环境工程概论(教案)Word文档下载推荐.doc
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年利润(亿元)
8.3
40.9
58.1
166.7
年收入总额占GDP比例(%)
0.25
0.90
0.71
1.9
注:
1988年采用产值指标,1993年、1997年和2000年采用收入指标。
其他相关图标
“十五”环境保护投资分布(约占同期GDP的1.3%)
分类方式
领域
投资额(亿元)
按
项
目
大
类
33211、三峡库区及重点地区项目
3300
生态保护项目
500
三同时项目
1700
其他
1500
(其中,列入国家重点项目的1137项,国家将投入2620亿元,主要用于水、垃圾及生态保护项目)
建
设
目
基础设施、生态保护和能力建设
(以政府投入为主,同时吸收社会资金及国外贷款。
中央将补充600亿元用于三峡库区及33211等重点地区的项目建设。
)
3940
工业污染治理新项目(三同时建设)
老污染源治理(中央补充50亿元,排污费补助400亿元)
1360
污
染
因
子
水污染治理
(包括新扩建474座污水处理厂,能够新增2600万t/d的污水处理能力。
2700
大气污染治理
(包括25个国家重点的大气治理项目,及37个电厂的脱硫项目)
2800
固体废弃物处理
(新建70多个垃圾处理场、8个危险废物集中处理场、113个医院危险废物的集中处理设施)
900
生态保护(不含生态建设)
环境管理能力建设
100
合计
7000
l2004年中国的环保产业收入总额超过2500亿元,2005年预计达3000亿元,5年后将达到5000亿元左右。
l中国环保产品出口为14亿人民币,而全球环保产业每年的产值己达6000亿美元
l预计今后国家还要新建1000多家城市污水处理厂,到2010年城市污水处理投资需求将达到500亿~2000亿元。
3、福建省环保产业概况
l2002年底,全省城市污水处理率仅26.8%,城市垃圾无害化处理率也只有68.1%;
l2004年底,全省已投入运行污水厂22座,处理能力为147.10万立方米/日,全省城市污水处理率达到46.74%,居全国第13位。
l2004年底,垃圾无害化处理率达81.37%,全省23个设市城市中,只有12个城市的13座垃圾处理场为垃圾无害化处理场。
全省44个县城中,只有2个县城的2座垃圾处理场为垃圾无害化处理场(厂)。
l全省有11个市、县的16座垃圾无害化处理场(厂)正在建设。
l全省在建并要求在2005年底建成通水的污水处理厂有14座,处理能力为46万立方米/日。
4、福建环境治理规划
l到2010年,全省城镇总污水量为540.22万立方米/日。
l到2010年,闽江流域城镇污水处理率为75.5%,九龙江流域城镇污水处理率为75.3%,晋江流域城镇污水处理率为84%。
l至2010年,设市城市生活垃圾无害化处理率达95%,县城生活垃圾无害化处理率达60%;
设市城市和县城生活垃圾必须日产日清,清运率为100%。
l2006年至2010年,全省将新建、扩建污水处理厂78座,处理能力总规模为239.2万立方米/日,总投资约21.92亿元(不包括土地征购费及拆迁费)。
l至2010年底,全省城镇污水处理率平均达到60%,其中福、泉、厦城市污水处理率达到80%以上,其他城市达到60%,县城达到50%。
l至2010年底,全省沿海城市中重点城市再生水利用率达到8%—10%,其中福、厦、漳、莆再生水利用率达到8%,泉州市、石狮市、晋江市、南安市、惠安县城再生水利用率达到10%。
l在“十一五”期间,全省23个设市城市需新建或扩建(不包括在建)12座垃圾处理场(厂),44个县城需新建39座垃圾处理场(厂)。
二、环境
l环境是指与某一体系有关的周围客观事物的总和。
l《中华人民共和国环境保护法》:
