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环境工程中的水污染控制：探索新型水污染控制技术与材料在水资源保护中的应用摘要本文深入探讨了环境工程领域中水污染控制的重要性和挑战，重点关注新型水污染控制技术与材料在水资源保护中的应用。
水资源是人类社会赖以生存和发展的基础，但随着工业化和城市化的进程，水污染问题日益严峻。
传统的水污染控制技术在处理效率、成本和环境影响等方面存在局限性。
因此，开发和应用新型水污染控制技术与材料，对于保障水资源安全、保护生态环境具有重要意义。
本文将回顾水污染控制技术的发展历程，介绍新型水污染控制技术与材料的原理、特点和应用前景，并探讨未来的发展趋势与挑战。
引言水污染是指水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特征的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。
水污染主要来源于工业废水、生活污水、农业面源污染等。
传统的水污染控制技术主要包括物理法、化学法和生物法，这些方法在处理效率、成本和环境影响等方面存在一定的局限性。
随着科技的进步，新型水污染控制技术与材料不断涌现，为水资源保护提供了新的解决方案。
新型水污染控制技术1. 膜分离技术：膜分离技术是一种高效、节能、环保的水处理技术，包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等。
膜分离技术可以有效去除水中的悬浮物、胶体、有机物、重金属离子等污染物，具有广泛的应用前景。
2. 高级氧化技术：高级氧化技术（AOPs）是一类利用强氧化剂（如羟基自由基·OH）降解水中有机污染物的新型水处理技术。
AOPs具有氧化能力强、反应速度快、无二次污染等优点，在处理难降解有机污染物方面具有独特的优势。
3. 吸附技术：吸附技术是利用多孔材料（如活性炭、沸石、生物炭等）吸附去除水中有机污染物和重金属离子的一种水处理技术。
吸附技术具有操作简单、成本低、吸附效果好等优点，在水污染控制领域得到广泛应用。
4. 光催化技术：光催化技术是一种利用光能激发催化剂（如TiO2、ZnO等）产生强氧化性的羟基自由基·OH，从而降解水中有机污染物的水处理技术。
水污染控制工程第讲材料及附属构筑物1. 前言随着城市化进程的加速，水污染问题日益严峻。
为了保护水资源的质量，减少水体受到的污染，提高水污染治理的科学化，建设水污染控制工程是十分必要的。
水污染控制工程是以水环境保护为目标，应用工程手段，对水体进行治理和改善的一项基础工程。
本文将对水污染控制工程第讲材料及附属构筑物进行介绍，让读者更深入了解水污染控制工程的组成与构成。
2. 水污染控制工程基本概念水污染控制工程是将现代化技术手段应用于水污染治理中的工程措施。
它的实施需要综合考虑水体的特征、环流、污染源及水质目标。
水污染控制工程可以分为三个阶段：预处理阶段：主要是提高污染物的稳定性或将污染物转化为易于去除的形式。
处理阶段：是指将经过预处理的污水进行处理，以达到排放标准。
后处理阶段：指对处理出来的废水进行再处理，以达到回用标准，或者作为出水进入大自然水体。
3. 水污染控制工程的组成水污染控制工程主要由预处理设施、处理设施、后处理设施和支持设施等四个部分组成。
3.1 预处理设施预处理设施对入厂污水进行初步过滤、沉淀等处理，能有效防止后续处理设施的堵塞和结垢等问题，同时也能够保护处理设施的设备。
预处理设施也可以进一步降低污水的COD、SS等含量，改善污水的性质，有助于提高处理效果和降低后续处理过程中的能耗和投资。
3.2 处理设施处理设施应用一系列的化学、生物、物理等手段，进行污水的深度处理，以达到排放标准。
按照不同的处理工艺，可以将处理设施分为生化处理设施、物化处理设施和生物物理处理设施等。
其中，生化处理设施包括活性污泥法、MBBR工艺等，物化处理设施包括吸附、絮凝、沉淀、氧化等，生物物理处理设施则是这两种工艺的混合。
3.3 后处理设施后处理设施主要对处理效果不达标的废水进行进一步的处理，使其水质达到回用标准或者满足环保排放标准。
后处理设施包括活性炭吸附、MBR膜生物反应器等。
