂质、碎粒和气泡。
反洗使树脂层膨胀40%-60%，反冲流速约15m/h，历时约15min
再生：
再生过程也就是交换反应的逆过程。
使具有较高浓度的再生液流过树脂层，将先前吸附的离子置换出来，从而使树脂的交换能力得到恢复
清洗：
清洗是将树脂层内残留的再生废液清洗掉，直到出水水质符合要求为止。
清洗用水量一般为树脂体积的4-13倍。
吸附等温线按形状可分为：
Langmuir型、BET型、Freundlich型
Langmuir型即单分子层吸附模型，吸附结合力的作用范围最多不过是单分子层的厚度，超过这个范围不会发生吸附，q=abρ/（1+bρ）；a、b分别为与最大吸附量和吸附能量有关的常数；
BET型即多分子吸附，分子在吸附剂表面能够连续重叠、无限地吸附，q=Vmbρ/（1+bρ）
Freundlich型即经验公式：
q=K*ρ1/n1/n直线斜率，水处理污染物浓度较低，在利用活性碳吸附时常用该型。
膜分离技术：
用一种特殊的半透膜将溶液隔开，使一测溶液中的某种溶质透过膜或者溶剂渗透出来，从而达到分离溶质的目的。
凡是在溶液中一种或几种成分成分不能透过，而其他成分能透过的膜，都叫做半透膜。
扩散渗析、电渗析、反渗透、超滤
离子交换膜可制成均相膜和非均相膜两类，须通电。
而离子交换树脂就属于非均相膜。
异相膜是将离子交换树脂磨成粉末加入粘合剂滚压在纤维网上而制成的，也有直接滚压成膜的；均相膜一般与离子交换树脂具有同样的组成，将制造离子交换树脂的母体材料制成膜状物，作为底膜，然后在上面嵌接上具有交换能力的活性基团而制成。
离子交换树脂达到交换平衡时因为离子停留在活性基团上而失活，等待再生时由再生剂中的同电性离子将其取代下来。
离子交换膜则是膜体上活性基团所吸附的离子在直流电场作用下通过相互接触的活性基团或他们之间的溶液不停地定向传递迁移，直到透过膜体进入浓室为止，因此电渗析离子交换膜在使用时无所谓失效，也不需要再生。
氯消毒：
[HOCl]杀毒能力比[OCl-]强，PH取3-7时消毒效果较好。
余氯的组成：
游离性余氯（Cl2、HOCl、OCl-）、化合性余氯（NH2Cl、NHCl2）
中和法——酸碱废水中和法、药剂中和法、过滤中和法
高级氧化技术：
凡反应涉及水中羟基自由基（·OH）的氧化过程，即为高级氧化过程。
臭氧氧化技术、过氧化氢氧化技术、光化学氧化技术、湿式氧化技术、组合高级氧化技术和其他氧化技术。
P206异养菌代谢过程图式
Monod公式：
在对数生长期，假如细菌生长需要的一种基本物质（基质）供给量不足时，该基质就成为细菌生长的控制因素，这时的细菌的比增长速度和限制性基质浓度的关系用Monod公式表示：
μ=μmS/（ks+S）；μ-细菌比增长速率，d-1；μm-基质达到饱和时，细菌最大比增长速率，d-1；S—残存于溶液中的基质浓度，mg/L；ks—半速率常数，也称饱和常数，即μ=1/2μm时的基质浓度，mg/L
好氧悬浮生长处理技术重点复习
污泥龄（θc）：
表示新增长的污泥在曝气池中的平均停留时间。
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，单位是天（d）
活性污泥是由细菌、真菌、原生动物和后生动物等多种微生物群体组成的一个小生态系统。
占优势的主要是以菌胶团存在的细菌和固着型纤毛类原生动物。
活性污泥的性能指标包括：
混合液悬浮固体（MLSS），混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）污泥沉降比SV），污泥体积指数（SVI），污泥密度指数（SDI）。
MLSS=Ma+Me+Mi+Mii
Ma--具有代谢功能活性的微生物群体；Me--微生物（主要是细菌）内源代谢、自身氧化的残留物；Mi--由原污水挟入的难为细菌降解的惰性有机物质；Mii--由污水挟入的无机物质。
P212图3—6、、P229例3—1
好养附着生长处理技术工艺：
生物滤池、生物转盘、生物接触氧化。
