2016《环境污染与防治专业基础与实务(中级)》大纲完美解析

环境污染与防治专业基础与实务 复习资料 第一部分基础理论知识第一部分基础理论知识 一 水污染防治基础理论知识一 水污染防治基础理论知识 一 水与水体污染 一 水与水体污染 1 1 水与水循环 水与水循环 1 1 熟悉水环境保护 熟悉水环境保护 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 2 熟悉水循环基本原理 熟悉水循环基本原理 地球表面的水在太阳辐射能和地心引力的相互作用下 水分不断的蒸发和蒸腾 并汽 化为水蒸气 上升到空中形成云 又在大气环流的作用下传播到各处 遇到适当的条件时 即成为雨或雪而降落到海洋和陆地 这些降落下来的水分 一部分渗入地下 成为土壤 或地下水 一部分经植物吸收后再经枝叶蒸腾进入大气层 一部分可直接从地面蒸发而 发散 一部分可能顺地表径流汇入江 河 湖泊流入海洋 再经水面蒸发进入大气圈 这种过程循环往复 永无止境 称作自然界水循环 2 2 废水的来源与污染物 废水的来源与污染物 1 1 掌握废水的来源与特性 掌握废水的来源与特性 根据来源不同 废水可分为生活污水 工业废水 农业退水三大类 生活污水生活污水 人们在日常生活中所产生的废水 主要包括厨房洗涤污水 工业废水工业废水 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 农业退水农业退水 农作物栽培 牲畜饲养 食品加工等过程排出的污水称为农业废水 2 2 掌握污染物种类及水质指标 掌握污染物种类及水质指标 污染物种类污染物种类 物理 物理 颜色 浊度 温度 悬浮固体 放射性 化学 化学 pH COD BOD5 TOC 氨氮 石油类 苯类 生物 生物 总大肠菌群 粪大肠菌群 埃希氏大肠菌 细菌总数等 水质指标 水质指标 物理 物理 水温 悬浮物 总不可滤残渣 0 45 m滤膜截留物质的质量 105 烘干 浑浊度 水中含有胶体状态和悬浮状态的杂质引起水的浑浊程度 色度 臭和 味 电导率等 化学指标 化学指标 杂质或污染物质的单项指标 如锰 铁 氯化物等 无机特性的综合指标 pH 酸度 碱度 硬度 总含盐量 氧化还原电位等 有机污染物的综合指标 COD 使水样中能被氧化的物质氧化所需耗用氧化剂的 量 BOD5 有氧条件下 微生物分解水体中有机物质的生物化学过程中所需溶 解氧的量 TOC 微生物指标 总大肠菌群 粪大肠菌群 埃希氏大肠菌 细菌总数等 放射性指标 总 放射性 总 放射性 单位Bq L 二 废水处理方法 二 废水处理方法 1 1 熟悉水污染对人类的危害 熟悉水污染对人类的危害 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 苯并 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 造成机体代谢障碍 皮 肤角质化 引发皮肤癌 有机磷农药会造成神经中毒 有机氯农药会在脂肪中蓄积 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 进入血液后 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 2 2 废水处理的基本途径与方法 废水处理的基本途径与方法 1 1 掌握按处理方法分类 掌握按处理方法分类 物理处理法 化学处理法 物理化学法 生物物理处理法 化学处理法 物理化学法 生物 化学处理法化学处理法 物理方法 物理方法 通过物理作用来清除废水中的污染物称为物理处理法 常用的方法是利 用过滤 沉淀 浮选等技术分离废水中的悬浮污染物 化学处理法 化学处理法 通过一些化学反应清除废水中污染物质或使其转化为其它物质从而化 有害为无害 有毒为无毒等 称为化学处理法 常用的方法有中和法 氧化法 凝聚法 石灰解析法等 中和法主要用来除废水的酸 碱性 氧化法主要是通过氧化作用加速污染物的降解和转化 一般有三种方式 一是空 气氧化法 即将废水暴露在空气中 利用空气氧化 二是化学氧化法 即在废水 中加高锰酸钾 液氯 臭氧等强氧化剂使其发生氧化反应 三是电解氧化法 即 利用电解的基本原理 使废水中有害物质通过电解过程 在阴阳两级分别发生氧 化和还原反应 以消除污染物质 化学凝聚法这是处理废水常用的一种方法 当废水中含有许多胶体物质 用物理 方法不易除去时 常加凝聚剂 如硫酸铝 硫酸铁 硫酸亚铁 明矾 铝酸钠 氧化铁等 以清除胶体带的电荷 使之变成絮状 迅速下沉 电解凝聚法电解凝聚法与化学凝聚法基本相同 即清除胶体上的电荷 使其发生 凝聚作用 不过 后者是促使胶体下沉 前者是促使肢体聚集于液体表面 电解 凝聚法常用于去除废水中的乳化油 通过电解作用使阳极电板上产生矾花 即氢 氧化铁 阴极产生氢气 矾花和气体气泡不断上升 将乳化油带至液面产生凝聚 吸附和浮托等作用 因此又称电浮选法 物理化学法 物理化学法 离子交换法 吸附法 萃取法 分离技术等 离子交换法这个方法是使硬水软化的传统方法 现在是深度处理废水和回收其 中有用物质的重要方法之一 常用于除去或回收废水中的重金属 即利用离子交换作用 把废水中希望除去的或回收的阳离子或交换 