2013年环境工程中级职称水污染防治复*资料

发布于:2021-07-19 03:50:24

《环境污染与防治专业基础与实务(中级) 》考试大纲 前 言

根据原北京市人事局《北京市人事局关于工程技术等系列中、初级职称试行专业技 术资格制度有关问题的通知》 (京人发[2005]26 号)及《关于北京市中、初级专业技术 资格考试、 评审工作有关问题的通知》 (京人发[2005]34 号) 文件的要求, 2005 年起, 从 我市工程技术系列中级专业技术资格试行考评结合的评价方式。为了做好考试工作,我 们编写了本大纲。本大纲既是申报人参加考试的复*备考依据,也是专业技术资格考试 命题的依据。 在考试知识体系及知识点的知晓程度上, 本大纲从对环境污染与防治专业中级专业 技术资格人员应具备的学识和技能要求出发,提出了“掌握”“熟悉”和“了解”共 3 、 个层次的要求,这 3 个层次的具体涵义为:掌握系指在理解准确、透彻的基础上,能熟 练自如地运用并分析解决实际问题;熟悉系指能说明其要点,并解决实际问题;了解系 指概略知道其原理及应用范畴。 在考试内容的安排上, 本大纲从对环境污染与防治专业中级专业技术资格人员的工 作需要和综合素质要求出发,主要考核申报人的专业基础知识、专业理论知识和相关专 业知识,以及解决实际问题的能力。 本大纲的第一、三部分所包含的知识内容申报人都需复*。在第二部分专业理论知 识中划分了水污染防治、 大气污染防治、 固体废物处理处置与资源化、 放射性污染防治、 电磁污染防治五种专业类别,申报人只需选择其中一种专业类别进行复*即可。 命题内容在本大纲所规定的范围内。考试题型分为客观题和主观题。对于本大纲第 二部分知识的考察,将采取选做的方式,试题与大纲所划分的专业类别一一对应,申报 人可选取五种专业类别试题中的一种作答。

《环境污染与防治专业基础与实务(中级) 》 考试大纲编写组 二○一二年一月

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第一部:分基础理论知识
一、水污染防治基础理论知识 (一)水与水体污染 1、水与水循环 (1)熟悉水环境保护
水环境保护:采取限制或消除排入水体和水域的污染物的措施,使河流、湖泊、海洋、水库等水 体和水域维持其应有的正常功能。

(2)熟悉水循环基本原理
水循环是指地球上的水在太阳辐射和地心引力等作用下,以蒸发﹑降水和径流等方式进行周而复 始的运动过程。 自然界的水循环是连接大气圈、水圈、岩石圈和生物圈的纽带,是影响自然环境演变的最活跃因 素,是地球上淡水资源的获取途径。 在海洋与陆地之间,陆地与陆地上空之间,海洋与海洋上空之间时刻都在进行着水循环过程。

2、废水的来源与污染物 (1)掌握废水的来源与特性
A)来源:废水可分为生活污水和工业废水两大类: 生活污水是人们在日常生活中所产生的废水,主要包括厨房洗涤污水。 工业废水是在工业生产过程中所排出的废水。工业废水分为生产污水和生产废水。生产废水是指 较清洁,不经处理即可排放或回用的工业废水。而那些污染较严重,须经过处理后方可排放的工业废水 就称为生产污水。 B)特性:废水中的污染物种类大致可如下区分: 固体污染物、需氧污染物、营养性污染物、酸碱污染物、有毒污染物、油类污染物、生物污染物、 感官性污染物和热污染等。

(2)掌握污染物种类及水质指标
为了表征废水水质,规定了许多水质指标。主要有有毒物质、有机物质、悬浮物总数、pH 值、色 度、温度、放射性等。一种水质指标可能包括几种污染物;而一种污染物也可几种水质指标。

(一)固体污染物
固体污染物常用悬浮物和浊度两个指标来表示。 悬浮物是一项重要水质指标,它的存在不但使水质浑浊,而且使管道及设备阻塞、磨损,干扰废 水处理及回收设备的工作。 浊度是对水的光传导性能的一种测量,其值可表征废水中胶体相悬浮物的含量。 固体污染物在水中以三种状态存在:溶解态(直径小于 1nm)、胶体态(直径介于 1~100nm)和悬浮 态(直径大于 100nm)。水质分析中把固体物质分为两部分:能透过滤膜(孔径约 3~10μ m)的叫溶解固体 (DS);不能透过的叫悬浮固体或悬浮物,两者合称为总固体(TS)。

(二)需氧污染物
废水中能通过生物化学和化学作用而消耗水中溶解氧的物质,统称为需氧污染物。绝大多数的需

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氧污染物是有机物,无机物主要有 Fe3+、Fe2+、S2-、CN-等。因而在一般情况下,需氧物即指有机物。 由于有机物的种类非常多,现有的分析技术难以将其区分与定量。在工程实际中主要用生化需氧 量、化学需氧量、总需氧量、总有机碳等指标来描述。

(三)营养性污染物
当废水排入受纳水体,使水中 N 和 P 的浓度分别超过 0.2 和 0.02mg/L 时,就会引起受纳水体的富 营养化,促进各种水生生物的活性,刺激它们的异常增殖,这样会造成一系列的危害。藻类占据的空间 越来越大,使鱼类活动空间越来越小,衰死藻类将沉积水底,增加水体有机物量。藻类种类逐渐减少, 从以硅藻和绿藻为主转为以迅速繁殖的蓝藻为主, 蓝藻不是鱼类的良好饲料, 并且有些还会产生出毒素。 藻类过度生长, 将造成水中溶解氧的急剧减少, 使水体处于严重缺氧状态, 造成鱼死亡, 水体腐败发臭。 N 的主要来源是氮肥厂、洗毛厂、制革厂、造纸厂、印染厂食品厂等。P 的主要来源是磷肥厂和 含磷洗涤剂等。生活污水经普通生化法处理,也会转化为无机的 P 和 N 等。此外 BOD、温度、维生素 类物质也能促进和触发营养性污染。

(四)酸碱污染物
酸碱污染物主要由工业废水排放的酸碱以及酸雨带来。水质标准中以 pH 值来反映其含量水*。 酸碱污染物使水体的 PH 值发生变化,破坏自然缓冲作用。抑制微生物生长,妨碍水体自净,使 水质恶化、土壤酸化或盐碱化。各种生物都有自己的 PH 适应范围,超过该范围,就会影响其生存。对 渔业水体而言, 值不得低于 6 或高于 9.2, PH 值为 5.5 时, pH 当 一些鱼类就不能生存或生殖率下降. 农 业灌溉用水的 pH 值应为 6.5~8.5。此外酸性废水也对金属相混凝土材料造成腐蚀。

(五)有毒污染物
废水中能对生物引起毒性反应的化学物质,称有毒污染物。工业上使用的有毒化学物已经超过 12000 种,而且每年以 500 种的速度递增。毒物是重要的水质指标,各类水质标准对主要的毒物都规定 了限值。 废水中的毒物可分为三大类:无机化学毒物、有机化学毒物和放射性物质。

1.无机化学毒物 无机化学毒物包括金属和非金属两类。 金属毒物主要为汞、铬、镉、铅、锌、镍、铜、铁、锰、放、钒、钼和铋等,特别是前几种危害 更大。金属毒物具有以下特点:不能被微生物降解;其毒性以离子态存在时最严重,金属离子在水中容 易被带负电荷的胶体吸附,吸附金属离子的胶体可随水流迁移,但大多数会迅速沉降;能被生物富集于 体内,既危害生物,又通过食物链危害人体;重金属进入人体后,能够和生理高分子物质发生作用而使 这些生理高分子物质失去活性,也可能在人体的某些器官积累,造成慢性中毒。 重要的非金属毒物有砷、硒、氰、氟、硫、亚硝酸很等。如砷中毒时能引起中枢神经紊乱,诱发 皮肤癌等。亚硝酸盐在人体内还能与仲胺生成亚硝胺,具有强烈的致癌作用。 2.有机化学毒物
这类毒物大多是人工合成有机物,难以被生化降解,并且大多是较强的三致物质(致癌、致突变、 致畸),毒件很大。主要有:农药(DDT、有机氯、有机磷等)、酚类化合物、聚氯联苯、稠环芳烃(如苯 并芘)、芳香族氨基化合物等。以有机氯农药为例,首先其具有很强的化学稳定性,在自然环境中的半 衰期为十几年到几十年,其次它们都可能通过食物链在人体内富集,危害人体健康。如 DDT 能蓄积于 鱼脂中,浓度可比水体中高 12500 倍。

3.放射性物质
放射性是指原子核衰变而释放射线的物质属性。主要包括 X 射线、α 射线、β 射线、γ 射线及质 子束等。 废水中的放射性物质主要来自铀、 镭等放射性金属生产和使用过程, 如核试验、 核燃料再处理、

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原料冶炼厂等。 其浓度一般较低, 主要引起慢性辐射和后期效应, 如诱发癌症、 对孕妇和婴儿产生损伤, 引起遗传性伤害等。

(六)油类污染物
油类污染物包括“石油类”和“动植物油”两项。油类污染物能在水面土形成油膜,隔绝大气与 水面, 破坏水体的复氧条件。 它还能附着于土壤颗粒表面和动植物体表, 影响养分的吸收和废物的排出。 当水中含油 0.01~0.1mg/L,对鱼类和水生生物就会产生影响。当水中含油 0.3~0.5mg/L 就会产生石油 气味,不适合饮用。

(七)生物污染物
生物污染物主要是指废水中的致病性微生物,它包括致病细菌、病虫卵和病毒。未污染的天然水 中细菌含量很低,当城市污水、垃圾淋溶水、医院污水等排入后将带入各种病原微生物。如生活污水中 可能会有能引起肝炎、伤寒、霍乱、痢疾、脑炎的病毒和细菌以及蛔虫卵和钩虫卵等。生物污染物污染 的特点是数量大,分布广,存活时间长,繁殖速度快。必须予以高度重视。 水质标准中的卫生学指标有细菌总数和总大肠苗群数两项。 后者反映水体中动物粪便污染的状况。

(二)废水处理方法 1、熟悉水污染对人类的危害
污染的水对人体的影响有很多不利的因素:人体中 70%—80%是水分,因此长期饮用不良的水质, 而导致体质不佳抵抗力自然减弱,则百病发生乃必然,再者长期累积之污染物到达身体无法承受时,再 高明的医生、再有效的药物恐怕也难奏效,所以“水是百药之王”的说法一点都不假。 水污染由有害化学物质造成水的使用价值降低或丧失,污染环境。 水体污染影响工业生产、增大设备腐蚀、影响产品质量,甚至使生产不能进行下去。水的污染, 又影响人民生活,破坏生态,直接危害人的健康,损害很大。 (1)水的富营养化的危害在正常情况下,氧在水中有一定溶解度。溶解氧不仅是水生生物得以生存 的条件,而且氧参加水中的各种氧化-还原反应,促进污染物转化降解,是天然水体具有自净能力的重 要原因。含有大量氮、磷、钾的生活污水的排放,大量有机物在水中降解放出营养元素,促进水中藻类 丛生,植物疯长,使水体通气不良,溶解氧下降,甚至出现无氧层。以致使水生植物大量死亡,水面发 黑,水体发臭形成“死湖”“死河”“死海” 、 、 ,进而变成沼泽。这种现象称为水的富营养化。富营养化 的水臭味大、颜色深、细菌多,这种水的水质差,不能直接利用,水中断鱼大量死亡。 (2)对工农业生产的危害水质污染后,工业用水必须投入更多的处理费用,造成资源、能源的浪费, 食品工业用水要求更为严格, 水质不合格, 会使生产停顿。 这也是工业企业效益不高, 质量不好的因素。 农业使用污水,使作物减产,品质降低,甚至使人畜受害,大片农田遭受污染,降低土壤质量。海洋污 染的后果也十分严重,如石油污染,造成海鸟和海洋生物死亡。 (3)危害人的健康水污染后,通过饮水或食物链,污染物进入人体,使人急性或慢性中毒。砷、铬、 铵类、笨并(a)芘等,还可诱发癌症。被寄生虫、病毒或其它致病菌污染的水,会引起多种传染病和寄生 虫病。重金属污染的水,对人的健康均有危害。被镉污染的水、食物,人饮食后,会造成肾、骨骼病变, 摄入硫酸镉 20 毫克,就会造成死亡。铅造成的中毒,引起贫血,神经错乱。六价铬有很大毒性,引起 皮肤溃疡,还有致癌作用。饮用含砷的水,会发生急性或慢性中毒。砷使许多酶受到抑制或失去活性, 造成机体代谢*し艚侵驶⑵し舭S谢着┮┗嵩斐缮窬卸荆谢扰┮┗嵩谥局行 积,对人和动物的内分泌、免疫功能、生殖机能均造成危害。稠环芳烃多数具有致癌作用。氰化物也是 剧毒物质,进入*后,与细胞的色素氧化酶结合,使呼吸中断,造成呼吸衰竭窒息死亡。我们知道, 世界上 80%的疾病与水有关。伤寒、霍乱、胃肠炎、痢疾、传染性肝类是人类五大疾病,均由水的不洁 引起。
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污水中的酸、碱、氧化剂,以及铜、镉、汞、砷等化合物,苯、酚、二氯乙烷、乙二醇等有机毒 物, 会毒死水生生物, 影响饮用水源、 风景区景观。 污水中的有机物被微生物分解时消耗水中的溶解氧, 影响鱼类等水生生物的生命, 水中溶解氧耗尽后, 有机物进行厌氧分解, 产生硫化氢、 硫醇等难闻气体, 使水质进一步恶化。还会因石油漂浮水面,影响水生生物的生命,引起火灾。

2、废水处理的基本途径与方法 (1)掌握按处理方法分类:物理处理法、化学处理法、物理化学法、生 物化学处理法 (2)掌握按处理程度分类:一级处理、二级处理、三级处理
污水处理就是采用各种技术和手段,将污水中所含的污染物质分离去除、回收利用或将其转化为 无害物质, 使水得到净化。 现代污水处理技术按原理可分为物理处理法、 化学处理法和生物处理法三类, 按处理程度划分,可分为一级处理、二级处理和三级处理,三级处理有时又称深度处理。 ?物理处理法是利用物理作用分离污水中呈悬浮固体状态污染物质的方法。主要方法有:格栅截 留法、沉淀法、气浮法和过滤法等。 ?化学处理法是利用化学反应的作用分离回收污水中各种污染物质(包括悬浮物、胶体和溶解物 等)的方法,主要用于处理工业废水。主要方法有:中和、混凝、电解、氧化还原、汽提、萃取、吸附 和离子交换等。 ?生物处理法是利用微生物的代谢作用使污水中呈溶解、胶体状态的有机污染物转化为稳定的无 害物质的方法。 主要方法有好氧法和厌氧法两大类, 好氧法广泛应用于处理城市污水及有机性工业废水, 厌氧法则多用于处理高浓度有机污水与污水处理过程中产生的污泥。 ?一级处理是二级处理的预处理,主要去除污水中漂浮物和呈悬浮状态的固体污染物质及影响二 级生物处理正常运行的物质。经过一级处理的污水,BOD5 去除率一般只有 30%左右,水质达不到排放 标准。 ?二级处理主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质,采用的方法主要是生物处理, BOD5 去除率可达 90%以上,使出水的有机污染物含量达到排放标准的要求。 ?三级处理是在一级处理、二级处理之后,进一步处理难降解的有机物、及可导致水体富营养化 的氮磷等可溶性无机物等。三级处理有时又称深度处理,但两者又不完全相同。三级处理常用于二级处 理之后,以进一步改善水质或防止受纳水体发生富营养化和受到难降解物质污染(达到国家有关排放标 准)为目的,而深度处理则以污水的回收和再利用为目的,在一级、二级甚至三级处理后增加的处理工 艺。

二、大气污染防治基础理论知识 (一)大气污染物的形成 1、熟悉大气污染

熟悉

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(1)了解地球大气层:大气组成和大气结构
A:大气组成:
自然状态下,大气是由混合气体、水汽和杂质组成。除去水汽和杂质的空气称为干洁空气。干洁 空气的主要成分为 78.09%的氮,20.94%的氧,0.93%的氩。这三种气体占总量的 99.96%,其它各项气体 含量计不到 0.1%,这些微量气体包括氖、氦、氪、氙等稀有气体。在*地层大气中上述气体的含量几 乎可认为是不变化的,称为恒定组分。? 在干洁空气中,易变的成分是二氧化碳(CO2)、臭氧(O3)等,这些气体受地区、季节、气象以及人
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类生活和生产活动的影响。正常情况下,二氧化碳含量在 20km 以上明显减少。

B:大气结构:
大气结构是指大气在垂直方向和水*方向上气象要素分布不均匀性的状况。在垂直方向上,根据 温度、成分、电荷等物理性质,同时考虑大气垂直运动的情况。将大气分为对流层、*流层、中间层、 暖层、散逸层等 5 个层次。 随着距地面的高度不同,大气层的物理和化学性质有很大的变化。按气温的垂直变化特点,可将 大气层自下而上分为对流层、*流层、中间层(上界为 85km 左右) 、热成层(上界为 800km 左右)和 逸散层(没有明显的上界) 。

(一)对流层
对流层是大气圈中最靠*地面的一层,*均厚度约 12km.对流层集中了占大气总质量 75%的空气 和几乎全部的水蒸汽量,是天气变化最复杂的层次。 该层的特点有: 气温随着高度的增加而降低。这是由于对流层的大气不能直接吸收太阳辐射的能量,但能吸收地 面反射的能量所致。 空气具有强烈的对流运动。*地表的空气接受地面的热辐射后温度升高,与高空的冷空气形成垂 直对流。 人类活动排入大气的污染物绝大多数在对流层聚集。因此,对流层的状况对人类生活的影响最大, 与人类关系最密切。

(二)*流层
*流层位于对流层之上,其上界伸展至约 55km 处。在*流层的上层,即 30~35km 以上,温度随 高度升高而升高。在 30~35km 以下,温度随高度的增加而变化不大,气温趋于稳定,故该亚层又称为 同温层。*流层的特点是空气气流以水*运动为主。在高约 15~35km 处有厚约 20km 的臭氧层,其分 布有季节性变动。臭氧层能吸收太阳的短波紫外线和宇宙射线,使地球上的生物免受这些射线的危害, 能够生存繁衍。

(三)中间层
从*流层顶至 85km 处的范围称为中间层。该层的气温随高度的增加而迅速降低。因此,该层也 存在明显的空气垂直对流运动。

(四)热成层
热成层位于 85~800km 的高度之间。该层的气体在宇宙射线作用下处于电离状态。电离后的氧能 强烈吸收太阳的短波辐射,使空气迅速升温,因而该层的气温随高度的增加而增加。该层能反射无线电 波,对于无线电通讯有重要意义。医学`教育网搜集整理

(五)逸散层
800km 以上的区域统称为逸散层,也称为外层大气。该层大气稀薄,气温高,分子运动速度快, 地球对气体分子的吸引力小,因此气体及微粒可飞出地球引力场进入太空。

(2)掌握大气污染的概念
按照国际标准化组织(ISO)的定义,“大气污染通常是指由于人类活动或自然过程引起某些物质 进入大气中,呈现出足够的浓度,达到足够的时间,并因此危害了人体的舒适、健康和福利或环境污染 的现象”。

(3)了解大气污染的特点:局部性、区域性、全球性
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大气污染按其影响所及范围可分为四类:局部性污染、地区性污染、广域性污染、全球性污染。 上述分类方法中所涉及到的范围只能是相对的,没有具体的标准。例如广域污染是大工业城市及其附* 地区的污染,但对某些国家来说(面积有限)可能产生国与国之间的广域污染。

(4)熟悉大气污染的危害:对人、生物、材料和气候的危害
一、大气污染对人体和健康的伤害大气污染物主要通过三条途径危害人体:一是人体表面接触后 受到伤害,二是食用含有大气污染物的食物和水中毒,三是吸入污染的空气后患了种种严重的疾病。从 下面的表格中,可以看到:各种大气污染物是通过多种途径进入人体的,对人体的影响又是多方面的。 而且,其危害也是极为严重的。 二、大气污染危害生物的生存和发育大气污染主要是通过三条途径危害生物的生存和发育的:一 是使生物中毒或枯竭死亡,二是减缓生物的正常发育,三是降低生物对病虫害的抗御能力。植物在生长 期中长期接触大气的污染,损伤了叶面,减弱了光合作用;伤害了内部结构,使植物枯萎,直至死亡。 各种有害气体中,二氧化硫、氯气和氟化氢等对植物的危害最大。大气污染对动物的损害,主要是呼吸 道感染和食用了被大气污染的食物。其中,以砷、氟、铅、钼等的危害最大。大气污染使动物体质变弱, 以至死亡。大气污染还通过酸雨形式杀死土壤微生物,使土壤酸化,降低土壤肥力,危害了农作物和森 林。 三、大气污染对物体的腐蚀大气污染物对仪器、设备和建筑物等,都有腐蚀作用。如金属建筑物 出现的锈斑、古代文物的严重风化等。 四、大气污染对全球大气环境的影响大气污染发展至今已超越国界,其危害遍及全球。对全球大 气的影响明显表现为三个方面:一是臭氧层破坏,二是酸雨腐蚀,三是全球气候变暖。

(5)熟悉全球性大气污染问题:酸雨、温室效应、臭氧层破坏
A、酸雨:
酸雨是工业高度发展而出现的副产物,由于人类大量使用煤、石油、天然气等化石燃料,燃烧后 产生的硫氧化物或氮氧化物,在大气中经过复杂的化学反应,形成硫酸或硝酸气溶胶,或为云、雨、雪、 雾捕捉吸收,降到地面成为酸雨。如果形成酸性物质时没有云雨,则酸性物质会以重力沉降等形式逐渐 降落在地面上, 这叫做干性沉降, 以区别于酸雨、 酸雪等湿性沉降。 干性沉降物在地面遇水时复合成酸。 酸云和酸雾中的酸性由于没有得到直径大得多的雨滴的稀释,因此它们的酸性要比酸雨强得多。高山区 由于经常有云雾缭绕,因此酸雨区高山上森林受害最重,常首先成片死亡。硫酸和硝酸是酸雨的主要成 分,约占总酸量的 90%以上,我国酸雨中硫酸和硝酸的比例约为 10∶1。

酸雨危害主要表现在四个方面:
(1)对水生系统的危害,会影响鱼类和其他生物群落,改变营养物和有毒物的循环,使有毒金属溶 解到水中,并进入食物链,使物种减少和生产力下降。 (2)对陆地生态系统的危害,重点表现在土壤和植物。对土壤的影响包括抑制有机物的分解和氮的 固定,淋洗钙、镁、钾等营养元素,使土壤贫瘠化。对植物,酸雨损害新生的叶芽,影响其生长发育, 导致森林生态系统退化。 (3)对人体的影响。一是通过食物链使汞、铅等重金属进入人体,诱发癌症和老年痴呆;二是酸雾 侵入肺部,诱发肺水肿或导致死亡;三是长期生活在含酸沉降物的环境中,诱使产生过多的氧化脂,导 致动脉硬化、心肌梗塞等疾病概率增加。 (4)对建筑物、机械和市政设施的腐蚀。

B、温室效应:
温室效应(英文:Greenhouseeffect),又称“花房效应” ,是大气保温效应的俗称。大气能使太阳短
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波辐射到达地面,但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收,这样就使地表与低层大气温度增高, 因其作用类似于栽培农作物的温室,故名温室效应。自工业革命以来,人类向大气中排入的二氧化碳等 吸热性强的温室气体逐年增加,大气的温室效应也随之增强,已引起全球气候变暖等一系列严重问题, 引起了全世界各国的关注。