后处理设施具有高水质效果、占地面积小、工艺流程简单等优点，能够有效提高污水处理水平。
水污染控制工程资料水污染控制工程（Water Pollution Control Engineering）是一门应用科学，旨在防止、减少或消除水环境中的污染。
它是解决城市与工业化发展带来的水污染问题的重要手段之一。
水污染控制工程资料是这门学科中的核心，如何有效地获取、整理并使用这些资料成为实际控制水污染的重要条件。
1. 基础数据资料：城市和工业化进程产生的每种污水都有其独特的理化特性，认识这些理化特性对于提高水污染处理效果、设计和选择处理设备和确定合理的处理方法具有重要意义。
基础数据资料包括水污染来源与流量、水质现状、供水、排水、循环用水、环境因素等。
其中，水污染源的调查与监测是水污染控制的前提，可以人为干预和控制水污染物的排放，并从源头上控制水污染。
2. 处理技术资料：水污染控制技术源源不断地推陈出新，有的技术适合于特定水质，有的技术适合于特定规模和处理效果。
因此，从研究、开发、应用等各方面探究水污染控制技术的特点、优缺点、适用范围，以及当前的发展状况和趋势，都是重要的处理技术资料。
3. 设备与监测仪器资料：设备和监测仪器是水污染控制工程中的基础设施，直接关系到处理水质的准确度和稳定性。
正确选择设备和监测仪器，加强设备的使用、运行和维护，可以达到最大的水污染控制效果。
因此，在资料中收集和整理相关设备、仪器的规格、特点、用途、使用维护、保养等方面的资料，为选取和使用提供依据。
4. 监测分析方法资料：水污染物组成多样，浓度也不尽相同，为了检测准确化，需要掌握合适的水质检测方法和技术。
对水质的监测与分析需要繁复的实验过程和先进的设备和工具，因此在数据资料中有关水样的采集方法、处理分析方法及监测标准、一些分析仪器及先进技术等数据都应是重要的资料。
5. 模型分析和预测资料：正是通过对水污染物的多方面控制和治理，才能达到合理和可行的水污染控制措施。
模型分析是一种有效的工具，用于对水污染现象进行定量预测，建模分析框架提供了实现污染控制管理的优秀支持。
水污染治理中的新材料与技术第一章：引言随着城市化进程的加速和工业化的快速发展，水资源短缺和水污染问题已经成为全球范围内的一大挑战。
为了保护水资源和改善水环境质量，水污染治理成为了一项迫切的任务。
近年来，涌现出许多新材料和技术在水污染治理中的应用，这些新材料和技术在提高水质和减少水污染方面发挥了重要作用。
第二章：吸附材料在水污染治理中的应用2.1 活性炭的应用活性炭是一种优质的吸附材料，可以有效去除水中的有机污染物和重金属离子。
其孔隙结构特性提供了大的表面积，从而增加了吸附效果。
活性炭的应用领域广泛，用于水处理领域主要包括饮用水净化、工业废水处理以及水源地保护等。
2.2 纳米材料的应用纳米材料具有较大的比表面积和较高的吸附活性，因此在水污染治理中有着广泛的应用前景。
例如，纳米氧化铁具有较强的吸附能力，可以有效去除水中的重金属离子。
此外，纳米硅胶、纳米钙钛矿等纳米材料也被广泛研究用于水污染治理。
第三章：光催化技术在水污染治理中的应用3.1 光催化原理光催化技术是利用催化剂在光照条件下，通过光生电子-空穴对的产生和介质中的氧气、水分子等物质的参与，实现废水净化的过程。
光催化技术被广泛应用于有机物降解、重金属离子去除等领域。
3.2 光催化材料的开发与应用为了提高光催化技术的效率，研究人员不断开发新的光催化材料。
例如，钒酸盐、二氧化钛等光催化材料在水污染治理中被广泛研究和应用。
这些材料具有较强的光吸收能力和高的光催化活性，可以有效降解有机污染物和去除重金属离子。
第四章：电化学技术在水污染治理中的应用4.1 电化学原理电化学技术利用电流通过电解质溶液中的电极，产生溶液中物质的氧化、还原反应，从而达到净化废水的目的。
电化学技术具有高效、环保、可控性好等优势。
4.2 电化学材料的研发与应用金属氧化物、活性炭等材料是电化学技术中常用的电极材料。
例如，二氧化锰、氧化铅等金属氧化物电极在重金属离子的去除方面具有良好的应用前景。
水污染控制工程知识点水是生命之源，然而，随着工业化和城市化的快速发展，水污染问题日益严重，给人类的生存和生态环境带来了巨大威胁。
水污染控制工程作为一门重要的学科，旨在研究和解决水污染问题，保护水资源和水环境。
