《环境污染与防治专业基础与实务中级》大纲完美解析Word文档下载推荐.docx

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●杂质或污染物质的单项指标：

如锰、铁、氯化物等；

●无机特性的综合指标：

pH、酸度、碱度、硬度、总含盐量、氧化还原电位等；

●有机污染物的综合指标：

COD（使水样中能被氧化的物质氧化所需耗用氧化剂的量），BOD5（有氧条件下，微生物分解水体中有机物质的生物化学过程中所需溶解氧的量），TOC

●微生物指标：

●放射性指标：

总α放射性、总β放射性，单位Bq/L

（二）废水处理方法

1、熟悉水污染对人类的危害

水污染后，通过饮水或食物链，污染物进入人体，使人急性或慢性中毒。

砷、铬、铵类、苯并（a）芘等，还可诱发癌症。

被寄生虫、病毒或其它致病菌污染的水，会引起多种传染病和寄生虫病。

重金属污染的水，对人的健康均有危害。

被镉污染的水、食物，人饮食后，会造成肾、骨骼病变，摄入硫酸镉20毫克，就会造成死亡。

铅造成的中毒，引起贫血，神经错乱。

六价铬有很大毒性，引起皮肤溃疡，还有致癌作用。

饮用含砷的水，会发生急性或慢性中毒。

砷使许多酶受到抑制或失去活性，造成机体代谢障碍，皮肤角质化，引发皮肤癌。

有机磷农药会造成神经中毒，有机氯农药会在脂肪中蓄积，对人和动物的内分泌、免疫功能、生殖机能均造成危害。

稠环芳烃多数具有致癌作用。

氰化物也是剧毒物质，进入血液后，与细胞的色素氧化酶结合，使呼吸中断，造成呼吸衰竭窒息死亡。

我们知道，世界上80%的疾病与水有关。

伤寒、霍乱、胃肠炎、痢疾、传染性肝类是人类五大疾病，均由水的不洁引起。

2、废水处理的基本途径与方法

（1）掌握按处理方法分类：

物理处理法、化学处理法、物理化学法、生物

化学处理法

物理方法：

通过物理作用来清除废水中的污染物称为物理处理法。

常用的方法是利用过滤、沉淀、浮选等技术分离废水中的悬浮污染物。

化学处理法：

通过一些化学反应清除废水中污染物质或使其转化为其它物质从而化有害为无害、有毒为无毒等，称为化学处理法。

常用的方法有中和法、氧化法、凝聚法、石灰解析法等。

1中和法主要用来除废水的酸、碱性。

2氧化法主要是通过氧化作用加速污染物的降解和转化。

一般有三种方式：

一是空气氧化法，即将废水暴露在空气中，利用空气氧化；

二是化学氧化法，即在废水中加高锰酸钾、液氯、臭氧等强氧化剂使其发生氧化反应；

三是电解氧化法，即利用电解的基本原理，使废水中有害物质通过电解过程，在阴阳两级分别发生氧化和还原反应，以消除污染物质。

3化学凝聚法这是处理废水常用的一种方法。

当废水中含有许多胶体物质，用物理方法不易除去时，常加凝聚剂，如硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁、明矾、铝酸钠、氧化铁等，以清除胶体带的电荷，使之变成絮状，迅速下沉。