温室效应对环境的影响:
1)气候转变: ‘全球变暖’ 温室气体浓度的增加会减少红外线辐射放射到太空外,地球的气候因此需要转变来使吸取和释放 辐射的份量达至新的*衡。这转变可包括‘全球性’的地球表面及大气低层变暖,因为这样可以将过剩 的辐射排放出外。虽然如此,地球表面温度的少许上升可能会引发其他的变动,例如:大气层云量及环 流的转变。当中某些转变可使地面变暖加剧(正反馈),某些则可令变暖过程减慢(负反馈)。 2)海*面上升 假若‘全球变暖’正在发生,有两种过程会导致海*面升高。第一种是海水受热膨胀令水*面上 升。第二种是冰川和格陵兰及南极洲上的冰块溶解使海洋水份增加。预期由 1900 年至 2100 年地球的* 均海*面上升幅度介乎 0.09 米至 0.88 米之间。 全球暖化使南北极的冰层迅速融化,海*面不断上升,世界银行的一份报告显示,即使海*面只 小幅上升 1 米,也足以导致 5600 万发展中国家人民沦为难民。而全球第一个被海水淹没的有人居住岛 屿即将产生——位于南太*洋国家巴布亚新几内亚的岛屿卡特瑞岛,目下岛上主要道路水深及腰,农地 也全变成烂泥巴地。 3)气候反常,海洋风暴增多 4)土地干旱,沙漠化面积增大

2、大气污染物的分类和成因 (1)掌握大气污染物的分类:颗粒污染物和气态污染物
(一)颗粒污染物
在大气污染中,颗粒污染物指沉降速度可以忽略的固体粒子、液体粒子或它们在气体介质中的悬 浮体系。从大气污染控制的角度,按照其来源和物理性质,可分为如下几种:

1.粉尘(dust) 粉尘系指悬浮于气体介质中的小固体颗粒,受重力作用能发生沉降,但在一段 :
时间内能保持悬浮状态。它通常由于固体物质的破碎、研磨、分级、输送等机械过程,或土壤、岩石的 风化等自然过程形成的。颗粒的尺寸范围 i,一般为 1-200μm 左右。属于粉尘类的大气污染物的种类很 多,如黏土粉尘、石英粉尘、煤粉、水泥粉尘、各种金属粉尘等。

2.烟(fume) 烟一般指由冶金过程形成的固体颗粒的气溶胶。它是熔融物质挥发后生成的气态 :
物质的冷凝物,在生成过程中总是伴有诸如氧化之类的化学反应。烟颗粒的尺寸很小,一般为 0.01-1μm 左右。产生烟是一种较为普遍的现象,如有色金属冶炼过程中产生的氧化铅烟、氧化锌烟等。

3.飞灰(flyash) 飞灰指随燃料燃烧产生的烟气排出的分散得较细的灰分。 : 4.黑烟(smoke) 黑烟一般系指由燃料燃烧产生的能见气溶胶。 : 5.雾(fog) 雾是气体中液滴悬浮体的总称。在气象中指造成能见度小 1km 的小水滴悬浮体。在 :
工程中,雾一般泛指小液体粒子悬浮体,它可能是由于液体蒸气的凝结、液体的雾化及化学反应等过程 形成的,如水雾、酸雾、碱雾、油雾等。 中国的环境空气质量标准中,根据颗粒物直径的大小,将其分为总悬浮颗粒物 (totalsuspendedpartidclea)和可吸入颗粒物(inhalableparticlea) 。前者指悬浮在空气中,空气动力学当 量直径≦100μm 的颗粒物。后者指悬浮在空气中,空气动力学当量直径≦10μm 的颗粒物。

(二)气态污染物
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气态污染物系以分子状态存在的污染物。气态污染物的种类很多,总体上可按下表所示分类。 气态污染物的分类 污染物 含硫化学物 含氮化合物 碳的氧化物 有机化合物 一次污染物 SO2、H2S NO、NH3 CO、CO2 C1-C10 化合物 二次污染物 SO3、H2SO4、MSO4 NO3、HNO3、MNO3 无 醛、酮、过氧乙酰硝酸酯、O3 无

卤素化合物 HF、HCl 注:MSO4、MNO3 分别为硫酸盐和硝酸盐。

1.硫氧化物
硫氧化物主要指 SO2,它主要来自化石燃料的燃烧过程,以及硫化物矿石的焙烧、冶炼等过程。 火力发电厂、有色金属冶炼厂、硫酸厂、炼油厂以及所有烧煤或油的工业炉窑等都排放 SO2 烟气。

2.氮氧化物
氮和氧的化合物有 N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4 和 N2O5,总起来用氮氧化物(NOx)表示。其 中污染大气的主要是 NO 和 NO2。NO 毒性不太大,但进入大气后可被缓慢地氧化成 NO2,当大气中有 O3 等强氧化剂存在是,或在催化剂作用下,气氧化速度会加快。NO2 的毒性约为 NO 的 5 倍。当 NO2 参与大气的光化学反应,形成光化学烟雾后,其毒性更强。人类活动产生的 NOx,主要来自各种工业 炉窑、机动车 和柴油机的排气,其次是硝酸生产、硝化过程、炸药生产及金属表面处理等过程。其中 由燃料燃烧产生的 NOx 约占 90%以上。

3.碳氧化物
CO 和 CO2 是各种大气污染物中发生量最大的一类污染物,主要来自燃料燃烧和机动车排气。CO 是一种窒息性气体,进入大气后,由于大气的扩算稀释作用和氧化作用,一般不会造成危害。但在城市 冬季采暖季节或在交通繁忙的十字路口,当气象条件不利于排气扩算稀释时,CO 的浓度有可能达到危 害人体健康的水*。CO2 是无毒气体,但当其在大气中的浓度过高是,使氧气含量相对减小,便会对人 产生不良影响。地球上 CO2 浓度的增加,能产生“温室效应”,迫使各国政府开始实施控制。

4.有机化合物
有机化合物种类很多,从甲烷到长链聚合物的烃类。大气中的挥发性有机化合物(VOCs) ,一般 是 C1-C10 烃类化合物,它不完全相同于严格意义上的碳氢化合物,因为它除含有碳和氢原子外,还常 含有氧、氮和硫的原子。甲烷被认为是一种非活性烃,人们常以非甲烷总烃类(NMHC)的形式报道环 境中烃的浓度。多环芳烃类(PAHs)中的苯并[α]芘(B[α]P) ,是强致癌物质。VOCs 是光化学氧化剂臭 氧和过氧乙酰硝酸酯(PAN)的前体物,也是室温效应的贡献者之一。VOCs 主要来自机动车和燃料燃 烧排气,以及石油炼制和有机化工生产等。

5.硫酸烟雾
硫酸烟雾系大气中的 SO2 等硫氧化物,在水雾、含有重金属的悬浮颗粒物或氮氧化物存在时,发 生一系列化学或光化学反应而生产的硫酸雾或硫酸盐气溶胶。硫酸雾引起的刺激作用和生理反应等危 害,要比 SO2 气体大得多。

6.光化学烟雾
光化学烟雾是在阳光照射下,大气中的氮氧化物、碳氢化合物和氧化剂之间发生一系列光化学反 应生产的蓝色烟雾(有时带些紫色和黄褐色) 。其主要成分有臭氧、过氧乙酰硝酸酯、酮类和醛类等。 光化学烟雾的刺激性和危害要比一次污染物强烈得多。

(2)掌握主要大气污染物的来源
人类活动排放的大气污染物主要来自以下三个大的方面。
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1.燃料燃烧:火力发电厂、工业和民用锅炉以及各种炉窑的燃料燃烧过程产生的大量烟二氧化
硫、氮氧化物等多种大气污染物,是造成大气污染最重要的原因。

2.工业生产过程:排放大气污染物较多的几个工业部门(电力、冶金、石化、化工、建材、机械、
轻工等)所排放的主要大气污染物

3.交通运输:汽车、火车、飞机、轮船等交通工具的动力装置在燃烧燃料时排放大量大气污染
物· 。 以上前两项称为固定源,第三项则称为流动源。

(3)掌握粉尘的物理性质
一、 粉尘的密度

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主要的几个物理参数为:密度、比表面积、含水率、导电性、摩擦角、粘附性、爆炸性等。 1.真密度ρ 将粉尘颗粒表面及其内部的空气排出后测得的自身密度。 2.堆积密度ρ b(表观密度、假密度) 呈自然堆积状态的粉尘,单位体积之粉体质量(包括颗粒间气体空间在内) 。 对于同一种粉尘: ρ b≤ρ P ρ b=(1-ε )ρ P ε —粉体空隙率(与粉体种类、粒径大小、充填方式有关) ρ P 用于选择除尘设备,研究尘粒在气流中的运动 ρ b 用于储仓及灰斗容积设计,粉尘气力输送系统设计。

二、 粉尘的安息角与滑动角
安息角——粉尘通过小孔连续地下落到水*面上,堆积成的锥体母线与水*面的夹角(静止角、 堆积角)

tg? ?

H R

滑动角——自然堆放在光滑*板上的粉尘随*板倾斜, 粉体开始滑动时的*板倾斜角。 静安息角) ( 安息角与滑动角是评价粉尘流动特性的重要指标 测定方法: 排出法、注入法、倾斜法 安息角数据的作用: 用来设计除尘设备的灰斗角度、输尘管道的倾角。

三、粉尘的比表面积----单位体积或质量粉尘所具有的表面积
粉尘的比表面积是用来表示粉尘总体细度的一种特性值。粉尘的细度大小,影响到粉尘的一系列 物理、化学性质。

四、 粉尘的含水率
粉尘中的水分来自于附着于表面上及凹坑处、细孔中的自由水分,结合水分。 粉尘的含水率影响粉尘的导电性、粘附性和流动性。在设计除尘装置时要综合考虑。
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五、粉尘的湿润性——粉尘能否与液体附着或附着难易的性质(粉尘对液体的亲和 程度)
湿润性取决于液体的表面张力和粉尘的物理、化学性质。 对于同一类粉尘,液体表面张力小,粉尘湿润性强; 粉尘的粒径、含水率、表面粗糙度、荷电性影响到粉尘对同一种液体的湿润性。 亲水性粉尘 疏水性粉尘 水硬性粉尘:水泥、熟石灰、白云石粉尘。

六、粉尘的荷电性及导电性
1.荷电性---粉尘带电的性能 使粉尘带电的原因:摩 擦 碰 撞 放射线照射 电晕放电 接触带电体等 粉尘的荷电量随温度及表面积的提高而增加;随含水率的提高而降低。 2.粉尘的比电阻ρ d ρ d--表示粉尘的表观导电率,是恒量粉尘导电性能的一个重要参数,用 ? ? cm 表示。

七、粉尘的粘附性---颗粒附着在固体表面或彼此相互附着的现象。
粘附现象会导致粉尘颗粒的凝并,有助于粉尘的捕集,但也会堵塞输送管道。 在气体介质中,固体颗粒相互之间的粘附力: 范得华力(分子间吸引力) 、静电力(库仑力) 、毛细力

八、粉尘的自燃性和爆炸性
自燃性---粉尘在常温下自然发热达到该粉尘的燃点而燃烧的现象。 自然发热的原因: ① 氧化热(金属粉尘、碳素粉尘、其它粉尘) ② 分解热(漂白粉、亚硫酸钠、赛璐珞等) ③ 聚合热(丙烯晴、苯乙烯等) ④ 发酵热(干草、饲料) 化学爆炸---可燃粉尘的剧烈氧化作用,在瞬间产生大量的热量和燃烧产物,在空间造成很高的温 度和压力。 爆炸条件---可燃物与氧气达到足够浓度;能量足够的火源。 几类可燃粉尘: ① 在空气中自燃。锌、钴、黄磷粉、炭粉等; ② 触水后会自燃或爆炸。镁粉、碳化钙、碱金属氧化物、生石灰等。 ③ 相互接触后发生爆炸。溴与磷、锌粉与镁粉等。

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(二)大气物理化学基础 1、大气污染物扩散与气象的关系 (1)了解地球大气特征 (2)了解大气污染物扩散方式 (3)掌握气象要素
气象要素主要有:气温、气压、风、湿度、云、降水以及各种天气现象。扩大气象要素的概念, 则它还可包括日射特性、大气电特性等大气物理特性;还有自由大气中的气象要素的说法。气象要原则 上还可以包括无法测定,但可求算的、各基本要素的函数,如相当温度、位温和空气密度等。

一、影响大气污染的气象因子
大气污染物的行为都是发生在千变万化的大气中,大气的性状在很大程度上影响污染物的时空分 布,世界上一些著名大气污染事件都是在特定气象条件下发生的。影响大气污染的气象因素最重要的是 流场和温度层结。

(一)风和大气湍流的影响
污染物在大气中的扩散取决于三个因素。风可使污染物向下风向扩散,湍流可使污染物向各方向 扩散,浓度梯度可使污染物发生质量扩散,其中风和湍流起主导作用。湍流具有极强的扩散能力,它比 分子扩散快 105~106 倍,风速越大,湍流越强,污染物的扩散速度就越快,污染物浓度就越低。在自由 大气中的乱流及其效应通常极微弱,污染物很少到达这里。 根据湍流形成的原因可分为两种湍流,一种是动力湍流,它起因于有规律水*运动的气流遇到起 伏不*的地形扰动所产生,它们主要取决于风速梯度和地面粗糙等;另一种是热力湍流,它起因于地表 面温度与地表面附*的温度不均一,*地面空气受热膨胀而上升,随之上面的冷空气下降,从而形成垂 直运动。它们有时以动力湍流为主,有时动力湍流与热力湍流共存,且主次难分。这些都是使大气中污 染物迁移的主要原因。

(二)温度层结和大气稳定度 1.大气温度层结
由于地球旋转作用以及距地面不同高度的各层次大气对太阳辐射吸收程度上的差异,使得描述大 气状态的温度、密度等气象要素在垂直方向上呈不均匀的分布。人们通常把静大气的温度和密度在垂直 方向上的分布, 称为大气温度层结。 气温随高度的变化用气温垂直递减率 γ 来表示, γ= 其单位常用℃

/100m。 气温垂直递减率 γ 和另一个在空气污染气象学中经常用到的概念——干绝热垂直递减率 γd 是不同 的。γd 表示干空气在绝热升降过程中每变化单位高度时干空气自身温度的变化,它表示干空气的热力学 性质,是一个气象常数,γd=0.98℃/100m。而 γ 是实际环境气温随高度的分布,因时因地而异。

大气中的温度层结有四种类型: (1)气温随高度增加而递减,即 γ>0,称为正常分布层结或递减 层结; (2)气温直减率等于或*似等于绝热直减率,即 γ=γd,称为中性层结; (3)气温不随高度变化, 即 γ=0,称为等温层结; (4)气温随高度增加而增加,即 γ<0,称为逆温。
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2.大气稳定度

波浪型、扇型、熏烟型 污染物在大气中的扩散与大气稳定度有密切的关系,大气稳定度是指在垂直方向上大气稳定的程 度。假如一空气块由于某种原因受到外力的作用,产生了上升或下降运动后,可能发生三种情况: (1)当外力去除后,气块就减速并有返回原来高度的趋势,称这种大气是稳定的; (2)当外力去除后,气块加速上升或下降,称这种大气是不稳定的; (3)当外力去除后,气块静止或作等速运动,称这种大气是中性的。 这种大气静力稳定度和大气中污染物的扩散有密切的关系,当大气处于不稳定状态时,对排放到 大气中的污染物扩散作用强烈。反之,大气处于稳定状态时,扩散作用微弱。大气静力稳定度可根据气 温垂直递减率 γ 和干绝热垂直递减率来判断(图 5-3) 。 当 γ>γd 时,大气处于不稳定状态 当 γ=γd 时,大气处于中性*衡状态 当 γ<γd 时,大气处于稳定*衡状态 逆温时 γ<0,因此,γ<γd,这种大气处于非常稳定状态,是一种最不利于污染物扩散的温度层结, 在大气污染问题研究中特别引人注目,对流层逆温按其形成原因可分为以下几类。 (1)辐射逆温:辐射逆温经常发生在睛朗无风或小风的夜晚,由于强烈的有效辐射,使地面和* 地层大气强烈冷却降温,上层降温较慢而形成上暖下冷的逆温现象,辐射逆温全年都可出现,但冬、秋 季更易产生,且强度也大,高度也高。 (2)*流逆温:主要发生在冬季中纬度沿海地区,由于海陆之间存在温差,海上暖空气*流到陆 地上空时形成。 (3)下沉逆温:由于空气下沉压缩引起的增温作用,使下沉运动终止的高度上出现逆温,一般多 发生在高压区。 此外还有峰面逆温、湍流逆温等。 实际逆温情况是很复杂的,地形对逆温的形成和分布也有明显影响。通过一定方式了解各高度温 度分布,就可以得知上空有无逆温、逆温高度、强度等。目前用于探测逆温的手段主要有:低空探空仪、 系留气球、铁塔观测、遥感等。

二、影响大气污染的地理因素
地形地势对大气污染物的扩散和浓度分布有重要影响。地形地势千差万别,但对大气污染物扩散 的影响其本质上都是通过改变局部地区(流场和温度层结等)气象条件来实现的。 这里主要讨论三种典型地形地势条件对大气污染的影响。

(一)山区地形
山区地形复杂,局地环流多样,最常见的局地环流是山谷风,它是由于山坡和谷底受热不均匀引

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起的。晴朗的白天,阳光使山坡首先受热,受热的山坡把热量传给其上的空气,这一部份空气比同高度 谷底上空的空气暖,比重轻,于是就上升,谷底较冷的空气来补充,形成从山谷指向山坡的风,称之为 “谷风”。夜间,情况正好相反,山坡冷却较快,其上方空气相应冷却得比同一高度谷底上空的空气快, 较冷空气沿山坡流向谷底,形成“山风”。 山谷风对污染物输送有明显的影响。吹山风时排放的污染物向外流出,若不久转为谷风,被污染 的空气又被带回谷内。特别是山谷风交替时,风向不稳,时进时出,反复循环,使空气中污染物浓度不 断增加,造成山谷中污染加重。 山区辐射逆温因地形作用而增强。夜间冷空气*孪禄诠鹊拙刍嫖路⒄沟乃俣缺*原快, 逆温层更厚,强度更大。并且因地形阻挡,河谷和凹地的风速很小,更有利于逆温的形成。因此山区全 年逆温天数多,逆温层较厚,逆温强度大,持续时间也较长。

(二)海陆界面
海陆风发生在海陆交界地带, 是以 24 小时为周期的一种大气局地环流。海陆风是由于陆地和海洋 的热力性质的差异而引起的。如图 5-5 所示,在白天,由于太阳辐射,陆地升温比海洋快,在海陆大气 之间产生了温度差、气压差,使低空大气由海洋流向陆地,形成“海风”,高空大气从陆地流向海洋,形 成“反海风”,它们和陆地上的上升气流和海洋上的下降气流一起形成了海陆风局地环流。在夜晚,由于 有效辐射发生了变化,陆地比海洋降温快,在海陆之间产生了与白天相反的温度差、气压差,使低空气 大气从陆地流向海洋,形成“陆风”,高空大气从海洋流向陆地,形成“反陆风”。它们同陆地下降气流和 海面上升气流一起构成了海陆风局地环流。 在湖泊、江河的水陆交界地带也会产生水陆风局地环流,称为“水陆风”。但水陆风的活动范围和 强度比海陆风要小。 海陆风对空气污染的影响有如下几种作用:一种是循环作用,如果污染源处在局地环流之中,污 染物就可能循环积累达到较高的浓度,直接排入上层反向气流的污染物,有一部分也会随环流重新带回 地面,提高了下层上风向的浓度。另一种是往返作用,在海陆风转换期间,原来随陆风输向海洋的污染 物又会被发展起来的海风带回陆地。 海风发展侵入陆地,下层海风的温度低,陆地上层气流的温度高,在冷暖空气的交界面上,形成 一层倾斜的逆温顶盖,阻碍了烟气向上扩散,造成封闭型和漫烟型污染。

(三)城市
城市建筑密集,高度参差不齐,因此城市下垫面有较大的粗糙度,对风向、风速影响很大,一般 说城市风速小于郊区,但由于有较大的粗糙度,城市上空的动力湍流明显大于郊区。 “热岛效应”是城市气象的一个显著特点。由于城市生产、生活过程中燃料燃烧释放出大量热,城 市地表和道路易吸收太阳辐射使大气增温,而城市蒸发、蒸腾作用比郊外少,因此相变的潜热损耗小, 加之城市污染大气的温室作用使得城市气温一般比郊外高。夜间,城市热岛效应使*地层辐射逆温减弱 或消失而呈中性,甚至不稳定状态;白天则使温度垂直梯度加大,处于更加不稳定状态,这样使污染物 易于扩散。 另一方面,城市和周围乡村的水*温差,导致热量环流产生。在这种环流作用下,城市本身排放 的烟尘等污染物聚积在城市上空,形成烟幕,导致市区大气污染加剧。

2、大气污染化学
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(1)了解降水与大气污染 (2)了解酸雨化学
酸雨(acidrain)是指 PH 值小于 5.6 的雨雪或其他形式的降水。雨水被大气中存在的酸性气体污 染。酸雨主要是人为的向大气中排放大量酸性物质造成的。我国的酸雨主要是因大量燃烧含硫量高的煤 而形成的,多为硫酸雨,少为硝酸雨,此外,各种机动车排放的尾气也是形成酸雨的重要原因。酸雨的 化学组成:

SO2+[O]
SO3+H2O
SO2+H2O

SO3
H2SO4
H2SO3 [O] H2SO4

NO+[O]

2NO2+H2O

NO2 HNO3+HNO2

(3)了解臭氧破坏化学
导致 O3 破坏的催化过程及 O3 空洞形成的原因
1)Y 导致 O3 破坏的催化过程: 2)氯、溴和它们的氧化物的催化作用

3)HO·、水蒸气与 O3(损耗 10%)

4)氮氧化物

(三)大气污染物治理方法 1、掌握除尘器的分类及工作原理
一、布袋除尘器

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布袋式除尘器一般通过清灰方式的不同来分类,主要有机械振动型袋式除尘器、大气反吹型袋式 除尘器和脉冲喷吹型袋式除尘器三种,对亚微米粒径的细尘有较高的分级除尘效率处理气体量的范围 大。
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用途:主要用于分离工业废气中的颗粒粉尘和细微粉尘,广泛用于冶金、矿山、水泥、热电厂、 建材、铸造、化工、烟草、沥青拌合机、粮食、机械加工、锅炉除尘。

二、单机除尘器
单机除尘器一般可分为摇动式、自控清灰、脉冲单机除尘器、布袋单机除尘器等几种。 它主要的用途是用于除尘量不大的工业除尘场所的除尘。

三、脱硫除尘器
脱硫除尘器的工作原理:含尘烟气通过不锈钢散堆填料,通过增加烟气与水溶液的接触面,来促 进烟气与喷淋水的充分溶解中和,从而达到除尘器的除尘脱硫除尘效果。 这种除尘器主要用于一切排放烟尘的锅炉和窑炉。