“本法所称环境,是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体,包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等”。
三、环境问题
l广义的环境问题是指由于自然原因和人类活动作用所引发的人们周围环境质量的变化,以及这种变化所产生的对人类的生产、生活和健康等一系列有害的影响问题。
l狭义的环境问题,即由人为因素引起的环境问题(通常所指的环境问题)。
分类:
原生环境问题:
由自然力引起的
次生环境问题:
由人类活动引起的(环境科学主要研究对象)
四、环境科学
1、概述
l以人类与环境这对矛盾为特定研究系统
l介于社会科学、自然科学和技术科学之间的综合性新兴学科。
l目的
–考察以人类为主体的生态系统
–研究人类与环境的对立统一关系的发生与发展
–掌握它们之间的客观规律
–调节与控制这个系统中的物质和能量的交换过程
–合理利用与改造环境,使之处于最佳运行状态,从而形成生态系统的良性循环。
2.环境科学特点
l环境科学发展的综合性:
–环境科学几乎涉及到现代科学的各个领域,包括科学技术、经济管理、社会行为、文化教育、人文法律、以及行业部门等人类社会的各个方面
l分支学科形成的独特性
–各传统学科运用本学科的理论和方法研究相应的环境问题,从而形成了环境化学、环境生物学、环境物理、环境经济学、环境医学、环境法学等多个交叉的分支学科。
l分析化学应用于环境污染物质分析,形成了环境化学
l应用现代工程技术解决“三废”及噪声污染的同时形成了环境工程学
3、环境科学分类系统
基础环境学
环境社会学
环境数学
环境物理学
环境化学
环境生态学
环境毒理学
环境地质学
环境声学
辐射污染及其控制
热污染及其控制
环境科学
应用环境学
环境控制学
环境工程学
环境污染
防治工程技术及理由
大气污染防治工程
水污染防治工程
固体废物治理及利用工程
噪声及热污染控制工程
环境污染综合
防治技术和环境规划
环境系统工程
环境水利工程
环境经济学
环境医学
环境法学
环境工效学(研究环境因素与工作效率的关系)
五、环境工程学(EnvironmentalEngineering)
l主要运用相关学科的基本原理和工程技术方法,研究保护和合理利用自然资源,防治环境污染,以改善环境质量保护人类健康的学科。
美国土木工程师学会(简称ASCE)环境工程分会定义:
通过健全的工程理论与实践来解决环境卫生问题,包括几个方面:
控制水、土壤和空气污染
提供安全、可口和充足的公共给水
适当处置与循环使用废水和固体废物
建立城市和农村符合卫生要求的排水系统
消除污染问题对社会和环境所造成的影响
环境工程学的分类
1.环境工程学的形成
l水污染防治方面:
–中国,公元前2300年,陶土管修建的地下排水道形成了中国排水工程雏形,明朝以前开始采用明矾净水
–英国,19世纪初开始用砂滤法净化自来水,19世纪末采用漂白粉消毒,19世纪中叶开始建立污水处理厂,20世纪开始采用活性污泥法(生化法)处理污水。
–随后,给排水工程、污水处理工程、卫生工程等逐步发展起来,形成了一门防治水污染的技术科学。
l大气污染控制方面
–美国,1885年发明了离心除尘器以消除工业生产造成的粉尘污染
–当除尘、工业气体净化、空气调节、燃烧装置改造等工程技术逐渐发展后,形成防治大气污染的技术科学。
l固体废物处理方面
–古希腊,约在公元前3000~1000年,开始对城市垃圾采用填埋处置方法
–20世纪出现了利用工业废渣制造建筑材料等工程技术。
l噪声控制方面
–有20世纪50年代,在对噪声控制问题广泛研究的基础上形成了环境声学。
l此后,研究工作从单项治理措施逐渐向综合防治措施过渡,同时对防治环境污染的措施进行综合的技术经济分析,使得环境系统工程和环境污染综合防治的研究工作迅速发展起来,最终形成了一门新的环境工程学科。
2.环境工程学的研究内容
l大气污染防治工程
l水污染防治工程
l固体废物的处理和利用
l噪声控制
l光、热、放射性和电磁辐射污染与防治
l环保新技术、新材料及新能源的开发利用
l无毒新工艺的设计和应用