4电解凝聚法电解凝聚法与化学凝聚法基本相同，即清除胶体上的电荷，使其发生凝聚作用。

不过，后者是促使胶体下沉，前者是促使肢体聚集于液体表面。

电解凝聚法常用于去除废水中的乳化油。

通过电解作用使阳极电板上产生矾花，即氢氧化铁，阴极产生氢气。

矾花和气体气泡不断上升，将乳化油带至液面产生凝聚、吸附和浮托等作用，因此又称电浮选法。

物理化学法：

离子交换法、吸附法、萃取法、分离技术等。

①离子交换法这个方法是使硬水软化的传统方法，现在是深度处理废水和回收其中有用物质的重要方法之一。

常用于除去或回收废水中的重金属。

即利用离子交换作用，把废水中希望除去的或回收的阳离子或交换，然后用水或其它液体淋洗树脂，将其中重金属洗出，树脂复原。

离子交换树脂有天然和人工合成产物两种。

此外，天然的蒙脱石、沸石、多水高岭土和伊利石等均有离子交换吸附能力，也可用于处理废水，并具有来源容易、成本低等优点。

②吸附法吸附法是采用固体多孔吸附剂，吸附废水中的味、臭、色、油、酚等污染物的处理方法。

属于这类吸附剂的有活性炭、活性硅石、硅酸、白土、蒙脱石、氧化铝和骨粉等。

③萃取法采用某种有机溶剂，从废水中除去或回收可溶于该溶剂中的污染物的处理方法，例如，用重质苯、异丙醚等革取废水中的酚。

④泡沫分离这种方法是把空气吹入废水中，或者在废水中投放表面活性物质，使水中形成许多泡沫，水中表面活性或非活性污染物质吸附在泡沫上，升至水面，不断刮去泡沫，就能达到去除污染物的目的。

⑤分离技术膜分离技术可分为电渗析法、扩散渗析法、反渗透法和超滤法四种形式。

a．电渗析法：

溶液中的离子在直流电场的作用下，有选择地通过离子交换膜进行定向迁移，此法多用于海水和苦咸水除盐、制取去离子水等。

b．扩散渗析：

即为浓差渗析，利用半透膜（只能透过溶剂或只透过溶质的膜）使溶液中的溶质由高浓度一侧，通过膜向低浓度一侧迁移。

此法主要用于酸、碱废液的处理、回收和有机、无机电解质的分离、纯化。

c．反渗透：

以压力为推动力，把水溶液中的水分离出来，同时分离、浓缩溶液中的分子态或离子态物质的方法。

反渗透法在化工分离技术、硬水软化、制取高纯水和分离细菌、病毒等方面得到广泛应用。

d．超滤法：

是以压力为推动力，使水溶液中大分子物质和水分离。

其本质是机械筛滤。

在这种方法中，膜表面孔隙大小是主要控制因素。

生化处理法：

利用自然界存在的各种微生物，将废水中有机物进行降解，达到废水净化的目的。

根据废水处理过程中起作用的微生物对氧气要求的不同，废水的生物处理分为好气和厌气生物处理两类。

①好气生物处理法：

在废水中通过大量空气，促使好气微生物大量繁殖，并注意调节pH值（6～9）、温度（20～30℃）和增加必要的养料（BOD∶N∶P=100∶5∶1）等，使之有利于微生物的生长和发育。