厌氧生物处理的机理有机物的厌氧分解可分为酸性消化和碱性消化两个阶段
影响厌氧生物处理的主要因素有基础因素（污泥浓度、营+你妹养、混合接触状况，有机负荷）和环境因素（温度、酸碱度、负荷、碳氮比、有毒物质）
好氧工艺和厌氧工艺的区别
生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和NH3-N转化为N2和NxO气体的过程。
硝化菌将氨氮转化成硝酸盐的过程称为硝化。
由氨氧化菌（亚硝化菌）和亚硝酸盐氧化菌（硝化菌）统称为硝化细菌。
硝化两步反应：
NH4++3/2O2——NO2-+2H++H2O-278.42kJNO2-+2O2——NO3—72.27kJ
反6NO3-+2CH3OH——6NO2-+2CO2+4H2O6NO2-+3CH3OH——3N2+3CO2+3H2O+6OH-
生物脱氮处理工艺：
曝气氧化硝化-反硝化脱氮两段工艺流程、含氮有机物氧化-硝化-反硝化脱氮三段工艺流程图、循环法生物脱氮工艺或A/O（缺氧/好氧）工艺。
同步脱氮除磷技术：
A2/O工艺（厌氧缺氧好氧）、Bardenpho工艺（缺氧好氧缺氧好养）、Phoredox工艺（B前加一个厌氧）；Bardenpho工艺（沉淀池排泥；第一缺氧反应器反硝化释放磷；好氧去除BOD，硝化，吸磷；第二缺氧释放磷，反硝化脱氮；快速好氧吸磷，硝化，去除BOD）。
Phostrip除磷工艺，单纯除磷。
总悬浮颗粒物（TSP）：
大气中粒径小于100μm的所有固体颗粒。
PM10指大气中颗粒小于10μm，易被吸收且不易排出的固体颗粒。
P360例6—2
旋风除尘：
使含尘气流作旋转运动，借助于离心力降尘粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使尘粒落入灰斗。
普通旋风除尘器由简体、锥体和进、排气管等组成。
结构简单，占地面积小，投资少，操作维修方便，压力损失中等，动力消耗不大，可用各种材料制造，适用于高温高压及有腐蚀性气体，并可直接回收颗粒物。
一般用于捕集5—15μm的颗粒物，除尘效率可达80%。
缺点对粒径小于5μm的颗粒的捕集效率不高，一般作预除尘用。
静电除尘：
在强电场中空气分子被电离为正离子和电子，电子奔向正极过程中遇到尘粒，使尘粒带负电吸附到正极被收集。
主要由放电电极和集尘电极组成。
其分离悬浮粒子的能量通过静电力直接作用在尘粒上，而不是作用在整个气流上，因而分离陈立所用的能量很低。
因为相对大的静电力作用在粒子上，即使对极微小的离子也能有效地捕集，故除尘效率很高达99%。
具有气量大，能连续操作，可用于高温高压的场合。
缺点是设备庞大，占地面积大，一次性投资费用高，不易实现对高比电阻粉尘的捕集。
袋式除尘：
利用棉毛或人造纤维等加工的滤布捕集尘粒的过程。
特点：
除尘效率高，对细粉也有很高的捕集效率，可达99%；适应性强，能处理不同类型的颗粒污染物（包括电除尘器不一处理的高比电阻粉尘），设计可小可大；操作弹性大，入口气体含尘浓度变化较大时对除尘效率影响不大，对气流变化有一定的适应性；结构简单，使用灵活，便于回收干料，不存在污泥处理。
缺点：
不耐高温，不耐腐蚀，温度要低于300°C；不适于去除粘结性强和吸湿性强的颗粒。
机械力—中心喷雾旋风分离器；惯性力—冲击式除尘器；摩擦力—文丘里湿式除尘器
第七章：
气态污染物控制
亨利定理：
pi*＝Eixi，式中pi*是稀薄溶液中溶质的蒸气分压，Pa；xi是溶质的物质的量分数；Ei为亨利系数，Pa，其值与温度、压力以及溶质和溶剂的本性有关。
双膜理论N=kAG（pAGpA*）=kAL（cA＊cＡＬ）而１／ｋＡＧ＇＝１／ｋＡＧ＋１／ＨＡｋＡＧ
１／ｋＡＬ＇＝ＨＡ／ｋＡＧ＋１／ｋＡＬ
