环境工程学基础内容简介

《环境工程学基础》分为上下两篇，上篇为理论篇，主要内容包括生态学基础（生态系统、生态平衡、生态城市）、可持续发展、环境监测与环境质量评价；下篇为工程篇，主要内容包括水污染控制工程（污水的三级处理法原理及工艺）、大气污染控制工程（颗粒污染物及气态型污染物的控制）、固体废物的处理与处置工程、噪声及其它物理污染的控制（电磁辐射污染、放射性污染、热污染、光污染、振动等危害及防护）和土壤污染控制工程。《环境工程学基础》可作为高等学校环境工程、环境科学等专业的教材，也可供从事环境保护工作的技术人员、管理人员参考。

绪论

第一节 环境及环境问题

一、环境的概述

二、环境问题

第二节 环境工程学

一、环境工程学的历史

二、环境工程学的定义

三、环境工程主要的研究内容

习题与思考题

上篇 理论篇

第一章 生态学基础

第一节 生态系统

一、生态系统的定义

二、生态系统的特征

三、生态系统的功能

第二节 生态平衡

一、生态平衡的定义

二、影响生态平衡的因素

三、生态失衡

第三节 生态城市

一、城市生态系统

二、生态城市的特征

三、生态城市的标准

四、中国特色的生态城市

习题与思考题

第二章 可持续发展

第一节 可持续发展的形成

一、早期的反思

二、人类的觉醒

三、可持续发展的提出

四、重要的里程碑

第二节 可持续发展的内涵及原则

一、可持续发展的内涵

二、可持续发展的概念

三、可持续发展理论的基本内容和原则

第三节 环境与可持续发展

一、环境的影响及承载力

二、传统发展中存在的环境问题

三、中国走可持续发展道路的必然性

四、中国环境可持续发展战略的实施

习题与思考题

第三章 环境监测与环境质量评价

第一节 环境监测

一、环境监测概述

二、环境监测的内容

第二节 环境质量评价

一、环境质量评价概述

二、环境质量回顾评价

三、环境质量现状评价

四、环境影响评价

五、环境风险评价

习题与思考题

下篇 工程篇

第四章 水污染控制工程

第一节 水污染概述

一、水体污染源及污染物

二、水体的自净作用

三、水体污染指标

四、水质标准

第二节 物理处理法

一、过滤法

二、沉淀法

第三节 生物处理法

一、活性污泥法

二、生物膜法

第四节 物理化学及化学法

一、物理化学法

二、化学法

第五节 污水中氮、磷的去除

一、脱氮

二、除磷

三、同步脱氮除磷技术

第六节 污水的生态处理

一、稳定塘

二、人工湿地

三、土地处理

习题与思考题

第五章 大气污染控制工程

第一节 大气污染概述

一、大气的组成

二、大气污染

三、大气污染物及污染源

四、大气污染的类型

五、大气环境标准及污染控制措施

第二节 颗粒污染物的控制

一、颗粒污染物控制技术基础

二、机械除尘器

三、静电除尘器

四、袋式除尘器

五、湿式除尘器

第三节 气态型污染物的控制

一、冷凝分离

二、燃烧

三、吸收净化

四、吸附净化

五、催化转化

六、生物净化

七、气体污染物控制新技术

