第一章-第一讲-绪论课件.ppt

,环境工程原理,污染治理工程中常见的典型关键问题（典型案例分析）,2,需要回答的科学问题：排入到松花江中的硝基苯的去向（衰减机理）？,案例1：中石油吉林化工苯胺车间爆炸事件,需要解决的工程问题,在工程规模上如何实现水中硝基苯的高效、快速去除？,雨水管、污水厂、河流（河水、底泥）、自来水厂,有那些技术？在工程上如何实现？,案例1：中石油吉林化工苯胺车间爆炸事件,5,系统运行性能受工业废水的冲击大处理系统被动运行，出水水质波动大，稳定性差。进水水质突变导致系统“瘫痪”水质安全问题突出（尚未得到重视）污泥资源化利用环境风险大难以应对产业结构调整、变化水质安全保障责任不清,进水异常(呈现红褐色),二沉池出水浑浊,案例2：废水生物抑制性实时监测预警系统开发,混合、集中处理面临的问题,6,工业废水处理模式转变势在必行，但,废水混合收集，集中处理分类收集，分质处理转变,b,分类收集、分质处理与回用系统,a,传统处理系统（混合收集、集中处理模式）,生产用水,原材料,工艺 A,工艺 C,工艺 B,工艺 A,工艺 B,工艺 C,工艺 D,工艺 D,二级处理,一级处理,深度处理,废水处理（简单系统）,产品,-,-,处理水,混合废水,复杂处理工艺（投资高、运行贵）,生产用水,c,同类废水,废水回用,新型处理系统（分类收集、分别处理模式）,原材料,产品,处理水,一级处理,废水处理（简单系统）,c,二级处理,一级处理,废水处理（简单系统）,c,案例2：废水生物抑制性实时监测预警系统开发,7,活性污泥,工业废水,空气,微型生物反应器,曝气池,技术需求：废水生物抑制性实时监控系统（针对性强、易操作）技术开发：基于活性污泥呼吸速率的监测预警系统,技术特点：以活性污泥为监测对象（代替发光菌或硝化细菌），通过监测废水对耗氧速率影响监控其抑制性不需培养微生物，运行管理简单针对性强，避免了利用特定微生物的保护对象不明问题,案例2：废水生物抑制性实时监测预警系统开发,8,系统构成、关键结构及运行参数,关键结构：曝气槽结构与容积反应器形状与大小运行参数：污泥流量废水流量曝气停留时间混合液停留时间温度,盘管推流式生物反应器,曝气虹吸槽设计图,案例2：废水生物抑制性实时监测预警系统开发,需要解决的工程问题,9,9,关键结构优化与运行参数研究,温度、污泥浓度（MLSS）对比耗氧速率SOUR的影响,案例2：废水生物抑制性实时监测预警系统开发,10,10,运行参数优化,案例2：废水生物抑制性实时监测预警系统开发,11,11,触摸屏,溶解氧仪,报警指示灯,电源开关,生物反应器,曝气虹吸槽,蠕动泵,曝气泵,搅拌机,核心部分,气体流量计,磁力搅拌器,升降台,监测预警系统研制,案例2：废水生物抑制性实时监测预警系统开发,12,12,系统的监测预警性能,系统对铜离子的生物抑制性响应曲线,案例2：废水生物抑制性实时监测预警系统开发,13,13,同类产品经济性能比较,案例2：废水生物抑制性实时监测预警系统开发,一、环境问题与环境学科的发展二、环境工程学科体系与本课程的任务三、环境净化与污染控制技术体系四、环境净化与污染控制技术原理五、环境工程原理课程的主要内容六、环境工程原理的基本方法,第一章 绪论,一、环境问题与环境学科的发展,环境问题的产生产业革命以后，人类的生产力获得了飞速发展、技术水平迅速提高、人口迅速增长，人类活动的强度和范围逐渐增强和扩展，人类与环境的矛盾以及由此带来的环境问题也日趋突出。人类面临的环境问题生态破坏和环境污染是目前人类面临的两大类环境问题，它们已经成为影响社会可持续发展、人类可持续生存的重大问题。,环境学科的诞生“环境学科”是随着环境问题的日趋突出而产生的一门新兴的综合性应用学科。它经历了20世纪60年代的酝酿阶段，到20世纪70年代初期从零星的环境保护的研究工作与实践逐渐发展成为一门独立的新兴学科。环境学科的任务环境学科是研究人类活动与环境质量关系的科学，其主要任务是研究人类与环境的对立统一关系，认识两者之间的作用与反作用，掌握其发展规律，从而保护环境并使其向于人类有利的方向演变。