四、湿式除尘器
湿式除尘器从结构型来分,可分为贮水式湿式除尘器、加压水喷淋式及强制旋转喷淋式湿式脱硫 除尘器;从能耗大小可分为低能耗及高能耗;按气液接触式方可分为整体及分散接触式湿式除尘器等。 用途:适用于冶金、煤炭、化工、铸造、发电、建筑材料及耐火材料等行业。

五、旋风除尘器
旋风除尘设备顾名思义是利用气体加速旋转而产生离心力,旋转的固体粉尘从气体中分离出来的 原理进行除尘的设备。 主要适用于各种工业锅炉,机械加工,冶金建材,铸造,矿山,水泥,采掘的粉尘粗、中级净化。

六、滤筒除尘器
滤筒除尘器解决传统除尘器对超细粉尘收集难、过滤风速高、清灰效果差、滤袋易磨损破漏、运 行成本高的最佳方案。 传统的滤筒除尘器有两种清灰方式, 一种是高压气流反吹, 一种是脉冲气流喷吹。 用途:广泛应用于烟草、医药、食品、建材、轻工、冶金、化工、机械加工、五金加工、电子、 、 制药等行业中。

七、移动除尘器
移动式除尘器基本结构由箱体,风机,滤袋,集尘器四部分组成,含尘气体由由风机经进风口(吸 尘罩)吸入箱体,经过滤袋进行过滤,粉尘颗粒被阻溜在滤袋表面,过滤后的净化气体经出风口排出。 用途:广泛应用于医药、生物、化工、食品等行业(例如:压片机,糖衣锅,混合机,粉碎机,筛 粉机等工艺设备)的粉尘去除。

八、集尘器/集尘机
集尘机能够与其它大型除尘设备配合使用以实现对尘埃的储存。 集尘器可分为 电子集尘器、组合 式集尘器、集尘器原理、木工集尘器、大风量集尘器等。 用途:该设备广泛应用于化工、电力、冶金、水泥、陶瓷、医药、生物、食品等领域。

九、中央集尘系统
中央集尘系统是一套整体的、系统的除尘设备,它既拥有除尘的功能又可以储存尘埃。 用途:中央集尘系统广泛应用于电子、化工、医药、食品、机械、水泥、冶金、塑料、磨料等各行 各业收集粉尘、颗粒物、金属废屑等使用。

十、静电除尘器
目前国内常见的静电除尘器型式可分为以下几类:按气流方向分为立式和卧式,按沉淀极极型式 分为板式和管式,按沉淀极板上粉尘的清除方法分为干式湿式,旋伞式高效电除尘器及麿机专用高压静 电除尘器等。

用途:分离工业废气中的颗粒粉尘和细微粉尘,广泛用于冶金、矿山、水泥、热电厂、建材、铸造、化
工、烟草、沥青拌合机、粮食、机械加工、锅炉除尘、水泥生料、熟料磨机、冲天炉等等。

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2、熟悉气态污染物治理方法:吸收、吸附、催化、燃烧、冷凝
一、吸收的定义
依据混合气体各组分在同一种液体溶剂中物理溶解度(或化学反应活性)的不同,而将气体混合 物分离的操作过程。 本质上是混合气体组分从气相到液相的相间传质过程。 液体溶剂——吸收剂,S 混合气体中能显著溶于液体的组分——溶质,A 几乎不溶解的组分——惰性组分,B 吸收后得到的溶液——吸收液 吸收后的气体——净化气 在环境领域中的应用: 净化有害气体,如 SO2、NOX、HCN 等。 也可以转化为有用物质:如用吸收法净化石油炼制尾气中的硫化氢的同时,还可以回收有用的元 素硫。 吸收法净化气态污染物的特点(与化工相比) : 处理气体量大,成份复杂; 吸收组分浓度低; 吸收效率和吸收速率要求高; 多采用化学吸收。

二、吸收的类型
按溶质和吸收剂之间发生的反应: 物理吸收:洗油吸收粗苯等 化学吸收:硫酸吸收氨,碱液吸收 CO2 等。 按混合气体中被吸收组分数目: 单组分吸收:如用水吸收 HCl 气体 多组分吸收:用液态烃吸收乙烯、丙烯等 按体系温度是否变化: 如果液相温度明显升高——称为非等温吸收 如果液相温度基本保持不变——称为等温吸收 1、物理吸收 一、物理吸收的热力学基础 (一)气液*衡和亨利定律 1.气液*衡 如果温度和总压一定,溶质在液体中的溶解度只取决于溶质在气相的组成。 通常情况下,同一种气体在同一种液体中的溶解度随分压的增大而增大,随温度的升高而减小。 2、化学吸收 采用吸附法处理气态污染物时,通常采用化学吸收。 一、化学吸收的特点 溶质 A 被吸收剂吸收后,继续与吸收剂或者其中的活性组分 B 发生化学反应。 气液相际传质和液相内的化学反应同时进行。

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二、吸附及吸附剂
用多孔性固体物质将气体混合物中的一种或多种污染物组分浓集于固体表面而使污染物分离的操 作 吸附质——被吸附物质 吸附剂——附着吸附质的物质 优点:效率高、可回收、设备简单 缺点:吸附容量小、设备体积大 适用范围: 常用于浓度低,毒性大的有害气体的净化,但处理的气体量不宜过大;对有机溶剂蒸汽具有较高 的净化效率;当处理的气体量较小时,用吸附法灵活方便。 具体应用:废气治理中脱除水分、有机蒸汽、恶臭、HF 、SO2、NOx 等。 气体吸附的影响因素: 操作条件: 如温度、气相压力、气流速度等。 吸附剂性质: 如比表面积(孔隙率、孔径、粒度等) 、吸附剂活性、吸附剂再生等 吸附剂种类 可吸附的污染物 苯/甲苯/二甲苯/丙酮/乙醇/乙醚/甲醛/汽油/煤油/光气/苯乙烯/恶臭 /H2S/Cl2/CO/CO2/SO2/NOx/ CS2/Cl4/HCCl2/ HCCl3

活性炭

浸渍活性炭 活性氧化铝 浸渍活性氧 化铝 硅胶 分子筛 泥煤/褐煤/风 化煤 浸渍泥/褐煤/ 风化煤 焦碳粉粒 白云石粉 蚯蚓粪

烯烃/胺/酸雾/碱雾/硫醇/ SO2/ H2S/Cl2/HF/HCl /NH3/Hg/HCHO/CO2/CO SO2/ H2S/H2O/HF/CmHn 酸雾/Hg/HCHO/HCl SO2/ H2O/NOX/C2H2 SO2/ CS2/Cl2/ CmHn /NH3/H2S/CO2/CO 恶臭物质/ NH3/NOX SO2/ SO3/NOX 沥青烟 沥青烟 恶臭物质

三、催化净化法
含尘气体通过催化床层发生催化反应,使污染物转化为无害或易于处理的物质 应用: 工业尾气和烟气去除 SO2 和 NOx

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有机挥发性气体 VOCs 和臭气的催化燃烧净化 汽车尾气的催化净化 催化剂: 加速化学反应,而本身的化学组成在反应前后保持不变的物质 组成: 活性组分 + 助催化剂 + 载体 中毒: 对大多数催化剂,毒物:HCN、CO、H2S、S、As、Pb

固定床反应器 最主要的气固相催化反应器 优点: 流体接*于*推流,返混小,反应速度较快 固定床中催化剂不易磨损,可长期使用 停留时间可严格控制,温度分布可适当调节,高选择性和转化率 缺点: 传热差(热效应大的反应,传热和温控是难点) 催化剂更换需停产进行 四、冷凝法 物质在不同温度下的饱和蒸汽压不同,降低温度或提高压力,蒸汽状态的污染物就会 冷凝从废气中分离出来。 适用范围:处理高浓度、有回收价值的有机溶剂蒸汽。 工艺: 1.接触冷凝 被冷却的气体与冷却液直接接触。利于传热,但冷凝液需要处理。 接触冷凝设备: 喷射器; 喷淋塔;
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气液接触塔:填料塔、筛板塔等。 2.表面冷凝(间接冷凝) 冷却壁把废气与冷却液分开;被冷凝的液体很纯,可直接回收利用。 装置: 列管冷凝器 螺旋板冷凝器 五、燃烧法 燃烧法 利用燃烧过程将废气中可燃性气体、有机蒸气、微细尘粒等转变为无害或易去除 物质。 特点 可以处理污染物浓度很低的废气、净化度高,还可消烟、除臭。 工艺:1、直接燃烧 将废气用明火直接点燃,在炉内或露天燃烧。 条件:可燃物的浓度必须高于最低发火极限。 适用范围:处理高浓度的 H2S、HCN、CO、有机蒸气废气。 可在—般的炉窑中直接燃烧并回收热能。 2、热力燃烧 概念: 工业废气中可燃成分浓度较低,不能用明火点燃,须预热到 600℃以上,才可进行燃 烧反应。 利用燃料燃烧产生的热量将废气加热至高温使其中所含污染物分解、 氧化, 也叫焚烧。 热力燃烧过程: ? 辅助燃料燃烧提供预热能量; ? 高温燃气与废气混合达到反应温度; ? 废气在反应温度下充分燃烧。 影响燃烧条件: ? 温度和停留时间。 ? 对大部分 CH,燃烧温度在 700~800℃,停留时间控制在 0.1~0.3s。 3、催化燃烧 ? 催化燃烧:有催化剂时,废气预热至 200~400℃便能进行燃烧。 ? 催化剂多用 Pt、Pd(活性强、寿命长) 。 催化燃烧特点 优点:
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? 操作温度较低,燃料耗量低,保温要求不严格,能减少回火及火灾危险; ? 催化作用提高了反应速度,减少反应器容积,提高转化率。 缺点: ? 只适用污染物浓度较低的废气; ? 催化剂较贵,需要再生,基本建设投资高。 ? 大颗粒物及液滴应预先除去,不能用于使催化剂中毒的气体。

三、固体和噪声污染控制 (一)固体废物的定义与分类、污染与控制及管理体系 1、固体废物的定义与分类 (1)了解固体废物的定义及特征 (2)熟悉固体废物的分类 (3)熟悉危险废物的定义、分类和鉴别
1、固体废物、危险废物定义 固体废物的定义:
固体废物是指:在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛 弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管 理的物品、物质。

危险废物的定义、存储、防渗、焚烧、安全填埋:
1、 危险废物指: 被列入国家危险废物名录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定 的具有危险特性的废物。其普遍特性表现为:毒性大、环境风险大、难于管理、不宜用普遍废物(如生 活垃圾等)的通用方法进行管理和处置。如工业废物、含汞、镉废电池、废矿物油、含汞废日光灯管等。 危险特性:感染性、腐蚀性、易燃性、反应性、毒性(急性毒性初筛、毒性物质含量、浸出毒性) 。 2、危险废物贮存设施应满足的要求:少时或临时周转性危险废物宜用简单、可靠的设施进行临时 贮存,其要求如下: (1)应建有堵截泄漏的裙脚、地面与裙脚要用坚固的防渗材料建造,应设有隔离设施、报警装置 和防风、防晒、防雨设施; (2)基础防渗层为粘土的,其厚度应在 1.0 米以上,渗透系数应不小于 1.0?10-7cm/s;基础防渗 层也可用厚度在 2.0mm 以上的高密度聚乙烯或其它人工防渗材料组成、渗透系数不应小于 1.0? 10-10cm/s; 3、 危险废物焚烧处置应满足的要求:危险废物也可以用高温消毒的原理来分解残留于废物体内的 有毒成分,其要求如下: (1)危险废物焚烧处置前必须进行前处理或特殊处理,以达到进炉的要求; (2)危险废物在炉内燃烧时需均匀、完全、彻底,不得有残留物质; (3)焚烧温度应达到 110℃以上,烟气停留时间应在 2.0 秒以上,燃烧效率大于 99.9%,焚烧去 除率大于 99.99%,焚烧残渣的热减率小于 5%。 4、危险废物安全填埋处置:它适用于不能回收利用其组分和能量的危险废物,如大量的工业废弃 物就属于这种性质的废物,必须进行安全填埋,要求如下: (1)安全填埋场必须有满足要求的防渗层,不得产生二次污染,当天然基础层饱和渗透系数小于 1.0?10-7cm/s,且厚度大于 5 米时,可直接采用天然粘土基础层作为防渗层;当天然基础层饱和渗透系 数为 1.0?10-7cm/s——1.0?10-6cm/s 时,可选用复合衬垫层作为防渗层,且高密度聚乙烯 HDPE 的厚度
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不得低于 1.5mm;当天然基础层饱和渗透系数大于 1.0?10-6cm/s 时,须采用双人工合成衬垫层(高密 度聚乙烯)作为防渗层,上层厚度在 2.0 毫米以上,下层厚度在 1.0 毫米以上。 (2)填埋时要严格按照作业规程进行单元式作业,做好清污水分流、减少渗沥水产生量; (3)封场后,经监测、论证和有关部门审定后,才能对土地进行适宜的非农业开发和利用。

危险废物

放射性废物

医疗废物

2、固体废物的特点:
①时空性:时空性包括时间性和空间性。时间性指“资源”和“废物”在时间上是相对的,除生产、 加工过程中会产生大量被丢弃的物质外,任何产品和商品经过一定时间使用后都会变成废物。空间性是 指固体废物虽然在某一个过程和某一个方面没有使用价值,但往往会变成另外过程的原料。 ②持久危害性 ③最难处置的环境问题:来源多样,成分复杂,性状各异,是“三废”中最难处置的; ④最具综合性的环境问题:既是各种污染物质的富集终态,又是土壤、大气、地表水和地下水等的 污染源,因此固体废物的处理处置具有综合性特征。 ⑤最晚得到重视的环境问题; ⑥最贴*生活的环境问题。

3、固体废物的分类:
?无机废物 (1) 按化学性质分? ?可分解废物 ? ?有机废物?不可分解废物 ? ?

(2)按来源分:工业固体废物、矿业固体废物、城市生活垃圾、农业固体废物、环境工程废物、 有害固体废物 (3)按危害状况分:有害废物、一般废物 (4)按形状分:固体废物(粉状、粒状、块状) ,半固体废物(污泥)

2、固体废物的污染与控制 (1)了解固体废物的污染途径 (2)了解固体废物的污染危害 (3)掌握固体废物污染控制 (4)熟悉固体废物的一般处理方法
1、固体废物污染途径及危害
(1)侵占土地; (2)污染大气(罗芙运河事件) ; (3)污染土壤(密苏里州事件) ; (4)污染水体(日本痛痛病) ;
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(5)影响环境卫生:主要是感官污染并引起疾病传播; (6)引发安全事故(印尼万隆事件) 。

2、固体废物的污染控制
原则:减量化、资源化、无害化 无害化:指通过适当的技术对废物进行处理(如热解、分离、焚烧、生化分解等方法) ,使其不对 环境产生污染,不致对人体健康产生影响。 减量化:指通过实施适当的技术,减少固体废物的产生量和容量。其中,前者的实施主要在于清洁 生产技术的开发与应用,从生产源头控制固体废物的产生;后者则包括分选、压缩、焚烧等方法,对固 体废物进行处理和利用,从而达到减少固体废物容量的目的。 资源化:指采取各种管理和技术措施,从固体废物中回收具有使用价值的物质和能源,作为新的原 料或者能源投入使用。广义的资源化包括物质回收、物质转换和能量转换三个部分. ①改革生产工艺:淘汰落后生产工艺和设备;采用无废或少废技术;采用精料;提高产品质量。 ②发展物质再循环利用工艺:固废有“放错地方的资源”之称,延长产业链,发展生态工业,既可 减少固废量,又达到了节约资源的目的。 ③综合利用:硫铁矿烧渣-可回收铁,剩余部分主要含硅、铝,作建材制品;废胶片-回收银;废 催化剂:回收铂 ④进行无害化处理:经消毒、焚烧、热解、氧化还原、固化等处理,将固废中的有害组分转化为无 害或达到排放标准 ⑤开展清洁生产:采用清洁资源和能源,推行清洁生产审核;加强生产过程控制 ⑥研发使用生态环保材料: 运用生命全周期评价, 研发使用可改善环境、 与环境相协调的新型材料, 如可降解塑料。 ⑦转变观念,绿色消费。

3、固体废物的处理方法
固体废物处理是指通过物理、化学、生物等方法,使固体废物转化为便于运输、贮存、资源化利用 以及最终处置的过程。 目标----减量化、无害化、资源化 ①物理处理:不改变固废的成分,仅改变固废结构的处理方法,如破碎、压实、分选等; ②化学处理:将固废中的有害成分转变为无害的处理方法,如氧化、还原、化学沉淀等; ③生物处理:利用微生物分解固废中的有机物使之达到无害的处理方法,如堆肥等; ④热处理:采用高温破坏和改变固废的组成和结构,可同时达到减容、无害和热利用的目的。如焚 烧、热解等; ⑤固化处理:采用固化基材将固废固定或包覆以降低其危害的方法,如水泥固化、沥青固化。

4、固体废物的处置方法
固体废物处置是指对已无回收价值或确属不能再利用的固体废物, 采取长期置于与生物圈隔离地带 的技术措施,也是解决固体废物最终归宿的手段,故也称为最终处置技术。 处置方法有:海洋处置和陆地处置两种 (1)海洋处置:深海投弃和海上焚烧。 (2)陆地处置:土地耕作、贮存、填埋等:一般情况下,城市生活垃圾填埋场的使用年限以 15~ 25 年为宜。 以当地土壤为覆盖材料, 则垃圾与覆盖土之比约为 5: 1~4: 压实后的垃圾容重约为 500~ 1。 800kg/m?。

5、固体废物一般处理方法
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固体废物处理的目标是无害化、减量化和资源化。目前主要采用的三大基本方法是卫生填 埋、焚烧和堆肥。 (1)卫生填埋 填埋处理是利用天然地形或人工构造形成一定的空间,将固体废物填充、压实、覆盖,达到贮存 的目的。卫生填埋具有处理量大、方便简单、处理费用低及适应性强等优点,是大量消纳城市生活固体 废弃物最有效且最终的处理方法,该方法处理的固体废弃物占总量的60%以上。卫生填埋同样存在很大 的不足,填埋场占用大量的土地资源,受地理和水文地质条件限*隙啵盥癯⊙≈吩嚼丛嚼; 垃圾 中可回收利用部分也被填埋掉,造成资源浪费; 产生的渗透液污染地下水和土质,生成的沼气不仅对大 气有影响,而且有时会引起爆炸,带来安全隐患。 (2)焚烧 焚烧处理是一种高温热处理技术, 即以一定的过剩空气量与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化 分解反应,废物中的有毒有害物质在高温中氧化、热解而被破坏同时回收热能。其主要目的是尽可能焚 毁废物,使之最大限度地减容,并尽量减少新的污染物质产生,避免造成二次污染。 焚烧处理的优点是处理量大,减容性好,无害化彻底,而且能回收热能。缺点在于它对垃圾的低位 热值有一定要求,通常应大于 4127kJ /kg,不是任何垃圾都能焚烧,设备一次性投资大、运行成本高、 耗能大,且固体废弃物在焚烧的过程中不仅会产生硫氧化物、氮氧化物等大气污染物,而且会产生飞灰 等污染物,且飞灰还携带了 Hg、Pb、Cd 等重金属污染物和多环芳烃( PAHs) 等污染物,这些均对环境 安全和人群健康具有极大的威胁。 (3)堆肥 堆肥是利用生物尤其是微生物对有机固体废弃物的分解作用使其无害化,并可使它们转化为能源、 食品、饲料和肥料,还可从废品和废渣中提取金属,是固体废弃物资源化的有效方法。目前堆肥处理具 有成本小、操作简单、实现废弃物资源化的优点,但处理得到的肥料仍存在一些问题,如在堆肥过程中 重金属的累积和污染, 这些重金属可在土壤中长期存在并不断累积, 同时这些有毒重金属在植物中富集, 从而进入人类的食物链,影响人类身体健康。

3、固体废物的管理体系 (1)熟悉固体废物管理的基本原则
1、固体废物资源化利用的原则

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(1) “三化”原则:减量化、无害化、资源化 (2)全过程管理原则:对固体废物产生—收集—运输—综合利用—处理—贮存—处置实行全过程管理, 在每一环节都将其作为污染源进行严格的控制。 “3R”原则:减少生产(Reduce) 、再利用(Reuse) 、再循环(Recycle) “3C”原则:避免产生(Clean) 、综合利用(Cycle) 、妥善处置(Control)

2、清洁生产
合理使用自然资源,提高物料和能源的利用率,减少以及消除废料的生成和排放,并保护环境的实 用生产方法和技术。 四层涵义: ①清洁生产的目标是节省能源、降低原材料消耗、减少污染物的产生量和排放量; ②清洁生产的基本手段是改进工艺技术、强化企业管理,最大限度地提高资源、能源的利用水*和 改变产品体系,更新设计观念,争取废物最少排放及将环境因素纳入服务中去; ③清洁生产的方法是排污审核,通过审核发现排污部位、排污原因,筛选消除或减少污染物的措施 及进行产品生命周期分析; ④清洁生产的终极目标是保护人类与环境,提高企业经济效益。
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3、循环经济
循环经济以资源利用最大化和污染排放最小化为主线,把清洁生产、资源综合利用、生态设计和可 持续消费融为一体,运用生态学规律把经济活动组织成一个“资源-产品-再生资源”的反馈式流程,实 现“低开采、高利用、低排放” ,是一种“促进人与自然的协调与和谐”的经济发展模式。

4、清洁生产与循环经济关系
清洁生产是循环经济的基石,循环经济是清洁生产的扩展。 相同点: ①两个概念的提出都基于相同的时代要求 ②均以工业生态学作为理论基础 ③有共同的目标和实现途径 区别与联系:两者的最大区别在实施的层次:清洁生产是小型的循环经济,多在企业层次实施;一 个产品, 一台装置, 一条生产线都可采用清洁生产方案。 循环经济是大范围或区域的清洁生产, 在园区、 行业、城市乃至国家层次实施,如生态工业园区、循环型社会等。 由于循环经济的覆盖范围大、链接部门多、涉及因素复杂、见效周期长,筹划、组织和推行循环经 济的工作十分艰巨,而清洁生产可为循环经济提供必要的技术基础。

(2) 熟悉固体废物全过程管理的等级顺序 (优先级) 2013 (新)!!! !!! (3)了解固体废物管理法规与标准 2013(新)!!! !!!
固体废物管理法规与标准
《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》2005 《国家危险废物名录》2008 《危险废物经营许可证管理办法》2004 《危险废物转移联单管理办法》1999 《废弃危险化学品污染环境防治办法》2005 《医疗废物管理条例》2003 《医疗废物管理行政处罚办法》2004 《电子废物污染环境防治管理办法》2007 《电子信息产品污染控制管理办法》2006 《固体废物鉴别导则》 《危险废物鉴别标准》 《危险废物焚烧污染控制标准》 《危险废物填埋污染控制标准》 《危险废物贮存污染控制标准》 《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》

《固体废物污染环境防治法》解读 目的:
防治固体废物污染环境,保障人体健康,维护生态安全,促进可持续发展

适用范围:
中国境内固体废物污染环境的防治,液态废物的污染防治适用本法 固体废物污染海洋、放射性固体废物污染的防治,排入水体的废水的污染防治不适用本法

原则:
“减量化、资源化、无害化” :减少固体废物的产生量和危害性,充分合理利用固体废物,无害化
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处置固体废物,促进清洁生产和循环经济发展。 “污染者依法负责” :生产者、销售者、进口者、使用者对其产生的固体废物承担污染防治责任。