它们能将废水中的有机物大量分解，分解为CO2、H2O、NH3和硫酸盐、磷酸盐等，达到去除有机污染物质的目的。

②嫌气生物处理：

是在缺氧条件下，利用嫌气微生物来进行废水处理，这种办法常用于处理有机质含量高的废水，即生化需氧量在5000～10000mg/L以上的废水。

物理法：

利用物理作用处理、分离和回收废水中的污染物。

如，用沉淀法去除水中相对密度大于1的悬浮颗粒的同时回收这些颗粒物；

浮选法（或气浮法）可去除乳状油滴或相对密度接近1的悬浮物；

过滤法可去除水中的悬浮颗粒；

蒸发法用于浓缩废水中不挥发性的可溶性物质等。

化学法：

利用化学反应或物理化学作用处理回收可溶性废物或胶状物质。

如，中和法用于中和酸性或碱性废水；

萃取法利用可溶性废物在两相中溶解度不同的分配，回收酚类、重金属等；

氧化还原法用来去除废水中还原性或氧化性污染物，杀灭天然水体中的病源菌等。

生物法：

利用微生物的生化作用处理废水中的有机物。

如,生物过滤法和活性污泥法用来处理生活污水或有机生产废水。

（2）掌握按处理程度分类：

一级处理、二级处理、三级处理

城市污水成分的99.9%是水，固体物质仅占0.03%~0.06%左右。

城市污水的BOD

一般在75~300mg/L。

根据对污水的不同净化需求，废水处理的各种步骤可划分为一级、

二级和三级处理。

一级处理：

主要去除废水中悬浮固体和漂浮物质，同时还通过中和或均衡等预处理对废水进行调节以便排入受纳水体或二级处理装置。

主要包括筛滤、沉淀、浮选等物理处理法。

经过一级处理后，废水的BOD一般只去除30％左右，达不到排放标准，仍需进行二级处理。

二级处理：

主要去除废水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质。

主要采用生物处理和絮凝等方法，BOD去除率可达90％以上，处理水可以达标排放。

生物法主要是除去一级处理后废水中的有机物，絮凝法是去除废水中的无机悬浮物和胶体颗粒物或低浓度有机物。

三级处理：

是在一级、二级处理的基础上，对难降解的有机物、磷、氮等营养性物质进一步处理。

控制富营养化或达到使废水能够重新回用。

采用的方法可能有混凝、过滤、离子交换、反渗透、超滤、消毒等。

二、大气污染防治基础理论知识

（一）大气污染物的形成

1、大气污染

（1）了解地球大气层：

大气组成和大气结构

大气组成分为恒定、可变和不定三种组分。

氮78.09%、氧20.95、氩0.93%，加上

微量的氖、氦、氪、氙、氡等稀有气体为恒定；

水蒸气（4%以下）和二氧化碳（0.02~0.04%）为可变；

不定组分来源有二：

（1）自然界的火山爆发、森林火灾、地震等自然灾害，形成的尘埃、硫化氢等

（2）人类生产活动产生的，硫氧化物、氨氧化物等。

在均质层中，根据气体的温度沿地球表面垂直方向的变化，分为对流层（12千米,每上升100米,气温降低0.6）、平流层（38km，臭氧在该层）、中间层（35km）、热层（630km，电离层）、逸散层。

（2）掌握大气污染的概念

自然界中局部的质能变化和人类的生产和生活活动，改变大气圈中某些原有组分和向大气中排放有毒有害物质，以致使大气质量恶化，影响原来有利的生态平衡体系，严重威胁着人体健康和正常工农业生产，以及对建筑物和设备财产等构成损坏即为大气污染。

（3）了解大气污染的特点：

局部、区域性、全球性

一般认为大气污染只发生在城市和工业区,那里的大气污染物浓度往往要比农村或郊区高出许多倍,似乎大气污染仅局限于局部地区或是区域性问题。

但从实际表现,大气污染是全球性的问题,因为污染物最终将散布到整个大气层。

（4）熟悉大气污染的危害：

对生物、材料和气候的危害

生物危害：

动物因吸入污染空气或吃含污染物食物而发病或死亡，大气污染物可使植物抗病力下降、影响生长发育、叶面产生伤斑或枯萎死亡。

；

人体受害有三条途径，即吸入污染空气、表面皮肤接触污染空气和食入含大气污染物的食物，除可引起呼吸道和肺部疾病外，还可对心血管系统、肝等产生危害，严重的可夺去人的生命。

材料危害：

大气污染可使建筑物、桥梁、文物古迹和暴露在空气中的金属制品及皮革、纺织等物品发生性质的变化，造成直接和间接的经济损失。

S02与其他酸性气体可腐蚀金属、建筑石料及玻璃表面。

S02还可使纸张变脆、褪色，使胶卷表面出现污点、皮革脆裂并使纺织品抗张力降低。

03及SO2会使染料与绘画褪色，从而对宝贵的艺术产品造成威胁。

气候危害：

大气污染还会导致降水规律的改变。

水循环对于地球上人类的生存是至关重要的。

大气污染影响凝聚作用与降水形成，有可能导致降水的增加或减少。

大气污染对降水化学的影响表现在酸性化合物的输入，即出现酸雨。

酸雨会导致土壤变化，继而引起水体的pH值变化和化学变化。

破坏高空臭氧层，形成臭氧空洞；

二氧化碳等温室气体的增多会导致地球大气增暧，导致全球天气灾害增多；

烟尘等气溶胶粒子增多，使大气混浊度增加，减弱太阳辐射，影响地球长波辐射，可能导致天气气候异常。

（5）熟悉全球性大气污染问题：

酸雨、温室效应、臭氧层破坏

酸雨：

pH值<

5.6时的雨水称为酸雨。

温室效应：

又称“花房效应”，是大气保温效应的俗称。

大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温度增高，因其作用类似于栽培农作物的温室，故名温室效应。