,一、环境问题与环境学科的发展,环境学科体系“环境学科”是一门正在蓬勃发展的科学，其研究范围和内涵不断扩展，所涉及的学科非常广泛，而且各个学科间又互相交叉和渗透，因此具有丰富的学科内涵。,是本世纪推动科学发展的核心学科，是改造传统学科的生长点。,一、环境问题与环境学科的发展,环境学科体系,一、环境问题与环境学科的发展,“环境工程学”的任务利用环境学科与工程学的方法，研究环境污染控制理论、技术、工程、环境管理与政策，以改善环境质量，保障人类身体健康和生存环境以及社会经济的可持续发展。,环境工程学,环境工程学的学科体系与研究内容,二、环境工程学科体系与本课程的任务,环境污染防治发展趋势,二、环境工程学科体系与本课程的任务,科学问题：认识危害、现象和过程机理技术原理：污染物控制原理、工艺基础工程原理：技术原理的工程应用基础，过程及设备优化原理工程应用：技术原理、工艺和设备的工程化实际应用,污染治理中的学术问题,二、环境工程学科体系与本课程的任务,“环境工程原理”课程基本任务和定位,“技术原理”与“工程效果”之间往往存在巨大的鸿沟,二、环境工程学科体系与本课程的任务,“环境工程原理”课程的主要任务：系统、深入阐述环境污染控制工程中涉及的具有共性的工程学基础、基本过程和现象以及污染控制装置的基本原理,为相关的专业课程打下良好的理论基础。“环境工程原理”课程的主要目的：为提高环境净化与污染控制工程（污染物净化装置）的效率（污染物去除效率和资源、能源利用效率）提供理论支持。从理论上指导环境净化与污染控制技术的选择，阐述提高污染物去除效率的思路、手段和方法。,三、环境净化与污染控制技术体系,三、环境净化与污染控制技术体系,（一）水质净化与水污染控制技术1水中的主要污染物及其危害,水的物理处理法,2水质净化与水污染控制技术,三、环境净化与污染控制技术体系,水的化学处理法,三、环境净化与污染控制技术体系,水的生物处理法,三、环境净化与污染控制技术体系,（二）空气净化与大气污染控制技术1空气中的污染物及其危害,三、环境净化与污染控制技术体系,2空气净化与大气污染控制技术,三、环境净化与污染控制技术体系,（三）土壤净化与污染控制技术1土壤污染物及其危害,土壤中的污染物：重金属、挥发性有机物、原油等。土壤污染的危害：(1)通过雨水淋溶作用,可能导致地下水和周围地表水体的污染;(2)污染土壤通过土壤颗粒物等形式能直接或间接地为人或动物所吸入;(3)通过植物吸收而进入食物链,对食物链上的生物产生毒害作用等。,三、环境净化与污染控制技术体系,土壤污染净化技术,2污染土壤净化技术,三、环境净化与污染控制技术体系,（四）固体废弃物处理处置与资源化1固体废弃物的种类及其危害,固体废弃物的定义：人类活动过程中产生的、且对所有者已经不再具有使用价值而被废弃的固态或半固态物质。“工业固体废物(废渣)”、“城市垃圾”固体废弃物对环境的危害：(1)通过雨水的淋溶和地表径流的渗沥，污染土壤、地下水和地表水，从而危害人体健康；(2)通过飞尘、微生物作用产生的恶臭以及化学反应产生的有害气体等污染空气。(3)固体废弃物存放和最终填埋处理占据大面积土地。,三、环境净化与污染控制技术体系,2固体废弃物处理处置技术,三、环境净化与污染控制技术体系,3废物资源化技术 废物的资源化途径：物质的再生利用、能源转化,三、环境净化与污染控制技术体系,（五）物理性污染控制技术物理性污染的种类：噪声、电磁辐射、振动、热污染等物理性污染控制技术：隔离、屏蔽、吸收、消减技术等。,三、环境净化与污染控制技术体系,（六）生物污染控制,三、环境净化与污染控制技术体系,（七）面源与移动源污染控制技术面源污染与控制：农业面源污染、城市面源污染移动污染源与控制：道路型移动污染源、非道路型移动污染源,三、环境净化与污染控制技术体系,环境污染问题的特点及其对环境工程专业人才的要求,污染控制技术的多样性和复杂性,污染地区的社会、经济条件的多样性,环境领域专业技术人才的知识结构？（系统的专业理论基础、良好的素质和综合能力）,四、环境净化与污染控制技术原理,技术原理,阻隔（扩散控制：阻拦、固化、稳定化）,分离（不同介质间的迁移）,转化（化学、生物反应）,环境净化与污染控制技术原理,稀释（降低浓度，毒性减轻）,四、环境净化与污染控制技术原理,五、“环境工程原理”课程的主要内容,污染治理工程的核心：利用阻隔、分离、转化等技术原理，通过工程手段，实现污染物的高效、快速去除。