下面我们来详细了解一下水污染控制工程的相关知识点。
一、水污染的来源和类型水污染的来源非常广泛，主要包括工业废水、生活污水和农业面源污染等。
工业废水是水污染的主要来源之一。
不同行业产生的废水成分和性质差异很大。
例如，化工行业的废水可能含有各种有毒有害的化学物质，如重金属、有机物等；造纸行业的废水通常含有大量的纤维和有机物；冶金行业的废水则可能含有重金属和酸碱性物质。
生活污水主要来自居民的日常生活，包括厨房、浴室、厕所等排出的污水。
生活污水中含有有机物、氮、磷等营养物质，以及微生物和病原体等。
农业面源污染主要是由于农业生产中农药、化肥的不合理使用，以及畜禽养殖废水和农田径流等造成的。
农业面源污染具有分布广、难以集中治理等特点。
根据污染物的性质，水污染可以分为物理性污染、化学性污染和生物性污染。
物理性污染主要包括悬浮物、热污染和放射性污染等；化学性污染包括有机物污染、无机物污染和重金属污染等；生物性污染主要是指病原微生物和寄生虫等造成的污染。
二、水污染控制的基本方法水污染控制的方法多种多样，主要包括物理法、化学法和生物法。
物理法是利用物理作用分离和去除水中的污染物。
常见的物理处理方法有沉淀、过滤、气浮、离心分离等。
沉淀法是利用重力作用使污染物沉淀下来，从而实现固液分离；过滤法通过过滤介质截留水中的悬浮物和颗粒物；气浮法利用微小气泡将污染物带到水面，然后去除；离心分离则是利用离心力将不同密度的物质分离。
化学法是通过化学反应改变污染物的化学性质，从而达到去除污染物的目的。
常见的化学处理方法有中和、氧化还原、化学沉淀等。
中和法用于处理酸碱废水，通过加入酸碱试剂将废水的 pH 值调节到合适的范围；氧化还原法用于处理含有氧化性或还原性物质的废水，通过氧化或还原反应将污染物转化为无害物质；化学沉淀法是向废水中加入化学试剂，使污染物生成沉淀而去除。
《水污染控制工程》第三版习题答案第九章污水水质和污水出路1.简述水质污染指标体系在水体污染控制、污水处理工程设计中的应用。
答：污水的水质污染指标一般可分为物理指标、化学指标、生物指标。
物理指标包括：（1）水温（2）色度（3）臭味（4）固体含量，化学指标包括有机指标包括：(1)BOD：在水温为20度的条件下,水中有机物被好养微生物分解时所需的氧量。
(2) COD：用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所消耗的氧化剂量。
(3) TOD：由于有机物的主要元素是C、H、O、N、S等。
被氧化后，分别产生CO2、H2O、NO2和SO2，所消耗的氧量称为总需氧量。
(4) TOC：表示有机物浓度的综合指标。
水样中所有有机物的含碳量。
（5）油类污染物（6）酚类污染物（7）表面活性剂（8）有机酸碱（9）有机农药（10）苯类化合物无机物及其指标包括（1）酸碱度（2）氮、磷（3）重金属（4）无机性非金属有害毒物生物指标包括：（1）细菌总数（2）大肠菌群（3）病毒2分析总固体、溶解性固体、悬浮固体及挥发性固体、固定性固体指标之间的相互关系，画出这些指标的关系图。
总固体=溶解性固体+悬浮固体=挥发性固体+固定性固体3 生化需氧量、化学需氧量、总有机碳和总需氧量指标的含义是什么？分析这些指标之间的联系和区别。
(1)BOD：在水温为20度的条件下,水中有机物被好养微生物分解时所需的氧量。
(2) COD：用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所消耗的氧化剂量。
(3) TOD：由于有机物的主要元素是C、H、O、N、S等。
被氧化后，分别产生CO2、H2O、NO2和SO2，所消耗的氧量称为总需氧量。
(4) TOC：表示有机物浓度的综合指标。
水样中所有有机物的含碳量。
它们之间的相互关系为：TOD > COD >BOD20>BOD5>OC生物化学需氧量或生化需氧量（BOD）反映出微生物氧化有机物、直接地从卫生学角度阐明被污染的程度。
化学需氧量COD的优点是比较精确地表示污水中有机物的含量，测定时间仅仅需要数小时，并且不受水质的影响。
而化学需氧量COD则不能象BOD反映出微生物氧化有机物、直接地从卫生学角度阐明被污染的程度。