《固体废物污染环境防治法》中的重要条款:
第十七条_收集、贮存、运输、利用、处置固体废物的单位和个人,必须采取防扬散、防流失、防 渗漏或者其它防止污染环境的措施;不得擅自倾倒、堆放、丢弃、遗撒固体废物。 第三十三条_对暂时不利用或者不能利用的固体废物,必须按照规定建设贮存设施、场所,安全分 类存放,或者采取无害化处置措施。建设贮存、处置的设施、场所,必须符合环保标准。 第五十二条_对危险废物的容器和包装物以及收集、贮存、运输、处置危险废物的设施、场所,必 须设置危险废物识别标志。 第五十三条_产生危险废物的单位,必须按照国家有关规定制定危险废物管理计划,并向所在地县 级以上环保主管部门申报危险废物的种类、产生量、流向、贮存、处置等有关资料。 第五十七条_禁止无经营许可证或者不按照经营许可证规定从事危险废物收集、贮存、利用、处置 的经营活动。 第五十八条_收集、贮存危险废物,必须按照危险废物特性分类进行。禁止混合收集、贮存、运输、 处置性质不相容而未经安全性处置的危险废物。 贮存危险废物必须采取符合国家环境保护标准的防护措 施,并不得超过一年;?禁止将危险废物混入非危险废物中贮存。 第五十九条_转移危险废物的,必须填写危险废物转移联单,并向危险废物移出地设区的市级以上 环保部门提出申请,移出地环保部门商经接受地设区的市级以上环保部门同意后方可批准转移。未经批 准的,不得转移。 第六十条_运输危险废物,必须采取防止污染环境的措施,并遵守国家有关危险货物运输管理的规 定禁止将危险废物与旅客在同一运输工具上载运。 第六十一条_收集、贮存、运输、处置危险废物的场所、设施、设备和容器、包装物及其他物品转 作他用时,必须经过消除污染的处理,方可使用。 第六十二条_产生、收集、贮存、运输、利用、处置危险废物的单位,应当制定意外事故的防范措 施和应急预案,并向所在地县级以上地方人民政府环境保护主管部门备案。 第七十五条_有下列行为之一的,由县级以上环保部门责令停止违法行为,限期改正,处以罚款: (一)不设置危险废物识别标志的; (二)不按照国家规定申报登记危险废物,或者在申报登记时弄虚作假的; (三)擅自关闭、闲置或者拆除危险废物集中处置设施、场所的; (六)不按照国家规定填写危险废物转移联单或者未经批准擅自转移危险废物的; (七)将危险废物混入非危险废物中贮存的; (八)未经安全性处置,混合收集、贮存、运输、处置具有不相容性质的危险废物的; (九)将危险废物与旅客在同一运输工具上载运的; (十)未经消除污染处理并将收集、贮存、运输、处置危险废物的场所、设施、设备和容器、包装 物及其他物品转作他用的; (十一)未采取相应防范措施,造成危险废物扬散、流失、渗漏或者造成其他环境污染的; (十二)在运输过程中沿途丢弃、遗撒危险废物的; (十三)未制定危险废物意外事故防范措施和应急预案的。 第七十五条_无经营许可证或者不按照经营许可证规定从事收集、贮存、利用、处置危险废物经营 活动的,由县级以上环保主管部门责令停止违法行为,没收违法所得,可以并处违法所得三倍以下的罚 款。不按照经营许可证规定从事前款活动的,还可以由发证机关吊销经营许可证。 第八十二条_违反本法规定,造成固体废物污染事故的,由县级以上环保主管部门处二万以上二十 万以下的罚款,造成重大损失的,按照直接损失的 30%计算罚款,最高不超过一百万元,对责任人给予 行政处分;造成重大污染事故的,由人民政府决定停业或者关闭。

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八十三条_违反本法规定,收集、贮存、利用、处置危险废物,造成重大环境污染事故,构成犯罪 的,依法追究刑事责任。

(二)固体废物处置系统工程 1、固体废物处置概述 (1)了解固体废物处置的概念
固体废物的处置按其处置地点的不同可分为陆地处置和海洋处置两大类。 A、陆地处置——①土地填埋(最常用) ,②土地耕作, ③永久储存等。陆地处置是基于土地对固 体废物进行处置。陆地处置可分为土地耕作、土地填埋、浅地层埋藏以及深井灌注处置等。 B、海洋处置(已被国际公约制止)——①深海投弃(远洋倾倒) ,②海上焚烧(远洋焚烧) 。海洋 处置是基于海洋对固体废物进行处置的一种方法。海洋处置主要分为两类:一类是传统的海洋倾倒,一 类是*年来发展起来的远洋焚烧。

*土地填埋处置的概念:
土地填埋处置是从传统的堆放和土地处置发展起来的一项最终处置技术, 是一种按照工程理论和土 工标准,对固体废物进行有控管理的综合性科学工程方法。 操作方式:由堆、填、埋(覆盖)向包容、屏蔽隔离的工程储存方向发展。 土地填埋处置:科学选址→场地防护(如防渗)处理→填埋操作和封场→维护监管

(2)掌握处置基本要求
废物处置的基本要求:
? ? ? ? ? 废物体积尽量小; 废物无较大危害性; 处置场地适宜; 设施结构合理; 封场后定期维护监测。

(3)了解处置方法的分类
按填埋场地形特征可分为:山间填埋、峡谷填埋、*地填埋、废矿坑填埋 按填埋场的状态可分为:厌氧性填埋、好氧性填埋、准好氧性填埋 按固体废物污染防治法规可分为:一般固体废物填埋、工业固体废物填埋 按处置的废物种类分为:惰性废物填埋、卫生土地填埋、工业废物土地填埋、安全土地填埋、浅地 层埋藏处置

*据废物种类及有害废物释出所需控制水*分类:
一级填埋场:惰性废物填埋场或堆放场,是最简单的土地填埋处置方法; 二级填埋场:即矿业废物处置场。电厂的粉煤灰、类似于熔融状态的废物,其中的污染物质可导致 水域有轻微的、暂时影响的废物处置; 三级填埋场:用于处置一段时间内会对公众健康及环境安全造成危害的一般固体废物(城市垃圾) ----城市垃圾卫生填埋场。对选址、工程设计、建造施工、运营管理、封场后监管等有严格要求,如要 -7 求衬里 k<10 cm/s; 四级填埋场:即工业废物土地填埋场,用于处置一般工业有害废物,如烟气脱硫后的石膏。场地的 -6 设计操作原则不如安全填埋那样严格,如场地下部土壤 k<10 cm/s;
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五级填埋场:称危险废物土地安全填埋场(有时亦称低放射性废物浅地层埋场法) ,用于处置危险 -8 废物。对选址、工程设计、建造施工、运营管理、封场后监管等有特殊的严格要求,如衬里 k<10 cm/s; 六级填埋场:称特殊废物深地质处理库,或深井灌注。用于处理须封闭处理的液体、易燃废气、易 爆废物及中、高水*放射性废物等特殊废物。

*选址准则(是选址工作的总目的任务和目标的概括) :
①以合理的技术经济方案,尽量少的投资,达到最理想的经济效益,实现保护环境的目的。 ②场地位置的选择:应在城市工农业发展规划区、风景规划区、自然保护区、供水水源保护区和供 水远景规划区之外;应具备较有利的交通条件。 ③场地地形地貌:其地形坡度起伏变化小;应有利于填埋场施工和其他配套建筑设施的布置;填埋 库容足够大,满足使用年限要求;应将场地施工土石方量减至最小。 ④对地表水域的保护:场址区须在百年一遇的地表水域的洪水标高泛滥区或历史最大洪泛区之外。 ⑤对居民区的影响:场址至少应位于居民区 500m 以外,运输或作业期间的有害废物或恶臭噪声等 不应影响居民区,并应在建场前做好环评。 -7 ⑥对场地地质条件的要求:场址应选在透水性弱的松散岩层或坚硬岩层的基础上,其 K<10 , (粘 性土、粘土岩或致密火成岩为宜) ,并具有一定厚度。应避开强透水的地带(断裂带、褶皱带、岩溶发 育带废弃矿区及坍陷区)或河谷区等。 ⑦对场地水文地质的要求:场地基础应位于地下水最高水位标高 1m 以上及地下水主要补给区范围 之外;场地应位于地下水强迳流带之外; ⑧对场地工程地质条件的要求:场址应选在工程地质有利的最密实的松散或坚硬岩层之上,且有一 定厚度,可起到防污的屏障作用。岩土的工程力学性质应保证场地基础的稳定性和使沉降量最小,并有 利于填埋场边破稳定性的要求。场地应位于不利的自然地质现象的影响范围之外。 ⑨对填埋场防渗层和导流层材料的要求:应尽量就地取材,并应有充足的可采量和较好的质量来保 证填埋场的施工要求。 ⑩对场地使用面积的要求:场址应选择具充足的可使用面积的地方,以利于满足废物综合处理长远 发展规划的需要。

2、固体废物最终处置方法 (1)了解固体废物在填埋场中降解的机理
据填埋场中垃圾降减机理,可分为:
? 好氧填埋场:在垃圾体内布设通风管网,人工送风;优点是垃圾稳定快,高温灭菌,蒸发减少或 消除渗滤液;不足时单位造价高,结构复杂,施工难度大;适用性:干旱少雨的中小城市;有机 物含量高、含水率低的生活垃圾。包头市有一实例。 ? 厌氧填埋场:无需供氧,垃圾填埋体内基本处于厌氧分解状态。其优点是投资和运营费低,管理 简单,适应性广。应用较广,如上海老港、杭州天子岭、广州大田山、北京阿苏卫等。 ? 准好氧填埋场:与好氧填埋的机理、结构、特点等相似,但供氧是通过自然通风,而非强制鼓风。

垃圾降解的几个阶段
填埋有机垃圾----生物降解(微生物对水中污染物和对固相物质的降解)---渗滤液和填埋气体有机 垃圾的微生物降解依次经历好氧分解、兼氧分解、和完全厌氧分解几个阶段: 第一阶段——好氧分解阶段 复杂有机物通过微生物胞外酶分解成简单有机物,后者再通过好氧分解转化成小分子物质或 CO2 和水,并释放热量。在较短时间内完成(一般为十至数十天) 。其特点是:
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? 渗滤液产量较少,有机质浓度较高,可生化性好; ? pH 呈弱酸或*中性,CO2 开始产生; ? 渗滤液含一定硫酸根、硝酸根和重金属; ? 产生大量热,可使温度增加数度至十余度。 第二阶段——过渡阶段(液化或兼氧分解阶段) 通常为好氧分解后的十余天。填埋场内水分渐达饱和,氧气被耗尽,厌氧环境开始建立。复杂有机 物(多糖、蛋白质等)在微生物和化学作用下水解、发酵,由不溶性物质变为可溶性物质,并生成 VFA、 CO2 和少量 H2。其特点如下: ? 渗滤液的 pH 继续下降,COD 升高; ? 渗滤液含较高浓度的脂肪酸、钙、铁、重金属和氨; ? 气体以 CO2 为主,少量 H2 和 N2,基本不含 CH4。 第三阶段——产酸阶段(发酵阶段) 微生物降解第二阶段积累的溶于水的产物转化为酸(大部分为乙酸) 、醇及 CO2 和 H2 ,可作为甲 烷细菌的底物而转换为 CH4 和 CO2。其特征为: ? pH 值很低,呈酸性,而 COD 和 BOD 急剧升高; ? 酸性使无机物尤其是重金属溶解,呈离子态; ? 渗滤液含大量可产气有机物和营养物,可生化性好(BOD5/COD>0.4 ) ,氨氮浓度逐渐升高。 ? CO2 仍是该阶段的主要气体,先升后趋缓,有少量 H2。 第四阶段——产甲烷阶段 ? 前几阶段的产物(乙酸、H2 )在产甲烷菌的作用下,转化为 CH4 和 CO2。为能源回用的*鹌 一般持续数年。其特点是: ? 脂肪酸浓度降低, 渗滤液的 BOD、 COD 逐渐下降, 可生化性变差, 氨氮浓度高, 值升高 pH (6.8~8) , 重金属离子降低。 ? 甲烷产生率稳定,甲烷浓度保持在 50~65% 。 第五阶段——填埋场稳定阶段 其主要特征是: ? 填埋垃圾及渗滤液的性质趋于稳定; ? 填埋场中的微生物量极度贫乏。 ? 几乎没有气体产生,即是有,亦以 N2、O2、CO2 为主。 ? 填埋场的沉降停止。 上述 5 个阶段并非绝对孤立,他们相互作用、相互依托,有时会发生交叉。各阶段的持续时间因废 物、填埋场条件不同而异。由于垃圾是在不同时期进行填埋的,在填埋场的不同部位,各个阶段的反应 都在同时进行。

(2)熟悉填埋方法的分类 (3)了解填埋场的主要污染途径
按处置的废物种类分为:

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第一类:卫生填埋:
定义:利用工程手段,采取有效技术措施,防止渗滤液及有害气体对水体及大气的污染,并将 垃圾压实减容至最小,填埋占地面积也最小;每天操作结束或每隔一定时间用土覆盖,使整个过程 对公共卫生安全及环境均无危害的一种土地处理垃圾方法。
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填埋单元:垃圾铺散成 30-60cm 薄层—压实日覆盖厚 15-30cm 砂质土—两者构成的单元。 填埋层:高度相同、相互衔接的一系列填埋单元。 卫生填埋场:一个或多个填埋层+终场覆盖系统。

无论从环境还是从社会与经济角度看,卫生填埋场的建立都是必要的。其优点是: 1)是一种完全的、最终的处理方式; 2)适应性广(垃圾的质和量) ; 3)一次性投资和运行费用较低; 4)运行管理较方便。 其不足是: 1)占地面积大,选址困难; 2)渗滤液处理难度大; 3)减量化、资源化程度低。 目前卫生填埋仍是世界各国生活垃圾处置的主要方式;而国内因垃圾热值普遍较低、数量巨大和 经济实力较弱等原因,卫生填埋也被普遍采用。

第二类:安全填埋
A)安全填埋的定义 指对危险废物在安全填埋场进行的填埋处置。安全填埋主要针对的处置对象是具有较大安全隐患 的危险固废,如重金属、反应性、腐蚀性、放射性等六大类危险固废,相关资料可参见《危险固废名录》 中的相关内容。这些危险固废对环境危害较大,同时无法再短期内降解,因此在进行填埋处理时在选址 要求、隔离程度、安全防护等诸多方面要求远超卫生填埋。 为了防止填埋废物与周围环境接触,尤其是防止地下水污染,在设计上除了必须严格选择具有适 宜的水文地质结构和满足其他条件的场址外,还要求在填埋场底部铺设高密度聚乙烯材料的双层衬里, 并具有地表径流控制、浸出液的收集和处理、沼气的收集和处理、监测井及适当的最终覆盖层的设计。 在操作上必须严格限定入场处置的废物,进行分区、分单元填埋及每天压实覆盖,并特别要注意 封场后的维护管理,通常要求在封场后应至少持续维护管理 20 年。 B)安全填埋场的做法 危险废物安全填埋处置:它适用于不能回收利用其组分和能量的危险废物,如大量的工业废弃物 就属于这种性质的废物,必须进行安全填埋,要求如下: (1)安全填埋场必须有满足要求的防渗层,不得产生二次污染,当天然基础层饱和渗透系数小于 1.0?10-7cm/s,且厚度大于 5 米时,可直接采用天然粘土基础层作为防渗层;当天然基础层饱和渗透系
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数为 1.0?10-7cm/s——1.0?10-6cm/s 时,可选用复合衬垫层作为防渗层,且高密度聚乙烯 HDPE 的厚度 不得低于 1.5mm;当天然基础层饱和渗透系数大于 1.0?10-6cm/s 时,须采用双人工合成衬垫层(高密 度聚乙烯)作为防渗层,上层厚度在 2.0 毫米以上,下层厚度在 1.0 毫米以上。 (2)填埋时要严格按照作业规程进行单元式作业,做好清污水分流、减少渗沥水产生量; (3)封场后,经监测、论证和有关部门审定后,才能对土地进行适宜的非农业开发和利用。

C)安全填埋场的特点 1、规模小。安全填埋场与生活垃圾卫生填埋场相比而言,其规模要小得多。主要原因是工业危险 废物的产生量比生活垃圾的产生量要少得多。 2、选址方便。正是因为工业废物的产生量远远没有生活垃圾的产生量大,所以安全填埋场的选址 比其它方式的填埋场要方便、灵活,随意选取一个小山沟或废物采石场就可满足相邻城市工业废除废物 填埋一、二十年。 3、防渗要求高。与生活垃圾卫生填埋场相比,安全填埋场的防渗等级要高。一般情况都需采用双 重防渗层系统才能满足要求。且 HDPE 防渗膜的厚度要求都在 2.0mm 以上。而生活垃圾卫生填埋场一 般只需单层防渗层即可,且 HDPE 防渗膜的厚度只要在 1.5mm 以上即可。 4、填埋运行管理严格。安全填埋场的填埋运行须要求分单元、分块填埋,且严格控制雨水进行危 险废物中产生多余的有害渗滤液,造成危险的机率增大。

第三类:浅地层处置
浅地层处置即浅层埋藏法,是用于中低放射性水*固体废物长时期存放的一种方法。目前采用这种 处置方案的国家较多,较广泛的是浅沟埋藏。在地表以下沟底离开地下水位有数米距离处开掘水*坑道 (或是利用旧有的) ,长可从数十至数百米,宽约 15 米,高约 10 米,保持底部有一定坡度,其一侧铺 盲沟,坑道填砾石或卵石层以利疏水和加固地基。在地基上整齐地堆置桶状废物,筒间空隙以砂填充密 实。渗透水汇至集水井,通过竖井排出。其顶盖设计是保证废物和生物圈隔离的关键,应控制地表水渗 透、 沟内气体释出和生物侵入, 同时还必须有助于植被、 御风化作用和场地排水。 顶部修筑成一定坡度, 覆以低渗透性土层。 必要时还可加混凝土壳体, 并在混凝土墙外设防水层, 使废物与周围地层介质隔开。 浅地层处置法的处置要求: ① 废物浅地层处置的任务是在废物可能对人类造成可接受的危险的时间范围内(一般应考虑 300a 至 500a)将废物中的放射性核素限制在处置场范围内,以防止放射性核素以不可接受的浓度或数量向 环境扩散而危及人类安全。 ② 处置场在正常运行和事故情况下,对操作人员和公众的辐射防护应符合我国辐射防护规定的要求, 并应遵循可合理做到的尽可能低的原则。在处置过程中通过各种途径向环境释放的放射性物质对公 众中个人造成的有效剂量当量每年不超过 0.25mSv(25mrem)。

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垃圾填埋工艺流程图:

无论何种填埋方法,均主要由以下四步构成。 1)卸料:可通过过渡/卸料*台(填坑法) ,也可直接卸料(倾斜面作业法) ; 2)推铺:垃圾推铺厚度 30-60cm,再行压实; 3)压实:填埋作业的一道重要工序。作用是①增加有效库容,延长填埋场使用年限;②防止垃圾 坍塌,减少或阻止填埋场的不均匀沉陷;③减少垃圾空隙率,有利厌氧环境形成,降低外水入渗及蝇蛆 孳生;④有利填埋机械在垃圾层上的移动作业。 4)覆土:分日覆土、中间覆土和最终覆土,其功能各异,对覆盖材料的要求也不尽相同:

垃圾填埋场底防渗系统
概述: 功能:1)防止渗滤液和填埋气体污染环境; 2)防止地下水进入填埋区。 类型:1)水*防渗系统; 2)垂直防渗系统。 含义:1)水*防渗系统—填埋区底部及四周设置的由低渗透性材料制作的衬层系统 。 2)垂直防渗系统—建在填埋场基础下方之上、且在地下水出流方向或围绕填埋场四周的密 封层(帷幕) 。 衬层材料: 类型:1)无机材料—粘土、水泥膨润土等。 2)有机材料—沥青、橡胶、聚乙烯等。 影响材料选择的因素:垃圾性质、场地水文地质条件与使用年限、材料来源、建设费用等。 天然粘土作防渗衬层分析 优点:经济、易得、施工方便; 缺点: 其含水率和压实度对渗透性影响大; 压实粘土易因干燥、冻融使渗透性提高; 易受垃圾中化学物质(酸碱成分、极性分子)影响而增大渗透性。 柔性膜:有多种材料 HDPE:使用最普遍,其厚度有 1.0、1.25、1.5、2.0、5cm 等几种。
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HDPE 膜特点:①防渗性能强(K≤10-12cm/s) ;②化学稳定性好,抗腐蚀性能强;③机械强度高; ④技术成熟,便于施工;⑤气候适应性强、耐低温;⑥与粘土有很强的互补性;⑦性能价格相对合理。 铺设基本要求:填埋场底距地下水位 2m 以上;至少场底基础层标高高于地下水位。

填埋场的主要污染源
主要污染源 1、水污染源 垃圾填埋场的水污染主要来自于垃圾渗滤液,其次还有少量的生活污水和洗车废水以 及流经填埋场的地表径流可能受到垃圾填埋场的污染。垃圾渗滤液来源于五个方面:一是垃圾本身带来 的水分;二是垃圾中有机物经分解后所产生的水分;三是以各种途径进入垃圾填埋场的大气降水和地下水; 四是地表径流;五是灌溉水。其中进入场区的大气降水和地下水以及垃圾自身含水是决定渗滤水产生量 的主要因素。垃圾渗滤液属高浓度的有机废水,主要污染物是 BOD、COD、NH3- N 和重金属。 2、大气污染源 垃圾填埋场大气污染源主要是填埋气(LFG)以及垃圾填埋场的粉尘和垃圾飞扬物。 LFG 主要是由于微生物分解垃圾中的有机成分产生的,主要成分包括 CH4 、CO2 以及少量的 H2 S、 NH3 、N2 和 H2 等,对环境产生影响的主要污染物有 CH4 、CO2 等温室气体和 H2 S、NH3 等恶臭气 体。CH4 和 CO2 约占填埋气体的 85% -99%; H2 S 和 NH3 等有毒的恶臭物质,约占填埋气体的 012% 114%;填埋场释放气体中的微量气体量很少,但成分复杂, 有 100 多种, 可以归为挥发性有机组分 (VOCs) 。 3、噪声源 垃圾填埋场的噪声来源于垃圾运输车辆进出填埋场的交通噪声;垃圾填埋作业时填埋机 械(压实机、 推土机、 垃圾运输车等)工作时发生的噪声;场区渗滤液废水处理站的鼓风机和水泵等的噪声。 根据类比调查可知,这些机械产生的噪声值约为 80 - 90dB (A)。 4、其他污染源 影响场内环境质量的污染源除以上几种外,垃圾填埋场还存在以下的环境影响: a、 固废主要来源为填埋区的废纸、粉尘、塑料等能被风吹起的轻物质以及污水处理站的污泥。b、垃圾填 埋场的存在对周围景观的不利影响以及填埋中的塑料袋、 纸张和尘土等在未及时压实覆土情况下可能飘 出场外,造成环境污染和景观的破坏。 填埋作业及垃圾堆体对周围地质环境的影响,如造成滑坡、 c、 崩塌、 泥石流等。d、填埋场孳生的害虫、昆虫、啮齿动物以及在填埋场觅食的鸟类和其他动物可能传播疾病, 这类污染直接影响填埋场职工和附*居民的生活。 污染控制措施 渗滤液污染控制措施(1)填埋场场底防渗。 为防止垃圾渗滤液污染地下水,必须在填埋场底采取有效 的防渗措施。之前垃圾填埋场底部都铺放一层防渗材料,主要有黏土、沥青、塑料膜等合成橡胶等。各 填埋场可根据具体工程和水文地质情况,采取相应的防渗措施。(2)渗滤液的收集处理。渗滤液由于成分 复杂、污染大,在排放前必须进行处理。但目前国内外尚无完善的能够适应各种垃圾渗滤液的处理工艺。 一般来说,渗滤液可采取“清污分流- 渗滤液回灌- 预处理- 汇入城市污水处理厂合并处理”的方法进行 处理。 填埋气的回收利用 垃圾填埋气是一种可回收利用的能源,其热值与城市煤气的热值相*,但由于填 埋气回收设备复杂且投入大而效益低,我国目前运行的垃圾填埋场中,大多没有气体回收系统,大量有毒 有害气体被放入空中,不仅造成污染,也是一种资源浪费。 一般来讲,沼气回收利用可通过 “收集- 净化- 利 用”的方式进行。 (1)填埋气的收集。 由于大部分沼气在填埋场填埋过程中就已形成,所以沼气采集应在填埋过程中就开始实施。 在荷兰, 对正在使用的垃圾场,主要采用立式或水*式收集技术。立式采气系统是在垃圾场的填埋过程中逐建造 成的,其方法是在填埋场内均匀分布竖立大口径钢管,在每个钢管外砌筑竖井,当填埋厚度达到 2 - 5m 时, 将钢管向上抽一部分,并继续砌筑,直到填埋场达到设计高度,然后将钢管移走。通过将各竖井用排气管水

