低碳经济与环境工程的发展-杨波

低碳讲座 低碳经济与环境工程的发展 1 of 23化学与化工学院环境系杨 波2010.12.20低碳经济与环境工程的发展低碳讲座 低碳经济与环境工程的发展 2 of 23目 录环境工程低碳经济总论1废水处理中的低碳技术废气处理中的低碳技术23固废处理中的低碳技术4低碳讲座 低碳经济与环境工程的发展 3 of 23地球每秒发生了什么？1. 2.4个新生命出生2. 生产出 28.6吨金属、 4台电视机、 1.3辆汽车3. 交易总额 US$240,0004. 排放 762吨 CO2 5. 减少 0.6公顷森林6. 中国又增加了 78m2沙漠发展带来的环境问题1. 水污染2. 大气污染3. 固体废弃物污染4. 酸雨5. 荒漠化6. 森林锐减7. 资源短缺8. 耕地减少9. 生物多样性丧失10. 臭氧层损耗11. 全球气候变化12. 持久性有机物污染1.1 环境问题的由来低碳讲座 低碳经济与环境工程的发展 4 of 23n 低碳经济就是最大限度减少煤炭和石油等高碳能源消耗的经济，也即以低能耗低污染为基础的经济；n 低碳城市就是在城市实行低碳经济，包括低碳生产和低碳消费，建立资源节约型、环境友好型社会，建设一个良性的可持续的能源生态体系；n 城市低碳经济可以通过提高能源效率、节约能源、发展和利用可再生能源、减少煤炭的使用，增加天然气的使用以及发展和使用氢能等新能源来实现。 低碳经济1.2 低碳经济的概念低碳讲座 低碳经济与环境工程的发展 5 of 23环境工程是从事防治环境污染和提高环境质量的科学技术。环境工程中的低碳技术主要考虑尽量减少污染物的排放；对工业生产或人类生活造成的废水、废气和废渣中的污染物加以利用；或进行最终处置，并不断革新传统处理工艺，节能降耗，降低工艺成本和碳排放。1.3 环境工程与低碳发展的关系源 汇低碳讲座 低碳经济与环境工程的发展 6 of 23目 录环境工程低碳经济总论1废水处理中的低碳技术废气处理中的低碳技术23固废处理中的低碳技术4低碳讲座 低碳经济与环境工程的发展 7 of 232.1 常规废水来源及处理技术工业废水和城市污水有机废水和无机废水COD和 BOD难降解有毒有机废水物理、化学、物化和生物法等三级深度处理技术微量 /痕量净化技术低碳讲座 低碳经济与环境工程的发展 8 of 232.2 中水回用技术中水回用技术指将小区居民生活废 /污水（沐浴、盥洗、洗衣、厨房、厕所）集中处理后，达到一定的标准回用于小区的绿化浇灌、车辆冲洗、道路冲洗、家庭坐便器冲洗等，从而达到节约用水的目的。低碳讲座 低碳经济与环境工程的发展 9 of 232.3 生物厌氧处理技术阶段 1. 水解、发酵阶段：阶段 2. 产氢产乙酸阶段：产氢产乙酸菌，将丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等转化为乙酸、 H2/CO2；阶段 3. 产甲烷阶段：产甲烷菌利用乙酸和 H2、 CO2产生 CH4；一般认为，在厌氧生物处理过程中约有 70%的 CH4产自乙酸的分解，其余的则产自 H2和 CO2。主要优点：能耗低，且还可回收生物能（沼气）；污泥产量低；可对好氧工艺不能降解的某些有机物进行降解或部份降解低碳讲座 低碳经济与环境工程的发展 10 of 232.4 废水三相流化床技术1. 生物膜厚度可控，有利于保持较高的生物活性2. 充氧能力强，氧的利用率高3. 载体流化性能好，载体流失量少4. 反应器的有机负荷高5. 新型载体提高处理和分离效率6. 结构紧凑，设备一体化好氧生物流化床两相：体外充氧流化床三相：传统三相生物流化床外循环三项生物流化床内循环三项生物流化床低碳讲座 低碳经济与环境工程的发展 11 of 232.5 化学催化还原技术化学还原方法零价金属 /活性氢处理目标污染物 :卤代有机污染物 , 多环芳烃 ,有机硫化物 , 重金属离子 ,硝基芳烃化合物 ,偶氮染料 ,硝酸盐 ,硫酸盐 , 氮氧化物 , 硫氧化物高级氧化过程.OHNon-thermalplasmaElectron beamPhotocatalyticoxidationH2O2/O3/UVH2O2/UVH2O2/O3O3/UVElectro,Sonochemical-radialSCWOWAO氯代有机溶剂：三氯乙烯、氯仿有机氯农药 /化工产品的中间体：氯酚、氯苯、 2,4-D、 2,4,5-T、 CFC、 PVCPOPs： PCBs、 PCDD/PCDF、 PFOS/PFOA、 PBDE低碳讲座 低碳经济与环境工程的发展 12 of 232.6 微生物燃料电池工作原理：在阳极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和阳极之间进行有效传递，并通过外电路传递到阴极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到阴极，氧化剂 (一般为氧气 )在阴极得到电子被还原与质子结合成水。