自工业革命以来，人类向大气中排入的二氧化碳等吸热性强的温室气体逐年增加，大气的温室效应也随之增强，已引起全球气候变暖等一系列严重问题，引起了全世界各国的关注。

臭氧层破坏：

人类过多地使用氯氟烃类化学物质（用CFCs表示）是破坏臭氧层的主要原因。

人类活动排入大气中的一些物质进入平流层与那里的臭氧发生化学反应，导致臭氧耗损，使臭氧浓度减少的现象被称作臭氧层破坏或臭氧层损耗。

2、大气污染物的分类和成因

（1）掌握大气污染物的分类：

颗粒污染物和气态污染物

气溶胶状态污染物：

粉尘（1~200μm）、降尘（d>

10μm）、飘尘（0.1~10μm）、总悬浮颗粒物（TSP,d<

100μm）、飞灰、黑烟、液滴、轻雾、重雾

气态污染物：

硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、碳氢化物、硫酸烟雾、光化学烟雾。

按形成过程分为：

一次污染物、二次污染物

一次污染物：

直接从污染源排放的污染物质，SO2、CO、NO、颗粒物等。

二次污染物：

由一次污染物在大气中相互作用经化学反应或光化学反应形成的与一次污染物的物理、化学性质完全不同的新的大气污染物，其毒性比一次污染物还强。

如，硫酸及硫酸盐气溶胶、硝酸及硝酸盐气溶胶、臭氧、光化学烟雾等。

（2）掌握主要大气污染物的来源

天然污染源：

自然污染源是由于自然原因（如火山爆发，森林火灾等）而形成。

人为污染源：

由于人们从事生产和生活活动而形成。

在人为污染源中，又可分为固定的（如烟囱、工业排气筒）和移动的（如汽车、火车、飞机、轮船）两种。

工业企业工业企业是大气污染的主要来源，也是大气卫生防护工作的重点之一。

随着工业的迅速发展，大气污染物的种类和数量日益增多。

由于工业企业的性质、规模、工艺过程、原料和产品种类等不同，其对大气污染的程度也不同。

生活炉灶与采暖锅炉在居住区里，随着人口的集中，大量的民用生活炉灶和采暖锅炉也需要耗用大量的煤炭，特别在冬季采暖时间，往往使受污染地区烟雾弥漫，这也是一种不容忽视的大气污染源。

交通运输近几十年来，由于交通运输事业的发展，城市行驶的汽车日益增多，火车、轮船、飞机等客货运输频繁，这些又给城市增加了新的大气污染源。

其中具有重要意义的是汽车排出的废气。

汽车污染大气的特点是排出的污染物距人们的呼吸带很近，能直接被人吸入。

汽车内燃机排出的废气中主要含有一氧化碳、氮氧化物、烃类（碳氢化合物）、铅化合物等。

（3）掌握粉尘的物理性质

⏹粉尘的密度

⏹粉尘的安息角与滑动角

1.安息角：

粉尘从漏斗连续落下自然堆积形成的圆锥体母线与地面的夹角

2.滑动角：

自然堆积在光滑平板上的粉尘随平板做倾斜运动时粉尘开始发生滑动的平板倾角

3.安息角与滑动角是评价粉尘流动特性的重要指标

4.安息角和滑动角的影响因素：

粉尘粒径、含水率、颗粒形状、颗粒表面光滑程度、粉尘粘性

⏹

粉尘的比表面积

单位体积粉尘所具有的表面积

以质量表示的比表面积

以堆积体积表示的比表面积

⏹粉尘的含水率

1.粉尘中的水分包括附在颗粒表面和包含在凹坑和细孔中的自由水分以及颗粒内部的结合水分

2.含水率－水分质量与粉尘总质量之比

3.含水率影响粉尘的导电性、粘附性、流动性等物理特性

4.吸湿现象

⏹粉尘的润湿性

1.润湿性－粉尘颗粒与液体接触后能够互相附着或附着的难易程度的性质

2.润湿性与粉尘的种类、粒径、形状、生成条件、组分、温度、含水率、表面粗糙度及荷电性有关，还与液体的液体的表面张力及尘粒与液体之间的粘附力和接触方式有关。

3.

