环境工程基础考点整理2.docx
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环境工程基础考点整理2
环境工程期末考点整理
第三章
第一节水的生物化学处理方法
1、废水处理中主要的微生物处理者是细菌，要防止过多的真菌（丝状菌）出现
2、细菌生长曲线（减速增长期或稳定器是效果最好的）
第二节好氧悬浮生长处理技术
1、活性污泥法
基本流程：
出水
进水
二沉池
曝气池
剩余污泥
回流污泥
活性污泥（原理）：
向生活污水中不断注入空气，维持水中有足够的溶解氧，经过一段事件后，污泥即生成一种絮凝体。
该絮凝体是由大量微生物构成的，易于沉淀分离，使污水得到澄清，这就是活性污泥。
过程与机理
●吸附阶段：
由于絮状的活性污泥表面积很大，表面具有多糖粘液层，污水与活性污泥接触后很短时间内，水中有机物迅速降低，这就是吸附作用引起的。
●氧化阶段
微生物将一部分吸附阶段的有机物氧化分解获取能量，另一部分则合成新的细胞，速度较慢。
●絮凝体形成阶段
氧化阶段合成的菌体有机体絮凝形成絮凝体，通过重力沉淀从水中分离出来，使水得到净化。
（对数增长期出水不易形成絮凝体，内源呼吸期出水效果较好）
影响因素
●溶解氧：
缺氧会产生丝状菌，污泥膨胀，一般2-4mg为宜。
●营养物质：
BOD5：
N:
P=100:
5:
1（注：
厌氧为200：
5：
1）
●PH和温度：
6.5-9.0，20-30C°
评价指标
●混合液悬浮固体（MLSS）：
指曝气池中污水和活性污泥混合后的混合液悬浮固体数量，也称混合液污泥浓度，单位为mg/L，是计量曝气池中活性污泥数量的指标。
（一般2000mg/L-4000mg/L）
●污泥沉降比（SV）
指曝气池混合液在100ml量筒中静置沉淀30min后，沉淀污泥占混合液的体积分数。
（15%-30%）
●污泥指数（SVI）
污泥指数是污泥容积指数的简称，指曝气池出口处混合液经30min沉淀后，1g干污泥所占的容积。
SVI=污泥沉降比（SV）*100ml÷污泥干重（g）
一般在50-150左右，太低缺乏吸附能力，太高难以分离
污泥负荷（计算必考，注意单位）
Ls=Q（S0-S1）/VX
Ls：
污泥负荷
Q:
每天进水量，立方米/天
S0：
原水有机物浓度
X：
单位体积污泥浓度毫克/升
V：
曝气池有效体积
2、机械曝气池的类型（竖式和卧式）
3、曝气氧化塘
曝气氧化塘的净化机理与活性污泥法非常相似，但分离的污泥并不会流，靠延长污水在塘中停留时间，来提高处理效率，所以实质上，这是介于氧化塘和延时曝气之间的废水处理方法
第三节好氧附着生长处理技术
好氧附着生长系统是利用细菌等好氧微生物和原生动物、后生动物等好氧微型动物附着在某些载体上进行生长繁殖、形成生物膜，当污水与膜接触是，水中的有机污染物作为营养被膜中生物摄取并分解，从而使污水得到净化的系统。
其代表工艺有生物滤池、生物转盘和生物接触氧化等。
1、生物滤池
（1）高负荷生物滤池
要求进水的BOD5不大于200mg/L，否则需要处理出水回流稀释。
出水
二沉池
滤池
初沉池
原污水
（2）塔式生物滤池
（3）曝气生物滤池
2、生物转盘
3、生物接触氧化法
4、生物流化床（也属于生物膜法）
第四节厌氧生物处理技术
1、厌氧生物处理机理（DO=0）
四阶段理论：
水解阶段（池1）：
复杂非溶解有机物→简单溶解性有机物
产酸发酵（池2）:
简单溶解性有机物→挥发性脂肪酸和醇
产氢产乙酸（池2）:
挥发性脂肪酸和醇→乙酸，CO2,H2
产甲烷（池2）:
乙酸，CO2,H2产甲烷
2、影响因素
温度：
低温消化（5-15）、中温消化（30-35）和高温消化（50-55），温度越高越短
酸碱度：
甲烷菌在6.8-7.2，因此要有缓冲物质，一般保持2000-3000mg/L的碱度（CaCO3）计算
负荷：
以投配率表示（每日加入消化池的新鲜污泥体积或高浓度污水容积与消化池容积的比率），过高，产酸大于产甲烷，ph下降，产气率降低。
过低，成本高。
碳氮比：
（10-20）：
1较好，过高产氮量不足，缓冲能力较低，过低则PH上升，杀死甲烷菌。
有毒物质
3、两相厌氧处理系统与两级厌氧处理系统
两相：
1、2阶段在一个池子，3、4阶段在一个池子
两级：
两个同阶段池子串联
第五节生物脱氮除磷技术
1、水中N的转化（重要
有机氮→（氨化）→氨氮→（好氧微生物）→硝化（NOx，有机物浓度低）→（反硝化，缺氧,有机物）→N2
工艺
●二段生物脱氮处理
缺氧反硝化池
原污水
曝气氧化硝化池
排放
沉淀池
曝气
沉淀池
排泥
污泥回流
2、生物脱磷工艺
机理：
在好氧条件下（好氧排出超量P,吸收有机物），聚磷菌不断摄取并氧化分解有机物，产生的能量一部分用于磷的吸收和磷的聚合，一部分则通过与H3PO4结合，转化为ATP贮存起来。
处理过程中，通过从系统中排出污泥以达到去除磷的目的。
需要不断去除磷高污泥
A^2/O工艺
P↑BOD↓
BOD↓P↓NH4↓
BOD↓NOx↓
出水
沉淀池
好氧段（O）
厌氧段（A）
缺氧段（A）
进水
内循环
富磷剩余污泥
污泥回流
第六节水处理厂污泥处理技术
1、格栅→沉砂池（除悬浮物和有机）→初沉池→生物处理→二沉池（排除生物污泥）→消毒
除消毒外，都会产生污泥
2、含水率计算V1/V2=100%-P2/100%-P1
3、污泥浓缩方法
重力浓缩法（压缩沉淀）、气浮浓缩法和离心浓缩法
第五章
1、大气结构
（1）对流层（大气污染主要层）
（2）平流层（臭氧空洞）
（3）中间层
（4）暖层
（5）散逸层
2、颗粒污染物粒径及概念
斯托克斯（stokes）直径（dst）:
指在同一流体中与颗粒的密度相同和沉降速度相等的圆球的直径
空气动力学当量直径（da）
指在空气中与颗粒的沉降速度相等的单位密度（ρ=1g/cm3）的圆球的直径。
Pm2.5（细颗粒物）：
是指悬浮在空气中，空气动力学当量直径≤2.5μm的颗粒物（pm10类似）
3、一次污染与二次污染
一次污染：
一次污染是指直接从污染源排放到大气中的原始污染物质。
二次污染：
二次污染是指由一次污染物与大气中已有组分或几种一次污染物指间经过一系列化学或光化学反应而生成的新的污染物，主要有硫酸烟雾和光化学厌恶。
4、污染源
点源：
污染物集中于一点或相当小的范围排放（例如烟囱）
线源：
公路等
面源：
即在相当大的范围有许多污染排放点（居民区、商业区）
5、环境空气质量标准
有行业标准用行业标准，无行业标准用综合标准，二者不交叉。
●环境空气质量标准
分三级：
自然保护区等、居民区、工业区
第六章
第一节颗粒污染物控制技术
1、净化效率（选择）
η=（1-Qeρe/Qoρo）100%
多级串联η=1-（1-η1）（1-η2）……（1-ηn）
第二节机械除尘器
处理对象：
密度大，较重的颗粒，50μm以上，作为高效除尘的预处理
缺点：
效率较低
类型：
●重力沉降室（类比沉淀池）
重力沉降室通过重力作用使尘粒从气流中沉淀分离的除尘装置。
●惯性除尘器