NA-被吸收组分A的传质速率,kmol/（m2·s）；DAG—组分A在气相中的分子扩散系数，kmol/（m·s·Pa）；DAL—组分A在液相中的分子扩散系数，m2/s；zG—气膜厚度，m；zL—液膜厚度，m；PAG，PAi，PA*，—在气相主体、气—液界面处的分压及液相主体中被吸收组分A的平衡分压，Pa；cAL，cAi，cA*—组分A在液相主体、气—液界面处及与气相分压PA相平衡的浓度，kmol/m3；kAG—气膜分传质系数，mol/（m2·s·Pa）；kAL—液膜分传质系数，m/s；kAG’—组分A以分压表示的总传质系数，mol/（m2·s·Pa）；kAL’—组分A以液相表示的总传质系数，m/s
吸附剂再生方法：
加热解吸再生，降压或真空解吸，置换再生。
固定床吸附装置设计计算方法：
穿透曲线法、希洛夫近似计算法。
燃烧类型
直接燃烧
热力燃烧
催化燃烧
燃烧温度
自热至1100°C进行氧化反应
预热至600-800°C进行氧化反应
预热至200-400°C进行催化氧化反应
燃烧状态
在高温下滞留短时间，生成明亮火焰
在高温下停留一定时间，不生成火焰
与催化剂接触，不生成火焰
特点
不需预热，能回收废气中的热量，只用于浓度高于爆炸下限的气体
预热耗能较多，燃烧不完全时产生恶臭，适用于各种气体
预热耗能较少，催化剂较贵，不能用于使催化剂中毒的气体
生物净化是利用微生物的生命活动过程，把废气中的气态污染物转化成少害甚至无害的物质。
废气生物处理的方法：
活性污泥法、微生物悬浮液法、土壤法和堆肥法。
干绝热递减率：
干空气团或未饱和的湿空气团绝热上升或下降单位高度（通常取100m）时温度降低或升高的数值称为干绝热递减率，以γd表示，定义为：
γd=—（dTi/dz）d
下标i和d分别表示气团和干空气或未饱和湿空气。
理论上可导出得：
γd=g/Cp
Cp—干空气的比定压热容，=1004J/（kg·K）；g=9.81m/s2;代入得γd=0.98K/（100m）
气温递减率：
大气环境中，气温随高度的变化称为气温递减率，以γ表示：
γ=—（dT/dz）环境；γd是对气块而言，γ则是对周围空气而言；γd=0.98K/（100m），是一个常数，γ可正可负，可大可小，不是常数。
Z
23
4
1
1T
1、γ>γd递减；1、γ=γd，中性；3、γ=0等温；4、γ<0逆温。
虚线代表干绝热γd线
单位气体的气团加速度a=gΔz（γ—γd）；Δz气团在垂直方向上的位移；当γ<γd时，若Δz>0，则a<0，刚开始的运动受到抑制，层结稳定；当γ>γd时，若Δz>0，则a>0，刚开始的运动将加速进行，层结不稳定；当γ=γd时，a=0，层结中性；
固废危害：
占据大片土地；污染土壤、水体，危害人类健康；污染大气，影响环境卫生；
“三化”：
减量化、资源化、无害化。
化学成分通常包括近似分析结果和基础成分分析结果。
热值：
单位质量垃圾完全燃烧后，残余物温度降至燃烧前的起始温度时所放出的热量（kJ/Kg）
危险废物：
能引起或导致人类或动物死亡或严重疾病的废物，（有毒有害废物）。
收集系统——看图判断：
拖运容器收集系统传统模式（先去再回）、交换容器模式（先回后去），定点容器系统（沿收集路线）
比阻：
在一定压力下，单位面积上、单位质量滤饼对过滤所产生的阻力。
固化处理是利用物理或化学方法，将危险废物固定或包容于惰性固体基质内，使之呈现化学稳定性或密封性的一种无害化处理方法。
水泥固化、石灰固化、热塑性材料固化、有机聚合物固化、自胶结固化、玻璃固化。
水泥固化：
以水泥为固化基质，利用水泥与水反应后可形成坚固块体的特征，将危险废物包容与其中，从而达到减小表面积、降低渗透性的目的，使之能在较为安全的条件下运输与处置。
垃圾堆肥化是在一定的人工控制条件下，通过生物化学作用，使垃圾中的有机成分分解转化为比较稳定的腐殖肥料的过程，其实质是一种发酵过程。
分为酸性发酵与碱性发酵两个阶段。
机械堆肥工艺包括发酵阶段、熟化阶段、加工、储存。
燃烧过程基本条件3T：
燃烧在炉内的停留时间、燃烧与空气的混合状态、燃烧过程的温度。
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