然后用水或其它液体淋洗树脂 将其中重 金属洗出 树脂复原 离子交换树脂有天然和人工合成产物两种 此外 天然的蒙脱石 沸石 多水高 岭土和伊利石等均有离子交换吸附能力 也可用于处理废水 并具有来源容易 成本低 等优点 吸附法吸附法是采用固体多孔吸附剂 吸附废水中的味 臭 色 油 酚等污 染物的处理方法 属于这类吸附剂的有活性炭 活性硅石 硅酸 白土 蒙脱石 氧化 铝和骨粉等 萃取法采用某种有机溶剂 从废水中除去或回收可溶于该溶剂中的污染物的处 理方法 例如 用重质苯 异丙醚等革取废水中的酚 泡沫分离这种方法是把空气吹入废水中 或者在废水中投放表面活性物质 使 水中形成许多泡沫 水中表面活性或非活性污染物质吸附在泡沫上 升至水面 不断刮 去泡沫 就能达到去除污染物的目的 分离技术膜分离技术可分为电渗析法 扩散渗析法 反渗透法和超滤法四种形 式 a 电渗析法 溶液中的离子在直流电场的作用下 有选择地通过离子交换膜进行 定向迁移 此法多用于海水和苦咸水除盐 制取去离子水等 b 扩散渗析 即为浓差渗析 利用半透膜 只能透过溶剂或只透过溶质的膜 使 溶液中的溶质由高浓度一侧 通过膜向低浓度一侧迁移 此法主要用于酸 碱废液的处 理 回收和有机 无机电解质的分离 纯化 c 反渗透 以压力为推动力 把水溶液中的水分离出来 同时分离 浓缩溶液中 的分子态或离子态物质的方法 反渗透法在化工分离技术 硬水软化 制取高纯水和分 离细菌 病毒等方面得到广泛应用 d 超滤法 是以压力为推动力 使水溶液中大分子物质和水分离 其本质是机械 筛滤 在这种方法中 膜表面孔隙大小是主要控制因素 生化处理法 生化处理法 利用自然界存在的各种微生物 将废水中有机物进行降解 达到废 水净化的目的 根据废水处理过程中起作用的微生物对氧气要求的不同 废水的生物处 理分为好气和厌气生物处理两类 好气生物处理法 在废水中通过大量空气 促使好气微生物大量繁殖 并注意 调节pH值 6 9 温度 20 30 和增加必要的养料 BOD N P 100 5 1 等 使之有利于微生物的生长和发育 它们能将废水中的有机物大量分解 分解为 CO2 H2O NH3和硫酸盐 磷酸盐等 达到去除有机污染物质的目的 嫌气生物处理 是在缺氧条件下 利用嫌气微生物来进行废水处理 这种办法 常用于处理有机质含量高的废水 即生化需氧量在5000 10000mg L以上的废水 物理法 物理法 利用物理作用处理 分离和回收废水中的污染物 如 用沉淀法去除水中 相对密度大于1的悬浮颗粒的同时回收这些颗粒物 浮选法 或气浮法 可去除乳状油 滴或相对密度接近1的悬浮物 过滤法可去除水中的悬浮颗粒 蒸发法用于浓缩废水中 不挥发性的可溶性物质等 化学法 化学法 利用化学反应或物理化学作用处理回收可溶性废物或胶状物质 如 中和 法用于中和酸性或碱性废水 萃取法利用可溶性废物在两相中溶解度不同的分配 回收 酚类 重金属等 氧化还原法用来去除废水中还原性或氧化性污染物 杀灭天然水体中 的病源菌等 生物法 利用微生物的生化作用处理废水中的有机物 如 生物过滤法和活性污泥 法用来处理生活污水或有机生产废水 2 2 掌握按处理程度分类 掌握按处理程度分类 一级处理 二级处理 三级处理一级处理 二级处理 三级处理 城市污水成分的99 9 是水 固体物质仅占0 03 0 06 左右 城市污水的BOD 一般在75 300mg L 根据对污水的不同净化需求 废水处理的各种步骤可划分为一级 二级和三级处理 一级处理 一级处理 主要去除废水中悬浮固体和漂浮物质 同时还通过中和或均衡等预处理 对废水进行调节以便排入受纳水体或二级处理装置 主要包括筛滤 沉淀 浮选等物理 处理法 经过一级处理后 废水的BOD一般只去除30 左右 达不到排放标准 仍需进行 二级处理 二级处理 二级处理 主要去除废水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质 主要采用生物处理 和絮凝等方法 BOD去除率可达90 以上 处理水可以达标排放 生物法主要是除去一级 处理后废水中的有机物 絮凝法是去除废水中的无机悬浮物和胶体颗粒物或低浓度有机 物 三级处理 三级处理 是在一级 二级处理的基础上 对难降解的有机物 磷 氮等营养性物 质进一步处理 控制富营养化或达到使废水能够重新回用 采用的方法可能有混凝 过 滤 离子交换 反渗透 超滤 消毒等 二 大气污染防治基础理论知识二 大气污染防治基础理论知识 一 大气污染物的形成 一 大气污染物的形成 1 1 大气污染 大气污染 1 1 了解地球大气层 大气组成和大气结构 了解地球大气层 大气组成和大气结构 大气组成分为恒定 可变和不定三种组分 大气组成分为恒定 可变和不定三种组分 氮78 09 氧20 95 氩0 93 加上 微量的氖 氦 氪 氙 氡等稀有气体为恒定 水蒸气 4 以下 和二氧化碳 0 02 0 04 为可变 不定组分来源有二 1 自然界的火山爆发 森林火灾 地震 等自然灾害 形成的尘埃 硫化氢等 2 人类生产活动产生的 硫氧化物 氨氧化物等 在均质层中 根据气体的温度沿地球表面垂直方向的变化 分为对流层对流层 12千米 每 上升100米 气温降低0 6 平流层平流层 38km 臭氧在该层 中间层中间层 35km 热层热层 630km 