利用尘粒本身的惯性力作用使其与气流分离的除尘装置
第三节旋风除尘器
处理对象：
小颗粒，5-15μm
运用的作用力：
离心力
半分离直径：
旋风除尘器除尘效率50%时的颗粒直径。
影响因素：
气体流量越大、颗粒密度越大、气体粘度越小、气体温度越低，分离效率就越高。
第四节电除尘器
运用作用力：
静电力
优点：
能耗低、效率高，适合高温高压场合
缺点：
不易实现高比电阻颗粒的捕集
工作原理
（1）粉尘荷电
●电场荷电
●扩散荷电
（2）荷电粒子迁移、沉积
（3）集尘极表面清灰
影响因素
●粉尘的导电性
●气体的含尘浓度（不能太高）
效率计算（选择）：
η=1-exp（-Ac/Q×wp）
第五节袋式除尘器
原理：
袋式除尘器是使含尘气体通过纤维织物（滤料）将粉尘分离捕集的装置。
优点：
●除尘效率高
●能处理高比电阻颗粒
●不受气体高浓度的影响
●结构简单。
缺点：
不能处理腐蚀性气体，不能在高温高压下运行
影响除尘效率的因素：
●滤料的结构（例如空隙大小）
●粉尘粒径
●粉尘层厚度（类似拥挤沉淀）
●过滤速度
●清灰方式
布袋个数计算（重要，必考计算）
Vf=Q/Af，η=Afπd，Af=2πrl，n=A/a
其中q是要处理的烟气体积流量
例题：
（步骤：
计算总过滤面积→确定滤袋尺寸→计算每条滤袋面积→计算滤袋条数）
某除尘系统采用袋式除尘袋，已知袋式除尘器入口风量为900000m3/h，过滤风速为1m/min，滤袋规格（直径×长度）为160mm×6000mm，试计算最少需要多少条滤袋
第六节湿式除尘器
原理：
湿式除尘器是使气体与液体（一般为水）充分接触，将粉尘洗涤下来而使气体净化的装置。
优点：
可处理高温高压，易燃易爆的气态污染物
缺点：
污水需要再处理
文丘里洗涤器（高效湿式洗涤器）
洗涤液
构成
接旋风分离器
含尘气流
6、连接管
5、扩散管
4、喉管
3、喷嘴
2、收缩管
1、进气管
第七章气态污染物控制技术
第一节气态污染净化原理
1、吸收法
原理：
吸收是根据气体混合物中各组分在液体溶剂中物理溶解度或化学反应活性的不同，而将有害组分从气流中分离出来的过程
吸收速率：
化学吸收（常用）速率大于屋里吸收速率
2、吸附法
对象：
气量不大，浓度不高，毒性大的有机气体
运用作用力：
分子引力，化学键力
优点：
可处理有毒气体，可回收组分，设备简单，易实现自动化
缺点：
吸附容量小，设备体积大
3、催化法净化（处理为其）
原理：
催化转化是借助催化剂催化作用，使气体污染物在催化剂表面上发生化学反应，转化为无害或易处理
催化剂
催化剂组成：
活性组分+助催化剂+载体
第二节二氧化硫控制技术
1、概述
源头处理：
洗煤、气化和液化、型煤固硫、重油
末端处理：
密度大回回收，密度低末端治理
2、方法
湿法：
（1）石灰石/石灰湿法烟气脱硫
石灰石/石灰湿法烟气脱硫是采用石灰石或者石灰浆液脱除SO2的方法。
现在是最为成熟、应用最为广泛的方法。
（2）氧化镁湿法烟气脱硫技术
氧化镁湿法烟气脱硫技术具有脱硫效率高（90%以上）、可回收S，可避免产生固体废物等优点，在镁较充足的地区是具有竞争性的技术。
（3）海水烟气脱硫
利用天然海水的碱度，实现脱硫烟气中二氧化硫的一种脱硫方法，适合在海边、海水置换条件好，用海水作为冷却水和燃用低硫煤的电厂。
（4）湿式氨法洗气脱硫技术
用一定浓度的氨水作吸收剂，最终的副产物是可用作农用肥的硫酸铵，脱硫率为90~99%，价格较高。
半干法——喷雾干燥法烟气脱硫技术