低碳讲座 低碳经济与环境工程的发展 13 of 23目 录环境工程低碳经济总论1废水处理中的低碳技术废气处理中的低碳技术23固废处理中的低碳技术4低碳讲座 低碳经济与环境工程的发展 14 of 233.1 废气来源 废气来源：农业污染源（沼气，有机肥料，牲畜消化产物等）、工业污染源（造纸，造船，石油，化工等）、生活污染源（城市家庭装修，车辆尾气等）；其中，以碳氢化合物和苯类含量最多 有机废气：沥青烟、总烃、甲烷、非甲烷总烃、苯系物、硝基苯、有机硫化物、甲醛、酚类化合物、苯胺类、光气、甲醇、乙醛、氯苯类、总悬浮颗粒物、可吸入颗粒物 (PM10)、降尘、烟 (粉 )尘烟气参数、林格曼黑度、饮食业油烟 无机废气：一氧化碳、氮氧化物、二氧化氮、氨、氰化氢、臭氧、氟化物、二氧化硫、硫酸盐化、铬酸雾、硫化氢、硫酸雾、二硫化碳、氯气、氯化氢、汞、硫化氢 我国大气污染严重： 2003年监测的 340个城市中，空气严重污染的占 30%以上，大气环境质量不适合人类居住的城市占 66.2%，全国 73.9%的城市人口生活在不适合人类居住的大气环境质量条件下；酸雨污染区域大低碳讲座 低碳经济与环境工程的发展 15 of 233.2 有机废气处理的低碳方法 活性碳吸附法 催化燃烧法 微生物处理法 吸收法 低碳讲座 低碳经济与环境工程的发展 16 of 233.3 无机废气处理的低碳方法 -以 SO2为例 干法烟气脱硫（电子束照射法 (EBA)、脉冲电晕等离子体脱硫法、活性碳法、炉内喷钙加尾部增湿活化法） 半干法烟气脱硫（喷雾干燥法 (SDA)、循环流化床烟气脱硫法 (CFB-FGD)、增湿灰循环脱硫法 (NID)） 湿法烟气脱硫（石灰石 /石膏法、海水脱硫法、氨法脱硫工艺、氢氧化镁或氧化镁法） CaO + SO2 CaSO 3； CaSO3 + 1/2O2 CaSO 4;CaO + SO3 CaSO 4； CaO + H2O Ca(OH ) 2;SO2 + Ca( OH )2 CaSO 3 + H2OSO2 + H2O H 2SO3CaCO3 + 2H2SO3 Ca(HSO 3)2 + CO2 + H2OCa(HSO3)2 + O2 + 2H2O CaSO 4 + 2H2O +H2SO4CaCO3 + H2SO4 CaSO 4 + 2H2O+ CO2低碳讲座 低碳经济与环境工程的发展 17 of 23目 录环境工程低碳经济总论1废水处理中的低碳技术废气处理中的低碳技术23固废处理中的低碳技术4低碳讲座 低碳经济与环境工程的发展 18 of 234.1 固废处理中的低碳原则无害化、减量化、资源化 低碳讲座 低碳经济与环境工程的发展 19 of 234.2 堆肥技术 /沼气发酵 以植物性材料为主添加促进有机物分解的物质经堆腐而成的肥料 堆肥是利用各种植物残体（作物秸杆、杂草、树叶、泥炭、垃圾以及其它废弃物等）为主要原料低碳讲座 低碳经济与环境工程的发展 20 of 234.3 卫生填埋 /安全填埋 /固定化技术深圳下坪城市生活垃圾卫生填埋场 填埋工艺流程 目前最广泛的城市垃圾处置技术，较焚烧和热解的低碳价值高 垃圾围城、臭味和渗滤液问题日渐突出 固化技术是通过向废弃物中添加固化基材，使有害固体废弃物固定或包容在惰性固化基材中的一种无害化处理过程 固化处理根据固化基材的不同可以分为水泥固化、沥青固化、玻璃固化、自胶质固化等 低碳讲座 低碳经济与环境工程的发展 21 of 234.4 废旧物资回收技术 生活垃圾的资源化技术 工业固体废物的资源化技术 矿业固体废物的资源化技术 农林固体废物的资源化利用 电子废物的处理与利用 其他固体废物的回收利用 固体废物的再生技术 低碳讲座 低碳经济与环境工程的发展 22 of 234.5 受污染场地的环境修复技术 地表径流调控技术： 植被控制技术、湿地滞留地技术、湿地技术 技术原理：吸附、沉淀、过滤、生物吸收 去除污染物类型：悬浮物