电离层 逸散层逸散层 2 2 掌握大气污染的概念 掌握大气污染的概念 自然界中局部的质能变化和人类的生产和生活活动 改变大气圈中某些原有组分和 向大气中排放有毒有害物质 以致使大气质量恶化 影响原来有利的生态平衡体系 严 重威胁着人体健康和正常工农业生产 以及对建筑物和设备财产等构成损坏即为大气污 染 3 3 了解大气污染的特点 局部 区域性 全球性 了解大气污染的特点 局部 区域性 全球性 局部 区域性 全球性局部 区域性 全球性 一般认为大气污染只发生在城市和工业区 那里的大气污染物浓度往往要比农村或郊 区高出许多倍 似乎大气污染仅局限于局部地区或是区域性问题 但从实际表现 大气污 染是全球性的问题 因为污染物最终将散布到整个大气层 4 4 熟悉大气污染的危害 对生物 材料和气候的危害 熟悉大气污染的危害 对生物 材料和气候的危害 生物危害 生物危害 动物因吸入污染空气或吃含污染物食物而发病或死亡 大气污染物可使 植物抗病力下降 影响生长发育 叶面产生伤斑或枯萎死亡 人体受害有三条途径 即吸入污染空气 表面皮肤接触污染空气和食入含大气污染物的食物 除可引起呼吸道 和肺部疾病外 还可对心血管系统 肝等产生危害 严重的可夺去人的生命 材料危害 材料危害 大气污染可使建筑物 桥梁 文物古迹和暴露在空气中的金属制品及皮 革 纺织等物品发生性质的变化 造成直接和间接的经济损失 S02与其他酸性气体可腐 蚀金属 建筑石料及玻璃表面 S02还可使纸张变脆 褪色 使胶卷表面出现污点 皮革 脆裂并使纺织品抗张力降低 03及SO2会使染料与绘画褪色 从而对宝贵的艺术产品造成 威胁 气候危害 气候危害 大气污染还会导致降水规律的改变 水循环对于地球上人类的生存是至 关重要的 大气污染影响凝聚作用与降水形成 有可能导致降水的增加或减少 大气污 染对降水化学的影响表现在酸性化合物的输入 即出现酸雨 酸雨会导致土壤变化 继 而引起水体的pH值变化和化学变化 破坏高空臭氧层 形成臭氧空洞 二氧化碳等温室 气体的增多会导致地球大气增暧 导致全球天气灾害增多 烟尘等气溶胶粒子增多 使 大气混浊度增加 减弱太阳辐射 影响地球长波辐射 可能导致天气气候异常 5 5 熟悉全球性大气污染问题 酸雨 温室效应 臭氧层破坏 熟悉全球性大气污染问题 酸雨 温室效应 臭氧层破坏 酸雨 pH值10 m 飘尘 0 1 10 m 总悬 浮颗粒物 TSP d 100 m 飞灰 黑烟 液滴 轻雾 重雾 气态污染物 气态污染物 硫氧化物 氮氧化物 碳氧化物 碳氢化物 硫酸烟雾 光化学烟雾 按形成过程分为 一次污染物 二次污染物 一次污染物 一次污染物 直接从污染源排放的污染物质 SO2 CO NO 颗粒物等 二次污染物 二次污染物 由一次污染物在大气中相互作用经化学反应或光化学反应形成的与一 次污染物的物理 化学性质完全不同的新的大气污染物 其毒性比一次污染物还强 如 硫酸及硫酸盐气溶胶 硝酸及硝酸盐气溶胶 臭氧 光化学烟雾等 2 2 掌握主要大气污染物的来源 掌握主要大气污染物的来源 天然污染源 天然污染源 自然污染源是由于自然原因 如火山爆发 森林火灾等 而形成 人为污染源 人为污染源 由于人们从事生产和生活活动而形成 在人为污染源中 又可分为 固定的 如烟囱 工业排气筒 和移动的 如汽车 火车 飞机 轮船 两种 工业企业工业企业工业企业是大气污染的主要来源 也是大气卫生防护工作的重点之一 随 着工业的迅速发展 大气污染物的种类和数量日益增多 由于工业企业的性质 规模 工艺过程 原料和产品种类等不同 其对大气污染的程度也不同 生活炉灶与采暖锅炉生活炉灶与采暖锅炉在居住区里 随着人口的集中 大量的民用生活炉灶和采暖锅 炉也需要耗用大量的煤炭 特别在冬季采暖时间 往往使受污染地区烟雾弥漫 这也是 一种不容忽视的大气污染源 交通运输交通运输近几十年来 由于交通运输事业的发展 城市行驶的汽车日益增多 火车 轮船 飞机等客货运输频繁 这些又给城市增加了新的大气污染源 其中具有重要意义 的是汽车排出的废气 汽车污染大气的特点是排出的污染物距人们的呼吸带很近 能直 接被人吸入 汽车内燃机排出的废气中主要含有一氧化碳 氮氧化物 烃类 碳氢化合 物 铅化合物等 3 3 掌握 掌握粉尘的物理性质粉尘的物理性质 粉尘的密度粉尘的密度 粉尘的安息角与滑动角粉尘的安息角与滑动角 1 安息角 粉尘从漏斗连续落下自然堆积形成的圆锥体母线与地面的夹角 2 滑动角 自然堆积在光滑平板上的粉尘随平板做倾斜运动时粉尘开始发生滑动的平 板倾角 3 安息角与滑动角是评价粉尘流动特性的重要指标 4 安息角和滑动角的影响因素 粉尘粒径 含水率 颗粒形状 颗粒表面光滑程度 粉尘粘性 粉尘的比表面积粉尘的比表面积 单位体积粉尘所具有的表面积 以质量表示的比表面积 以堆积体积表示的比表面积 粉尘的含水率粉尘的含水率 1 粉尘中的水分包括附在颗粒表面和包含在凹坑和细孔中的自由水分以及颗粒内 部的结合水分 2 含水率 水分质量与粉尘总质量之比 3 含水率影响粉尘的导电性 粘附性 流动性等物理特性 4 吸湿现象 粉尘的润湿性粉尘的润湿性 1 润湿性润湿性 粉尘颗粒与液体接触后能够互相附着或附着的难易程度的性质 23 6 V SV S Scmcm Vd 2 6 m ppSV S Scmg Vd 23 