粉尘的润湿性随压力增大而增大，随温度升高而下降

4.润湿速度－

5.润湿性是选择湿式除尘器的主要依据

⏹粉尘的荷电性和导电性

粉尘的荷电性

Ø

天然粉尘和工业粉尘几乎都带有一定的电荷

荷电因素－电离辐射、高压放电、高温产生的离子或电子被捕获、颗粒间或颗粒与壁面间摩擦、产生过程中荷电

天然粉尘和人工粉尘的荷电量一般为最大荷电量的1/10

荷电量随温度增高、表面积增大及含水率减小而增加，且与化学组成有关

粉尘的导电性

比电阻

导电机制：

a）高温（200℃以上），粉尘本体内部的电子和离子—体积比电阻

b）低温（100℃以下），粉尘表面吸附的水分或其他化学物质－表面积比电阻

c）中间温度，同时起作用

比电阻对电除尘器运行有很大影响，最适宜范围104～1010

⏹粉尘的粘附性

1.粘附和自粘现象

2.粘附力－克服附着现象所需要的力

3.粘附力：

分子力（范德华力）、毛细力、静电力（库仑力）

4.断裂强度－表征粉尘自粘性的指标，等于粉尘断裂所需的力除以其断裂的接触面积

5.分类：

不粘性、微粘性、中等粘性、强粘性

6.粒径、形状、表面粗糙度、润湿性、荷电量均影响粘附性

⏹粉尘的自燃性和爆炸性

自燃性

存放过程中自然发热→存放过程中自然发热→达到燃点→燃烧

自然发热的原因－氧化热、分解热、聚合热、发酵热

影响因素：

粉尘的结构和物化特性、粉尘的存在状态和环境

爆炸性

粉尘发生爆炸必备的条件：

可燃物与空气或氧气构成的可燃混合物达到一定的浓度

✓最低可燃物浓度－爆炸浓度下限

✓爆炸浓度上限

存在能量足够的火源

（二）大气物理化学基础

1、大气污染物扩散与气象的关系

（1）了解地球大气特征

用气温的垂直分布把大气分成对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。

对流层：

地球大气层靠近地面的一层。

它同时是地球大气层里密度最高的一层，它蕴含了整个大气层约75%的质量，以及几乎所有的水蒸气及气溶胶

平流层：

亦称同温层，是地球大气层里上热下冷的一层，此层被分成不同的温度层，当中高温层置于顶部，而低温层置于低部。

它与位于其下贴近地表的对流层刚好相反，对流层是上冷下热的

中间层：

又称中层是指自平流层顶到85千米之间的大气层

电离层：

是地球大气的一个电离区域。

60千米以上的整个地球大气层都处于部分电离或完全电离的状态，电离层是部分电离的大气区域，完全电离的大气区域称磁层

暖层：

位于中间层上部，暖层上界距地表约800公里，有原子氧和分子氮组成

散逸层：

是暖层顶以上大气层的统称，也叫散逸层、外层。

它是大气的最高层，是大气圈和星际空间的过渡带

（2）了解大气污染物扩散方式

大气污染物在扩散过程中，除了在湍流及平流输送的主要作用下被稀释外，对于不同性质的污染物，还存在沉降、化合分解、净化等质量转化和转移作用。

虽然这些作用对中、小尺度的扩散为次要因素，但对较大粒子沉降的影响仍须考虑。

大气及下垫面的净化作用主要有干沉积、湿沉积和放射性衰变等。

（3）掌握气象要素

气温：

对流层内，随着高度的增加气温逐渐降低，这是因为地面是大气的主要和直接的热源，所以近地面层的温度比上层要高，另一方面，水汽和固体杂质的分布从低空向高空减少，他们吸收地面辐射的能力很强，也使得近地面层气温比上层要高。