l工业污染系统控制
l环境污染综合防治的方法和措施
l污染控制技术中的控制法规与设计准则
l环境影响的预测、监测和评价的方法
l参与制订环境保护规划的方法与原则
l利用系统工程方法,从区域的整体上寻求解决环境问题的最优方案。
环境工程专业课程体系
课程
类别
课 程 名 称
公
共
基
础
课
思想品德修养、马列主义原理、法律基础、英语、计算机基础、高等数学
普通化学、制图、工程力学、电工与电子学、计算机辅助设计
分析化学、物理化学、化工原理、计算机应用、环境微生物学、环境科学基础、清洁生产与可持续发展
方向
环境污染控制
环境监测
环保设备
给水排水
专
业
方
向
课
环境管理
环境评价
大气污染控制工程
水处理工程
固体废物处理与利用
噪声控制工程
仪器分析
化学污染监测
物理污染监测
生物污染监测
机械设计基础
机械制造工程
工程材料
环保设备设计与应用
环保设备质量检测
环保设备营销
测量学
水力学
水文与水文地质
水泵与水泵站
给水排水管道工程
给水排水工程结构
专业类
选修课
环境法规、土建概论、建筑给排水、工程概预算、环境生态学、环境经济学、环境化学、大气污染气象学、环境系统分析、专业外语阅读与翻译
(1)水污染防治工程
l采用物理处理、化学处理,生物处理和物理化学处理等方法对废水进行综合治理,并充分利用环境自净能力,以防止、减轻直至消除水体污染,改善和保持水环境质量。
并且要合理地利用水源,加强水资源的管理工作,制定废水排放标准。
(2)大气污染防治工程
l应用化学和物理的基本原理,采用各种工程技术方法去除工业废气的颗粒物,治理排放的有害气体,制定不同类型的废气排放标准,保持进入大气的有害物质在大气的自净化能力范围之内。
(3)固体废物的处置和利用
l按照减量化、无害化和资源化要求,从工程技术角度解决固体废物的填埋、焚化等方案的具体实施,以及工业固体废物的资源化处理方法,使某些固体废物成为有用产品的原料,得到有效利用。
(4)噪声控制
l设法从声源上控制它,如采取用无声的或低噪声的工艺和设备代替高噪声的工艺和设备。
l在技术上控制噪声的传播途径,如采取吸声、消声、隔声、隔振、阻尼等噪声控制技术,
l根据不同时间、不同地区和人处于不同行为状态来制定环境噪声标准。
(5)环境系统工程
l利用系统工程的原理和方法,对区域性的环境问题和防治技术措施进行整体的系统分析,以求取得最优化方案,是环境系统工程的主要任务。
l根据当地的自然条件对环境问题进行系统分析,弄清污染物产生,迁移和转化的规律采取经济手段,管理手段和工程技术手段相结合的综合防治措施,以便取得环境污染防治的最佳效果。
环境工程图纸:
高程布置图、平面布置图、管道布置图
作业一:
lp4;
0-2,0-3
第一篇水质净化与水污染控制工程
第一章水质与水体自净
第一节概述
一立方米水的作用有多大?
炼 钢
100kg
生产水泥
2000kg
发 电
2500度
生产食用油
250kg
炼 油
生产电视机
11台
造 纸
生产红砖
200块
一、水循环
o自然循环
o
o社会循环:
n生活用水、工业生产用水、农业生产用水
二、水资源
o1、世界水资源状况
n目前,世界上已有超过一半的陆地面积、遍及一百多个国家和地区缺水,二十亿人饮水困难。
n公元前每天人均耗水约12升,中世纪时人均耗水增加到20-40升,18世纪增加到60升,当前发达国家一些大城市人均每天耗水500升。
n人类正以每15年增加1倍的淡水需求消耗着水资源。
到目前为止,人类淡水消费量已占全世界可用淡水的54%。
n阿拉伯联合酋长国被迫从1984年起每年从日本进口雨水2000万立方米
2.我国水资源的状况
o我国水资源总储量约2.81万立方米,居世界第六位,但人均水资源量不足2400立方米,仅为世界人均占水量的1/4,相当于美国的1/5,前苏联的1/7,,加拿大的1/48,世界排名110位,被列为全球13个人均水资源贫乏国家之一。
o城市每年缺水60亿立方米,全国668个城市中有400多个供水不足,其中108个严重缺水。