1 6 1 1 bV SV S SScmcm Vd 2 润湿性与粉尘的种类 粒径 形状 生成条件 组分 温度 含水率 表面粗 糙度及荷电性有关 还与液体的液体的表面张力及尘粒与液体之间的粘附力和 接触方式有关 3 粉尘的润湿性随压力增大而增大 随温度升高而下降 4 润湿速度 5 润湿性是选择湿式除尘器的主要依据 粉尘的荷电性和导电性粉尘的荷电性和导电性 粉尘的荷电性粉尘的荷电性 天然粉尘和工业粉尘几乎都带有一定的电荷 荷电因素 电离辐射 高压放电 高温产生的离子或电子被捕获 颗粒间 或颗粒与壁面间摩擦 产生过程中荷电 天然粉尘和人工粉尘的荷电量一般为最大荷电量的1 10 荷电量随温度增高 表面积增大及含水率减小而增加 且与化学组成有关 粉尘的导电性粉尘的导电性 比电阻 导电机制 a 高温 200 以上 粉尘本体内部的电子和离子 体积比电阻 b 低温 100 以下 粉尘表面吸附的水分或其他化学物质 表面积比电 阻 c 中间温度 同时起作用 比电阻对电除尘器运行有很大影响 最适宜范围104 1010 粉尘的粘附性粉尘的粘附性 1 粘附和自粘现象 2 粘附力 克服附着现象所需要的力 3 粘附力 分子力 范德华力 毛细力 静电力 库仑力 4 断裂强度 表征粉尘自粘性的指标 等于粉尘断裂所需的力除以其断裂的接触面 积 5 分类 不粘性 微粘性 中等粘性 强粘性 6 粒径 形状 表面粗糙度 润湿性 荷电量均影响粘附性 粉尘的自燃性和爆炸性粉尘的自燃性和爆炸性 自燃性自燃性 存放过程中自然发热 存放过程中自然发热 达到燃点 燃烧 自然发热的原因 氧化热 分解热 聚合热 发酵热 20 20 min 20 L vmm d V cm j cm 影响因素 粉尘的结构和物化特性 粉尘的存在状态和环境 爆炸性爆炸性 粉尘发生爆炸必备的条件 可燃物与空气或氧气构成的可燃混合物达到一定的浓度 最低可燃物浓度 爆炸浓度下限 爆炸浓度上限 存在能量足够的火源 二 大气物理化学基础 二 大气物理化学基础 1 1 大气污染物扩散与气象的关系 大气污染物扩散与气象的关系 1 1 了解地球大气特征 了解地球大气特征 用气温的垂直分布把大气分成对流层 平流层 中间层 暖层和散逸层 对流层 对流层 地球大气层靠近地面的一层 它同时是地球大气层里密度最高的一层 它 蕴含了整个大气层约75 的质量 以及几乎所有的水蒸气及气溶胶 平流层 平流层 亦称同温层 是地球大气层里上热下冷的一层 此层被分成不同的温度层 当中高温层置于顶部 而低温层置于低部 它与位于其下贴近地表的对流层刚好相反 对流层是上冷下热的 中间层 中间层 又称中层是指自平流层顶到85千米之间的大气层 电离层 电离层 是地球大气的一个电离区域 60千米以上的整个地球大气层都处于部分电 离或完全电离的状态 电离层是部分电离的大气区域 完全电离的大气区域称磁层 暖层 暖层 位于中间层上部 暖层上界距地表约800公里 有原子氧和分子氮组成 散逸层 散逸层 是暖层顶以上大气层的统称 也叫散逸层 外层 它是大气的最高层 是 大气圈和星际空间的过渡带 2 2 了解大气污染物扩散方式 了解大气污染物扩散方式 大气污染物在扩散过程中 除了在湍流湍流及平流输送平流输送的主要作用下被稀释稀释外 对于不 同性质的污染物 还存在沉降 化合分解 净化等质量转化和转移沉降 化合分解 净化等质量转化和转移作用 虽然这些作用 对中 小尺度的扩散为次要因素 但对较大粒子沉降的影响较大粒子沉降的影响仍须考虑 大气及下垫面的 净化作用主要有干沉积 湿沉积和放射性衰变等 3 3 掌握气象要素 掌握气象要素 气温 气温 对流层内 随着高度的增加气温逐渐降低 这是因为地面是大气的主要和直 接的热源 所以近地面层的温度比上层要高 另一方面 水汽和固体杂质的分布从低空 向高空减少 他们吸收地面辐射的能力很强 也使得近地面层气温比上层要高 气温随 高度的变化通常以气温垂直递减率 d来表示 气温沿垂直高度的分布 这种曲线称为气 温沿高度分布曲线或温度层结曲线 大气中温度层结有四种类型 气温随高度增加而递减 0 正常分布层结或递减 层结 气温直减率等于或近似等于干绝热直减率 d 中性层结 气温不随高度变 化 0 等温层结 气温随高度增加而增加 0 逆温 风 风 风是空气的水平运动 在低层大气中因为受地面摩擦力的影响 风速随高度增 大 形成了有一定规律的垂直分布或称为风的廓线 在大气边界层以上的自由大气层中 气流不受地面摩擦力的影响为地转风 在大气边界层的上层和近地层中由于各自气流受 力的差异 形成了特殊的气流分布 这便是下面将要讲述的内容 风直接携带污染物输 送 而且影响污染物的扩散 因此风的大小和分布对污染物的分布有很大关系 2 2 大气污染化学 大气污染化学 1 1 了解降水与大气污染 了解降水与大气污染 湿沉积 对较大粒子沉降的影响须考虑 包括大气中的水汽凝结物 云或雾 与降水 雨或雪 对污染物的净化作用 厂址选择还要适当考虑其它象条件 如低云和雾较多的地区容易形成更大的污染 而降水较多的地区由于雨水可以净化空气中的污染物 使得污染物浓度降低 空气往往 较洁净 当降雨与固定的盛行风常常同时出现的地区 厂址选择中应考虑被污染的雨水 可能会被风吹向下风方向的问题 2 2 了解酸雨化学 了解酸雨化学 2SO2 2H2O O2 