气温随高度的变化通常以气温垂直递减率γd来表示。

气温沿垂直高度的分布，这种曲线称为气温沿高度分布曲线或温度层结曲线。

大气中温度层结有四种类型：

气温随高度增加而递减γ〉0，正常分布层结或递减层结；

气温直减率等于或近似等于干绝热直减率，γ=γd，中性层结；

气温不随高度变化，γ=0，等温层结；

气温随高度增加而增加，γ<

0，逆温。

风：

风是空气的水平运动，在低层大气中因为受地面摩擦力的影响，风速随高度增大，形成了有一定规律的垂直分布或称为风的廓线。

在大气边界层以上的自由大气层中，气流不受地面摩擦力的影响为地转风；

在大气边界层的上层和近地层中由于各自气流受力的差异，形成了特殊的气流分布，这便是下面将要讲述的内容。

风直接携带污染物输送，而且影响污染物的扩散，因此风的大小和分布对污染物的分布有很大关系。

2、大气污染化学

（1）了解降水与大气污染

湿沉积（对较大粒子沉降的影响须考虑）包括大气中的水汽凝结物（云或雾）与降水（雨或雪）对污染物的净化作用。

厂址选择还要适当考虑其它象条件。

如低云和雾较多的地区容易形成更大的污染，而降水较多的地区由于雨水可以净化空气中的污染物，使得污染物浓度降低，空气往往较洁净。

当降雨与固定的盛行风常常同时出现的地区，厂址选择中应考虑被污染的雨水可能会被风吹向下风方向的问题。

（2）了解酸雨化学

2SO2+2H2O+O2——2H2SO42NO+O2——2NO2

4NO2+2H2O+O2——4HNO3NH3+HNO4——NH4NO3

（3）了解臭氧破坏化学

CFCl3+hν——CFCl2+ClNO+O3——NO2+O2

CFCl2+hν——CFCl+ClNO2+O——NO+O2

Cl+O3——ClO+O2ClO+O——Cl+O2

总反应：

O+O3——2O2

3、大气污染扩散模式

（1）了解点源扩散模式

（2）了解线源扩散模式

一、湍流与湍流扩散理论

1.湍流、正态分布

低层大气中的风向是不断地变化，上下左右出现摆动；

同时，风速也是时强时弱，形成迅速的阵风起伏。

风的这种强度与方向随时间不规则的变化形成的空气运动称为大气湍流。

气体污染物进入大气后，一面随大气整体飘移，同时由于湍流混合，使污染物从高浓度区向低浓度区扩散稀释，其扩散程度取决于大气湍流的强度。

根据湍流形成的原因可分为两种湍流，一种是动力湍流，它起因于有规律水平运动的气流遇到起伏不平的地形扰动所产生，它们主要取决于风速梯度和地面粗糙等：

另一种是热力湍流，它起因于地表面温度与地表面附近的温度不均一，近地面空气受热膨胀而上升，随之上面的冷空气下降，从而形成垂直运动。

二、高斯扩散模式

（一）连续点源的扩散

连续点源一般指排放大量污染物的烟囱、放散管、通风口等。

排放口安置在地面的称为地面点源，处于高空位置的称为高架点源。

1．大空间点源扩散

高斯扩散公式的建立有如下假设：

①风的平均流场稳定，风速均匀，风向平直；

②污染物的浓度在y、z轴方向符合正态分布；

③污染物在输送扩散中质量守恒；

④污染源的源强均匀、连续。

2．高架点源扩散

在点源的实际扩散中，污染物可能受到地面障碍物的阻挡，因此应当考虑地面对扩散的影响。

处理的方法是，或者假定污染物在扩散过程中的质量不变，到达地面时不发生沉降或化学反应而全部反射；

或者污染物在没有反射而被全部吸收，实际情况应在这两者之间。

3.地面点源扩散

（二）连续线源的扩散

当污染物沿一水平方向连续排放时，可将其视为一线源，如汽车行驶在平坦开阔

的公路上。

线源在横风向排放的污染物浓度相等，这样，可将点源扩散的高斯模式对变量y积分，即可获得线源的高斯扩散模式。

但由于线源排放路径相对固定，具有方向性，若取平均风向为x轴，则线源与平均风向未必同向。

所以线源的情况较复杂，应当考虑线源与风向夹角以及线源的长度等问题。

（三）连续面源的扩散

常用的面源扩散模式为虚拟点源法，即将城市按污染源的分布和高低不同划分为若干个正方形，每一正方形视为一个面源单元，边长一般在0.5～10km之间选取

（三）大气污染物治理方法