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*连接,即可实现垃圾填埋与沼气回收同步进行。对于分层堆放的填埋场,可采用水*采气系统,但要注意 采气管道的铺设不要影响垃圾的填埋。对已建成封场的填埋场,可采用表面收集或竖井收集技术。 (2)填埋气的净化。 溶剂吸收法是目前较为成熟的沼气净化方法,如采用双塔式溶剂吸收法提纯垃圾沼气,设备简单、 成 本低、操作简便,净化效果好。 (3)填埋气的利用。沼气为一种经济可用的能源,其应用主要有以下三种形式; 直接供给工业以及暖 房或温室,用于供暖或工业生产,这种方式沼气的热效率最高;沼气经脱水后用于燃气发动机驱动发电机 发电;经加工处理升级,使沼气达到天然气质量,用途更为广泛。 土壤污染的防治 ①搞好垃圾源头控制。垃圾减量化、无害化是解决城市生活垃圾问题的关键。要大力推行清洁生 产,控制过分包装,严格限制一次性商品的生产。倡导绿色消费,呼吁*傩罩匦履闷鸩死鹤印⒚状印⒎ 盒子,少用或不用塑*拔铩 ②实行垃圾分类回收。 城市垃圾中含有大量污染物,也含有大量可回收再利用的资源,实行垃圾分类 回收,不仅可以解决垃圾污染问题,还可以创造可观的经济效益。 ③搞好填埋区植被覆盖。 在填埋过程中,应边填埋边绿化,尽量减轻污染。对建成封场后的幼林一般 年耕 3 - 4 次,第一次在 3 - 4 月份,第二次 5- 6 月份,第三次 7 - 8 月份,第四次 9 - 10 月份。 耕除分浅耕和深 耕,浅耕 6 - 15cm,深耕 15 - 30cm。 幼年茶园在茶树树冠下进行浅耕,茶行的中间进行深耕,成年茶树春夏进 行浅耕,秋冬进行深耕。深耕可结合施有机肥进行,这样效果会更显著。

(三)了解噪声基础知识 1、了解噪声污染特点与危害
由于噪声属于感觉公害,所以它与其他由有害物质引起的公害不同。 ①噪声没有污染物。即噪声在空中传播时并未给周围环境留下什么毒害性物质。 ②噪声对环境的影响不积累、不持久,传播的距离有限。 ③噪声声源通常是分散的,这样对它的影响只能规划性防治而不能集中治理。 ④噪声污染是暂时的,一旦声源停止发声,危害和影响即可消除。

2、了解声源的种类
噪声污染按声源的机械特点可分为:气体扰动产生的噪声、固体振动产生的噪声、液体撞击产生的 噪声以及电磁作用产生的电磁噪声。 噪声按声音的频率可分为: <400Hz 的低频噪声 、 400~1000Hz 的中频噪声及>1000Hz 的高频噪声。 噪声按时间变化的属性可分为:稳态噪声、非稳态噪声、起伏噪声、间歇噪声以及脉冲噪声等。 噪声有自然现象引起的(见自然界噪声) ,也有人为造成的。故也分为自然噪声和人造噪声。

3、了解声音的物理特性和量度
声功率、声强和声压
(一)声功率(W) 声功率是指单位时间内,声波通过垂直于传播方向某指定面积的声能量。在噪声监测中,声功率是 指声源总声功率。单位为 W。 (二)声强(I) 声强是指单位时间内,声波通过垂直于声波传播方向单位面积的声能量。单位为 W/s2。 (三)声压(P) 声压是由于声波的存在而引起的压力增值。声波是空气分子有指向、有节律的运动。声压单位为 Pa。声波在空气中传播时形成压缩和稀疏交替变化,所以压力增值是正负交替的。但通常讲的声压是取
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均方根值,叫有效声压,故实际上总是正值,对于球面波和*面波,声压与声强的关系是:

式中:ρ——空气密度,如以标准大气压与 20℃时的空气密度和声速代入,得到 ρ·c=408 国际单位 值,也叫瑞利。称为空气对声波的特性阻抗。

分贝、声功率级、声强级和声压级
(一)分贝 人们日常生活中遇到的声音,若以声压值表示,由于变化范围非常大,可以达六个数量级以上,同 时由于人体听觉对声信号强弱刺激反应不是线性的,而是成对数比例关系。所以采用分贝来表达声学量 值。 所谓分贝是指两个相同的物理量(例 A1 和 A0)之比取以 10 为底的对数并乘以 10(或 20) 。

分贝符号为“dB” ,它是无量纲的。在噪声测量中是很重要的参量。式中 A0 是基准量(或参考量) , A 是被量度量。被量度量和基准量之比取对数,这对数值称为被量度量的“级” 。亦即用对数标度时, 所得到的是比值,它代表被量度量比基准量高出多少“级” 。 (二)声功率级(dB)

式中:Lw——声功率级(dB) ; W——声功率(W) ; W0——基准声功率,W0=10-12W。 (三)声强级(dB)

式中:LI—声强级(dB) ; 2 I——声强(W/m ) ; I0—基准声强,I0=10-12/m2。 (四)声压级(dB)

式中:LP——声压级(dB) ; P——声压(Pa) ; P0——基准声压 P0=2× -5Pa,该值是对 1000Hz 声音人耳刚能听到的最低声压。 10

4、了解计权声级、等效连续声级、噪声污染级和昼夜等效声级

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一、 响度和响度级
(一) 响度(N) 人的听觉与声音的频率有非常密切的关系, 一般来说两个声压相等而频率不相同的纯音听起来是不 一样响的。响度是人耳判别声音由轻到响的强度等级概念,它不仅取决于声音的强度(如声压级) ,还 与它的频率及波形有关。响度的单位叫“宋”,1 宋的定义为声压级为 40dB,频率为 1000Hz,且来自听 者正前方的*面波形的强度。如果另一个声音听起来比这个大 n 倍,即声音的响度为 n 宋。 (二) 响度级(LN) 响度级的概念也是建立在两个声音的主观比较上的。定义 1000Hz 纯音声压级的分贝值为响度级的 数值,任何其他频率的声音,当调节 1000Hz 纯音的强度使之与这声音一样响时,则这 1000Hz 纯音的 声压级分贝值就定为这一声音的响度级值。响度级的单位叫“方”。 利用与基准声音比较的方法,可以得到人耳听觉频率范围内一系列响度相等的声压级与频率的关 系曲线,即等响曲线,该曲线为国际标准化组织所采用,所以又称 ISO 等响曲线。 (三) 响度与响度级的关系:根据大量实验得到,响度级每改变 10 方,响度加倍或减半。例如, 响度级 30 方时响度为 0.5 宋;响度级 40 方时响度为 1 宋;响度级为 50 方时响度为 2 宋,以此类推。 它们的关系可用下列数学式表示:



LN=40+33lgN

响度级的合成不能直接相加,而响度可以相加。例如:两个不同频率而都具有 60 方的声音,合成 后的响度级不是 60+60=120(方) ,而是先将响度级换算成响度进行合成,然后再换算成响度级。本例 中 60 方相当于响度 4 宋,所以两个声音响度合成为 4+4=8(宋) ,而 8 宋按数学计算可知为 70 方,因 此两个响度级为 60 方的声音合成后的总响度级为 70 方。

二、 计权声级
上面所讨论的是指纯音(或狭频带信号)的声压级和主观听觉之间的关系,但实际上声源所发射的 声音几乎都包含很广的频率范围。为了能用仪器直接反映人的主观响度感觉的评价量,有关人员在噪声 测量仪器——声级计中设计了一种特殊滤波器,叫计权网络。通过计权网络测得的声压级,已不再是客 观物理量的声压级,而叫计权声压级或计权声级,简称声级。通用的有 A、B、C 和 D 计权声级。 A 计权声级是模拟人耳对 55dB 以下低强度噪声的频率特性; 计权声级是模拟 55dB 到 85dB 的中 B 等强度噪声的频率特性;C 计权声级是模拟高强度噪声的频率特性;D 计权声级是对噪声参量的模拟, 专用于飞机噪声的测量。计权网络是一种特殊滤波器,当含有各种频率的声波通过时,它对不同频率成 分的衰减是不一样的。A、B、C 计权网络的主要差别是在于对低频成分衰减程度,A 衰减最多,B 其 次,C 最少由于计权曲线的频率特性是以 1000Hz 为参考计算衰减的,因此以上曲线均重合于 1000Hz, 后来实践证明,A 计权声级表征人耳主观听觉较好,故*年来 B 和 C 计权声级较少应用。A 计权声级 以 LPA 或 LA 表示,其单位用 dB(A)表示。

三、 等效连续声级、噪声污染级和昼夜等效声级 (一)等效连续声级
A 计权声级能够较好地反映人耳对噪声的强度与频率的主观感觉,因此对一个连续的稳态噪声,它 是一种较好的评价方法,但对一个起伏的或不连续的噪声,A 计权声级就显得不合适了。例如,交通噪 声随车辆流量和种类而变化;又如,一台机器工作时其声级是稳定的,但由于它是间歇地工作,与另一 台声级相同但连续工作的机器对人的影响就不一样。 因此提出了一个用噪声能量按时间*均方法来评价 噪声对人影响的问题,即等效连续声级,符号“Leq”或“Laeq· ”。它是用一个相同时间内声能与之相等的连 T
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续稳定的 A 声级来表示该段时间内的噪声的大小。例如,有两台声级为 85dB 的机器,第一台连续工作 8 小时,第二台间歇工作,其有效工作时间之和为 4 小时。显然作用于操作工人的*均能量是前者比后 者大一倍,即大 3dB。因此,等效连续声级反映在声级不稳定的情况下,人实际所接受的噪声能量的大 小,它是一个用来表达随时间变化的噪声的等效量。

式中:LPA——某时刻 t 的瞬时 A 声级(dB) ; T——规定的测量时间(s) 。 如果数据符合正态分布,其累积分布在正态概率纸上为一直线,则可用下面*似公式计算: Laeq· ≈L50+d2/60,d=L10-L90 T 其中 L10,L50,L90 为累积百分声级,其定义是: L10——测定时间内,10%的时间超过的噪声级,相当于噪声的*均峰值。 L50——测量时间内,50%的时间超过的噪声级,相当于噪声的*均值。 L90——测量时间内,90%的时间超过的噪声级,相当于噪声的背景值。 累积百分声级 L10、L50 和 L90 的计算方法有两种:其一是在正态概率纸上画出累积分布曲线,然后 从图中求得;另一种简便方法是将测定的一组数据(例如 100 个) ,从大到小排列,第 10 个数据即为 L10,第 50 个数据为 L50,第 90 个数据即为 L90。目前大多数声级机都有自动计算并显示功能,不需手 工计算。

(二)噪声污染级
许多非稳态噪声的实践表明,涨落的噪声所引起人的烦恼程度比等能量的稳态噪声要大,并且与噪 声暴露的变化率和*均强度有关。经试验证明,在等效连续声级的基础上加上一项表示噪声变化幅度的 量,更能反映实际污染程度。用这种噪声污染级评价航空或道路的交通噪声比较恰当。故噪声污染级 (LNP)公式为: LNP=Leq+Kσ 式中:K——常数,对交通和飞机噪声取值 2.56; σ——测定过程中瞬时声级的标准偏差。

; n——测得总数 对于许多重要的公共噪声,噪声污染级也可写成: LNP=Leq+d 或 LNP=L50+d2/60+d 式中:d=L10-L90

(三)昼夜等效声级
考虑到夜间噪声具有更大的烦扰程度,故提出一个新的评价指标——昼夜等效声级(也称日夜*均 声级) ,符号“Ldn”。它是表达社会噪声——昼夜间的变化情况,表达式为:
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式中:Ld——白天的等效声级,时间是从 6:00—22:00,共 16 个小时; Ln——夜间的等效声级,时间是从 22:00 至第二天的 6:00,共 8 个小时。 昼间和夜间的时间,可依地区和季节不同而稍有变更。 为了表明夜间噪声对人的烦扰更大,故计算夜间等效声级这一项时应加上 10dB 的计权。 为了表征噪声的物理量和主观听觉的关系,除了上述评价指标外,还有语言干扰级(SIL) ,感觉噪 声级(PNL) ,交通噪声指数(TN1)和噪声次数指数(NN1)等。

声环境功能区分类
该标准按区域的使用功能特点和环境质量要求,将声环境功能区分为以下五种类型: 0 类声环境功能区:指康复疗养区等特别需要安静的区域。 1 类声环境功能区:指以居民住宅、医疗卫生、文化教育、科研设计、行政办公为主要功能,需要 保持安静的区域。 2 类声环境功能区:指以商业金融、集市贸易为主要功能,或者居住、商业、工业混杂,需要维护 住宅安静的区域。 3 类声环境功能区:指以工业生产、仓储物流为主要功能,需要防止工业噪声对周围环境产生严重 影响的区域。 4 类声环境功能区:指交通干线两侧一定距离之内,需要防止交通噪声对周围环境产生严重影响的 区域,包括 4 a 类和 4 b 类两种类型。4a 类为高速公路、一级公路、二级公路、城市快速路、城市主干 路、城市次干路、城市轨道交通(地面段)、内河航道两侧区域;4 b 类为铁路干线两侧区域。

环境噪声排放限值:厂界环境噪声排放限值
工业企业厂界环境噪声不得超过表 1 规定的排放限值 表 1 工业企业厂界环境噪声排放限值 单位:dB(A) 边界处声环境功能区 类型 0 1 2 3 4 时 段 昼间 50 55 60 65 70 夜间 40 45 50 55 55

夜间频发噪声的最大声级超过限值的幅度不得高于 10 dB(A) 。 夜间偶发噪声的最大声级超过限值的幅度不得高于 15 dB(A) 。 工业企业若位于未划分声环境功能区的区域,当厂界外有噪声敏感建筑物时,由当地县级以上人民 政府参照 GB 3096 和 GB/T 15190 的规定确定厂界外区域的声环境质量要求, 并执行相应的厂界环境噪 声排放限值。 当厂界与噪声敏感建筑物距离小于 1m 时,厂界环境噪声应在噪声敏感建筑物的室内测量,并将表 1 中相应的限值减 10dB(A)作为评价依据。 当固定设备排放的噪声通过建筑物结构传播至噪声敏感建筑物室内时, 噪声敏感建筑物室内等效声 级不得超过表 2 和表 3 规定的限值。 表 2 结构传播固定设备室内噪声排放限值(等效声级) 单位:dB(A) 房间类型 时段噪声敏感建 A 类房间 昼间 夜间
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B 类房间 昼间 夜间

筑物环境所处功能区 类别 0 1 2.3.4 40 40 45 30 30 35 40 45 50 30 35 40

说明: A 类房间是指以睡眠为主要目的,需要保证夜间安静的房间。包括住宅卧室、医院病 房、宾馆客房等 B 类房间是指主要在昼间使用,需要保证思考与精神集中、正常讲话不被干扰的房间 包括学校教师、办公室、住宅中卧室以外的其他房间等。

5、了解噪声的叠加和相减的计算
(一)噪声的叠加
两个以上独立声源作用于某一点,产生噪声的叠加。 声能量是可以代数相加的,设两个声源的声功率分别为 W1 和 W2,那么总声功率 W 总=W1+W2。 而两个声源在某点的声强为 I1 和 I2 时,叠加后的总声强 I 总=I1+I2。但声压不能直接相加。

故总声压级:

也就是说, 作用于某一点的两个声源声压级相等, 其合成的总声压级比一个声源的声压级增加 3dB。 当声压级不相等时,按上式计算较麻烦。>Lp2,以 值按图查得Δ Lp,则总声压级 Lp 总=Lp1+Δ Lp。 [例] 两声源作用于某一点得声压级分别为 Lp1=96dB,Lp2=93dB,由于 Lp1-Lp2=3dB,查曲线得Δ Lp=1.8 dB,因此 Lp 总=96+1.8=97.8 dB。 由图可知,两个噪声相加,总声压级 不会比其中任一个大 3 分贝以上;而两个 声压级相差 10 分 贝以上时,叠加增量可 忽略不计。 掌握了两个声源的叠加,就可以推广 到多声源的叠加,只需逐次两两叠加即可, 而与叠加次序无 关。 例如,有八个声源作用于一点,声压级分别为 70、75、82、90、93、95、100dB,任选两种叠加次 序如下:

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应该指出,根据波的叠加原理,若是两个相同频率的单频声源叠加,会产生干涉现象,即需考虑叠 加点各自的相位,不过这种情况在环境噪声中几乎不会遇到。

(二)噪声的相减
噪声测量中经常碰到如何扣除背景噪声问题,这就是噪声相减的问题。通常是指噪声源的声级比背 景噪声高,但由于后者的存在使测量读数增高,需要减去背景噪声。 [例]为测定某车间中一台机器的噪声大小 从声级计上测得声级为 104dB,当机器停止工作, 测得背景噪声为 100dB,求该机器噪声的实际大小。 解:由题可知 104dB 是指机器噪声和背景噪声之和(LP) ,而背景噪声是 100 dB (Lp1) 。 Lp-Pp1=4 dB,得相应之Δ Lp=2.2 dB, 因此该机器的实际噪声噪级 Lp2 为: Lp2=Lp-Δ Lp=101.8 dB。

6、了解噪声的频谱分析
噪声的频谱分析
一般声源所发出的声音,不会是单一频率的纯音,而是由许许多多不同频率,不同强度的纯音组合 而成。将噪声的强度(声压级)按频率顺序展开,使噪声的强度成为频率的函数,并考查其波形,叫做 噪声的频率分析(或频谱分析) 。研究噪声的频谱分析很重要,它能深入了解噪声声源的特性,帮助寻 找主要的噪声污染源,并为噪声控制提供依据。 频谱分析的方法是使噪声信号通过一定带宽的滤波器,通带越窄,频率展开越详细;反之通带越 宽,展开越粗略。以频率为横坐标,相应的强度(例声压级)为纵坐标作图。经过滤波后各通带对应的 声压级的包络线(即轮廓)叫噪声谱。 滤波器有等带宽滤波器、等百分比带宽滤波器和等比带宽滤波器。等带宽滤波器是指任何频段上的 滤波,通带都是固定的频率间隔,即含有相等的频率数;等百分比带宽滤波器具有固定的中心频率百分 数间隔,故它所含的频率数随滤波通带的频率升高而增加,例如,等百分比为 3%的滤波器,100Hz 的 通带为 100± 3Hz;1000Hz 的通带为 1000± 30Hz,而 10000Hz 的通带为 10000± 300Hz。噪声监测中所用 的滤波器是等比带宽滤波器,它是指滤波器的上、下截止频率(f2 和 f1)之比以 2 为底的对数为某一常 数,常用的有倍频程滤波器和 1/3 倍频程滤波器等。它们的具体定义是:

1 倍频程常简称为倍频程,在音乐上称为一个八度,是最常用的。表 7-1 列出了 1 倍频程滤波器 最常用的中心频率值(fm)以及上、下截止频率。这是经国际标准化认定并作为各国滤波器产品的标准 值。 表 7-1 常用 1 倍频程滤波器的中心频率和截止频率

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中心频率(fm)的定义是:

7、了解噪声的主要控制方法
1 源头控制:在源头控制声音的发出是最有效的方法之一,如加装隔音罩,减少额外工作等。 2 传播途径控制:将声音在传播的过程中拦截下来。也是一种有效的方法。如道路旁种树,安装 隔音板。 3 在人耳处控制:如在耳朵上塞上棉花,最被动的一种方法。

道路交通噪声控制的技术和管理手段
噪声污染由声源、传声途经和受主三个基本环节组成。因此控制道路交通噪声的污染必须着重把这 前两个环节作为一个系统进行研究。 1、机动车辆噪声源的控制 机动车辆噪声主要来源于机动车辆发动机噪声、车轮与路面摩擦噪声、车体振动噪声、喇叭噪声和 制动噪声等。 声源是降低和消除噪声最根本和最有效的方法。在技术上,可通过改善发动机性能和附加发动机隔 罩以降低发动机噪声,安装高效的气缸排放口消声器降低气体排放噪声,改善齿轮箱、转动轴、冷却风 扇、轮胎、刹车部件的性能质量来降低传动、滚动、制动等噪声。 在管理上,重新制定更加严格的机动车噪声标准,控制高声功率级车辆进城(如控制手扶拖拉机进 城) ;研究开发低噪声车辆,促使汽车制造商在控制车辆本身噪声上增加投入。 2、道路交通噪声传播途经控制的技术和管理措施 (1)在原基础上进一步改进城区道路布局 改善路网布局, 分流车辆, 降低车流量, 以达到降噪目的, 在同样运输量时, 单行线改为双行线 (单 方向行驶) ,噪声可减少 2-5 分贝。在道路交叉路口采用立体交叉结构,以减少车辆的停车和加速次数, 可明显降低噪声。在同样的交通流量下,立体交叉处的噪声比一般交叉路口的噪声低 5-10 分贝。 (2)采用低噪声路面 通过优化路面材料、结构构造、粗糙度。如利用多孔面层材料代替常规的混凝土和沥青铺装路面, 来降低车辆的行驶噪声。 (3)道路主干线两侧设置声屏障 在超标路段的道路两侧采用专门设计的配合吸声型屏障,以减弱反射声能及绕射声能,阻断声波的 传播,以降低噪声,也是有效控制道路交通噪声污染的一种治理措施。 (4)实行城区绿地降噪 城区绿化不仅美化环境,净化空气,也可减少噪声污染。在道路主干道朝干道侧种上厚草地、矮生 树或厚密有观赏价值的灌木丛,既可绿化街景,又可减弱声反射、增加噪声衰减量。 (5)合理城区规划,控*煌ㄔ肷 影响城区道路交通噪声的重要因素是城区交通状况, 合理地进行城区规划和建设是控*煌ㄔ肷 有效措施之一。按噪声功能区进行合理规划,让居住区远离交通干线;合理布局临街建筑的房间;利用
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商店等公共场所做临街建筑,隔离噪声;增加临街建筑的窗户隔声效果,等等。