2H2SO42NO O2 2NO2 4NO2 2H2O O2 4HNO3NH3 HNO4 NH4NO3 3 3 了解臭氧破坏化学 了解臭氧破坏化学 CFCl3 h CFCl2 ClNO O3 NO2 O2 CFCl2 h CFCl ClNO2 O NO O2 Cl O3 ClO O2ClO O Cl O2 总反应 O O3 2O2 3 3 大气污染扩散模式 大气污染扩散模式 1 1 了解点源扩散模式了解点源扩散模式 2 2 了解线源扩散模式了解线源扩散模式 一 湍流与湍流扩散理论 1 湍流 正态分布 低层大气中的风向是不断地变化 上下左右出现摆动 同时 风速也是时强时弱 形成迅速的阵风起伏 风的这种强度与方向随时间不规则的变化形成的空气运动称为大 气湍流 气体污染物进入大气后 一面随大气整体飘移 同时由于湍流混合 使污染物 从高浓度区向低浓度区扩散稀释 其扩散程度取决于大气湍流的强度 根据湍流形成的原因可分为两种湍流 一种是动力湍流 它起因于有规律水平运动 的气流遇到起伏不平的地形扰动所产生 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近的温度不均一 近地面空气受热膨胀 而上升 随之上面的冷空气下降 从而形成垂直运动 二 高斯扩散模式 一 连续点源的扩散 连续点源一般指排放大量污染物的烟囱 放散管 通风口等 排放口安置在地面的 称为地面点源 处于高空位置的称为高架点源 1 大空间点源扩散 高斯扩散公式的建立有如下假设 风的平均流场稳定 风速均匀 风向平直 污染物的浓度在y z轴方向符合正态分布 污染物在输送扩散中质量守恒 污染 源的源强均匀 连续 2 高架点源扩散 在点源的实际扩散中 污染物可能受到地面障碍物的阻挡 因此应当考虑地面对扩 散的影响 处理的方法是 或者假定污染物在扩散过程中的质量不变 到达地面时不发 生沉降或化学反应而全部反射 或者污染物在没有反射而被全部吸收 实际情况应在这 两者之间 3 地面点源扩散 二 连续线源的扩散 当污染物沿一水平方向连续排放时 可将其视为一线源 如汽车行驶在平坦开阔 的公路上 线源在横风向排放的污染物浓度相等 这样 可将点源扩散的高斯模式对变 量y积分 即可获得线源的高斯扩散模式 但由于线源排放路径相对固定 具有方向性 若取平均风向为x轴 则线源与平均风向未必同向 所以线源的情况较复杂 应当考虑线 源与风向夹角以及线源的长度等问题 三 连续面源的扩散 常用的面源扩散模式为虚拟点源法 即将城市按污染源的分布和高低不同划分为若干 个正方形 每一正方形视为一个面源单元 边长一般在0 5 10km之间选取 三 大气污染物治理方法 1 掌握除尘器的分类及工作原理 除尘器的使用作用原理及分类除尘器的使用作用原理及分类 除尘器是从含尘气体中分离并捕集粉尘 炭粒 雾滴的装置 除尘器的性能用可处 理的气体量 气体通过除尘器时的阻力损失和除尘效率来表达 按分离 捕集的作用原理 可分为以下五类 机械除尘器机械除尘器 利用重力 惯性力 离心力等机械力将尘粒从气体中分离出来的装置利用重力 惯性力 离心力等机械力将尘粒从气体中分离出来的装置 重力除尘器重力除尘器 这种除尘器的工作原理是 含尘气体通过管道的扩大部分 重力沉降室 流速大大 降低 较大尘粒即在重力作用下沉降下来 为避免气流旋涡将已沉降尘粒带起 常在沉 降室加挡板 通过沉降室的气流速度不得大于 3 米 秒 压力损失一般为 10 20 毫米水 柱 能捕集粒径大于 50 微米的尘粒 重力除尘器有干式和湿式之分 干式除尘效率为 40 60 湿式除尘效率为 60 80 重力除尘器适用于含尘气体预净化 为提高除尘效 率 可降低沉降室高度或设置多层沉降室 惯性力除尘器惯性力除尘器 工作原理是 含尘气流冲击在挡板或滤层上 气流急转 尘粒即在惯性力作用下与 气流分离 有碰撞型和回转型两类其中 1 和 2 为碰撞型 3 和 4 为回转型 4 也称百叶窗 型 惯性力除尘器适用于捕集粒径 10 微米以上的尘粒 因易堵塞 对粘结性和纤维性 粉尘不适用 其压力损失因结构而异 一般为 30 70 毫米水柱 除尘效率为 50 70 离心力除尘器离心力除尘器 它是利用气流在旋涡运动中产生的离心力以清除气流中尘粒的设备 最常用的是旋 风除尘器 旋风除尘器工作时气流从上部沿切线方向进入除尘器 在其中作旋转运动 尘 粒在离心力的作用下被抛向除尘器圆筒部分的内壁上降落到集尘室 离心力除尘器于 1885 年开始使用 已发展成多种型式 如气流轴向引入 灰尘出口轴向配置或周边配置 其特点是结构简单 造价低 没有运动部件 压力损失一般为 40 150 毫米水柱 适用 于去除大于 5 微米的尘粒 保护膜 除尘效率约 70 90 多管式旋风除尘器 简称多管除尘器 多管式旋风除尘器 简称多管除尘器 是由若干个单管旋风塑烧板组合起来的 可将若干个直径较小的旋风除尘器并联起 来 也可将旋风除尘器串联起来 前级用直径较大的旋风除尘器 后级用直径小的 并 联多管除尘器可制成立式 卧式和倾斜式等多种结构 中国定型生产的多管除尘器 筒体 直径有 150 和 250 毫米两种 有 9 管 12 管和 16 管等规格 多管除尘器可去除粒径为 3 微米以上的尘粒 压力损失为 50 200 毫米水柱 除尘效率为 85 95 洗涤除尘器洗涤除尘器 