习题与思考题

第六章 固体废物的处理与处置工程

第一节 固体废物污染概述

一、固体废物的来源及分类

二、固体废物的性质

三、固体废物的危害

第二节 固体废物的处理技术

一、固体废物的收集与运输

二、固体废物的压实技术

三、固体废物的破碎

四、固体废物的分选技术

五、固体废物的脱水和干燥

六、有毒有害固体废物的化学处理和固化

第三节 固体废物资源化利用与最终处理

一、固体废物的热处理技术

二、固体废物的填埋技术

三、固体废物的最终处置技术

习题与思考题

第七章 噪声及其它物理污染的控制

第一节 噪声污染概述

一、噪声的来源及危害

二、噪声的评价和标准

第二节 噪声污染控制

一、严格行政管理

二、合理规划布局

三、采取噪声控制技术

第三节 其它物理污染及防护

一、电磁辐射污染及防护

二、放射性污染及防护

三、热污染及防护

四、光污染及防护

五、振动危害及控制

习题与思考题

第八章 土壤污染控制工程

第一节 土壤污染概述

一、土壤污染的定义和特点

二、土壤污染的类型及来源

三、工业固废和城市垃圾

四、农药化肥施用

五、土壤自然净化过程

第二节 土壤污染的危害

一、重金属与土壤污染

二、土壤农药污染

三、土壤中的多环芳烃污染

四、土壤中多氯联苯的污染

五、石油对土壤的污染

第三节 污染土壤修复技术

一、物理修复技术

二、土壤化学/物化修复技术

三、污染土壤生物修复技术

四、污染土壤修复的发展趋势

习题与思考题

参考文献

前 言

《环境工程学基础》一书是为高等学校环境类专业本科生作为教材而编写的，它对环境工程专业的基本专业内容和知识进行了较全面地阐述。考虑到学校会对本书中所介绍的内容分别开设专门的课程，所以本书在编写上只注重了知识面和基本原理的介绍。

环境工程学是一门以工程科学知识和方法为基础的新兴技术性学科，也是一门交叉性的工程科学学科。特别是进入20世纪以来，随着全球性生态环境问题的突出，几乎所有学科的学者和工程技术人员都开始运用自己掌握的知识和技术，在各自的专业领域，研究和解决与环境保护有关的问题，从而为环境工程学这门学科积累了广博丰富的内容；同时也出现了人们从多角度、多观点对环境工程学的认识或解释。受师资等条件的限制，这些知识内容在我国不同大学的环境工程专业教学和科研中有不同程度的侧重，有些知识点甚至被删减。因此，对于一名环境工程专业毕业的本科生来说，往往由于所在学校的不同而在专业知识方面形成一定的差异。为了克服这一点，我们编写了这本《环境工程学基础》。

本书在编写过程中参考了不少相关领域的著作及文献资料，在此向有关作者致以衷心的感谢!

此外，本书也可以作为"环境工程学概论"课的教材供非环境类专业的学生使用，也可供从事环境工程方面的工程技术人员使用。

全书由上海交通大学教授张振家主编、南京工程学院张虹任副主编、天津大学教授林荣忱先生任主审。南京工程学院薛云波同志参加了第18～24章的编写，王臻同志参加了第26～33章的编写，彭翱宇同学参加了部分插图的绘制，在此表示衷心地感谢。