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第二部:分专业理论知识
一、水污染防治 (一)废水预处理 1、废水的收集与提升 (1)掌握废水的收集:废水流量确定与废水量计算。
污水设计流量的确定 污水管道系统的设计流量:最大日最大时流量(L/S) 。 生活污水设计流量和工业废水设计流量 生活污水设计流量 ?居住区生活污水设计流量

计算公式: 式中: Q1 ——居住区生活污水设计流量(L/s) n ——居住区生活污水量标准(L/(人?d) N ——设计人口数 KZ ——生活污水量总变化系数 ① 生活污水量标准 生活污水排水定额:在居住区污水排水系统设计中所用的每人每日所排出的*均污水量。 相关因素:用水量标准、室内卫生设备情况、气候、居住条件、生活水*及其它地方条件等。 生活污水量标准确定方法: 方法一: 《室外排水设计规范》规定的居住区生活污水定额。 方法二: 《室外给水设计规范》中生活用水定额按一定比例取用。 ② 设计人口 设计期限终期的规划人口数。 设计人口=人口密度?面积 选用:按照城市总体规划采用。 总人口密度:所采用地区面积包括街道、公园、运动场、水体等在内; 规划阶段或初步设*锥挝鬯考扑悴捎谩 街区人口密度:所采用地区面积只是街区内的建筑面积; 技术设计或施工图设*锥挝鬯考扑悴捎谩 ③生活污水量总变化系数 I. 概念 变化系数:表征污水量的变化程度。 日变化系数: d)一年中最大日污水量与*均日污水量的比值。 (K 时变化系数: h)最大日中最大时污水量与该日*均时污水量的比值。 (K 总变化系数: Z)最大日最大时污水量与*均日*均时污水量的比值。 (K 总变化系数随人口的多少和污水量标准的高低而变化。 人口多 (日*均流量大) 污水量标准高时, , 总变化系数就小;人口少(日*均流量小) ,污水量标准低时,总变化系数就大。
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II. 总变化系数的确定方法 理论上: KZ= Kd ? Kh 实际上有两种做法: A. 根据《室外排水设计规范》 (GBJ14-87)采用的居住区生活污水量总变化系数表选用。 生活污水量总变化系数

注:1.当污水*均日流量为中间数值时,日总变化系数采用内插法求得。 2.当居住区有实际生活污水量变化资料时,可按实际数据采用。 B. 按照综合分析得出的总变化系数与*均流量间的关系式求得。

式中: Q ——*均日*均时污水量(L/S) 。 当 Q<5 L/S 时,KZ=2.3,Q >1000 L/S 时,KZ=1.3。 ?公共建筑物生活污水设计流量 主要包括公共浴室、洗衣房、医院、饭店、学校和影剧院等。 计算方法:在设计时作为集中污水流量单独计算,具体计算方法参见《建筑给排水设计规范》 (GBJ15-88)或《建筑给水排水》 ?工业企业生活污水及淋浴污水的设计流量 工厂生产区的生活污水及淋浴污水流量是指来自生产区的厕所、食堂和浴室等的污水。

式中: Q2 ——工业企业生活污水及淋浴污水设计流量(L/S) ; A1 ——一般车间最大班职工数(人) ; A2 ——热车间最大班职工数(人) ; B1 ——一般车间职工生活污水量标准(L/(人?班); ) B2 ——热车间职工生活污水量标准(L/(人?班); ) K1 ——一般车间生活污水时变化系数; K2 ——热车间生活污水时变化系数; C1 ——一般车间最大班使用淋浴的职工人数(人) ; C2 ——热车间最大班使用淋浴的职工人数(人) ; D1 ——一般车间淋浴污水量标准(L/(人?班); ) D2 ——热车间淋浴污水量标准(L/(人?班); ) T ——每班工作时数(h) ; 淋浴时间以 60min 计。

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掌握水泵的种类,离心泵的基本原理。
1、根据泵的工作原理和结构分:

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2、根据介质分: 清水泵、污水(污物)泵、油泵、耐腐蚀泵、衬氟泵、排污泵等; 3、从使用安装方式分: 管道泵、液下泵、潜水泵等。 离心泵的工作原理 水泵电机通过泵轴带动叶轮旋转,叶轮的叶片驱使液体一起旋转,因而产生离心力,在此离心力 的作用下,液体沿叶片流道被甩向叶轮出口,液体经蜗壳收集送入排出管。在液体被甩向叶轮出口的同 时,叶轮入口中心处形成了低压,水池的水在外界大气压力的作用下沿吸水管被吸入补充了这个空间。 继而吸入的水又被叶轮甩出经蜗壳而进入出水管,不断地经吸入管路及泵的吸入室进入叶轮中。这样, 叶轮在旋转过程中,一面不断地吸入液体,一面又不断地给吸入的液体以一定的能量,将液体排出,使 离心泵连续地工作。

(2)掌握废水的提升:集水池容积计算、水泵扬程计算。
集水池的容积应根据设计流量、水泵能力和水泵工作情况等因素确定,并应符合 下列要求:
污水泵站集水池的容积,不应小于最大一台水泵 5MIN 的出水量。 注意:如水泵机组为自动控制 时,每小时开动水泵不得超过 6 次。
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雨水泵站集水池的容积,不应小于最大一台水泵 30S 的出水量。 合流污水泵站集水池的容积,不应小于最大一台水泵 30S 的出水量。 污泥泵房集水池的容积,应按一次排入的污泥量和污泥泵抽送能力计算确定。活性污泥泵房集水 池的容积,应按排入的回流污泥量、剩余污泥量和污泥泵抽送能力计算确定。

潜水泵总扬程可按下列公式计算:
h 总=h0+h 沿+h 局+h 吸+△h 式中: h 总——水泵总扬程(米) ; h0 ----管道系统工作水头(米); h 沿——沿程水头损失(米) ; h 局——局部水头损失(米) ; h 吸——地面至动水位高程, (取 30 米) ; △h——出水口至供水地面高差(取 0.4 米) 。

2、废水的预处理 (1)熟悉筛除过程及方法
微滤机
微滤机是采用 80~200 目/*方英寸的微孔筛网固定在转鼓型过滤设备上,通过截留养殖水体中固体 颗粒,实现固液分离的净化装置。并且在过滤的同时,可以通过转鼓的转动和反冲水的作用力,使微孔 筛网得到及时的清洁。使设备始终保持良好的工作状态。我公司的微滤机,是针对现有微滤机易堵塞, 易破损,易腐蚀,难维护等问题的,是适用于海水循环水养殖水处理的最佳使用技术之一。该产品通过 对养殖水体中固体废弃物的分离,使水体净化,达到循环利用的目的 。

格栅除污机
通过格栅将固体与液体分离的一种除污机械。 按建设部标准的解释是:用机械的方法,将格栅截留的栅渣清捞出水面的设备。

(2)熟悉沉砂过程及方法
污水在迁移、流动和汇集过程中不可避免会混入泥砂。污水中的砂如果不预先沉降分离去除,则会 影响后续处理设备的运行。最主要的是磨损机泵、堵塞管网,干扰甚至破坏生化处理工艺过程。沉砂池 主要用于去除污水中粒径大于 0.2mm,密度大于 2.65t/立方米的砂粒,以保护管道、阀门等设施免受磨 损和阻塞。 其工作原理是以重力分离为基础, 故应控制沉砂池的进水流速, 使得比重大的无机颗粒下沉, 而有机悬浮颗粒能够随水流带走。沉砂池主要有*流沉砂池、*辽俺亍⑿鞒辽俺氐取O执杓频 主要有旋流沉砂池。 污水中的无机颗粒不仅会磨损设备和管道,降低活性污泥活性,而且会板积在反应池底部减小反应 器有效容积,甚至在脱水时扎破滤带损坏脱水设备。沉砂池的设置目的就是去除污水中的泥沙,煤渣等 相对密度较大的无机颗粒物,以免影响后续处理构筑物的正常运行。 沉砂池的工作原理是以重力分离和离心力分离为基础,即控*氤辽俺氐奈鬯魉倩蛐魉俣龋 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。设计参数如下: (1)污水在池内的流速为 0.15~0.3m/s (2)最高流量时,污水在池内的停留时间不小于 30s,一般为 30~60s。 (3)有效水深采用 0.25~1.0m,不应大于 1.2m,每格宽度不宜小于 0.6m。 (4)池底坡度一般为 0.01~0.02。当设置除砂设备时,可根据除砂设备的要求,确定池底形状。

(3)熟悉除油过程及方法
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油的状态分类
可浮油:呈悬浮状态,粒径大于 15?m,占石油炼厂废水含油量的 60—80%, 易于用隔油池去除。 分散油:粒径大于 1?m,悬浮分散于水相中,不稳定,可采用粗粒化方法去除。 乳化油:呈乳化状态,粒径<1?m,由于表面活性剂的存在使体系较稳定,必须破乳。一般采用浮 选、混凝、过滤等处理方法。 溶解油:呈溶解状态,一般低于 5—15mg/l,难于自然分离,可采用吸附、化学氧化及生物氧化方 法去除。 油-固体物:水体中的油黏附在固体悬浮物的表面形成油-固体物,可采用分离法去除。

1、隔油池分类
用自然浮上法去除可浮油的构筑物,称为隔油池。目前常用的隔油池有*流式隔油池和斜板式隔 油池两类。 *流式隔油池(API) 斜板式隔油池: *行板式 (PPI) 波纹斜板 (CPI)

*流式隔油池(API)

含油废水通过配水槽进入矩形的隔油池,沿水*方向缓慢流动,在流动中油品上浮水面,由集油管 或刮油机推送到集油管中流入脱水罐。 沉淀下的重油及其他杂质,积聚到池底污泥斗中,通过排泥管进入污泥管中。 处理后的废水溢流入排水渠排出池外,进行后续处理,以去除乳化油及其他污染物。 *流式隔油池的总容积 W=Qt 式中:Q--废水设计流量,m?/h; t—停留时间,一般为 1.5-2h。 或者按照表面负荷计算: 隔油池的表面积 A: A=Q/q; 其中,q 取 1.2m?/m2h 2.格数 n 隔油池宜分隔为数格,分格数 n 通常为 2~4。
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3.宽度 b 如采用机械刮油,单格宽度 b 必须与刮油机的跨度规格相匹配,一般为 6.0m、4.5m、3.0m、2.5m 和 2.0m; 采用人工刮油时,b 不宜大于 3.0m。 4.水深 h 隔油池工作水深 h 一般不小于 2.0m, h/b 宜在 0.3~0.4 范围。 显然, 过流断面面积 F=Q/v=nhb。 5.长度 L L=A/nb,所得的 L 值应满足单格长宽比 L/b≥4.0。

斜板式隔油池(PPI)
原理——浅层原理 优点: 可分离的最小油滴直径为 60μ m; 相应的上升速度不高于 0.2mm/s; 停留时间≤30min, 为*流式的 1/4-1/2。

*流式隔油池内安装许多倾斜的*行板, 便成了*行板式隔油 池(PPI)。 斜板的间距为 100mm。 这种隔油池的特点是油水分离迅速, 占地面积小(只为 API 的 1/2)。 但结构复杂, 维护和清理都比较困难。

波纹板隔油池(CPI)
将 PPI 的*行板改换成波纹斜板,既波纹板隔油池(CPI)。 板间距 20-40mm,倾角 45°。水沿板面向下,油滴沿板下表面 向上,汇集后用集油管排出,处理后的水从溢流堰排出。分离效率 更高,池内水的停留时间约为 30min,占地只有 PPI 式的 2/3。

2、气浮工作原理
气浮过程中,细微气泡首先与水中的悬浮粒于相粘附,形成整 体密度小于水的“气泡-颗粒”复合体,使悬浮粒子随气泡一起浮升 到水面。 由此可见,实现气浮分离必须具备以下三个基本条件: 一是:水中产生足够数量的细微气泡; 二是:污染物形成不溶性的固态或液态悬浮体;

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三是:气泡能够与悬浮粒子相粘附。

气泡形成和粘附过程
空气的溶解、释放及气泡性质 1、空气的溶解

V——空气在水中的溶解度,L/m?; KT——溶解度系数,L/kPa· m? p——溶液上方的空气*衡分压,kPa

(4)熟悉水量及水质调节
调节池建设必要性
排放的废水通常具有污染物成分复杂,水质水量波动变化的特点。水处理系统的工艺流程以及具体 设施都是按照某一确定的水质、水量设计的,需要在较为稳定的工艺参数指标下运行。提供对有机物负 荷的缓冲能力,防止生物处理系统负荷的急剧变化;控制 pH 值,以减小中和作用中的化学品的用量; 减小对物理化学处理系统的流量波动,使化学品添加速率适合加料设备的定额;当工厂停产时,仍能对 生物处理系统继续输入废水;防止高浓度有毒物质进入生物处理系统。

调节池有效容积的计算方法
方法一:流量曲线图解法 1. 以时间 t 为横坐标,流量 Q 为纵坐标作图; 2. 曲线围成的面积为废水总量 WT; 3. 计算*均流量 4. 计算出调节池容积 V。

WT ? ? qi ti
i ?0

T

W Q ? T ? T V ? Q ?t

?q t
i ?0

T

i i

T

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方法二:废水流量累积曲线图解法 1. 以时间 t 为横坐标,累积流量∑Q 为纵坐标作图; 2. 曲线的终点 A 为废水总量 WT; 3. 连接 OA,其斜率为*均流量 ; 4. 对曲线作*行于 OA 的切线 ab 和 cd, 切点为 B 和 C; 5. 由 B 和 C 两点作出 y 轴*行线 CE 和 BD,量出其 水量大小; 6. 调节池容积为 V= VBD+VCE V 7. 调节池停留时间为:

t?

Q

(二)常见废水处理技术方法 1、物理处理法 (1)熟悉筛滤法:格栅过滤、筛网过滤、颗粒介质过滤、微滤机过 滤
A、格栅过滤
格栅栅条间的空隙宽度可根据清除污物的方式和水泵的要求来设定,人工清除格栅间隙一般为 16~25mm。沉砂池或沉淀池前的格栅一般采用 15~30mm,最大为 40mm。常用的机械清渣设备有 三种,即链条式、移动式及钢丝绳牵引式格栅清污机。 格栅是一组(或多组)相*行的金属栅条与框架组成,倾斜安装在进水的渠道,或进水泵站集水井 的进口处,以拦截污水中较大的悬浮物及杂质,以保证后续处理构筑物或设备的正常工作。 按格栅栅条间距的大小不同,格栅分为粗格栅、中格栅和细格栅 3 类。按格栅的清渣方法,有 人工格栅、机械格栅和水力清除格栅三种。按格栅构造特点不同可分为抓耙式、循环式、弧形、回 转式、转鼓式、旋转式、齿耙式和阶梯式等多种形式。 格栅设备一般用于污水处理的进水渠道上或提升泵站集水池的进口处,主要作用是去除污水中 较大的悬浮或漂浮物,以减轻后续水处理工艺的处理负荷,并起到保护水泵、管道、仪表等作用。 当拦截的栅渣量大于 0.2m?/d 时,一般采用机械清渣方式;栅渣量小于 0.2m?/d 时,可采用人工清 渣方式,也可采用机械清渣方式。 格栅机:通过格栅将固体与液体分离的一种除污机械。建设部标准的解释是:用机械的方法, 将格栅截留的栅渣清捞出水面的设备。 污水流速: 0.4m/s—0.9m/s

按格栅形式分类
1)弧形格栅除污机 一种固定格栅除污机,其栅条为圆弧形(*视 1/4 圆周) ,齿耙在驱动装置驱动下,沿圆 弧形栅条将污物推至栅条上方,实现污渣清除。 2)倾斜格栅除污机 3)垂直格栅除污机

按齿耙垂直向动作的型式分类
1)臂式格栅除污机 2)链式格栅除污机 3)钢索牵引式格栅除污机 4)旋转格栅除污机

微滤机过滤
微滤机是采用 80~200 目/*方英寸的微孔筛网固定在转鼓型过滤设备上,通过截留养殖水体中 固体颗粒, 实现固液分离的净化装置。 并且在过滤的同时, 可以通过转鼓的转动和反冲水的作用力, 使微孔筛网得到及时的清洁。使设备始终保持良好的工作状态。 设备应用:在水产养殖领域,微滤机更多用在对原水的第一级过滤上,以滤除水中的大颗粒 泥沙、悬浮藻类、颗粒等。或者用在密闭循环净化的第一级粗滤环节。
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(2)掌握颗粒介质过滤,快滤池的基本原理,滤料的基本性质 2013(新)!!! !!!
1、颗粒介质过滤

普通快滤池 rapid filter
应用石英砂或白煤、矿石等粒状滤料对自来水进行快速过滤而达到截留水中悬浮固体和部分细 菌、微生物等目的的池子。 应用最广的给水过滤设备,用以除去水中经过混凝沉淀处理后残余悬浮物,或水中经过凝聚处 理后的悬浮物。快滤池出水的浑浊度可达 1 度以下。快滤池也可以做成压力罐式称压力滤池。压力 滤池可插入压力管线,因此可直接供水。为了节省常规滤池的阀门和管廊的造价以及操作的简化, 50 年代以后发展了多种形式的快滤池,如无阀滤池、双阀滤池、虹吸滤池和移动冲洗罩滤池等。

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(3) 熟悉重力法: 沉砂池、 沉淀池、 隔油池
一、沉砂池

掌握

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污水在迁移、流动和汇集过程中不可避免会混入泥砂。污水中的砂如果不预先沉降分离去除, 则会影响后续处理设备的运行。 最主要的是磨损机泵、 堵塞管网, 干扰甚至破坏生化处理工艺过程。 沉砂池主要用于去除污水中粒径大于 0.2mm,密度大于 2.65t/立方米的砂粒,以保护管道、阀门等
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设施免受磨损和阻塞。其工作原理是以重力分离为基础,故应控制沉砂池的进水流速,使得比重大 的无机颗粒下沉,而有机悬浮颗粒能够随水流带走。沉砂池主要有*流沉砂池、*辽俺亍⑿ 沉砂池等。现代设计的主要有旋流沉砂池。

1.1 沉砂池在污水处理中的作用
虽然沉砂池在污水处理厂的投资、 占地等方面所占的比例很小,但其作用却不可忽视。 若取消沉 砂池,大量砂粒将进入后续各处理单元,给污水厂的正常运行带来诸多隐患: ① 砂粒进入初沉池会加速污泥刮板的磨损,缩短使用寿命。 ② 排泥管道中砂粒的沉积易导致管道的堵塞,进入污泥泵后会加剧叶轮磨损。 ③ 对于不设初沉池的处理工艺(如氧化沟、 CASS 等) 或实际运行中由于进水负荷过低而超越 初沉池运行的工艺,大量砂粒将直接进入生化池沉积,导致生化池有效容积的减少,同时还会对* 产生不利影响。 ④ 砂粒进入污泥消化池中,将减少有效容积,缩短清理周期。 ⑤ 污泥中含砂量的增加会大大影响污泥脱水设备的运行。砂粒进入带式脱水机会加剧滤布的 磨损,缩短更换周期,同时会影响絮凝效果,降低污泥成饼率。*年来卧螺式离心机在城市污水处理 厂中的应用日益广泛,由于该设备采用高速离心分离的方式,砂粒会大大加剧转筒、螺旋等处的磨损。

1.2 沉砂池设计的统一原则:
城市污水厂一般均应设置沉砂池,座数或分格数应不少于 2 座(格),并按并联运行原则考虑。 设计流量应按分期建设考虑: a)当污水自流进入时,应按每期的最大设计流量计算; b)当污水为用提升泵送入时,则应按每期工作水泵的最大组合流量计算; c)合流制处理系统中,应按降雨时的设计流量计算。 沉砂池去除的砂粒杂质是以比重为 2.65 吨/立方米,粒径为 0.2mm 以上的颗粒为主。 城市污水的沉砂量可按每 10 万立方米污水沉砂量为 30 立方米计算,其含水率为 60%,容量 为 1500kg/立方米。 贮砂斗槔容积应按 2 日沉砂量计算, 贮砂斗池壁与水*面的倾角不应小于 55° 排砂管直径应不 小于 0.3m。 沉砂池的超高不宜小于 0.3m 。 除砂一般宜采用机械方法。当采用重力排砂时,沉砂池和晒砂厂应尽量靠*,以缩短排砂管 的长度。 污水的沉砂量,可按每立方米污水 0.03L 计算;合流制污水的沉砂量应根据实际情况确定。 沉砂池除砂宜采用机械方法,并经砂水分离后贮存或外运。采用人工排砂时,排砂管直径不 应小于 200mm。排砂管应考虑防堵塞措施。

1.3 *流沉砂池的设计,应符合下列要求:
最大流速应为 0.3m/s,最小流速应为 0.15m/s; 最高时流量的停留时间不应小于 30s; 有效水深不应大于 1.2m,每格宽度不宜小于 0.6m。

1.4 *辽俺氐纳杓疲Ψ舷铝幸螅
水*流速宜为 0.1m/s; 最高时流量的停留时间应大于 2min; 有效水深宜为 2.0~3.0m,宽深比宜为 1~1.5; 处理每立方米污水的*恳宋 0.1~0.2m?空气; 进水方向应与池中旋流方向一致,出水方向应与进水方向垂直,并宜设置挡板。

1.5 旋流沉砂池的设计,应符合下列要求:
最高时流量的停留时间不应小于 30s;
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设计水力表面负荷宜为 150~200m?/(m2?h); 有效水深宜为 1.0~2.0m,池径与池深比宜为 2.0~2.5; 池中应设立式桨叶分离机。

二、沉淀池
沉淀池设计数据

沉淀池类型沉淀时间(h) 表面水力负荷[m?/(m2?h)] 每人每日污泥量(g/人?d) 污泥含水率(%) 固体负荷[kg/(m2· d)] 2.1 基本原则

初次沉淀池 0.5~2.0 1.5~4.5 16~36 95~97

二次沉淀池 生物膜法后 1.5~4.0 1.0~2.0 10~26 96~98 ≤150

二次沉淀池 活性污泥法后 1.5~4.0 0.6~1.5 12~32 99.2~99.6 ≤150

沉淀池的超高不应小于 0.3m。 沉淀池的有效水深宜采用 2.0~4.0m。 当采用污泥斗排泥时,每个污泥斗均应设单独的闸阀和排泥管。污泥斗的斜壁与水*面的倾 角,方斗宜为 60°,圆斗宜为 55°。 初次沉淀池的污泥区容积,除设机械排泥的宜按 4h 的污泥量计算外,宜按不大于 2d 的污泥 量计算。活性污泥法处理后的二次沉淀池污泥区容积,宜按不大于 2h 的污泥量计算,并应有连续 排泥措施;生物膜法处理后的二次沉淀池污泥区容积,宜按 4h 的污泥量计算。 排泥管的直径不应小于 200mm。 当采用静水压力排泥时,初次沉淀池的静水头不应小于 1.5m;二次沉淀池的静水头,生物膜 法处理后不应小于 1.2m,活性污泥法处理池后不应小于 0.9m。 初次沉淀池的出口堰最大负荷不宜大于 2.9L/(s?m);二次沉淀池的出水堰最大负荷不宜大于 1.7L/(s?m)。

2.2 *流沉淀池的设计,应符合下列要求:
每格长度与宽度之比不宜小于 4,长度与有效水深之比不宜小于 8,池长不宜大于 60m; 宜采用机械排泥,排泥机械的行进速度为 0.3~1.2m/min; 缓冲层高度,非机械排泥时为 0.5m,机械排泥时,应根据刮泥板高度确定,且缓冲层上缘宜 高出刮泥板 0.3m; 池底纵坡不宜小于 0.01。

2.3 竖流沉淀池的设计,应符合下列要求:
水池直径(或正方形的一边)与有效水深之比不宜大于 3; 中心管内流速不宜大于 30mm/s; 中心管下口应设有喇叭口和反射板,板底面距泥面不宜小于 0.3m。

2.4 辐流沉淀池的设计,应符合下列要求:
水池直径(或正方形的一边)与有效水深之比宜为 6~12,水池直径不宜大于 50m; 宜采用机械排泥,排泥机械旋转速度宜为 1~3r/h,刮泥板的外缘线速度不宜大于 3m/min。当 水池直径(或正方形的一边)较小时也可采用多斗排泥; 缓冲层高度,非机械排泥时宜为 0.5m;机械排泥时,应根据刮泥板高度确定,且缓冲层上缘 宜高出刮泥板 0.3m; 坡向泥斗的底坡不宜小于 0.05。

2.5 升流式异向流斜管(板)沉淀池的设计,应符合下列要求:
升流式异向流斜管(板)沉淀池的设计表面水力负荷,一般可按普通沉淀池的设计表面水力
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负荷的 2 倍计;但对于二次沉淀池,尚应以固体负荷核算。 斜管孔径(或斜板净距)宜为 80~100mm; 斜管(板)斜长宜为 1.0~1.2m; 斜管(板)水*倾角宜为 60°; 斜管(板)区上部水深宜为 0.7~1.0m; 斜管(板)区底部缓冲层高度宜为 1.0m。 斜管(板)沉淀池应设冲洗设施。

(3)熟悉离心法:离心分离的原理、离心分离方式
离心分离(centrifugal separation):借助于离心力,使比重不同的物质进行分离的方法。 由于离心机等设备 可产生相当高的角速度,使离心力远大于重力,于是溶液中的悬浮物便易于沉淀析出:又由于比重不同的物质 所受到的离心力不同,从而沉降速度不同,能使比重不同的物质达到分离。 完成离心分离的常用设备是离心分离器,其分离性能常用分离因数作为比较系数。分离因数是液体中颗 粒在离心场(旋转容器中的液体)的分离速度同其在重力场(静止容器中的液体)的分离速度之比值, 离心机产 即 生的离心加速度与重力加速度之比,离心力大大超过了重力,转速增加,口值提高更快。因此在高速旋转产 生的离心场中,废水中悬浮颗粒的分离效率将大为提高。

2、化学处理法 (1)掌握中和法:中和及 pH 调节的基本原理、常见的几种中和法 了解 2013(新)!!! !!!

