環(huán)境工程原理（翻譯版）

Ⅰ基本原理

第1章概述1

1.1什么是環(huán)境工程學(xué)？1

1.2環(huán)境工程的研究領(lǐng)域3

1.2.1水質(zhì)工程4

1.2.2空氣質(zhì)量工程6

1.2.3危險廢物管理8

1.3背景知識和概念10

1.3.1濃度和其他度量單位10

1.3.2物質(zhì)守恒12

1.3.3控制污染物濃度的因素14

1.3.4工程分析14

1.3.5控制機會15

1.3.6環(huán)境法規(guī)16

1.3.7精密度和準確度17

1.3.8量值：長度尺度和特征時間18

參考文獻20

習題21

第2章水、空氣及其中的雜質(zhì)25

2.1水和水圈25

2.2空氣和大氣圈29

2.3環(huán)境介質(zhì)中的雜質(zhì)32

2.3.1溶解在水中的氣體33

2.3.2空氣中的水33

2.3.3酸、堿和氫離子33

2.3.4無機雜質(zhì)34

2.3.5有機雜質(zhì)39

2.3.6放射性核素43

2.3.7引起氣味、味道和顏色的化合物45

2.3.8顆粒物45

2.3.9微生物50

參考文獻53

習題54

第3章轉(zhuǎn)化過程59

3.1重要概念59

3.1.1化學(xué)計量學(xué)59

3.1.2化學(xué)平衡61

3.1.3動力學(xué)63

3.2相變和分配70

3.2.1蒸氣壓71

3.2.2水中物質(zhì)的溶解72

3.2.3吸附76

3.3酸堿反應(yīng)81

3.3.1酸堿反應(yīng)和氫離子81

3.3.2純水的pH值81

3.3.3強酸和弱酸82

3.3.4碳酸鹽系統(tǒng)85

3.4氧化還原反應(yīng)90

3.4.1氧化態(tài)91

3.4.2腐蝕92

3.4.3燃燒94

3.4.4大氣氧化過程97

3.4.5微生物反應(yīng)100

參考文獻106

習題107

第4章遷移現(xiàn)象121

4.1基本概念和機制121

4.1.1污染物通量121

4.1.2平流122

4.1.3分子擴散123

4.1.4彌散作用126

4.2顆粒物的運動131

4.2.1顆粒物的阻力131

4.2.2重力沉降133

4.2.3布朗擴散137

4.3流體邊界的傳質(zhì)作用138

4.3.1傳質(zhì)系數(shù)139

4.3.2空氣水界面的遷移143

4.4多孔介質(zhì)中的遷移146

4.4.1多孔介質(zhì)中的流體流動147

4.4.2多孔介質(zhì)中的污染物遷移150

參考文獻153

習題153

第5章遷移和轉(zhuǎn)化模型159

5.1反應(yīng)器模型160

5.1.1批次反應(yīng)器165

5.1.2完全混合流動反應(yīng)器（CMFR）169

5.1.3塞流式反應(yīng)器（PFR）173

5.1.4一些復(fù)雜的例子181

5.2超理想反應(yīng)器：通用物質(zhì)守恒模型188

5.2.1控制方程188

5.2.2解決環(huán)境遷移問題的方法191

參考文獻201

習題202

Ⅱ應(yīng)用

第6章水質(zhì)工程215

6.1水質(zhì)問題的本質(zhì)215

6.1.1河流和溪流216

6.1.2湖泊和水庫220

6.1.3地下水224

6.1.4海洋和河口226

6.2水質(zhì)法規(guī)和處理系統(tǒng)綜述229

6.2.1重要的美國聯(lián)邦水法規(guī)230

6.2.2工程化的水質(zhì)系統(tǒng)231

6.3物理處理方法234

6.3.1沉淀234

6.3.2通過顆粒狀介質(zhì)過濾238

6.3.3膜分離過程242

6.4化學(xué)和物理化學(xué)處理方法246

6.4.1消毒246

6.4.2凝聚和絮凝252

6.4.3有機分子的吸附256

6.4.4化學(xué)沉淀和離子交換260

6.5廢水生物處理265

6.5.1活性污泥法266

6.5.2滴濾池273

6.5.3廢水污泥的厭氧消化275

參考文獻279

習題281

第7章空氣質(zhì)量工程301

7.1空氣污染問題的實質(zhì)301

7.1.1標準污染物302

7.1.2有害空氣污染物306

7.1.3酸沉降307

7.1.4光化學(xué)煙霧309

7.1.5室內(nèi)空氣質(zhì)量313

7.1.6全球變化318

7.2空氣污染物排放與控制323

7.2.1排放的表征324

7.2.2燃燒產(chǎn)生的污染物329

7.2.3汽車排放337

7.3處理技術(shù)342

7.3.1顆粒物的控制裝置343

7.3.2吸附應(yīng)用于氣體污染物的控制350

7.4空氣質(zhì)量模型351

7.4.1建模方法概述351

7.4.2高斯煙羽擴散模型353

參考文獻363

習題365

第8章危險廢物管理376

8.1概述376

8.1.1歷史和案例研究376

8.1.2危險廢物的規(guī)章制度379

8.1.3危險廢物問題的重要性386

8.1.4危險廢物來源387

8.2危險廢物減量化388

8.2.1什么是廢物減量化388

8.2.2為什么要廢物減量化？389

8.2.3廢物減量化技術(shù)389

8.2.4廢物減量化的管理工具393

8.3危險廢物處理工藝396

8.3.1物理分離396

8.3.2化學(xué)處理407

8.3.3熱處理416

8.3.4生物處理425

8.4危險廢物處置431