因编写人员水平所限，本书错误和不当之处在所难免，敬请广大师生批评指正。

编 者

2006年1月于上海

第一篇 环境工程学概述

1 绪论2

1．1 概述2

1．1．1 环境2

1．1．2 环境问题和环境保护3

1．1．3 环境工程学6

1．2 可持续发展与环境8

1．2．1 可持续发展思想的由来8

1．2．2 可持续发展定义和基本思想10

1．2．3 实现可持续发展的基本途径12

1．2．4 可持续发展战略14

第二篇 水污染控制技术

2 概述18

2．1 水体污染18

2．2 水质指标19

2．3 水质标准19

2．3．1 《污水综合排放标准》19

2．3．2 《地面水环境质量标准》19

2．4 水污染控制方法20

2．4．1 物理控制法20

2．4．2 化学控制法20

2．4．3 物理化学控制法20

2．4．4 生化控制法20

3 物理处理法22

3．1 格栅22

3．2 沉淀法22

3．2．1 沉淀原理23

3．2．2 沉淀池的构造及分类23

3．3 滤池25

3．3．1 滤池的构造及其工作原理25

3．3．2 常见滤池26

4 化学处理法28

4．1 中和28

4．1．1 概述28

4．1．2 药剂中和法28

4．2 氧化/还原法29

4．2．1 空气氧化29

4．2．2 湿式氧化30

4．2．3 二氧化氯氧化法31

4．2．4 高级氧化技术32

4．3 化学沉淀法35

5 物化处理法37

5．1 混凝37

5．1．1 混凝原理37

5．1．2 混凝剂38

5．1．3 助凝剂39

5．2 气浮39

5．2．1 基本原理40

5．2．2 气浮工艺40

5．3 吸附41

5．3．1 吸附机理41

5．3．2 吸附剂及其再生41

5．3．3 吸附操作与应用41

5．4 离子交换42

5．4．1 离子交换剂43

5．4．2 离子交换工艺过程43

6 生物处理法44

6．1 概论44

6．1．1 原理d4

6．1．2 分类45

6．2 活性污泥法45

6．2．1 概述45

6．2．2 活性污泥法的技术参数46

6．2．3 传统活性污泥法47

6．2．4 序批式活性污泥法48

6．2．5 氧化沟法48

6．3 生物膜法50

6．3．1 概述50

6．3．2 基本原理50

6．3．3 生物接触氧化法51

6．4 膜-生物反应器处理工艺52

6．4．1 分类与特点52

6．4．2 膜-生物反应器中适用的膜材料与膜组件53

6．4．3 膜污染的概念和成因54

6．4．4 膜生物反应器的应用54

6．5 厌氧生物处理55

6．5．1 处理机理55

6．5．2 第一代厌氧工艺57

6．5．3 第二代厌氧工艺58

6．5．4 第三代厌氧工艺59

6．6 自然生物处理60

6．6．1 生物塘处理系统60

6．6．2 土地处理系统64

7 污水深度处理技术69

7．1 污水脱氮工艺与技术69

7．1．1 生物硝化及反硝化过程及原理69

7．1．2 生物脱氮工艺71

7．2 污水除磷工艺与技术72

7．2．1 生物除磷过程与机理72

7．2．2 生物除磷的工艺流程72

7．3 同步脱氮除磷工艺73

7．3．1 同步脱氮除磷的A2/O工艺73

7．3．2 生物法与化学法结合的脱氮除磷工艺74

8 人工湿地处理技术76

8．1 概述76

8．2 人工湿地的类型77

8．2．1 自由水面湿地77

8．2．2 地下水流湿地77

8．2．3 渗滤湿地77

8．3 人工湿地去除污染物的机理79

9 污水回用技术80

9．1 概述80

9．2 污水回用处理技术80

9．3 污水回用对象及处理工艺81

9．3．1 城市污水净化水回用对象81

9．3．2 污水回用中不同用途的水质要求82

第三篇 大气污染控制技术

10 概述84

10．1 大气及大气污染84

10．1．1 大气的组成84

10．1．2 大气污染的定义84

10．1．3 大气污染物及其发生源85

10．2 大气环境标准和法规87

10．2．1 大气环境标准87

10．2．2 法规89

10．3 大气污染综合防治90

10．3．1 大气污染综合防治的含义90

10．3．2 大气污染综合防治措施97

10．4 大气污染控制方法92

10．4．1 大气污染控制的对象92

10．4．2 大气污染控制的主要技术93

11 颗粒污染物控制95

11．1 除尘基础概论95

11．1．1 粉尘的粒径和粒径分布95

11．1．2 粉尘的密度95

11．1．3 粉尘的安息角与滑动角95

11．1．4 粉尘的比表面积96

11．1．5 粉尘的含水率96

11．1．6 粉尘的润湿性96

11．1．7 粉尘的荷电性和导电性96

11．1．8 粉尘的黏附性97

11．1．9 粉尘的自燃性和爆炸性97

11．2 除尘设备98

11．2．1 除尘装置的性能指标98

11．2．2 机械式除尘器100

11．2．3 湿式除尘器103

11．2．4 过滤式除尘器105

12 气态污染物控制109

12．1 吸收109

12．1．1 吸收原理109

12．1．2 吸收工艺111

12．1．3 吸收法的应用114

12．2 吸附114

12，2．1 吸附原理与吸附剂114

12．2．2 吸附装置116

12．2．3 吸附法的应用119