此外，污水中存在的还原性无机物（如硫化物）被氧化也需要消耗氧，以COD表示也存在一定的误差。
两者的差值大致等于难生物降解的有机物量。
差值越大，难生物降解的有机物含量越多，越不宜采用生物处理法。
两者的比值可作为该污水是否适宜于采用生物处理的判别标准，比值越大，越容易被生物处理。
4 水体自净有哪几种类型？氧垂曲线的特点和适用范围是什么？答：污染物随污水排入水体后，经过物理的、化学的与生物化学的作用，使污染的浓度降低或总量减少，受污染的水体部分地或完全地恢复原状，这种现象称为水体自净或水体净化。
包括物理净化、化学净化和生物净化。
物理净化指污染物质由于稀释、扩散、沉淀或挥发等作用使河水污染物质浓度降低的过程。
化学净化指污染物质由于氧化、还原、分解等作用使河水污染物质浓度降低的过程。
生物净化指由于水中生物活动，尤其是水中微生物对有机物的氧化分解作用而引起的污染物质浓度降低的过程。
有机物排入河流后，经微生物降解而大量消耗水中的溶解氧，使河水亏氧；另一方面，空气中的氧通过河流水面不断地溶入水中，使溶解氧逐步得到恢复。
耗氧与亏氧是同时存在的， DO曲线呈悬索状下垂，称为氧垂直曲线。
适用于一维河流和不考虑扩散的情况下。
5 试论述排放标准、水环境质量标准、环境容量之间的关系。
排放标准是指最高允许的排放浓度,污水的排放标准分为一,二,三级标准,而水环境质量标准是用来评估水体的质量和污染情况的,有地表水环境质量标准,海洋水质标准,生活饮用水卫生标准等,环境容量则是指环境在其自净范围类所能容纳的污染物的最大量. 排放标准是根据自然界对于污染物自净能力而定的，和环境容量有很大关系，环境质量标准是根据纯生态环境为参照，根据各地情况不同而制定的。
排水标准是排到环境中的污染物浓度、速率的控制标准；环境质量标准是水环境本身要求达到的指标。
水环境容量越大，环境质量标准越低，排放标准越松，反之越严格。
各类标准一般都是以浓度来衡量的，即某一时间取样时符合标准则认为合格达标，而环境容量是就某一区域内一定时间内可以容纳的污染物总量而言的，他们是两个相对独立的评价方法，某些时候，虽然达到了环境质量标准或是排水等标准，但可能事实上已经超过了该区域的环境容量。
6 我国现行的排放标准有哪几种？各种标准的适用范围及相互关系是什么？污水排放标准根据控制形式可分为浓度标准和总量控制标准。
根据地域管理权限可分为国家排放标准，行业排放标准、地方排放标准。
浓度标准规定了排出口向水体排放污染物的浓度限值，我国现有的国家标准和地方标准都是浓度标准。
总量控制标准是以水环境质量标准相适应的水环境容量为依据而设定的，水体的环境质量要求高，则环境容量小。
国家排放标准按照污水去向，规定了水污染物最高允许排放浓度，适用于排污单位水污染物的排放管理，以及建设项目的环境影响评价、建设项目环境保护设施设计、竣工验收以及投产后的排放管理。
行业排放标准是根据各行业排放废水的特点和治理技术水平制定的国家行业排放标准。
地方标准是各省直辖市根据经济发展水平和管辖地水体污染控制需要制定的标准，地方标准可以增加污染物控制指标数，但不能减少，可以提高对污染物排放标准的要求，但不能降低标准。
第十章污水的物理处理1、试说明沉淀有哪些类型？各有何特点？讨论各类型的联系和区别。
答：自由沉淀：悬浮颗粒浓度不高；沉淀过程中悬浮固体之间互不干扰，颗粒各自单独进行沉淀, 颗粒沉淀轨迹呈直线。
沉淀过程中,颗粒的物理性质不变。
发生在沉砂池中。
絮凝沉淀：悬浮颗粒浓度不高；沉淀过程中悬浮颗粒之间有互相絮凝作用，颗粒因相互聚集增大而加快沉降，沉淀轨迹呈曲线。
沉淀过程中，颗粒的质量、形状、沉速是变化的。
化学絮凝沉淀属于这种类型。
区域沉淀或成层沉淀：悬浮颗粒浓度较高（5000mg/L以上）；颗粒的沉降受到周围其他颗粒的影响，颗粒间相对位置保持不变，形成一个整体共同下沉，与澄清水之间有清晰的泥水界面。
二次沉淀池与污泥浓缩池中发生。
压缩沉淀：悬浮颗粒浓度很高；颗粒相互之间已挤压成团状结构，互相接触，互相支撑，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用下被挤出，使污泥得到浓缩。
二沉池污泥斗中及浓缩池中污泥的浓缩过程存在压缩沉淀。
联系和区别：自由沉淀，絮凝沉淀，区域沉淀或成层沉淀，压缩沉淀悬浮颗粒的浓度依次增大，颗粒间的相互影响也依次加强。