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(2)了解化学沉淀法:化学沉淀的基本原理、常见沉淀法的应用

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(3)掌握混凝的基本原理,常见的混凝剂及应用。 2013(新)!!! !!!
向水中投加一些药剂,使水中难以沉淀的胶体颗粒脱稳而互相聚合,增加至能自然沉淀的程度而 去除。这种通过向水中加入药剂而使胶体脱稳形成沉淀的方法叫混凝法,所投加的药剂叫混凝剂。 它既可以去除原水的浊度和色度等感官指标,又可以去除一定的有毒有害污染物;可以自成独立 的处理系统,又可以与其它单元过程组合,用于预处理、中间处理和终处理。 1、混凝剂的种类繁多,按化学成分可分为有机、无机和复合混凝剂三大类。 2、铝系混凝剂--------铝盐是最传统、应用最广泛的混凝剂。 3、铁系混凝剂--------铁盐是铝盐的主要替代品,采用铁盐作为混凝剂、不仅安全无毒。避免二 次污染。而且具有混凝能力强、矾花大、沉降快、水温和 pH 值适用范围广、价格便宜等优点。 4、聚硅酸类混凝剂-------只能现场制备。这也就限制 r 聚硅酸的应用和推广。 5、有机高分子混凝剂-------与无机混凝剂相比,具有用量少、混凝速度快、受共存盐类、pH 值及温度影响小、生成的污泥量少、处理效果好等优点。 6、人工合成有机高分子混凝剂-------多为聚丙烯、聚乙烯物质?如聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺等。 人工合成有机高分子混凝剂的最大特点是可根据需要采用合成方法对碳链长度进行调节?同时在 碳链上引人不同性质的官能团。 7、天然高分子混凝剂-------在*代水处理中,通过化学改性的天然高分子化合物仍是一类重要 的混凝剂?其特点是分子量分布广、活性基团点多、结构多样化等、尤为突出的是它安全无毒、具 有良好的“环境可接受性” 。
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8、微生物絮凝剂(Microcobialflocculant ? MBF)是在特定培养条件下某些种类的细菌、放线菌、 霉菌、酵母菌等,在生长过程中产生的具有絮凝活性的代谢产物。 9、微生物絮凝剂(Microcobialflocculant MBF)是在特定培养条件下某些种类的细菌、放线菌、 霉菌、酵母菌等?在生长过程中产生的具有絮凝活性的代谢产物。 10、无机一无机复合型混凝剂----大致可归纳为金属离子复合型、酸根复合型以及多种离子复 合型。 11、混凝剂在水处理中的应用 目前混凝剂在水处理中的应用已越来越普遍了,无论是我们的日常饮用水,还是生活污水或者 工业废水中都是随处可见的。除了原水用其处理作饮用水外在城市污水处理方面混凝剂主要用于污 泥脱水同时也用于污水的初级沉淀及活性污泥法之后的二次沉淀; 在工业废水理方面混凝剂可用 于去除水中 BOD 或 COD、SS、色度重金属元素以及营养元素等。有机混凝剂对去除水中的悬浮胶体 粒子更有效,但絮花小沉淀较慢。有机高分子混凝剂易形成大絮体有利于沉降,但只有在无机盐存在 下效果才更好。用阳离子型混凝剂时,无机盐的阳离子起促进作用; 用阴离子型混凝剂时,无机盐的 阴离子起促进作用,因此在混凝剂的选用上要适当。无机混凝剂和有机高分子混凝剂共用时才能互 相取长补短,起到良好的处效果。

(4)熟悉氧化还原与消毒:氧化—还原反应原理、常用氧化剂 了解 2013(新)!!! !!!

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下面是倒换电极和脉冲点解

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(4)熟悉吸附法:吸附法基本原理、常见吸附工艺及设备 了解 2013(新)!!! !!!

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吸附法在城市污水处理中的应用

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(5)了解电解法:电解法工艺原理及流程、常用电解法类型

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3、物理化学法 (1)了解离子交换法:离子交换反应原理、离子交换剂的种类和性 质 掌握 2013(新)!!! !!!
离子交换树脂的原理
离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子材料。在溶液中它能将本身的离子与溶液中的 同号离子进行交换。按交换基团性质的不同,离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树 脂两类。 阳离子交换树脂大都含有磺酸基(—SO3H)、羧基(—COOH)或苯酚基(—C6H4OH)等酸 性基团,其中的氢离子能与溶液中的金属离子或其他阳离子进行交换。例如苯乙烯和二乙烯苯的高 聚物经磺化处理得到强酸性阳离子交换树脂,其结构式可简单表示为 R—SO3H,式中 R 代表树脂 母体,其交换原理为 2R—SO3H+Ca2+—(R—SO3)2Ca+2H+ 这也是硬水软化的原理。 阴离子交换树脂含有季胺基[-N(CH3)3OH]、胺基(—NH2)或亚胺基(—NH2)等碱性基团。 它们在水中能生成 OH-离子,可与各种阴离子起交换作用,其交换原理为 R—N(CH3)3OH+Cl- R—N(CH3)3Cl+OH由于离子交换作用是可逆的,因此用过的离子交换树脂一般用适当浓度的无机酸或碱进行洗 涤,可恢复到原状态而重复使用,这一过程称为再生。阳离子交换树脂可用稀盐酸、稀硫酸等溶液 淋洗;阴离子交换树脂可用氢氧化钠等溶液处理,进行再生。 离子交换树脂的用途很广,主要用于分离和提纯。例如用于硬水软化和制取去离子水、回收工 业废水中的金属、分离稀有金属和贵金属、分离和提纯抗生素等。

离子交换树脂的基本类型
(1) 强酸性阳离子树脂 这类树脂含有大量的强酸性基团,如磺酸基-SO3H,容易在溶液中离解出 H+,故呈强酸性。 树脂离解后,本体所含的负电基团,如 SO3-,能吸附结合溶液中的其他阳离子。这两个反应使树 脂中的 H+与溶液中的阳离子互相交换。强酸性树脂的离解能力很强,在酸性或碱性溶液中均能离 解和产生离子交换作用。 树脂在使用一段时间后,要进行再生处理,即用化学药品使离子交换反应以相反方向进行,使 树脂的官能基团回复原来状态,以供再次使用。如上述的阳离子树脂是用强酸进行再生处理,此时 树脂放出被吸附的阳离子,再与 H+结合而恢复原来的组成。 (2) 弱酸性阳离子树脂 这类树脂含弱酸性基团,如羧基-COOH,能在水中离解出 H+ 而呈酸性。树脂离解后余下的 负电基团,如 R-COO-(R 为碳氢基团),能与溶液中的其他阳离子吸附结合,从而产生阳离子交换 作用。这种树脂的酸性即离解性较弱,在低 pH 下难以离解和进行离子交换,只能在碱性、中性或 微酸性溶液中(如 pH5~14)起作用。这类树脂亦是用酸进行再生(比强酸性树脂较易再生)。 (3) 强碱性阴离子树脂 这类树脂含有强碱性基团,如季胺基(亦称四级胺基)-NR3OH(R 为碳氢基团),能在水中离解 出 OH-而呈强碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合,从而产生阴离子交换作 用。 这种树脂的离解性很强,在不同 pH 下都能正常工作。它用强碱(如 NaOH)进行再生。 (4) 弱碱性阴离子树脂 这类树脂含有弱碱性基团,如伯胺基(亦称一级胺基)-NH2、仲胺基(二级胺基)-NHR、或叔胺基 (三级胺基)-NR2,它们在水中能离解出 OH-而呈弱碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离 子吸附结合, 从而产生阴离子交换作用。 这种树脂在多数情况下是将溶液中的整个其他酸分子吸附。
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它只能在中性或酸性条件(如 pH1~9)下工作。它可用 Na2CO3、NH4OH 进行再生。 (5) 离子树脂的转型 以上是树脂的四种基本类型。在实际使用上,常将这些树脂转变为其他离子型式运行,以适应 各种需要。例如常将强酸性阳离子树脂与 NaCl 作用,转变为钠型树脂再使用。工作时钠型树脂放 出 Na+与溶液中的 Ca2+、Mg2+等阳离子交换吸附,除去这些离子。反应时没有放出 H+,可避免溶 液 pH 下降和由此产生的副作用(如蔗糖转化和设备腐蚀等)。这种树脂以钠型运行使用后,可用盐 水再生(不用强酸)。 又如阴离子树脂可转变为氯型再使用, 工作时放出 Cl-而吸附交换其他阴离子, - 它的再生只需用食盐水溶液。氯型树脂也可转变为碳酸氢型(HCO3 )运行。强酸性树脂及强碱性树 脂在转变为钠型和氯型后,就不再具有强酸性及强碱性,但它们仍然有这些树脂的其他典型性能, 如离解性强和工作的 pH 范围宽广等。

离子交换树脂的构造和特性

(2)熟悉膜分离技术:电渗析、反渗透、超滤 了解 2013(新)!!! !!!

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A、电渗析原理
渗析是指溶液中溶质通过半透膜的现象。自然渗析的推动力是半透膜两侧溶质的浓度差。在直 流电场的作用下,离子透过选择性离子交换膜的现象称为电渗析。 离子交换膜是由高分子材料制成的对离子具有选择透过性的薄膜。主要分阳离子交换膜(CM, 简称阳膜)和阴离子交换膜(AM,简称阴膜)两种。阳膜由于膜体固定基带有负电荷离子,可选 择透过阳离子;阴膜由于膜体固定基带有正电荷离子,可选择透过阴离子。阳膜透过阳离子,阴膜 透过阴离子的性能称为膜的选择透过性。 电渗析过程最基本的工作单元称为膜对。一个膜对构成一个脱盐室和一个浓缩室。一台实用电 渗析器由数百个膜对组成。 图 3.2-1 简明地示出电渗析器工作原理。

电渗析器的主要部件为阴、阳离子交换膜,隔板与电极三部分。隔板构成的隔室为液流经过的 通道。淡水经过的隔室为脱盐室,浓水经过的隔室为浓缩室。若把阴、阳离子交换膜与浓、淡水隔 板交替排列,重复叠加,再加上一对端电极,就构成了一台实用电渗析器。 若电渗析器各系统进液都为 NaCl 溶液,在通电情况下,淡水隔室中的 Na+向阴极方向迁移, - - Cl 向阳极方向迁移,Na+与 Cl 就分别透过 CM 与 AM 迁移到相邻的隔室中去。这样淡水隔室中的 NaCl 溶液浓度便逐渐降低。相邻隔室,即浓水隔室中的 NaCl 溶液浓度相应逐渐升高,从电渗析器 中就能源源不断地流出淡化液与浓缩液。 淡水水路系统、浓水水路系统与极水水路系统的液流由水泵供给,互不相混,并通过特殊设计 的布、集水机构使其在电渗析内部均匀分布,稳定流动。 从供电网供给的交流电,经整流器变为直流电,由电极引入电渗析器。经过在电极溶液界面上 的电化学反应,完成由电子导电转化为离子导电的过程。 用夹紧板紧固在一起的膜堆部分称为电渗析器。电渗析要进行工作,必须有水泵、整流器等辅 助设备,还必须有进水预处理设施。通常把电渗析器及辅助设备总称为电渗析装置。 就过程基本原理而言,电渗析技术至少有以下四方面的用途。 (1)从电解质溶液中分离出部分离子,使电解质溶液的浓度降低。如海水、苦咸水淡化制取 饮用水与工业用水;工业用初级纯水的制备;废水处理等。特别苦咸水淡化是目前电渗析技术最成 熟、应用最广泛的领域。 (2)把溶液中部分电解质离子转移到另一溶液系统中去,并使其浓度增高。海水浓缩制盐是 这方面成功应用的典型例子。又如化工产品的精制、工业废液中有用成分的回收等也属于这方面的 应用。 (3)从有机溶液中去除电解质离子。目前主要用于食品和医药工业。在乳清脱盐、糖类脱盐 和氨基酸精制中应用得比较成功。
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(4)电解质溶液中同电性具有不同电荷的离子的分离和同电性同电荷离子的分离。使用只允 许一价离子透过的离子交换膜浓缩海水制盐,是前者工业化应用的实例;后者因无实用的膜,处于 开发研究阶段,如卤水中锂的分离已研究多年。

B、反渗透原理
反渗透又称逆渗透,一种以压力差为推动力,从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的 料液施加压力,当压力超过它的渗透压时,溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透。从而在膜的低 压侧得到透过的溶剂,即渗透液;高压侧得到浓缩的溶液,即浓缩液。若用反渗透处理海水,在膜 的低压侧得到淡水,在高压侧得到卤水。 反渗透装置(简称 RO 装置)在除盐系统中属关键设备,装置利用膜分离技术除去水中大部份 离子、SiO2 等,大幅降低 TDS、减轻后续除盐设备的运行负荷。RO 是将原水中的一部分沿与膜垂 直的方向通过膜,水中的盐类和胶体物质 将在膜表面浓缩, 剩余一部分原水沿与膜*行的方向将浓缩的物质带走, 在运行过程中自清洗。 膜元件的水通量越大,回收率越高则其膜表面浓缩的程度越高,由于浓缩作用,膜表面处的物质溶 度高于主体水流中物质浓度,产生所谓的浓差极化现象。浓差极化会使膜表面盐的浓度高,增大膜 的渗透压,引起盐透过率增大,为提高给水的压力而需要多消耗能量,因此在运行过程中必须采用 合适的措施(例如增大浓水侧水的湍流度)减少浓差极化的程度。

RO 膜进水水质标准
进水压力≥0.2MPa 进水温度 5~40℃ 进水 pH=4~9 总溶解性固体 TDS≤1000mg/L 余氯≤0.05mg/L SDI≤5 总铁 Fe≤0.1mg/L COD≤1.5mg/L TOC≤2mg/L NTU≤0.5mg/L

影响反渗透性能的因素
进水水质的影响 a、色度、浊度和胶体有机物:悬浮物和胶体物质非常容易堵塞 RO 膜,使透水率很快下降,脱 盐率降低; b、氧化剂:氧化剂会使复合膜性能恶化,水中含游离氯时,通常用活性炭吸附或加注还原剂, 使游离氯还原到指标值以下; c、PH 值:控制 PH 值的目的主要是防止(CaCO3)析出后形成水垢; d、铁、锰、铝等重金属氧化物:其含量高时,在膜表面易形成氢氧化物胶体,产生沉积现象; e、细菌、微生物:细菌繁殖会污染膜并恶化水质; f、 硫酸根(SO42-), 二氧化硅(SiO2): 水中含有多量硫酸根时, 易产生硫酸钙沉淀, 含有多量 SiO2 -5 时,也易产生沉淀,为防止沉淀,当浓水 CaSO4 溶度积>19?10 时,可加注六偏磷酸钠,尽量避免浓 水中 SiO2 含量超过 100mg/L。 运行因素的影响 a、压力 渗透液通量随作用压力成线型增加,而渗透液的含盐量随作用压力而减少。 b、温度 若其他参数保持固定只增加温度,渗透液通量及盐通过量都随之增加,但渗透液通量变化更为 明显(见图 3),一般来说,温度每提高 1℃,透水量增加 1-3%,而一般膜的额定通量是在 25℃时给 出的,下表 8 标示了不同温度下产水量修正系数。 实际产水量=额定产水量(25℃时)/修正系数。
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C、超滤原理
超滤是采用中空纤维过滤新技术,配合三级预处理过滤清除自来水中杂质;超滤微孔小于 0.01 微米,能彻底滤除水中的细菌、铁锈、胶体等有害物质,保留水中原有的微量元素和矿物质。 超滤是一种加压膜分离技术,即在一定的压力下,使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的 薄膜, 而使大分子溶质不能透过,留在膜的一边,从而使大分子物质得到了部分的纯化。超滤原理也 是一种膜分离过程原理,超滤利用一种压力活性膜,在外界推动力(压力)作用下截留水中胶体、颗 粒和分子量相对较高的物质,而水和小的溶质颗粒透过膜的分离过程。通过膜表面的微孔筛选可截 留分子量为 30000—10000 的物质。当被处理水借助于外界压力的作用以一定的流速通过膜表面时, 水分子和分子量小于 300—500 的溶质透过膜,而大于膜孔的微粒、大分子等由于筛分作用被截留, 从而使水得到净化。也就是说,当水通过超滤膜后,可将水中含有的大部分胶体硅除去,同时可去 除大量的有机物等。 超滤原理并不复杂。在超滤过程中,由于被截留的杂质在膜表面上不断积累,会产生浓差极化 现象,当膜面溶质浓度达到某一极限时即生成凝胶层,使膜的透水量急剧下降,这使得超滤的应用 受到一定程度的限制。为此,需通过试验进行研究,以确定最佳的工艺和运行条件,最大限度地减 轻浓差极化的影响,使超滤成为一种可靠的反渗透预处理方法。

(3)了解其它:萃取法、吹脱法、汽体法
一、吹脱法 吹脱法的基本原理是:将空气通入废水中,改变有毒有害气体溶解于水中所建立的气液*衡关 系, 使这些挥发物质由液相转为气相, 然后予以收集或者扩散到大气中去。 吹脱过程属于传质过程; 其推动力为废水中挥发物质的浓度与大气中该物质的浓度差。 吹脱法用于去除废水中的 CO2、H2S、HCN、CS2 等溶解性有毒有害气体。吹脱*瓤梢酝 除原来存于废水中的溶解气体,也可以脱除化学转化而形成的溶解气体。例如,废水中的硫化钠和 氰化钠是固态盐在水中的溶解物,在酸性条件下,由于它们离解生成的 S2-和 CN-离子能和 H+离子 反应生成 H2S 和 HCN,经过*低眩涂梢越且云逍问酵殉U庵执低哑*莆 脱法。 用吹脱法处理废水的过程中,污染物不断地由液相转入气相,易引起二次污染,防止的方法有 以下三类: (1)中等浓度的有害气体,可以导入炉内燃烧;(2)高浓度的有密气体应回收利用;(3)符 合排放标准时,可以向大气排放。 吹脱设备类型很多,经常使用的为强化式吹脱池(鼓泡池)和塔式吹脱装置(吹脱塔)。 二、汽提法 汽提法的基本原理与吹脱法相同,只是所使用的介质不是空气而是水蒸气。即使用水蒸气与废 水直接接触,将废水中的挥发性有毒有害物质按一定比例扩散到气相中去,从而达到从废水中分离 污染物的目的。汽提法分离污染物的机理视活染物的性质而异;一般可归纳为以下两种: (1)、简单蒸馏 对于与水互溶的挥发性物质,利用其在气液*衡条件下,在气相中的浓度大 于在液相中的浓度这一特性,通过蒸气直接加热,使其在沸点(水与挥发物两沸点之间的某一温度) 下按一定比例富集于气相。 (2)、蒸气蒸馏 对于与水不互溶或几乎不互溶的挥发性污染物质,利用混合液的沸点低于两 组分沸点这一特性,可将高沸点挥发物在较低温度下加以分离除去。例如,废水今的松节油、苯胺、 酚、硝基苯等物质,在低于 100℃的条件下,应用蒸气蒸馏法可将其有效脱除。 汽提通常都在封闭的塔内进行。重要的汽提塔有两大类:填料塔和板式塔。本节将重点介绍各 种板式塔。 板式塔是一种传质效率比填料塔更高的设备。 这称塔的关键部件是塔板。 根据塔板结构的不同, 又可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、舌形塔和浮动喷射塔等,其中前三种应用较广。