13 酸雨污染防治121

13．1 酸雨的危害121

13．2 酸雨污染防治122

13．2．1 燃煤SO2和NOx排放控制对策122

13．2．2 燃煤前脱硫技术123

13．2．3 燃煤中脱硫技术125

13．2．4 燃煤后烟气脱硫技术127

14 臭氧层破坏135

14．1 臭氧层135

14．1．1 臭氧层及其变薄问题135

14．1．2 南极臭氧空洞的成因135

14．2 臭氧层的破坏机理136

14．2．1 平流层臭氧形成及破坏机理136

14．2．2 消耗臭氧层的物质137

14．3 臭氧层破坏的危害139

14．3．1 臭氧层破坏对大气结构的改变139

14．3．2 臭氧层破坏对人体健康的危害139

14．3．3 臭氧层破坏对动植物的危害139

14．3．4 臭氧层破坏对空气质量和建筑材料的影响140

14．4 保护臭氧层的措施140

14．4．1 制定国际公约140

14．4．2 淘汰和控制损耗臭氧层物质141

14．4．3 研制和开发消耗臭氧层物质的替代品141

15 温室效应143

15．1 温室效应概念143

15．1．1 温室效应机理143

15．1．2 温室效应气体144

15．2 温室效应作用146

15．2．1 气候变暖(climate warming)146

15．2．2 海平面上升(sea levelrising)146

15．2．3 水分平衡变化(change in hydrologicbalance)146

15．2．4 生态影响(ecologic impact)146

15．2．5 影响热带气旋(tropical cyclone impact)147

15．2．6 农业的变化(change in aqriculture)147

15．2．7 影响人类生存的其他问题147

15．3 温室效应控制148

15．3．1 改变能源结构149

15．3．2 提高能源利用效率149

15．3，3 节约能源149

15．3．4 原子能利用150

15．3．5 清洁能源和可再生能源150

15．3．6 增加绿色植物，防止乱砍滥伐151

15．3．7 CO2的分离回收、储存和利用151

15．3．8 温室效应控制的其他对策152

16 汽车尾气污染与防治153

16．1 概述153

16．1．1 汽车尾气的危害153

16．1．2 汽车排放法规156

16．2 控制汽车排气污染的主要措施156

16．2．1 汽车排气的机内净化156

16．2．2 汽车排气的机外净化方法158

16．2．3 改变燃料组分159

17 室内空气污染与控制163

17．1 室内空气污染物163

17．2 室内空气污染的危害165

17．3 室内空气污染净化方法166

17．3．1 源控制166

17．3．2 通风168

17．3．3 空气净化168

第四篇 固体废物处理与处置技术

18 概述174

18．1 固体废物174

18．1．1 固体废物的定义及范畴174

18．1．2 固体废物的特点和特征174

18．1．3 固体废物的分类175

18．2 固体废物的危害176

18．2．1 固体废物污染环境的途径176

18．2．2 固体废物对环境的影响177

18．3 固体废物的处理原则178

18．3．1 固体废物的无害化处理179

18．3．2 固体废物的减量化处理179

18．3．3 固体废物的资源化处理179

18．4 固体废物的处理技术180

18．5 固体废物的管理181

18．5．1 固体废物管理制度181

18．5．2 固体废物污染控制标准182

19 固体废物的预处理技术183

19．1 压实183

19．2 破碎184

19．3 分选186

19．4 脱水和干燥188

19．4．1 概述188

19．4．2 浓缩189

19．4．3 脱水191

20 固体废物的资源化处理技术194

20．1 热化学处理195

20．1．1 热解技术195

20．1．2 焚烧技术196

20．1．3 气化(熔融)技术197

20．2 生物处理198

20．2．1 好氧生物处理技术199

20，2．2 厌氧发酵技术202

21 固体废物的最终处置技术206

21．1 海洋处置206

21．1．1 海洋倾倒206

21．1．2 远洋焚烧207

21．2 陆地处置207

21．2．1 土地耕作处置207

21．2．2 工程库贮存208

21．2．3 土地填埋处置209

21．2．4 浅地层埋藏213

21．2．5 深井灌注213

22 城市生活垃圾的处理215

22．1 收集与运输215

22．1．1 收集、搬运与贮存215

22．1．2 清除216

22．1．3 转运217

22．2 资源化处理218

22．2．1 资源化途径218

22．2．2 资源化技术框架218

22，3 其他无害化处理219

23 工业固体废物的处理与处置221

23．1 收集与运输221

23．2 处理及资源再生技术222

23．2．1 煤矸石的综合利用222

23．2．2 粉煤灰的综合利用222

23．2．3 冶金工业废渣的综合利用223

23．2．4 化工废渣的综合利用224

23．3 最终处置225

24 特殊管理废弃物的处理228

24．1 特殊管理废弃物的管理228