利用水洗涤含尘气体使气体净化的装置 包括水浴式除尘器利用水洗涤含尘气体使气体净化的装置 包括水浴式除尘器 泡沫式除尘器泡沫式除尘器 文文 丘里管除尘器丘里管除尘器 水膜式除尘器等 水膜式除尘器等 重力喷淋除尘器重力喷淋除尘器 又称喷雾塔或洗涤塔 含尘气体通过喷淋液的液滴空间时 因尘粒和液滴之间碰撞 拦截和凝聚等作用 较大尘粒因重力沉降下来 与洗涤液一起从塔底排走 为保证塔内 气流均匀 常用多孔分布板或填料床 重力喷淋除尘器压力损失小于 25 毫米水柱 常用 于去除粒径大于 50 微米的尘粒 这种塑烧板具有结构简单 阻力小 操作方便等特点 但耗水多 占地面积大 效率较低 旋风洗涤除尘器旋风洗涤除尘器 这种除尘器捕集粒径小于 5 微米的尘粒 适用于气量大 含尘浓度高的场合 常用 的有旋风水膜除尘器 旋筒式水膜除尘器和中心喷雾旋风除尘器 旋风水膜除尘器是由 除尘器筒体上部的喷嘴沿切线方向将水雾喷向器壁 使壁上形成一层薄的流动水膜 含 尘气体由筒体下层以入口流速约 15 22 米 秒的速度切向进入 旋转上升 尘粒靠离心 力作用甩向器壁 粘附于水膜 随水流排出 气流压力损失为 50 75 毫米水柱 除尘效 率可达到 90 95 卧式旋风水膜除尘器卧式旋风水膜除尘器 又称鼓式除尘器或旋筒式除尘器 气流进入除尘器后沿螺旋通道作旋转运动 在离 心力作用下 尘粒被甩向筒壁 气流以高速冲击水箱内的水面 尘粒便落入水中 气流 冲击水面激起的水滴和尘粒碰撞 也能把尘粒捕获 携带水滴的气流继续作旋转运动 水滴被甩向器壁 形成水膜 把落在壁上的尘粒捕获 气流压力损失为 80 100 毫米水 柱 中心喷雾旋风除尘器中心喷雾旋风除尘器 中心设喷雾多孔管 含尘气流由下部切向引入 尘粒被离心力甩向器壁 由于水滴 同尘粒的碰撞作用和器壁水膜对尘粒的粘附作用而除去尘粒 气流压力损失为 50 200 毫米水柱 适用于小于 0 5 微米的尘粒 除尘效率为 95 98 隔膜泵除尘器隔膜泵除尘器 依靠气流自身的动能 冲击液体表面而激起水滴和水花的除尘器 如冲击水浴式除 尘器 含尘气流从喷口高速喷入 冲击水面后改变方向 大颗粒粉尘便被水捕获 气流继 续通过水层流动 激起大量水花 泡沫和雾滴 尘粒又被捕获 除尘效率可达 80 95 压力损失约为 100 150 毫米水柱 此外 还有按同样工作原理制成的冲激式和双叶片冲 激式除尘机组 泡沫除尘器泡沫除尘器 又称泡沫洗涤器 或简称泡沫塔 塔中有一块或几块多孔筛板 洗涤液流到塔板上 保持一定的液层高度 含尘气流从塔下部导入 均匀穿过塔板上的小孔而分散于液流中 同时产生大量泡沫 增加了气液两相接触表面积 使尘粒被液体捕集 除尘效率主要取 决于泡沫层厚度 泡沫层厚 30 毫米时 除尘效率为 95 99 泡沫层厚 120 毫米时 除 尘效率可达 99 5 以上 气流压力损失 50 80 毫米水柱 射流洗涤除尘器射流洗涤除尘器 这种除尘器的工作原理是 水在高压 3 5 7 千克力 厘米 2 下注入喷射器 抽吸含尘 气体 使气流中的尘粒与水滴碰撞而被捕集 然后水滴和气体的混合物进入沉降室 水滴 同尘粒从气流中被分离出来 达到除尘目的 这种除尘器适用于去除粒径 0 5 微米以上 的尘粒 除尘效率约 90 因用水量大 运转费用较高 不适用于大量含尘气体的处理 填料床洗涤除尘器填料床洗涤除尘器 又称填料塔 经过喷淋液淋湿的填料层 有很大的湿润表面 含尘气流通过填料层 时 尘粒撞上湿填料表面即被俘获而除去 这种除尘器可除去粒径 3 微米以上的尘粒 除 尘效率约为 90 气流压力损失 15 50 毫米水柱 填料床洗涤除尘器有立式和卧式 单 层填料和多层填料 固定床 移动床和流化床 平流式和错流式等多种 文丘里除尘器文丘里除尘器 又称文氏管除尘器 由文氏管凝聚器和除雾器组成 凝聚器由收缩管 喉管和扩散 管组成 含尘气体进入收缩管后 流速增大 进入喉管时 流速达到最大值 洗涤液从 收缩管或喉管加入时 气液两相间相对流速很大 液滴在高速气流下雾化 气体湿度达 到饱和 尘粒被水湿润 尘粒与液滴或尘粒与尘粒之间发生激烈碰撞和凝聚 在扩散管 中 气流速度减小 压力回升 以尘粒为凝结核的凝聚作用加快 凝聚成粒径较大的含尘 液滴 而易于被捕集 文氏管除尘器适用于去除粒径 0 1 100 微米的尘粒 除尘效率为 80 95 压力损失达 300 800 毫米水柱 文氏管如带有调节喉管直径的装置 在处理 的气体流量变化时 除尘效率不会降低 文氏管构造有多种形式 按断面形状分为圆形 和方形两种 按喉管构造分为喉管直径可调的和喉管直径固定的两种 按液体雾化方式 可分为预雾化和不预雾化的 从 70 年代初开始 有的工厂用蒸汽和热水湿式除尘器 除 尘效率可提高到 99 9 而且可以利用工厂的余热 过滤式除尘器包括布袋除尘器和颗粒层除尘器等 过滤式除尘器包括布袋除尘器和颗粒层除尘器等 袋式除尘器袋式除尘器 属于过滤除尘器 它是含尘气流通过过滤材料 将粉尘分离 捕集的装置 含尘气 体从下部引入圆筒型滤袋 在穿过滤布的空隙时 尘粒因惯性 接触和扩散等作用而被 拦截下来 若尘粒和滤料带有异性电荷 则尘粒吸附于滤料上 可以提高除尘效率 但 清灰较困难 若带有同性电荷 则降低除尘效率 但清灰较容易 袋式除尘器可清除粒径 0 1 微米以上的尘粒 除尘效率达 