除给水处理和污水或废水处理以外,污染物在水环境中的代谢和迁移问题,水生生态问题等也受到 广泛关注。因此,环境工程学所研究的问题也在不断扩大 在历史上,由于给水和污水或废水排放问题与人的生活卫生条件以及人体健康密切相关,我们 现在所讨论的环境工程学问题长期属于卫生工程( Sanitary engineering)或公共卫生( Public health) 的范畴,这种学科划分是从19世纪开始的。当时的欧洲是工业革命的中心,工业化的一个重要结果 是城市化和人口的集中,而落后的城市卫生设施带来的一个主要问题就是饮用水的污染和水媒性疾 病的蔓延,如当时的欧洲不断爆发霍乱、伤寒、痢疾等流行性疾病。 19世纪中叶欧洲三位科学家的工作为卫生工程奠定了重要基础。一位科学家是 Edwin Hardwick爵士,他在对英国城市疾病情况进行普查的基础上,指出疾病问题主要起因于落后的城 市卫生设施,而清洁的饮用水供应和适当的城市排污设施是保障城市卫生条件的关键。然而, Hardwick爵士的建议并没有得到政府重视,在1854年,伦敦大规模地爆发了霍乱,导致一万多人 死亡。另一位科学家是 John Snow博士,他在霍乱爆发之后,调查绘制了受害者的住址分布图,发 现多数受害者集中伦敦 Broad Street的某一供水点附近。在他的建议下,政府强行封闭了该供水点 命令居民从其它供水点取水。这一措施有力地阻止了新的霍乱蔓延。第三位科学家是 Robert Koch 博士,他于19世纪0年代发现微生物是许多疾病的感染源。到这个时候, Hardwick爵士才终于 被采纳,英国以及欧洲、北美的一些城市开始采取有效措施,改善城市供水和排污系统。 水处理的工程措施首先是从给水开始的,1804年第一座慢滤池( Slow sand filter)在苏格兰 Paisley投入使用可认为是近代水处理的一个里程碑。慢滤池的特点是用作滤料的砂粒很细,因此过 滤速度很慢(仅为2~5m/d),对水中悬浮物、胶体、以及细菌等的去除率非常高。更重要的是由于 滤速低,表层滤料会形成称之为 Schmutzdecke( Dirt covering)的“污物层”,其中繁殖有大量的微 生物。尽管初期使用慢滤池所考虑的仅仅是滤料层的过滤作用,但后来的硏究表明,慢滤池滤料表 层的污物层对获得优质的处理水起到了关键作用。由于大量繁殖的微生物的作用,水中的有机物 色度、甚至病毒都能得到有效去除。整个19世纪,尤其是19世纪中下叶,慢滤池在欧洲得到普及, 并在北美和世界其它地区开始得到应用。我国上海、天津等地也有过运用慢滤池进行给水处理的历 史。19世纪末期,快滤池( Rapid sand filter)在美国诞生,随之而来的是硫酸铝作为混凝剂的使用 从而奠定了现代给水处理的技术基础。与慢滤池相比,快滤池的滤速可达到8~10m/h或更高,其 处理效率显然大大提高。但由于没有慢滤池那样的表面污物层的作用,混凝或者混凝加沉淀的前处 理过程必不可少。给水处理技术的另一个里程碑是氯消毒技术的发明及其于1908年在美国 Jersey 市水厂的应用,至此,以混凝-沉淀-过滤-氯消毒为中心的现代给水处理技术已经形成 近代污水处理技术的发展是在19世纪中叶之后,其初期的代表性设施是水洗便器( Flush toilet) 及排水管渠以将粪便等污物排入河流等水体。在此之前,欧洲城市的主要卫生器具则是“马桶”。水 洗便器及简单排水系统所带来的主要问题就是水体的污染,并引起流行病的蔓延。真正意义上的污 水处理的出现则是在19世纪末期,且以一级沉淀( Primary settling)处理为其主要特征。一级沉淀 处理的基础实际上是土地处理法( Land treatment),该方法可以追溯到罗马时代甚至到史前时代 我国农村历史上广泛采用(目前仍有部分地区还在采用)的粪便施肥,实际上也就是土地处理。当 土地处理法用于城市时,需要挖掘沟渠或水坑,污水流过时水中的重质固体污物可得到去除,从而 减轻后续土地处理的负荷。当污物填满后,就将其掩埋,再挖掘新的沟渠或水坑,这种方法就是 级沉淀处理的雏形。继而出现的是用黏土覆面的平底沉淀池,这种沉淀池按“注水-排放”交替进行 的形式工作,通过虹吸作用排放上清液。石灰则被用做化学药剂促进沉淀,并促进污染负荷的降低 土地处理进一步发展的另一种形式是生物滤池( Biological filter),它所利用的是土壤过滤的基本原 理,采用的是渗透性良好的粗砂砾作为滤料。由于滤料表面繁殖的微生物的作用,滤床具有必普通 土壤更强的氧化降解能力,从而起到了我们现在所说的二级处理( Secondary treatment)的作用。基 于对生物氧化作用的认识,大约从1882年开始,人们在污水的曝气方面开展了试验工作。1913年, 英国曼彻斯特大学首次进行了活性污泥法处理试验,而世界第一例活性污泥法污水处理系统是1916-3- 除给水处理和污水或废水处理以外，污染物在水环境中的代谢和迁移问题，水生生态问题等也受到 广泛关注。