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三、萃取法 废水萃取处理法是废水物理化学处理法之一种。 利用萃取剂, 通过萃取作用使废水净化的方法。 根据一种溶剂对不同物质具有不同溶解度这一性质,可将溶于废水中的某些污染物完全或部分分离 出来。向废水中投加不溶于水或难溶于水的溶剂(萃取剂) ,使溶解于废水中的某些污染物(被萃 取物)经萃取剂和废水两液相间界面转入萃取剂中以净化废水的方法。萃取处理法一般用于处理浓 度较高的含酚或含苯胺、苯、醋酸等工业废水。 萃取方法和设备 液-液萃取操作流程分为三个步骤: ① 混合:使废水和萃取剂最大限度地接触; ② 分离:使轻、重液层完全分离; ③ 萃取剂再生:萃取后,分离出被萃取物,回收萃取剂,重复使用。按废水和萃 取剂的 接触情况,萃取操作分为间歇萃取和连续萃取两类。 间歇萃取 一般采用多段逆流方式,使待萃取的废水与将*饱和的萃取剂相遇,而新的 萃取剂与经过几段萃取后的稀废水相遇。这种方式采用的设备多为搅拌萃取器,容器中装有旋 桨式或涡轮式搅拌器,通过搅拌,使两液相充分混合、接触,然后静置一段时间,轻重液分层,分别 放出。这种方法设备简单,可节省萃取剂,但生产能力低,可用于处理间歇排出的少量废水。 连续萃取 多采用塔式装置,常用的有往复筛板萃取塔、转盘萃取塔和离心萃取机等。 ①往复筛板萃取塔:分三个部分,塔上下两部分是分离室,中间是萃取段,废水由塔上部 进入,萃取剂由塔下部进入。萃取段装有一根纵向轴,轴上装有若干块穿孔筛板,由塔顶电动 机的偏心轮带动上下运动,造成两液相之间的湍流条件,使萃取剂和废水充分混合,强化传质过 程。萃取后废水和萃取剂由于比重差而分离,萃取剂由塔顶流出,废水则由塔底流出。这种萃取 塔(图 1)用于煤气厂、焦化厂的氨水脱酚工艺,以及用于化工厂从废水中回收苯、酚和制药 厂回收氨基吡啶等。 ②转盘萃取塔:塔型同上述往复筛板萃取塔,也分三部分,上下两部分是分离室,中间是 萃取段(图 2) 。萃取段无筛板,而在塔身上每隔一定距离有一环状隔板,中心轴上有若干块圆 盘,圆盘随轴转动,通过剧烈的搅拌将萃取液分散成细小颗粒。这种塔的特点是生产能力大, 如萃取要求不高,而所需处理的废水量较大,则可采用。 ③离心萃取机:最简单的离心萃取器是将离心水泵和沉淀分离设备配合起来使用,但在萃 取过程中容易产生乳化现象,因此运用离心原理研制成离心萃取机 (图 3)。萃取机中有一个转 鼓,内有多层同心圆筒,每层都有许多孔口。萃取剂由外层的同心圆筒进入,废水液由内层的同 心圆筒进入。由于转鼓高速旋转产生的离心力,废水由里向外,萃取剂由外向里流动,进行连续 的对流混合和分离。 在离心萃取机中产生的离心力约为重力的 1000~4000 倍, 足以使萃取剂和 水分离而实现高效的萃取。 上述三种萃取设备中,往复筛板萃取塔设备简单,传质效果尚好,使用较多。离心萃取机设 备紧凑,占地小,效率高,但电耗大,设备加工复杂,有待改进。 被萃取物从萃取剂中分离出来后,萃取剂可重复使用。再生方法有:①蒸馏:利用萃取剂 和被萃取物的沸点差别进行分离。②投加化学药剂:使被萃取物转化成不溶于萃取剂的盐类。

4、生物处理法 (1)掌握活性污泥法:动力学基础、常用活性污泥法工艺流程、净 化机理与过程 掌握*幕驹砗陀τ茫徽莆瘴鬯 氮除磷的基本原理、工艺流程和应用。 2013(新)!!! !!!
活性污泥净化反应过程
1 初期吸附去除 污水与活性污泥接触 5~10min,污水中大部分有机物(70%以上的 BOD,75%以上 COD)迅速被 去除。此时的去除并非降解,而是被污泥吸附,粘着在生物絮体的表面,这种由物理吸附和生物吸
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附交织在一起的初期高速去除现象叫初期吸附。 吸附速度取决于: ① 微生物的活性程度——饥饿程度,衰亡期最强; ② 水动力学条件:泥水接触或混合越迅速、越均匀、液膜更新越快,接触时间越长则越好; 泥水接触水力学状态以湍流或紊流为好,但过大会击碎絮体。 2 微生物的代射 被吸附的有机物粘附在絮体表面,与微生物细胞接触,在渗透膜的作用下,进入细胞体内,并 在酶的作用下或者被降解,或者被同化成细胞本身。 a、分解代谢: CXHYOZ+(X+0.25Y-0.5Z)O2→XCO2+0.5H2O+Q b、合成代谢: nCXHYOZ+nNH3+n(X+0.25Y-0.5Z)O2→(C5H7NO2 )n+n(X-5)CO2+0.5n(Y-4)H2O 其代谢产物的模式如下图:

具体代谢产物的数量关系如下图:即 1/3 被氧化分解,80%?2/3=53%左右通过内源呼吸降解, 14%左右变成了残物。

从上述结果可以看出,污染物的降解主要是通过静止期、衰亡期微生物的内源呼吸进行,并非 直接的生物氧化(仅 33%)。

活性污泥法基本工艺流程图 剩余活性 污泥 生化进水
初沉池

* 回流污泥

二沉池

生化出水

污泥处理工序

活性污泥工艺的基本流程图
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氧化沟工艺流程图

5.1 生物脱氮原理 5.1.1 氮在水中的存在形态与分类

5.1.2 微生物的脱氮原理过程
1)先氨化/硝化,再反硝化:这是一个先好氧、后缺氧的组合过程。

2)氨化与硝化反应过程 ※氨化反应: 氨化:RCH(NH ※硝化反应:

2 )COOH

? O 2 ?氨化菌 ? RCOOH ? CO 2 ? NH 3 ??

3)硝化反应的条件 (1)好氧状态:DO≥2mg/L;1 。gNH3-N 完全硝化需氧 4.57g,即硝化需氧量。
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(2)消耗废水中的碱度:1gNH3-N 完全硝化需碱度 7.14g(以 CaCO3 计) ,废水中应有足够碱度, 以维持 pH 值不变。 (3)污泥龄θ C≥15d。 (4)BOD5≤20mg/L。 4)反硝化反应 反硝化包括异化反消化和同化反消化,以异化反消化为主,反硝化菌在 DO 浓度很低的环境中, 利用硝酸盐中的氧作为电子受体, 有机物作为碳源及电子供体而得到降解。 当利用的碳源为甲醇时: NO3-+1.08CH3OH+0.24H2CO3→0.056C5H7CO2+0.47N2↑+1.68H2O + HCO3NO2-+0.67CH3OH+0.53H2CO3→0.04C5H7CO2+0.48N2↑+1.23H2O+HCO3反硝化反应可使有机物得到分解氧化,实际是利用了硝酸盐中的氧,每还原 1gNO3--N 所利用 的氧量约 2.6g。 5)反硝化反应条件 DO<0.5mg/L,一般为 0.2~0.3mg/L(处于缺氧状态) ,如果 DO 较高,反硝化菌利用氧进行呼 吸,氧成为电子受体,阻碍 NO3 —O 成为电子受体而使 N 难还原成 N2↑。但是反硝化菌体内的某 些酶系统组分只有在有氧条件下,才能合成。反硝硝化菌以在缺氧-好氧交替的环境中生活为宜。 BOD5/TN≥5~6,否则需另投加碳源,现多采用 CH3OH,其分解产物为 CO2+H2O,不留任何 难降解的中间产物,且反硝化速率高。 目前反硝化投加有机碳源一般利用原污水中的有机物。 还原 1g 硝态氮能产生 3.57g 碱度,而在硝化反应中,1gNH3—N 氧化为 NO3-—N 要消耗 7.14g 碱度,在缺氧-好氧中,反硝化产生的碱度可补偿硝化消耗碱度的一半左右。

5.1.3 影响硝化反硝化反应过程的主要因素
1)温度 硝化反应的适宜温度范围是 30~35℃, 温度不但影响硝化茵的比增长速率, 而且影响硝化菌的 活性,在 5~35℃的范围内,硝化反应速率随温度的升高而加快,仅超过 30℃时增加幅度减少,当 温度低于 5℃时,硝化细菌的生命活动几乎停止。对于同时去除有机物和进行硝化反应的系统,温 度低于 15℃即发现硝化速率迅速降低,低温对硝酸菌的抑制作用更为强烈,因此在低温 12~14℃ 时常出现亚硝酸盐的积累。 30~35℃较高温度下, 在 亚硝酸菌的最小倍增时间要小于硝酸菌, 因此, 通过控制温度和污泥龄,也可控制反应器中亚硝酸菌的绝对优势。 反硝化反应的最佳温度范围为 35~45℃,温度对硝化菌的影响比反硝化菌大。 2)溶解氧 硝化反应必须在好氧条件下进行,一般应维持混合液的溶解氧浓度为 2~3mg/L,溶解氧浓度 0.5~0.7 mg/L,是硝化菌可以忍受的极限。硝化可在高溶解氧状态下进行,高达 60mg/L 的溶解氧 浓度也不会抑制硝化的进行,为了维持较高的硝化速率,污泥龄降低时要相应地提高溶解氧浓度。 溶解氧对反硝化反应有很大影响,主要由于氧会同硝酸盐竞争电子供体。同时分子态氧也会抑制硝 酸盐还原酶的合成及其活性, 3)pH 值 硝化反应的最佳 pH 值范围为 7.5~8.5,硝化菌对 pH 值变化十分敏感,当 pH 值低于 7 时,硝 化速率明显降低. 低于 6 和高于 9.6 时, 硝化反应将停止进行。 反硝化过程的最佳 pH 值范围为 6.5~ 7.5,不适宜的 PH 值会影响反硝化菌的生长速率和反硝化酶的活性。当 pH 值低于 6.0 或高于 8.0 时,反硝化反应将受到强烈抑制。 4)C/N 比 C/N 比值是影响硝化速率和过程的重要因素。硝化菌是自养菌,硝化菌产率或比增长速率比活 性污泥异养菌低得多,若废水中 BOD5 值太高,将有助于异养菌迅速增殖,从而使微生物中的硝化 菌的比例下降,一般认为,只有 BOD5 低于 20mg/L 时,硝化反应才能完成。反硝化过程需要充足 的碳源, 理论上 lgNO2 还原为 N2 需要碳源有机物 2.86g。 一般认为, 当废水的 BOD5/TKN 值大于 4~ 6 时,可认为碳源充足,不需另外投加碳源,反之则要投加甲醇或其他易降解的有机物作碳源。 5)污泥龄 为使硝化菌能在连续流的反应系统中存活并维持一定数量,微生物在反应器的停留时间即污泥
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龄应大于硝化菌的最小世代期。一般应取系统的污泥龄为硝化最小世代期的两倍以上。较长的污泥 龄可增强硝化反应的能力,并可减轻有毒物质的抑制作用。 6)抑制物质 对硝化反应有抑制作用的物质有:过高浓度氨氮、重金属、有毒物质以及有机物。一般来说, 同样毒物对亚硝酸菌的影响比对硝酸菌大。反硝化菌对有毒物质的敏感性比硝化菌低很多,与一般 好氧异养菌相同。在应用一般好氧异养菌文献数据时,应该考虑驯化的影响。 生物脱氮工艺包括含碳有机物的氧化、氨氮的硝化、硝态氮的反硝化等生物过程,即碳化-硝化 -反硝化过程。 从完成这些过程的反应器来分, 脱氮工艺可分为活性污泥脱氮系统和生物膜脱氮系统, 其分别采用活性污泥法反应器与生物膜反应器作为好氧/缺氧反应器,实现硝化/反硝化以达到脱氮 的目的。从完成这些过程的时段和空间不同,活性污泥脱氮系统的碳化、硝化、反硝化可在多池中 进行,也可在单池中进行。 生物脱氮反应过程各项生化反应特征
生化反应类 型
微生物 能源 氧源(H受体) 氧源(H受体) 溶解氧 碱度 氧的消耗

去除有机物    (好氧分解) 亚硝化

硝化
硝化

反硝化

Nitrobacter 好氧菌和兼性菌   Nitrosomonas   异养型细菌 (异养型细菌) 自养型细菌 自养型细菌兼性菌        有机物 O2 1—2mg/l以上 2mg/l以上 没有变化 分解1mg有机物 分解1mg有机物 (BOD5)需氧2mg 需氧2mg 6—8 15—25℃ 15— 25℃ θ=1.0—1.04 =1.0— 1.2—3.5 1.2— 70—870mg 70— BOD/(gMLSS·h) BOD/(gMLSS· 16% CH3OH/gC5H702N 化学能 O2 2mg/l以上 2mg/l以上 氧化1mg NH4+-N 氧化1mg 需要7.14mg的碱度 需要7.14mg的碱度 氧化1mg NH4+- N 氧化1mg 需氧3.43mg 需氧3.43mg 7—8.5 30℃ 30℃ θ=1.1 0.21—1.08 0.21— 7mg NH4+- N /(gMLSSh) 0.04—0.13 mg SS/ 0.04— mg NH4+- N能量 N能量 转换率为5%—35% 转换率为5%— 化学能 O2 2mg/l以上 2mg/l以上 没有变化 氧化1mgNO2--N 需 氧化1mgNO 氧1.14mg 6—7.5 30℃ 30℃ θ=1.1 0.28—1.44 0.28— 0.02 0.02—0.07 mg 0.02— VSS/mg N02--N能 -N能 量转换率10%—30% 量转换率10%— 有机物 NO3- NO20—0.5mg/l 还原1mgNO3--N,N02--N生成3.57g 还原1mgNO -N生成3.57g 碱度 分解1mg有机物(COD)需要NO3分解1mg有机物(COD)需要NO N 0.35mg, N02-N0.58mg,以提 -N0.58mg,以提 供化合态的氧 6—8 34—37℃ 34— 37℃ θ=1.06—1.15 =1.06— 好氧分解的 1/2 —1/2.5 2—8mg NO3-—N/(gMLSS·h) N/(gMLSS· 16% CH3OH/gC5H7O2N8

最适pH值 最适pH值 最适温度 增殖速度(d-1) 增殖速度(d 分解速度 产率

5.2 生物脱氮工艺——A/O 工艺 5.2.1 基本原理

A/O 是 Anoxic/Oxic 的缩写,它的优越性是除了使有机污染物得到降解之外,还具有一定的脱 氮除磷功能,是将厌氧水解技术用为活性污泥的前处理,所以 A/O 法是改进的活性污泥法。 A/O 工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起, 段 DO 不大于 0.2mg/L, 段 DO=2~4mg/L。 A O 在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸, 使大分子有机物分解为小分子有机物,不溶性的有机物转化成可溶性有机物,当这些经缺氧水解的 产物进入好氧池进行好氧处理时, 提高污水的可生化性, 提高氧的效率; 在缺氧段异养菌将蛋白质、 脂肪等污染物进行氨化(有机链上的 N 或氨基酸中的氨基)游离出氨(NH3、NH4+),在充足供氧
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条件下,自养菌的硝化作用将 NH3-N(NH4+)氧化为 HO3-,通过回流控制返回至 A 池,在缺氧条 件下,异氧菌的反硝化作用将 NO3-还原为分子态氮(N2)完成 C、N、O 在生态中的循环,实现污 水无害化处理。 注意:A/O、A2/O 中的英文符号 A 代表缺氧和厌氧两个意义,区别为: 缺氧——缺氧就是没有或是很少有单质氧(O2,DO<0~0.5),只有化合态的氧(NOx—O、SOx —O)。 厌氧——既没有单质氧(氧气 O2, DO≈0),也没有化合态的氧(NOx—O +SOx—O≈0)。又 名“绝氧”。

5.2.2 主要工艺特点
缺氧池在前,污水中的有机碳被反硝化菌所利用,可减轻其后好氧池的有机负荷,反硝化反应 产生的减度可以补偿好氧池中进行硝化反应对碱度的需求。好氧在缺氧池之后,可以使反硝化残留 的有机污染物得到进一步去除,提高出水水质。BOD5 的去除率较高可达 90~95%以上,但脱氮除 磷效果稍差,脱氮效率 70~80%,除磷只有 20~30%。尽管如此,由于 A/O 工艺比较简单,也有 其突出的特点,目前仍是比较普遍采用的工艺。该工艺还可以将缺氧池与好氧池合建,中间隔以档 板,降低工程造价,所以这种形式有利于对现有推流式*氐母脑臁

5.2.3

A/O 工艺的影响因素

A/O 工艺运行过程控制不要产生污泥膨胀和流失,其对有机物的降解率是较高的(90~95%), 缺点是脱氮除磷效果较差。如果原污水含磷浓度<3mg/L,则选用 A/O 工艺是合适的,为了提高脱 氮效果,A/O 工艺主要控制几个因素: (1)MLSS 一般应在 3000mg/L 以上,低于此值 A/O 系统脱氮效果明显降低。 (2)TKN/MLSS 负荷率(TKN─凯式氮,指水中氨氮与有机氮之和):在硝化反应中该负荷 率应在 0.05gTKN/(gMLSS· d)之下。 (3)BOD5/MLSS 负荷率:在硝化反应中,影响硝化的主要因素是硝化菌的存在和活性,因为 自氧型硝化菌最小比增长速度为 0.21/d;而异养型好氧菌的最小比增殖速度为 1.2/d。前者比后者的 比增殖速度小得多。要使硝化菌存活并占优势,要求污泥龄理论值大于 4.76d;但对于异养型好氧 菌,则污泥龄只需 0.8d。在传统活性污泥法中,由于污泥龄只有 2~4d,所以硝化菌不能存活并占 有优势,不能完成硝化任务。 要使硝化菌良好繁殖就要增大 MLSS 浓度或增大*厝莼越档陀谢汉桑佣龃笪勰 龄。其污泥负荷率(BOD5/MLSS)应小于 0.18KgBOD5/KgMLSS· d (4)污泥龄 ts:为了使硝化池内保持足够数量的硝化菌以保证硝化的顺利进行,确定的污泥 龄应为硝化菌世代时间的 3 倍,硝化菌的*均世代时间约 3.3d(20℃) 硝化菌世代时间与污水温度的关系

若冬季水温为 10℃,硝化菌世代时间为 10d,则设计污泥龄应为 30d (5)污水进水总氮浓度:TN 应小于 30mg/L,NH3-N 浓度过高会抑制硝化菌的生长,使脱氮 率下降至 50%以下。
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(6)混合液回流比:R 的大小直接影响反硝化脱氮效果,R 增大,脱氮率提高,但 R 增大增 加电能消耗增加运行费。 A/O 工艺脱氮率与混合液回流比关系

(7)缺氧池 BOD5/NOx—N 比值:>4 以保证足够的碳/氮比,否则反硝化速率迅速下降;但当 进入硝化池 BOD5 值又应控制在 80mg/L 以下,当 BOD5 浓度过高,异养菌迅速繁殖,抑制自养菌 生长使硝化反应停滞。 (8)硝化池溶解氧:DO>2mg/L,一般充足供氧 DO 应保持 2~4mg/L,满足硝化需氧量要求, 按计算氧化 1gNH4+需 4.57g 氧。 (9)水力停留时间:硝化反应水力停留时间>6h;而反硝化水力停留时间 2h,两者之比为 3:1, 否则脱氮效率迅速下降。 (10)pH:硝化反应过程生成 HNO3 使混合液 pH 下降,而硝化菌对 pH 很敏感,硝化最佳 pH =8.0~8.4,为了保持适宜的 pH 就应采取相应措施,计算可知,使 1g 氨氮(NH3-N)完全硝化,约 需碱度 7.1g(以 CaCO3 计) ;反硝化过程产生的碱度(3.75g 碱度/gNOx--N)可补偿硝化反应消耗 碱度的一半左右。 反硝化反应的最适宜 pH 值为 6.5~7.5,大于 8、小于 7 均不利。 (11)温度:硝化反应 20~30℃,低于 5℃硝化反应几乎停止;反硝化反应 20~40℃,低于 15℃反硝化速率迅速下降。 因此,在冬季应提高反硝化的污泥龄 ts,降低负荷率,提高水力停留时间等措施保持反硝化速 率。

5.2 同步脱氮除磷工艺——A?/O 法脱氮除磷的工艺 5.2.1 A?/O 工艺简介
A2/O 是 Anaerobic-Anoxic-Oxic 的英文缩写,它是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简 称,A2/O 工艺是在一个处理系统中同时具有厌氧区、缺氧区、好氧区,能够同时做到脱氮、除磷和 有机物的降解,其基本工艺流程如下图所示:

由图可知,污水首先进入厌氧区,兼性厌氧发酵细菌将污水中可生物降解的有机物转化为 VFA (挥发性脂肪酸类——较高级有机酸)这类低分子发酵中间产物。而聚磷菌可将其体内存储的聚磷 酸盐分解,所释放的能量可供好氧的聚磷菌在厌氧环境下维持生存,另一部分能量还可供聚磷菌主 动吸收环境中的 VFA 类分子有机物,并以 PHB(聚 β 羟丁酸)的形式在其体内储存起来。随后污
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水进入缺氧区,反硝化菌就利用好氧区回流混合液带来的硝酸盐,以及污水中可生物降解有机物作 碳源进行反硝化,达到同时降低 BOD5 与脱氮的目的。接着污水进入*暮醚跚哿拙谖铡 利用污水中残剩的可生物降解有机物的同时,主要是通过分解体内储存的 PHB 释放能量来维持其 生长繁殖。同时过量的摄取周围环境中溶解磷,并以聚磷的形式在体内储积起来,使出水中溶解磷 浓度达到最低。而有机物经厌氧区、缺氧区分别被聚磷菌和反硝化细菌利用后,到达好氧区时浓度 已相当低,这有利于自养型硝化菌的生长繁殖,并通过硝化作用将氨氮转化为硝酸盐(回流) 。非 除磷的好氧性异养菌虽然也能存在,但他在厌氧区中受到严重的压抑,在好氧区又得不到充足的营 养,因此在与其他生理类群的微生物竞争中处于相对劣势。排放的剩余污泥中,由于含有大量能超 量储积聚磷的聚磷菌,污泥含磷量可以达到 6%(干重)以上。从以上分析可以看出 A?/O 工艺具有 同步脱氮除磷的功能。

5.2.2 A?/O 工艺的特点
(1)A?/O 工艺中三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合,能同时具有去除有 机物、脱氮、除磷的功能; (2)在同时脱氮、除磷、去除有机物的工艺中,该工艺流程简单,总水力停留时间也较小; (3)在厌氧-缺氧-好氧交替运行下,丝状菌不会大量繁殖,SVI 一般小于 100,不会发生污泥 膨胀; (4)污泥中磷的含量较高,一般为 2.5%以上; (5)厌氧-缺氧池只需缓慢搅拌,使之混合,而以不增加溶解氧为度; (6)沉淀池要防止发生厌氧、缺氧状态,以避免聚磷菌释放磷而降低出水水质和反硝化产生 氮气而干扰沉淀; (7)脱氮效果受混合液回流比大小的影响,除磷效果受回流污泥中挟带 DO 和硝酸盐氮的影 响,因而脱氮除磷效率受到一定限制。

5.2.3 A?/O 工艺的优点
A?/O 工艺的优点是厌氧、缺氧、好氧交替运行,可以达到同时去除有机物、脱氮、除磷的目 的,而且这种运行状况丝状菌不宜生长繁殖,基本不存在污泥膨胀问题。A?/O 工艺流程简单,总 水力停留时间少于其他同类工艺,并且不需外加碳源,缺氧、缺氧段只进行缓速搅拌,运行费用低。

5.2.4 A?/O 工艺的缺点
A?/O 工艺的缺点是除磷效果因受到污泥龄、回流污泥中挟带的溶解氧和 NO3-N 的限制,不可 能十分理想;同时,由于脱氮效果取决于混合液回流比,而 A?/O 工艺的混合液回流比不宜太高 (≤200%) ,脱氮效果不能满足较高要求。

5.2.5 A?/O 工艺的影响因素
1)溶解性有机底物浓度的影响 由于厌氧段中聚磷菌只能利用可快速生物降解的有机物,若此类物质浓度较低,聚磷菌则无法 正常进行磷的释放和吸收。研究表明,厌氧段进水 S-TP 和 SBOD5 的比值应小于 0.06。 在缺氧段, 若有机底物浓度较低, 则反硝化脱氮速率将因碳源不足而受抑制, 一般来讲, (污)

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