99 气流压力损失 100 200 毫米水柱 布袋材料可 用天然纤维或合成纤维的纺织品或毡制品 净化高温气体时 可用玻璃纤维作过滤材料 按照从滤布上清灰方法的不同 可分为三种型式 间歇清洁型是暂时停止工作 用敲打或 用震荡器清除积灰 也可用压缩空气反向吹洗 周期清洁型是几组袋式除尘器 按顺序每 隔一定时间停止一组的工作 然后进行清理 连续清洁型是用不断移动的气环反吹或用脉 冲反吹空气方法清除积尘 用脉冲方式清除积尘的称为脉冲式除尘器 袋式除尘器缺点是对通过的气体不起冷却作用 占地面积较大 优点是装置简单 除尘效率高 回收的干粉尘能直接利用 颗粒层除尘器颗粒层除尘器 是利用颗粒状物料 如硅石 砾石 焦炭 金属屑 陶粒等 作填料层的内滤式除 尘装置 捕集灰尘种类多 除尘效率受气温 气量 灰尘波动大的影响小 滤尘机制与 袋式除尘器相似 主要靠筛滤 惯性碰撞 截留及扩散作用等 使粉尘附着于颗粒滤料 及尘粒表面上 过滤效率随颗粒层厚度及其上积附粉尘层厚度的增加而提高 压力损失 亦随之提高 颗粒层除尘器具有结构简单 维修方便 耐高温 耐腐蚀 效率高 占地面积小 投资省等优点 我国使用的颗粒层除尘器有塔式旋风颗粒层除尘器和沸腾床颗粒层除尘 器 对于前者 含尘气体经旋风除尘器预净化后引入带梳耙的颗粒层 使细粉尘被阻留 在填料表面活颗粒层空隙中 填料层厚度一般为 100 150mm 滤料常用粒径 2 4 5mm 石英 砂 过滤气速为 30 40m min 清灰时反吹空气以 45 50m min 的气速按相反方向鼓进颗粒 层 使颗粒层处于活动状态 同时旋转梳耙搅动颗粒层 反吹时间 15min 反吹周期为 30 40min 总压力损失为 1700 2000Pa 总除尘效率在 95 以上 反吹清灰的含尘气流在 返回旋风除尘器 这类除尘器常采用 3 20 个筒的多筒结构 排列成单行或双行 每个单 筒可连续运行 1 4 小时 沸腾颗粒层除尘器不设梳耙清灰 反吹清灰风速较大 50 70m min 使颗粒层处于沸腾状态 声波除尘器声波除尘器 含尘气体在声波振动下 引起尘粒共振 尘粒相互碰撞 然后凝聚 声波除尘器由声 波发生源 凝聚塔 集尘器等组成 又常与离心力除尘器串联使用 声波源位于凝聚塔 上部 在凝聚塔内产生强度约 150 分贝的声波 使尘粒发生碰撞而凝聚起来 尘粒在有效 高度 10 20 米的塔内 滞留几秒至十几秒后 由集尘器捕集 声波除尘器可处理粒径 0 1 100 微米的尘粒 压力损失为 60 100 毫米水柱 除尘效率为 80 95 其特点是 适应性大 能处理高温和高浓度的含尘气体 也能在湿式状态下使用 但有噪声 静电除尘器静电除尘器 1906 年 F G 科特雷尔首先研制成功 因此也称科特雷尔静电除尘器 它是利用强电 场使气体发生电离 气体中的粉尘也带有电荷 并在电场作用下与气体分离 除尘器的电 极形式有平板式和管式两种 通常负极称放电极 正极称集尘极 或沉降极 如管式 静电除尘器把 220 伏 或 380 伏 的交流电经过升压整流装置 变为 3 6 万伏左右的高 压直流电 绝缘进入电晕线 圆筒壁为集尘极 由导线接地 电晕线和圆筒壁之间形成 静电场 电晕线周围空气产生电离 形成大量负离子和电子 向集尘极运动 含尘气体 从除尘器进口处进入除尘器 不带电的尘粒和负离子结合 带上负电 运动到集尘极后 失去电荷成中性 通过振动等沿集尘极落入灰斗 净化后的气体 从除尘器出口处排出 静电除尘器消耗的能量比其他除尘器少 气流压力损失一般为 10 50 毫米水柱 除尘效率高达 90 99 9 适用于去除粒径 0 05 50 微米的尘粒 可用于高温 高压的 场合 能连续操作 缺点是设备庞大 投资较高 其他型式的除尘器其他型式的除尘器 除上述已定型生产的各种除尘器外 还有高梯度磁力除尘器 静电湿式除尘器 陶 瓷过滤除尘器等 钢铁工业废气中的尘粒约有 70 以上具有强磁性 因此可以使用高梯 度磁过滤器 如转炉烟尘 主要是强磁性的微粒 用磁过滤器捕集粒径 0 8 微米以上的尘 粒 效率达 99 压力损失为 170 毫米水柱 静电湿式除尘器装有高压电离器 使气流中 的尘粒在进入有填料的洗涤区前荷电 荷电尘粒就被填料吸引而被水冲洗掉 这种除尘 器去除粒径 0 1 微米的尘粒的效率可达 90 陶瓷过滤除尘器是用微孔陶瓷作为滤料 可 以用于高温气体的除尘 滤料微孔可做成不同孔径 如孔径为 1 微米 粒径 1 微米以上的 粉尘可以全部捕集 据试验 孔径为 0 85 微米时 粒径大于 0 1 微米的尘粒也可以捕集 2 熟悉气态污染物治理方法 吸收 吸附 催化 燃烧 冷凝 吸收法吸收法 是利用气体在液体中溶解度的不同来分离和净化气体混合物的一种操作过程 可分为物理吸收和化学吸收两大类 吸附法吸附法 吸附法净化气体污染物的设备与废水处理中的设备类似 也可分为固体床 移 动床 流动床三类 冷凝法冷凝法 采用降低系统温度或提高系统压力的方法使气态污染物冷凝并从废气中分离出 来的过程 它尤其适用于处理含高浓度 一般在10000ppm以上 有回收价值的有 机气态污染物的气体 分为接触冷凝器和表面冷凝器两种 催化法催化法 是使待处理气态污染物通过催化剂床层 在催化剂的作用下发生催化反应 使 之转化为无害物质或易于处理和回收利用物质的方法 燃烧法燃烧法 