该技术的原理是由空气加热器出来的含S02烟气进入喷雾干燥器中，与高速旋转喷嘴喷出的五花浆液混合，气相中SO2迅速溶解于滴状液状中，并于吸收剂发生反应，从而脱硫。
干法——循环流化床
循环流化床烟气脱硫原理是利用循环流化床强烈的传热和传质特性，在流化床内加入石灰脱硫剂从而达到脱硫，并除掉部分有害气体的目的。
第三节氮氧化物污染控制技术
氮氧化物95%以上是NO，其余的主要为NO2，有体积大的特点
1、选择性催化还原烟气脱硝（SCR）
目前应用最广的技术，主要通过NH3作还原剂，将NOx还原成N2，
特点：
●脱除效率高，可以达到80%-90%
●二次污染小
●技术较成熟，应用广发
●投资和运行成本高
反应温度：
300-400℃
2、选择性非催化脱硝（SNCR）
在该工艺中，尿素或氨基化合物在较高的反应温度（930~1090）注入烟气，将NOx还原成N2，效率在30%-60%，反应温度高
第四节挥发性有机污染物控制技术
燃烧工艺（注意爆炸极限）
1、直接燃烧法
2、热力燃烧法
通过燃烧其他燃料把废气温度提高到热力燃烧所需要的温度。
3、催化燃烧法
第五节大气污染物的稀释法控制技术
干绝热递减率（名词解释）：
干空气绝热上升或下降单位高度（100米）温度上升或下降的数值。
温度层结：
r＜rd正常层结
r＜0逆温层结
r=rd中性（等温）层结
烟气抬升高度=几何高度+抬升高度（喷出、浮生、瓦解、变平）
影响烟气抬升的因素
（1）自身热力因素（工厂决定）
出口风速越大，温度越高，高度越高
（2）当地气象条件
环境风越大，大气湍流强度越强，高度越低
大气稳定度等级（A不稳定-D稳定）：
是否容易在垂直方向上发生对流
第九章
1、固体废物
人类一切活动过程中产生的，对原过程已不再具有使用价值而被废弃的固态或半固态物质，成为固体废物。
往往有一定利用性，因此固体废物的概念是相对的。
2、固体废物的危害
●占据大片土地
●污染土壤、水体、危害人类监控
●污染大气、影响卫生环境
3、三化（注意顺序）
减量化→资源化→无害化
第十章
第一节城市垃圾压实技术
压实是为了减少固体废物表观体积、提高运输与管理效率的一种操作技术。
ρ=Ws/Vm=（Wm-Wh2o）/Vm
第二节城市垃圾破碎技术
城市垃圾破碎技术的目的是为了减小其粒度，使之质地均匀，从而降低孔隙率并增大密度。
常温机械破碎（缺点：
噪声大）
●锤式破碎机
●剪式破碎机
●鄂式破碎机
低温破碎（使用对象：
常温处理成本高的垃圾，如塑料、轮胎、金属）
第三节城市垃圾分选技术
城市垃圾分选的目的是将各种有用的资源采用人工或机械方法分门别类地分离开来，回用于不同的生产中。
分选技术：
风力分选、磁力分选、筛选
第四节固体废物脱水与干燥
1、V1/V2=100%-P2/100%-P1
第五节危险废物的化学处理与固化
固化：
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，使之呈现化学稳定或密封性的一种处理方法。
方法：
●水泥固化
水泥固化是以水泥为固化基质，利用水泥与水反应后可形成坚固块体的特征，将危险废物包容其中，从而达到减小表面积，降低渗透性，使之能在安全条件下运输和处置。
●石灰固化
石灰固化是以石灰为固化基质，固定危险废物的方式
●沥青固化
沥青固化使用热塑性材料固化，此类材料为较坚硬的固体，在较高的温度下，有可塑性和流动性，利用测特性，客队危险废物固化处理。
第十一章
第三节生物转化产品的回收
1、城市垃圾堆肥化
将垃圾转化为稳定的腐殖质
2、好氧堆肥工艺过程