24．2 危险固体废物的无害化处理230

第五篇 物理性污染及防治

25 噪声污染控制技术234

25．1 噪声及其危害234

25．1．1 噪声234

25．1．2 环境噪声的来源234

25．1．3 噪声污染的危害235

25．2 噪声的度量与标准235

25．2．1 噪声的客观量度236

25．2．2 噪声的主观评价237

25．2．3 城市公共噪声的评价量238

25．2．4 噪声标准239

25．3 噪声控制方法239

25．3．1 噪声源的控制240

25．3．2 传播途径的控制240

25．3．3 接受点防护240

25．4 消声241

25．4．1 消声机理241

25．4．2 消声装置242

25．5 隔声244

25．5．1 隔声原理244

25．5．2 隔声装置244

25．6 吸声245

25．6．1 吸声原理245

25．6．2 吸声材料247

26 振动的污染与防治249

26．1 振动污染249

26．1．1 振动源249

26．1．2 振动危害和对环境的污染249

26．1．3 振动标准250

26．2 振动控制技术251

26．2．1 隔振251

26．2．2 阻尼减振254

26．3 振动主动控制技术255

27 电磁辐射污染及防治257

27．1 电磁辐射污染与危害257

27．1．1 电磁辐射的概念257

27．1．2 电磁辐射污染的危害257

27．1．3 电磁辐射污染源的种类258

27．2 电磁污染的防护259

27．2．1 电磁污染的控制标准259

27．2．2 电磁辐射污染的防护259

28 放射性污染及防治262

28．1 放射性污染源262

28．1．1 放射性污染及特点262

28．1．2 放射性污染的来源262

28．1．3 放射性物质进入人体的途径263

28．2 放射性污染的危害264

28．2．1 造成危害的放射性物质264

28．2．2 放射性污染的危害表现264

28．3 放射性污染的控制265

28．3．1 放射性辐射防护标准265

28．3．2 放射性辐射防铲方法266

28．3．3 放射性废物的处理处置267

29 光污染及防护271

29．1 光污染的来源和危害271

29．1．1 可见光污染271

29．1．2 红外光污染271

29．1．3 紫外光污染272

29．2 光污染的控制272

30 热污染及防治273

30．1 热污染及其对环境的影响273

30．1．1 热污染及来源273

30．1．2 水体的热污染273

30．1．3 大气热污染275

30．2 热污染的控制与综合利用275

第六篇 土壤污染及防治

31 土壤及土壤污染278

31．1 土壤及其组成278

31．1．1 土壤环境的物质组成278

31．1．2 土壤的性质279

31．1．3 土壤环境的特点280

31．2 土壤污染的含义及特点280

31．2．1 土壤污染的含义280

31．2．2 土壤环境污染的特点282

31．3 土壤自然净化过程282

31．3．1 物理净化作用282

31．3．2 物理化学净化作用283

31．3．3 化学净化作用283

31．3．4 生物净化作用283

32 土壤污染的危害285

32．1 农药与土壤污染285

32．1．1 常用化学农药种类285

32．1．2 化学农药的环境污染问题286

32．1．3 农药在土壤环境中的迁移、降解和残留286

32．2 重金属与土壤污染288

32．2．1 汞污染288

32．2．2 镉污染290

32．2．3 铅污染290

32．2．4 铬污染291

32．2．5 砷污染292

33 土壤污染的防治293

33．1 概述293

33．1．1 控制土壤环境污染的措施293

33．1．2 污染土壤修复的意义293

33．2 土壤污染源的控制和消除294

33．2．1 土壤农药污染源的控制294

33．2．2 土壤重金属污染源的控制295

33．3 客土法、换土法296

33．4 污染土壤的生物修复296

33．4．1 生物净化与生物修复296

33．4．2 微生物的修复工艺297

33．5 污染土壤的植物修复298

33．5．1 植物修复的定义298

33．5．2 植物修复基本类型299

33．5．3 植物修复的优势300

33．6 污染土壤的化学修复300

33．6．1 化学淋洗技术301

33．6．2 溶剂浸提技术302

33．6．3 原位化学氧化修复技术303

33．6．4 土壤性能改良技术304

33．7 污染土壤的物理修复304

33．7．1 物理分离修复技术304

33．7．2 土壤蒸气浸提修复技术305

33．7．3 固化/稳定化土壤修复技术306

33．7．4 电动力学修复技术307

附录310

参考文献322

本书共分七篇：第一篇简明扼要地介绍了环境问题及环境工程学的发展；第二至五篇对大气污染、水污染、物理性污染和固体废弃物的各种处理流程、处理方法技术等从理论基础到实践应用做了较为全面的、系统的阐述； 第六篇介绍了环境工程设计基础及其应用，涉及环境工程设计的对象、范围、内容和特点等方面；第七篇为环境工程试验，从实验教学的角度加强学生对理论知识的灵活运用。

本书适合高等院校的环境科学和环境工程专业的本科学生，也可供相关专业本科教学参考。