是利用燃烧过程将废气中可燃性气体 有机蒸气 微细的尘粒等转变为无害或 易除去物质的方法 三 固体和噪声污染控制三 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 一 固体废物的定义与分类 污染与控制及管理体系 1 1 固体废物的定义与分类 固体废物的定义与分类 1 1 了解固体废物的定义及特征 了解固体废物的定义及特征 定义 定义 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弃物管理的物品 物质 特征 特征 资源和废物相对性 富集多种污染成分的终态 污染环境的源头 固体废物中 的有害物质呆滞性大 扩散性小 危害具有潜在性 长期性和灾难性 2 2 熟悉固体废物的分类 熟悉固体废物的分类 按化学性质按化学性质可分为有机固体废物和无机固体废物 按照污染特性可分 为一般固体废物 危险废物以及放射性固体废物 由于放射性废物在管理 方法和处置技术等方面与其他废物有着明显的差异 许多国家都不将其纳 入危险废物范围内 我国 固体法 也没有涉及放射性废物的管理问题 按来源分类 按来源分类 生活垃圾 工业废物 危险废物 农业废物 放射性废 物 3 3 熟悉危险废物的定义 分类和鉴别 熟悉危险废物的定义 分类和鉴别 定义 定义 指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 危险废物的特性通常包括急性毒性 易燃性 反应性 腐蚀 性 浸出毒性和疾病传染性 分类 分类 国家1998年7月1日实施的 国家危险废物名录 中规定了47类危险废物 既有 固态 半固态的废物也有具外包装的废气 4 了解固体废物的物理 化学性质 物理性质 一般分为含水率含水率 组分组分和容重容重三个物理量 含水率含水率 垃圾中所含水分质量与垃圾总质量之比的百分数 垃圾的含水率随成分 季节 气候等条件而变化 其变化幅度为11 53 典型值15 40 组分组分 常常是以湿基表示的垃圾中某成分质量分数 容重 是指垃圾在自然状态下单位体积的重量 一般用kg m3表示 容重因成分或压实 程度的不同而不同 数据波动性较大 化学性质 有挥发分挥发分 灰分灰分 灰分熔点灰分熔点 元素组成元素组成 固定碳及发热值固定碳及发热值 挥发分挥发分 又称挥发性固体含量 用Vs 表示 Vs是反映垃圾中有机物含量近似值的指 标参数 它以垃圾在600 温度下的灼烧减量作为指标 灰分灰分 灰分熔点灰分熔点 是指垃圾中不能燃烧也不挥发的物质 即灰分是反映垃圾中无机物含 量的参数 常用符号A表示 其数值即是灼烧残留量 元素组成元素组成 主要指C H O N S及灰分的百分含量 发热值 发热值 单位质量有机垃圾完全燃烧 并使反应产物温度回到参加反应物质的起始温度 时能放出的热量 称垃圾的发热值 2 2 固体废物的污染与控制 固体废物的污染与控制 1 1 了解固体废物的污染途径 了解固体废物的污染途径 固体废物露天存放或置于处置场 其中的有害成分可通过大气 土壤 地表或地下水 间接传至人体 2 2 了解固体废物的污染危害 了解固体废物的污染危害 对土壤环境的影响 对土壤环境的影响 占用土地 破坏地貌和植被 固体废物及其淋洗和渗滤液中所含 的有害物质会改变土壤性质和结构 并对土壤中微生物产生影响 有害固体废物经过风 化 雨雪淋溶 地表径流的侵蚀 产生高温和毒水或其他反应 杀灭土壤中的微生物 使土壤丧失腐解能力 导致草木不生 对大气环境的影响 对大气环境的影响 固体废物在运输 处理 堆放中的细微颗粒 粉尘等可随 风飞扬 填埋场中逸出的沼气也会造成污染 运输处理中也会产生有害气体和粉尘 对水环境的影响 对水环境的影响 污染地表水 地下水 3 3 掌握固体废物污染控制 掌握固体废物污染控制 1 改进生产工艺 通过采用清洁生产工艺 选取精料 提高产品质量和使用寿命等 方式 从源头减少固体废物的产生量 2 发展物质循环利用工艺和综合利用技术 通过使某种产品的废物成为另一种产品 的原料 或者尽量回收固体废物中的有价值的成分进行综合利用 使尽可能少的废物进 入环境 以取得经济 环境和社会的综合收益 3 进行无害化的处理和处置 4 4 掌握固体废物的一般处理方法 掌握固体废物的一般处理方法 第一章 固体废物的预处理 一 名词解释 1 1 破碎 破碎 利用外力克服固体废物质点间的内聚力而使大块固体废物分裂成小块的过程 2 2 低温破碎 低温破碎 利用常温下难以破碎的固体废物在低温时变脆的性能对其进行破碎的方法 同时 还 可以根据不同物质的脆化温度的差异进行选择性的破碎 3 3 湿式破碎 湿式破碎 基于纸类在水力的作用下发生浆液化 从而可将废物利用与制浆造纸等工艺结合的原 理而发展起来的一种破碎方法 主要是为了回收城市垃圾中大量的纸类废物 它将含有 纸类 物质的垃圾投入特制的破碎机内 和大量水流一起剧烈搅拌 破碎 使之成为浆液 由 于破碎方法中使用大量的水 因此称为湿式破碎 二 简答 1 1 破碎的原理和目的 破碎的原理和目的 原理 原理 利用外力克服固体废物质点间的内聚力而使大块固体废物分裂成小块的过程 目的 目的 将固体废物转变成适合于进一步加工或者能经济地再处理的形状与大小 2 2 固体废物破碎的方法主要有哪些 固体废物破碎的方法主要