8.4.1填埋432

8.4.2深井灌注434

8.5環(huán)境釋放與修復(fù)436

8.5.1現(xiàn)場表征438

8.5.2定量風險分析439

8.5.3現(xiàn)場修復(fù)443

參考文獻453

附加資料來源455

習題456

附錄

附錄A環(huán)境工程學(xué)的基本數(shù)據(jù)465

參考文獻468

附錄B電離輻射初步介紹469

參考文獻473

附錄C環(huán)境有機化合物的初步介紹474

C.1純的碳氫化合物474

C.2氧代有機化合物476

C.3鹵代有機物476

C.4含硫或含氮的有機化合物477

附錄D環(huán)境工程中的數(shù)學(xué)解答方法479

D.1常微分方程479

D.1.1常系數(shù)一階線性方程479

D.1.2耦合一階常微分方程482

D.1.3常微分方程的數(shù)值解法初步介紹483

D.2遷移問題中出現(xiàn)的偏微分方程484

D.3解平衡問題：非線性代數(shù)方程的根487

D.4基于對數(shù)尺度的數(shù)據(jù)處理490

D.5線性回歸492

參考文獻493

附錄E進一步探究轉(zhuǎn)化過程494

E.1活度494

E.2吉布斯自由能和平衡常數(shù)495

E.3氧化還原反應(yīng)的電極電位和自由能變化497

E.4活化能和溫度與反應(yīng)速率的相關(guān)性499

參考文獻501

附錄F美國水和空氣質(zhì)量的聯(lián)邦法規(guī)502

附錄G一些重要的度量單位換算系數(shù)（1.3.1、2.2）509

索引（511） 2100433B

整個環(huán)境工程領(lǐng)域有一整套的基本原理作為基礎(chǔ)。這些原理是基于化學(xué)、生物、物理和數(shù)學(xué)等科學(xué)原理的。本書分兩大部分共8章。第Ⅰ部分系統(tǒng)地介紹了環(huán)境工程的基本原理，分為5章，主要為環(huán)境工程學(xué)中涉及到的一些基本概念和基本原理。第Ⅱ部分闡述了基本原理在環(huán)境工程實踐中的應(yīng)用，分為3章，內(nèi)容包括水質(zhì)工程、空氣質(zhì)量工程、危險廢物管理。最后，本書的附錄部分還附加了環(huán)境工程學(xué)中常用的一些基本數(shù)據(jù)、環(huán)境工程中的數(shù)學(xué)解答方法等。書中包含了很多例題并且每章后均留出一些習題，希望能使學(xué)生集中思考如何利用所學(xué)的環(huán)境工程中的基本原理來分析環(huán)境系統(tǒng)并達到解決環(huán)境問題的目的。

本書可作為高等院校環(huán)境工程與環(huán)境科學(xué)專業(yè)的高年級本科生和低年級研究生教材，同時也適用于相關(guān)政府人員、科研人員參考。

• 課程資源

《環(huán)境工程原理（第三版）》有配套的Abook數(shù)字課程，該課程包含電子教案和課程視頻等內(nèi)容。

環(huán)境工程原理（第三版）修訂情況

《環(huán)境工程原理（第三版）》是在《環(huán)境工程原理（第二版）》的基礎(chǔ)上，遵照教育部高等學(xué)校環(huán)境科學(xué)與工程類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會制定的基本要求修訂而成的。

該次修訂的主要內(nèi)容如下：

1.梳理了“第一章緒論”的內(nèi)容，增加了污染治理的新原理和新技術(shù)。

2.將第二版中“第十四章微生物反應(yīng)器”分為兩章，即“第十四章微生物反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)”和“第十五章微生物反應(yīng)器”，增加了生物膜反應(yīng)器的相關(guān)內(nèi)容。

3.增加了物料衡算、強化傳質(zhì)、沉降分離設(shè)備、固相催化反應(yīng)器等在環(huán)境工程中的應(yīng)用案例。

4.對部分章節(jié)的思考題和習題進行了補充和調(diào)整。與《環(huán)境工程原理（第二版）》相同，該教材對一些理論性強或拓展性的選修內(nèi)容進行了標注。

各章修訂、編寫人如下：胡洪營編寫了第一章、第十一章、第十二章、第十三章、第十四章、第十五章和第十六章；張旭編寫了第二章、第三章、第四章和第五章；黃霞編寫了第六章、第七章、第八章和第十章；王偉編寫了第九章；席勁瑛參與了第一章、第九章和第十五章的部分內(nèi)容。清華大學(xué)“環(huán)境工程原理”課程助教博士生湯芳、莊林嵐、許雪喬、黃南、羅希和王運宏等為教材的修訂做了文字編輯等工作。

該教材由清華大學(xué)教授郝吉明院士擔任主審。山東理工大學(xué)馬驍軒在清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院訪問交流期間審讀了全書并提出了意見。

環(huán)境工程原理（第三版）出版工作

2015年8月11日，《環(huán)境工程原理（第三版）》由高等教育出版社出版。

該書主要內(nèi)容包括環(huán)境工程原理基礎(chǔ)、分離過程原理和反應(yīng)工程原理三大部分。環(huán)境工程原理基礎(chǔ)部分主要講述單位與量綱分析、質(zhì)量與能量守恒原理、流體流動、傳遞過程等；分離過程原理部分主要講述沉淀、過濾、吸收和吸附的基本原理；反應(yīng)工程原理部分主要講述化學(xué)和生物反應(yīng)計量學(xué)、動力學(xué)、環(huán)境工程中常用的各類反應(yīng)器及其解析理論等。