分为野外人工堆肥（时间长，5~6周）和工厂化机械堆肥两种
阶段：
（1）发酵阶段
条件:
碳氮比（C/N）：
在20：
1-30；1为宜，过少时将逸出氨气，过多时将使的发酵受阻。
含水率：
40%-60%
温度：
高温下可杀灭寄生虫等
PH：
5-8，小于4.5则表明供氧不足，大于8.5时，将有氨气逸出。
空气需要量：
实际供气量往往是理论值的2-10倍
（2）熟化阶段
熟化是指将新发酵的肥料在相对静止的条件下继续完成有机物分解的过程，是较难降解的有机物得到进一步降解。
肥料熟化的主要指标是其中的淀粉质得到完全分解，C/N达到12：
1左右。
（3）加工
（4）储存
3、城市垃圾厌氧消化处理与沼气（CH4）回收
碳氮比：
20：
1-30：
1
温度：
55-60
PH与碱度：
6.8-7.5，碱度在2000-3000mg/L
第四节垃圾焚烧与热转化产品的回收
1、垃圾焚烧3T原则
Temperature温度
Time时间
Turbulence湍流（适度供风）
2、二恶因治理（必考）
源头：
焚烧前分类回收
减少炉内产生量：
温度在850以上，停留时间2s以上
末端控制：
减少低温区时间
去除方法：
吸附法、半干式洗气、布袋
3、热解定义
大多数有机物又热不稳定特征，将其置于缺氧、高温条件下，在分解与缩合共同作用下，大分子有机质将发生裂解，转化为相对分子质量较小的气态、液态与固态组分，有机物在这种条件下的化学转化成为热解。
含碳有机物→（缺氧加热）箭头CH4、H2等可燃汽液+炭黑
4、焚烧与热解区别与联系
焚烧
热裂解
处理对象
生物质、塑料类、橡胶等
氧需求
需氧
无氧或缺氧
热效应
放热
吸热
产物
二氧化碳、水
气、由、炭黑
利用
就地利用
贮存或远距离运输
二次污染
二次污染大
二次污染小
第五节固体废物的最终处置
1、卫生填埋选址要求
（1）场地有效利用面积
要保证5-20年的使用
（2）运输距离
（3）土壤与地形条件
（4）气象条件
（5）地表与地质、水文条件（考虑地下水）
（6）地区环境条件
（7）最红利用与开发
2、渗滤液来源
垃圾自有水分、填埋后发生反应产生
3、卫生填埋组成
防渗层、顶盖、渗滤液收集系统、气体收集和检测系统
4、填埋气（CH4和CO2）
治理填埋气系统：
可渗透层、不可阻挡层、气体导排系统
5、危险废物安全填埋场的结构和安全措施
●防渗层透率＜10^-6m/s
●比卫生填埋多了鉴别及固化稳定系统
●必须自己处理渗滤液，不能混合到污水处理厂处理
第十二章
1、人听觉范围
20hz-20000hz，低于20为次声波，高于20000为超声波
2、噪声测量
（1）声强与声压级
声强：
垂直于声波传播方向，单位时间内通过单位面积的声能量称为声强，用符号I表示，单位是W/m2。
声强越大，表示声音越大。
声强级：
将声强对数化成为声强级，级的单位是贝尔，1/10贝尔被称为分贝。
L1=10lgI/I0（其中I0是基准声强级）
声压：
声波在空气中传播时，声压（p）实际上随时间迅速变化，对应于某一瞬时的声压叫做瞬时声压。
声压级：
LP=20lgPe/P0，其中LP是对应于声压P的声压级，P0是基准声压。
合成是10lg（10^0.1LP1+10^0.1LP2）
3、噪音控制技术
（1）源头控制
（2）传播途径上：
●局部降噪
分为吸声：
减少反射，吸声材料一般是微孔结构，吸声系数≥0.2
隔声：
重而密实的材料，增加反射，减少透射
●消声器
阻性：
抵消高频噪音抗性：
抵消低频噪音
（3）保护听者
升级会员 