,隔离/分离/转化方式的优选与组合,污染物的高效（去除效率、能耗）、快速去除,装置的优化设计,操作方式和操作条件的优化,介质的混合状态和流体流态的优化迁移（物质、能量）和反应速率的强化,例子：如何实现水中硝基苯的高效、快速去除？,如何实现？,隔离/分离/转化方式的优选与组合,装置的优化设计,操作方式和操作条件的优化,隔离/分离/转化方式的优选与组合,装置的优化设计,介质的混合状态和流体流态的优化迁移（物质、能量）和反应速率的强化,操作方式和操作条件的优化,隔离/分离/转化方式的优选与组合,装置的优化设计,五、“环境工程原理”课程的主要内容,环境复杂体系技术原理集成与组合工艺,污水再生处理典型工艺,“环境工程原理”课程的主要内容,环境净化与污染控制工程的基本理论和技术原理（主要包括污染物分离与转化的宏观机理、微观过程）及其工程设计计算的基本理论。,设计计算基本理论：污染物净化装置的设计计算理论,五、“环境工程原理”课程的主要内容,（1）环境工程原理基础：重点阐述工程学的基本概念和基本理论，主要内容有物料与能量守恒原理以及热量与质量传递过程的基本理论等。（2）分离过程原理：主要阐述沉淀、过滤、吸收、吸附、离子交换、膜分离等基本分离过程的机理和基本设计计算理论。（3）反应工程原理：主要阐述化学与生物反应量论及动力学、各类化学与生物反应器的解析与设计理论等。,五、“环境工程原理”课程的主要内容,“环境工程原理”课程的主要内容,“环境工程原理”与其它学科的关系,环境工程原理,化工原理,传递过程,原理,原理,流体力学,工程学,环境工程原理,化工原理,传递过程,原理,反应工程,流体力学,生物工程,工程学,五、“环境工程原理”课程的主要内容,课程学习的目的,系统、深入学习环境净化与污染控制工程的基本技术原理、工程设计计算的基本理论以及分析问题和解决问题的方法论，为后续的专业课程学习和解决实际工程问题打下良好的基础。,五、“环境工程原理”课程的主要内容,六、“环境工程原理”的基本方法,“环境工程原理”的基本研究方法,物料与能量衡算（质量与能量守恒原理）微观过程解析（物质与能量的迁移过程、转化过程）变化速率的数学表达（为工程设计计算提供依据）,基本手段：“量”与“变化速率”的数学计算基本方法：,分析问题的基本方法,宏观机理,简单现象,微观过程分析（看本质）,简单过程的复杂化,数学表达（定量解析）,复杂化过程的简单化,例子：冰箱除臭剂搭乘飞机浏览网页,六、“环境工程原理”的基本方法,微观过程分析（简单过程的复杂化）,剖析组成宏观过程的基本要素（过程）,有针对性地采取科学、合理的手段，提高污染物的去除效率,例子：搭乘飞机冰箱除臭剂浏览网页,一个宏观过程往往是一系列微观过程的串联宏观过程的速率往往由某个关键的微观过程速率所决定。该过程称为“控制步骤”或“控速过程”,六、“环境工程原理”的基本方法,固相催化反应过程分析,设某气固相催化反应（AP）主要发生在多孔催化剂的内表面,反应物的外扩散、反应物的内扩散、反应物的吸附、表面反应、产物的脱附、产物的内扩散、产物的外扩散,气体主体,边界层,扩散过程动力学过程(表面过程),六、“环境工程原理”的基本方法,数学表达（复杂过程的简单化）,数学表达的目的：过程的定量计算(工程设计计算的基础)简单化的目的：科学、合理的简化可大大简化计算过程，提高设计计算效率,六、“环境工程原理”的基本方法,1.“环境工程学”的主要研究对象是什么？2.去除水中的溶解性有机污染物有哪些可能的方法？它们的技术原理是什么？3.简述土壤污染治理的技术体系。4.简述废物资源化的技术体系。5.阐述环境净化与污染控制技术原理体系。6.一般情况下，污染物处理工程的核心任务是：利用隔离、分离和（或）转化技术原理，通过工程手段（利用各类装置），实现污染物的高效、快速去除。试根据环境净化与污染防治技术的基本原理，阐述实现污染物高效、快速去除的基本技术路线。,第一章 思考题,