因缺水每年造成工业损失2300多亿元。
3、我国水资源特点
o水量在地区分布上不平衡
n水资源分布呈东南多、西北少;
53%的东南沿海地区,拥有水资源总量的93%,西北广大地区却只有7%的水资源量。
o水量在时程分配上很不均匀
n在广大的北方和西部地区,降水多集中于一年的6~9月份,约占年降水总量的70%以上,而其他季节降水稀少,气候干旱。
o水土资源组合不相适应
n东北、西北、黄淮河流域径流量只占全国总量的17%,但土地面积却占全国的65%;
长江以南江河径流量占全国的83%,土地面积仅占35%。
4.水资源的主要用途
o农业灌溉(最主要和用水量最大的部门)
o生活饮用
o工业用水
o城市供水
o畜禽用水
o牧草灌溉、林业繁育
o生态及环境用水
o水力发电、航运、渔业、工程及河道冲淤等
5、水资源开发利用中存在的主要问题
o水体污染
n中国目前排放污水已近1.7亿t/天(80%以上未经任何处理)
o水源枯竭
o生态环境恶化
项目
废水排放量(亿吨)
COD排放量(万吨)
氨氮排放量(万吨)
年度
合计
工业
生活
2000
415.2
194.2
220.9
1445
704.5
740.5
2001
432.9
202.6
230.3
1404.8
607.5
797.3
125.2
41.3
83.9
2002
439.5
207.2
232.3
1366.9
584
782.9
128.8
42.1
86.7
2003
460
212.4
247.6
1333.6
511.9
821.7
129.7
40.4
89.3
2004
482.4
221.1
261.3
1339.2
509.7
829.5
133
42.2
90.8
年度增减
率(%)
4.8
4
5.5
0.4
-0.4
0.9
2.5
4.5
1.7
展示一些环境污染的图片
第二节水体的主要污染源
o水体
n海洋、湖泊、河流、沼泽、水库、地下水的总称。
n按水体的类型,又可将水体分为海洋水体和陆地水体(地表水水体和地下水水体)。
o水体污染
n由于人类活动排放出大量的污染物,这些污染物质通过不同的途径进入水体,使水体的感官性状(如色度、味、浑浊度等)、物理化学性质(如温度、电导率、氧化还原电位、放射性等)、化学成分(有机物和无机物)、水中的生物组成(种群、数量)以及底质等发生变化,水质变坏,水的用途受到影响的情况
o水体污染源:
向水体排放或释放污染物的来源或场所
1、水体污染来源
o
(1)生活废水
n主要包括粪便水、洗浴水、洗涤水和冲洗水等。
n来源:
除家庭生活废水外,还有各种集体单位和公用事业等排出的废水。
n以有机污染为主,有如下几个特点:
o含氮、磷、硫高,容易引起水体的富营养化;
o含有纤维素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质、尿素等,在厌氧性细菌作用下易产生恶臭;
o含有多种微生物,如细菌、病原菌、病毒等,易使人传染上各种疾病;
o洗涤剂在废水中含量增大,呈弱碱性,对人体有一定危害。
(2)工业废水
o排放量大,污染范围广,排放方式复杂
n工业企业遍布全国各地,污染范围广,不少产品在使用中又会产生新的污染。
n有间歇排放,有连续排放,有规律排放和无规律排放等,给污染的防治造成很大困难。
o污染物种类繁多,浓度波动幅度大
n工业产品品种繁多,生产工艺各不相同,导致不同污染物性质、浓度有很大差异
o污染物质毒性强,危害大
n被酸碱类污染的废水有刺激性、腐蚀性,
n有机含氧化合物如醛、酮、醚等则有还原性,能消耗水中的溶解氧悬浮物含量很高,可达3000mg/L,为生活废水的10倍
o污染物排放后迁移变化规律差异大
n有的沉积水底,有的挥发转入大气,有的富集于生物体内,有的则分解转化为其他物质,甚至造成二次污染,使污染物具有更大的危险性。
o恢复比较困难
一些工业废水中的主要污染物
工业部门
废水中主要污染物
化学工业
各种盐类、Hg、As、Cd、氰化物、苯类、酚类、醛类、醇类、油类、多环芳香烃化合物等
