环境保护与绿色技术03

环境保护与绿色技术主讲人：冯流北京化工大学化学工程学院环境工程系[e-mail]13001990648三、水污染控制技术1、概述1.1水和水体污染•水体：河流、湖泊、沼泽、水库、地下水、冰川和海洋等“贮水体”的总称，包括水及水中的悬浮物、底泥、水生生物等•水体的环境容量或自净能力：指一定程度范围内水体对污染物具有的承受能力，或者说水体对排入其中的污染物具有一定的自净能力•水体自净过程及机理：包括物理过程、化学或物理化学过程、生物化学过程•水体污染：污染物在数量上超过了该物质在水体中的本底含量，即超出了水体的自净能力，从而导致水体的物理特征、化学特征和生物特征发生不良变化，破坏了水体中固有的生态系统及水体的正常功能时所发生的一种现象•水污染和水体污染的区分及其意义1.2废水来源及特性•造成水体污染的主要因素：废水的产生及排放•废水：使用过程中混入各种污染物，导致使用价值丧失而废弃外排的水•废水来源：生活污水和工业废水两大类•废水中的污染物：可大致区分为化学性污染物、物理性污染物和生物性污染物三大类1.3水质评价指标•水质：水和其中所含的杂质共同表现出来的物理、化学和生物学的综合特性•水质指标：表示水中杂质的种类、成分和数量，是判断水质的具体衡量标准，也可间接表示水体受污染的程度•水质指标项目繁多，可分为物理性、化学性和生物性三大类•物理性指标：色度、嗅和味、浊度、透明度、温度、总固体、悬浮物、电导率•化学性指标：有毒化学性指标（重金属、酚、氰化物等）、氧平衡指标（COD、BOD、TOC、TOD、DO、高锰酸盐指数）、一般性化学指标（酸度、碱度、硬度、pH值等）•生物性指标：细菌总数、总大肠菌群数、各种病原菌及病毒等1.4废水处理技术•废水处理技术分类：按作用原理分为物理法、化学法、物理化学法和生物处理法；按污染物质变化情况可分为分离法和转化法•分离法：离子交换、汽提、超滤、离心分离等•转化法：化学转化和生物转化2、悬浮物及胶体的分离处理•沉淀法：主要去除原有的悬浮固体或次生的悬浮固体•混凝法：絮凝+凝聚，主要去除水中高分子物质、呈悬浮状或胶体状的有机污染物和某些重金属•浮力浮上法：自然浮上法、气浮法、药剂浮选法，主要去除相对密度小于或接近水的细微颗粒物•离心分离•过滤：筛滤、粒状介质过滤•磁力分离：分离具有磁性的悬浮固体3、有机污染物的生物转化处理3.1生物转化法类型3.2影响生物转化处理的因素•pH值：适宜值为pH6~9的弱酸性到弱碱性范围•温度：好氧生物处理一般在15~25C，厌氧生物处理则控制在30~35C（中温）或50~55C（高温）•营养物质：一般要求C:N:P=100:5:1•有毒物质：重金属离子或某些有毒非金属物质会破坏或抑制微生物的代谢功能•适当的空间3.3好氧生物处理法•好氧生物处理：在充分供氧的条件下，借助好氧微生物或兼性微生物（主要是好氧菌）将有机污染物氧化分解成较稳定的无机物的处理过程3.3.1活性污泥法•活性污泥：有机废水经过一段时间的曝气后，水中会产生一种褐色絮凝体，其中含有大量的活性微生物，主要由菌胶团细菌、原生动物和后生动物组成•活性污泥法：以活性污泥为主体，利用其吸附凝聚和氧化分解作用来净化水中有机污染物的一种生物转化处理方法•系统组成：主要包括初沉池、曝气池、曝气系统、二沉池、污泥回流系统和剩余污泥排放系统•基本流程：•改进与发展：曝气池混合反应型式、进水点位置、污泥负荷率、曝气技术等方面进行改进；粉末炭-活性污泥法、SBR法等3.3.2生物膜法•使细菌等好氧微生物和原生及后生动物附着在某些物料载体（如碎石、煤渣、塑料等）上进行生长繁殖，形成生物膜，废水通过与生物膜接触，水中的有机污染物作为营养物被膜中生物摄取并分解，从而使废水得到净化的生物转化处理方法•基本流程：•润壁型生物膜法：废水和空气沿固定的或转动接触介质表面的生物膜流过，典型的装置包括生物滤池和生物转盘•浸没型生物膜法：接触滤料介质固定在曝气池内，完全浸没在水中，在鼓风曝气作用下，依靠滤料介质上的生物膜净化废水，典型的装置如生物接触氧化池•流动床型生物膜法：使附着有生物膜的活性炭、砂等小粒径接触介质悬浮流动于曝气池内，如三相生物流化床3.4厌氧生物处理法•厌氧生物处理：在无氧条件下，利用兼性或厌氧微生物将有机污染物转化成比较简单的无机物或有机物的处理过程•类型：悬浮生长型厌氧处理（如厌氧消化、厌氧接触法和USAB）；附着生长型厌氧处理（厌氧生物滤池、厌氧膨胀床、厌氧流化床、厌氧生物转盘等）•厌氧与好氧处理的联合：厌氧-好氧（A1-O）、缺氧-好氧（A2-O）、厌氧-缺氧-好氧（A1-A2-O）3.5自然生物处理法•利用水体和土壤中广泛分布的微生