环境工程概论课件.pptx

第一章 引言1.1 什麼是工程？什麼是環境工程？美國工程師發展協會（The Engineer’s Council for Professional Development, 簡稱ECPD）給出了工程的定義：“工程是一種職業，它利用通過學習、經驗、實踐所獲得的教學和自然科學知識，來尋求經濟地利用物質和自然力量的方法，以造福人類”。工程師在其專業發展中必須在資深工程師的指導下獲得經驗、實踐和判斷能力。 美國土木工程師學會（American Society of Civil Engineers, ASCE）環境工程分會給出的環境工程的定義：環境工程（Environmental Engineering）通過健全的工程理論與實踐來解決環境衛生（environmental sanitation）問題，主要包括：提供安全、可口和充足的公共給水；適當處理與迴圈使用廢水和固體廢物；建立城市和農村符合衛生要求的排水系統；控制水、土壤和空氣污染，並消除這些問題對社會和環境所造成的影響。而且，環境工程所涉及的是公共衛生領域裏的工程問題，例如控制通過節肢動物傳染的疾病、消除工業健康危害、為城市、農村和娛樂場所提供合適的衛生設施，評價技術進步對環境的影響等。 1.2 環境系統概論1.2.1 系統在環境系統中，我們很難真正識別所有關聯的部分，更不用說瞭解它們之間的相互影響。因此，我們所要做的第一件事是將系統進行簡化，且要求與真實系統相似，簡化模型當然無法在細節上與真實系統完全一樣，但要求基本上近似。根據上述簡化原則來描述三種環境系統：水資源管理系統、空氣資源管理系統和固體廢物管理系統。如果介質是空氣、水或土壤之一，則限於以上三個系統之一的污染問題稱為“單介質（single-medium）問題”。許多重要的環境問題並不限於簡單的某一系統之中，通常涉及到空氣、水和土壤等多種介質，這些問題稱為“多介質（Multimedia）問題”。 1.2.2 水資源管理系統（1）供水子系統水源的性質決定了集水、淨水、輸水和配水工程的規劃、設計與運行。地表水（surface water）和地下水（ground water）是供應社區和生活用水需求的兩種主要水源。小溪、湖泊和河流是地表水源。地下水源是從水井抽出水的地方。不同的水源需要使用不同的集水工程和處理工程。城市中的管網稱為配水系統，管路本身通常稱為水幹線。在低水量期間（通常在夜間），水處理廠生產的多餘水儲存在蓄水池內，儲存的水可以用來滿足白天高需水量期間的要求。以下為一個服務於小社區的供水資源系統概況圖。 分水嶺水源（流域）集水系統（水庫）輸水系統處理系統（過濾廠）配水系統（管網）處理系統（軟化系統或除鐵系統）集水系統（井群）蓄水池水源（地下水）供水資源系統概況圖 人口和耗水形式是控制需水量的主要因素，因此也決定了水源和整個水資源系統的組成。選擇合適的供水水源的前期步驟之一是確定需水量。影響需水量的基本要素包括平均日用水量和高峰需水量。估計平均日用水量是為了確定：（1）地表水或地下水在枯水季節低水位時能否不間斷地供水；（2）需儲存多大的水量才能滿足枯水季節的需水量。估計高峰需水量是為了確定水管的尺寸壓力損失和滿足高峰用水需求所需要的需水量。 影響人們用水的主要因素包括：（1）工業活動：使人均需水量增加；（2）是否安裝水錶：水錶賦予用戶一種責任感。沒有安裝水錶的用戶缺乏這種責任感。（3）系統管理：如果配水系統管理好，人均用水量就會降低。管理者知道何時何地自來水幹線會漏水，並且很快地修復它。（4）生活水準越高，個人水量就越多；（5）較高的年平均氣溫代表較多的人均用水量，降雨多的地區用水比較少。 （2）廢水處理子系統最簡單形式的廢水管理子系統由六個部分組成，如右圖。廢水來源主要有工業廢水和生活污水。當工業廢水會影響到城市廢水處理廠的正常運行時必須進行預處理。廢水來源現場處理廢水收集輸送和提升處理處理或再利用 進入廢水處理場的廢水量隨用水情況會有很大的變化。典型的日變化量如下圖所示。0: 006: 0012: 0018: 0024:00廢水流量平均日流量 大部分的社區用水最終都會進入污水下水道。澆草坪、洗車及其它消耗性用水在使用中大約會損失5%~10%。消耗性用水量等於進入配水系統的平均水量與進入廢水處理廠的平均水量之間的差值（管道洩露情況除外）。 下水道可以分為3類：污水、雨水和合流式下水道。污水下水道：輸送住宅及商業區污水。工業廢水經過適當處理以後也可排入污水下水道。雨水下水道：處理過量的雨水以防低窪地區淹水。污水下水道將污水送到污水處理廠，而雨水下水道通常使雨水排入河流、小溪。合流式下水道：同時接納雨水和污水。目的是為了在乾旱期使廢水進入處理設施，在暴雨期間，使過量的水不經過處理直接排入河流、小溪和湖泊。可是，不幸的是，