石油化学工业
油类、有机物、硫化物
有色金属冶炼
酸、重金属Cu、Pb、Zn、Hg、Cd、As等
钢铁工业
酚、氰化物、多环芳香烃化合物、油、酸
纺织印染工业
染料、酸、碱、硫化物、各种纤维素悬浮物
制革工业
铬、硫化物、盐、硫酸、有机物
造纸工业
碱、木质素、酸、悬浮物等
采矿工业
重金属、酸、悬浮物等
火力发电
冷却水的热污染、悬浮物
核电站
放射性物质、热污染
建材工业
悬浮物
食品加工工业
有机物、细菌、病毒
机械制造工业
酸、重金属Cr、Cd、Ni、Cu、Zn等,油类
电子及仪器仪表工业
酸、重金属
(3)农业生产废水
o农业废水包括农作物栽培、牲畜饲养、食品加工等过程排出的废水和液态废物。
面广、分散、难于收集,难于治理
o有机质、植物营养物质及病原微生物含量高
n中国农村牛圈所排废水生化需氧量可高达4300mg/L,是生活废水的几十倍;
n杭州湾水体中化学耗氧量的88%来自农业
o含较高量的化肥、农药(农药是农业污染的主要方面)
n施用农药、化肥的80%~90%均可进入水体
n有机氯农药半衰期约为15年,所以参加了水循环形成全球性污染,在一般各类水体中均有其存在。
第三节水体主要污染物
o凡使水体的水质、生物质、底质质量恶化的各种物质均可称为水体污染物或水污染物。
1、固体污染物(溶解态、胶体态、悬浮态)
水样经过一定孔径的滤膜,
能被截留下来的为悬浮固体(SS-SuspendedSolids)(危害:
沉积在水体中,会淤塞河道,危害水体底栖生物的繁殖灌溉时,会阻塞土壤的孔隙,不利于作物生长。
干扰、破坏废水处理和回收设备的工作)
能够透过滤膜的为溶解性固体(DS-DissolvedSolids)(主要是盐类,亦包括其它溶解的污染物。
含盐量高的废水,对农业和渔业生产有不良影响。
)
SS+DS=TS(总固体)
上述可用筛滤、沉淀除去
2、耗氧(或需氧)有机污染物
o废水中能通过生物化学和化学作用而消耗水中溶解氧的物质,统称为需氧污染物。
o它的来源多,排放量大,所以污染范围广。
来源及成分:
1、生活废水、工业废水中所含的大量有机物,如碳水化合物、蛋白质、油脂、木质素、纤维素等;
2、天然水中天然的腐殖物质及水生生物的生命活动产物如动植物残体等
3、无机物主要有Fe、Fe2+、S2-、SO32-、CN-等
特点:
在好氧微生物的作用下分解=简单无机物+CO2+H2O
在厌氧微生物的作用下分解=NH3、CH4、H2S、CO2、H2O
水质腐败
3、有毒污染物
o废水中能对生物引起毒性反应的物质,称为有毒污染物,简称为毒物。
o工业上使用的有毒化学物已经超过12000种,而且每年以500种的速度递增。
o危害:
n引起生物急性中毒或慢性中毒,其毒性的大小与毒物的种类、浓度、作用时间、环境条件(如温度、pH值、溶解氧浓度等)、有机体的种类及健康状况等因素有关。
n大量有毒物质排入水体,危及鱼类等水生生物的生存
n许多有毒物质能在食物链中逐级转移、浓缩,最后进人人体,危害人的健康。
有毒污染物分类
分类
无机毒物
有机毒物
放射性物质
金属
非金属
䦋㌌㏒㧀좈琰茞ᓀ㵂Ü
重金属(汞、镉、镍、锌、铜、锰、钴、钛、钒等)
轻金属铍
砷、硒
砷、硒、氰化物、氟化物、硫化物、亚硝酸盐等
有机农药、多氯联苯、稠环芳香烃、芳香胺类、杂环化合物、酚类、腈类等。
铀、镭等放射性金属的生产和使用过程,如核试验、核燃料再处理、原料冶炼厂等。
特点及危害
不能被生物所降解
毒性以离子态存在时最为严重
能被生物富集于体内
有时还可被生物转化为毒性更大的物质
这类毒物大多是人工合成有机物,难以被生化降解,毒性很大
三致效应”(致畸、致突变、致癌)
蓄积作用
其浓度一般较低,
主要会引起慢性辐射和后期效应,
实例
无机汞被转化为烷基汞
有机氯农药DDT能蓄积于鱼脂中,浓度可比水体中高12500倍
诱发癌症
对
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