物的作用，进行废水生物处理的方法•主要包括水体净化法（生物塘）和土壤净化法两种4、溶解态污染物的处理4.1化学转化处理•中和法：酸碱废水中和；药剂中和；过滤中和•化学沉淀法：氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、钡盐沉淀法、碳酸盐沉淀法、卤化物沉淀法、铁氧体沉淀法•氧化还原法：空气氧化、臭氧氧化、氯氧化、还原除铬、汞等•电化学法：电化学氧化、电化学还原、电解凝聚等4.2物化分离处理•热过程法：蒸发、结晶、冷冻等•吹脱法：脱除溶解气体和某些极易挥发溶质•汽提法：主要分离回收高浓度挥发性溶质，不宜用来处理低浓度废水•萃取法：处理含重金属离子的废水及某些有机废水•吸附法：去除有毒物质，脱色除臭等•离子交换法：盐类物质的去除•膜分离法：反渗透、电渗析、超滤、液膜分离等5、污水处理流程•废水处理系统或流程：由单元处理设备合理配置形成的整体•类型：依据不同的处理程度和要求，废水处理流程包括一级处理、二级处理和三级处理三个层次一级处理有时也称作为机械处理，主要去除废水中较粗大的悬浮物质，COD去除率30%左右，常作为预处理使用。主要设备包括格栅、沉砂池和沉淀池二级处理也叫生化处理或生物处理，用于对出水水质要求较高的场合，主要采用各种生物处理方法，去除水中呈胶体和溶解态的有机污染物，COD去除率90%以上，常用设备为生物曝气池和二沉池三级处理是在一级、二级处理基础上，对难降解的有机物及氮、磷等营养性物质进行进一步处理。采用的方法有混凝、离子交换、反渗透、超滤、消毒等。也称做高级处理或深度处理•流程选择依据：废水性质、处理后废水的归宿、接纳水体的环境功能区划及执行的环境质量标准、经济可行性等•典型流程：城市污水处理流程、工业废水处理流程四、固体废物污染控制技术1、固体废物污染概述1.1固体废物定义•固体废物是指人类在生产建设、日常生活和其他活动中产生的，在一定时间和地点无法利用而被丢弃的，以固态和泥状赋存的物质•是“放错地方的原料”1.2来源与分类•城市生活垃圾：含城市污水处理厂污泥•工业固体废物：冶金、能源工业、矿业、轻工等•危险废物：具有易燃性、腐蚀性、反应性、急性毒性、浸出毒性、放射性、疾病传染性等1.3固体废物管理•三化原则：减量化、资源化、无害化•全过程管理或生命周期管理2、固体废物的预处理•固体废物的预处理：通过浓缩或相变化改变固体废物的结构，使之成为便于运输、利用或处置形态的过程•压实：目的在于减少容积•破碎：剪切破碎、冲击破碎、湿式破碎等•分选：筛分、重力分选、磁力分选等•浓缩与脱水：主要用于污泥处理•固化：沥青固化、玻璃固化、水泥固化等3、化学处理技术•化学处理法：通过化学反应将固体废物变成安全和稳定的物质，使废物的危害性降到尽可能低水平的处理手段。主要包括氧化、还原、中和、化学沉淀、化学溶出、水解等技术中和法处理废碱液还原法处理铬渣水解法处理氰渣4、生物处理技术•依靠微生物，通过生物转化，将固体废物中易于生物降解的有机组分转化为腐殖质肥料、沼气或其它化学产品，如饲料蛋白、乙醇或糖类，从而达到固体废物无害化的一种处理方法。包括：堆肥化厌氧发酵技术5、热处理技术•通过高温破坏和改变固体废物组成和结构，同时达到减容、无害化或综合利用目的的方法。包括：焚烧：适用于有机组分多、热值高的废物。需满足三个标准热解：适用于有机固体废物的处理6、固体废物的最终处置技术6.1处置方法总论•固体废物处置主要有陆地处置和海洋处置两大类•海洋处置包括深海投弃和海上焚烧，现已被国际公约禁止•陆地处置包括土地耕作、永久贮存或贮留地贮存、土地填埋三种类型•土地填埋处置技术应用最广泛6.2土地填埋处置技术•土地填埋处置：从传统的堆放和填地处置发展而来，但并非简单的堆、填、埋，而是按照工程理论和土工标准对固体废物进行有控管理的综合性科学工程方法•类型：按地形、填埋场地水文气象条件、填埋废物转化过程等有多种划分方法。常采用的分类依据是处置的废物种类及特性及控制有害物质释放所需的等级要求。包括如下六种类型：一级填埋场：惰性废物的填埋场或堆放场，是最简单的土地填埋处置方法，分浅埋、深埋两种二级填埋场：矿业废物处置场，主要用于处置粉煤灰等对水域有轻微、暂时影响的固体废物三级填埋场：城市垃圾卫生填埋场，处置城市垃圾四级填埋场：工业废物土地填埋场，用于处置一般工业有害废物，如来自烟气脱硫后的石膏五级填埋场：危险废物安全土地填埋场，主要用于处置危险废物六级填埋场：特殊废物深地质处置库或深井灌注。主要用于处置必须封闭处理的液体、易燃废气、易爆废物，以及中、高水平放射性废物等特殊废物•土地填埋处置场的构造：包括如下三种自然衰减型全封闭型半封闭型