因此，环境工程学所研究的问题也在不断扩大。 在历史上，由于给水和污水或废水排放问题与人的生活卫生条件以及人体健康密切相关，我们 现在所讨论的环境工程学问题长期属于卫生工程（Sanitary engineering）或公共卫生（Public health） 的范畴，这种学科划分是从 19 世纪开始的。当时的欧洲是工业革命的中心，工业化的一个重要结果 是城市化和人口的集中，而落后的城市卫生设施带来的一个主要问题就是饮用水的污染和水媒性疾 病的蔓延，如当时的欧洲不断爆发霍乱、伤寒、痢疾等流行性疾病。 19 世纪中叶欧洲三位科学家的工作为卫生工程奠定了重要基础。一位科学家是 Edwin Chardwick 爵士，他在对英国城市疾病情况进行普查的基础上，指出疾病问题主要起因于落后的城 市卫生设施，而清洁的饮用水供应和适当的城市排污设施是保障城市卫生条件的关键。然而， Chardwick 爵士的建议并没有得到政府重视，在 1854 年，伦敦大规模地爆发了霍乱，导致一万多人 死亡。另一位科学家是 John Snow 博士，他在霍乱爆发之后，调查绘制了受害者的住址分布图，发 现多数受害者集中伦敦 Broad Street 的某一供水点附近。在他的建议下，政府强行封闭了该供水点， 命令居民从其它供水点取水。这一措施有力地阻止了新的霍乱蔓延。第三位科学家是 Robert Koch 博士，他于 19 世纪 70 年代发现微生物是许多疾病的感染源。到这个时候，Chardwick 爵士才终于 被采纳，英国以及欧洲、北美的一些城市开始采取有效措施，改善城市供水和排污系统。 水处理的工程措施首先是从给水开始的，1804 年第一座慢滤池（Slow sand filter）在苏格兰 Paisley 投入使用可认为是近代水处理的一个里程碑。慢滤池的特点是用作滤料的砂粒很细，因此过 滤速度很慢（仅为 2～5m/d），对水中悬浮物、胶体、以及细菌等的去除率非常高。更重要的是由于 滤速低，表层滤料会形成称之为 Schmutzdecke（Dirt covering）的“污物层”，其中繁殖有大量的微 生物。尽管初期使用慢滤池所考虑的仅仅是滤料层的过滤作用，但后来的研究表明，慢滤池滤料表 层的污物层对获得优质的处理水起到了关键作用。由于大量繁殖的微生物的作用，水中的有机物、 色度、甚至病毒都能得到有效去除。整个 19 世纪，尤其是 19 世纪中下叶，慢滤池在欧洲得到普及， 并在北美和世界其它地区开始得到应用。我国上海、天津等地也有过运用慢滤池进行给水处理的历 史。19 世纪末期，快滤池（Rapid sand filter）在美国诞生，随之而来的是硫酸铝作为混凝剂的使用， 从而奠定了现代给水处理的技术基础。与慢滤池相比，快滤池的滤速可达到 8～10m/h 或更高，其 处理效率显然大大提高。但由于没有慢滤池那样的表面污物层的作用，混凝或者混凝加沉淀的前处 理过程必不可少。给水处理技术的另一个里程碑是氯消毒技术的发明及其于 1908 年在美国 Jersey 市水厂的应用，至此，以混凝-沉淀-过滤-氯消毒为中心的现代给水处理技术已经形成。 近代污水处理技术的发展是在 19 世纪中叶之后，其初期的代表性设施是水洗便器（Flush toilet） 及排水管渠以将粪便等污物排入河流等水体。在此之前，欧洲城市的主要卫生器具则是“马桶”。水 洗便器及简单排水系统所带来的主要问题就是水体的污染，并引起流行病的蔓延。真正意义上的污 水处理的出现则是在 19 世纪末期，且以一级沉淀（Primary settling）处理为其主要特征。一级沉淀 处理的基础实际上是土地处理法（Land treatment），该方法可以追溯到罗马时代甚至到史前时代， 我国农村历史上广泛采用（目前仍有部分地区还在采用）的粪便施肥，实际上也就是土地处理。当 土地处理法用于城市时，需要挖掘沟渠或水坑，污水流过时水中的重质固体污物可得到去除，从而 减轻后续土地处理的负荷。当污物填满后，就将其掩埋，再挖掘新的沟渠或水坑，这种方法就是一 级沉淀处理的雏形。继而出现的是用黏土覆面的平底沉淀池，这种沉淀池按“注水-排放”交替进行 的形式工作，通过虹吸作用排放上清液。石灰则被用做化学药剂促进沉淀，并促进污染负荷的降低。 土地处理进一步发展的另一种形式是生物滤池（Biological filter），它所利用的是土壤过滤的基本原 理，采用的是渗透性良好的粗砂砾作为滤料。由于滤料表面繁殖的微生物的作用，滤床具有必普通 土壤更强的氧化降解能力，从而起到了我们现在所说的二级处理（Secondary treatment）的作用。基 于对生物氧化作用的认识，大约从 1882 年开始，人们在污水的曝气方面开展了试验工作。1913 年， 英国曼彻斯特大学首次进行了活性污泥法处理试验，而世界第一例活性污泥法污水处理系统是 1916