2、设置沉砂池的目的和作用是什么？曝气沉砂池的工作原理和平流式沉砂池有何区别？答：设置沉砂池的目的和作用：以重力或离心力分离为基础，即将进入沉砂池的污水流速控制在只能使相对密度大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走，从而能从污水中去除砂子、煤渣等密度较大的无机颗粒，以免这些杂质影响后续处理构筑物的正常运行。
平流式沉砂池是一种最传统的沉砂池，它构造简单，工作稳定，将进入沉砂池的污水流速控制在只能使相对密度大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走，从而能从污水中去除砂子、煤渣等密度较大的无机颗粒。
曝气沉砂池的工作原理：由曝气以及水流的螺旋旋转作用，污水中悬浮颗粒相互碰撞、摩擦，并受到气泡上升时的冲刷作用，使粘附在砂粒上的有机污染物得以去除。
曝气沉砂池沉砂中含有机物的量低于5%；由于池中设有曝气设备，它还具有预曝气、脱臭、防止污水厌氧分解、除泡以及加速污水中油类的分离等作用。
3、水的沉淀法处理的基本原理是什么？试分析球形颗粒的静水自由沉降（或上浮）的基本规律，影响沉降或上浮的因素是什么？答：基本原理：沉淀法是利用水中悬浮颗粒的可沉降性能，在重力作用下产生下沉作用，以达到固液分离的一种过程。
基本规律：静水中悬浮颗粒开始沉降（或上浮）时,会受到重力、浮力、摩擦力的作用。
刚开始沉降（或上浮）时，因受重力作用产生加速运动,经过很短的时间后,颗粒的重力与水对其产生的阻力平衡时, 颗粒即等速下沉。
影响因素：颗粒密度，水流速度，池的表面积。
5、已知污水处理厂设计平均流量Q=20000M3/D，服务人口100000人，初沉污泥量按25G、（人日），污泥含水率97％，请设计曝气式沉砂池和平流式沉淀池。
解：Qmax=20000/(24*3600)=0.23M3/S=833.3M3/H曝气式沉砂池：总有效容积：V=60*Qmax*t=60*0.23*2=27.6m3池断面面积：A=Qmax/Vmin=0.23/0.08=2.88m2池总宽度：B=A/Hmin=池长L=V/A=27.6/2.88=9.58m所需曝气量：q=60D*Qmax=60*0.23*0.2=2.76m3/min平流式沉淀池：沉淀区表面积：A=Q(max)/q=833.3/2.5=333.3m2沉淀区有效水深:h2=q*t=2.5*1=2.5m沉淀区有效容积：V=A*h2=333.3/3=111.1m3沉淀池长度：L=3.6*v*t=3.6*0.0005*3600=6.48m沉淀区总宽度：B=A/L=333.3/6.48=51.44m沉淀池数量：n=B/b=51.44/40>1,取2污泥区容积：V=(S*N*T)/1000=(20000*1000*4*3%)/24*1000=100m2沉淀池总高度：H=h1+h2+h3+h4=0.3+2.5+0.3+2.1=5.2m(S1=25m2 S2=1m2 h4’=0.35m h4’’=1.75m L1=1.5m L2=0.3m)贮泥池容积：V=1/3*h4’(S1+S2+ )=3.61m3贮泥池以上梯形部分污泥容积：V=(L1/2+L2/2)*h4’’*b=63m36、加压容器浮上法的基本原理是什么？有哪几种基本流程和溶气方式？各有何特点？答：加压溶气气浮法的基本原理是空气在加压条件下溶于水中，再使压力降至常压，把溶解的过饱和空气以微气泡的形式释放出来。
其工艺流程有全溶气流程、部分溶气流程和回流加压溶气流程3种；溶气方式可分为水泵吸水管吸气溶气方式、水泵压水管射流溶气方式和水泵－空压机溶气方式。
全溶气流程是将全部废水进行加压溶气，再经减压释放装置进入气浮池进行固液分离，与其它两流程相比，其电耗高，但因不另加溶气水，所以气浮池容积小；部分溶气流程是将部分废水进行加压溶气，其余废水直接送入气浮池，该流程比全溶气流程省电，另外因部分废水经溶气罐，所以溶气罐的容积比较小，但因部分废水加压溶气所能提供的空气量较少，因此，若想提供同样的空气量，必须加大溶气罐的压力；回流加压溶气流程将部分出水进行回流加压，废水直接送入气浮池，该法适用于含悬浮物浓度高的废水的固液分离，但气浮池的容积较前两者大。
