低碳经济与环境工程的发展-杨波.ppt

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,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,2,3,固废处理中的低碳技术,4,地球每秒发生了什么？2.4个新生命出生生产出28.6吨金属、4台电视机、1.3辆汽车交易总额US$240,000排放762吨CO2减少0.6公顷森林中国又增加了78m2沙漠发展带来的环境问题水污染大气污染固体废弃物污染酸雨荒漠化森林锐减资源短缺耕地减少生物多样性丧失臭氧层损耗全球气候变化持久性有机物污染,1.1环境问题的由来,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；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；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,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,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,2,3,固废处理中的低碳技术,4,2.1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,2.2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。,2.3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,2.4废水三相流化床技术,生物膜厚度可控，有利于保持较高的生物活性充氧能力强，氧的利用率高载体流化性能好，载体流失量少反应器的有机负荷高新型载体提高处理和分离效率结构紧凑，设备一体化,2.5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,.,O,H,Non-thermalplasma,Electronbeam,Photocatalyticoxidation,H,2,O,2,/,O,3,/,U,V,H,2,O,2,/,U,V,H,2,O,2,/,O,3,O,3,/,U,V,Electro,Sonochemical,-radial,SCWOWAO,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,2.6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。,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,2,3,固废处理中的低碳技术,4,3.1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,3.2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,3.3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+SO2CaSO3；CaSO3+1/2O2CaSO4;CaO+SO3CaSO4；CaO+H2OCa(OH)2;SO2+Ca(OH)2CaSO3+H2O,SO2+H2OH2SO3CaCO3+2H2SO3Ca(HSO3)2+CO2+H2OCa(HSO3)2+O2+2H2OCaSO4+2H2O+H2SO4CaCO3+H2SO4CaSO4+2H2O+CO2,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,2,3,固废处理中的低碳技术,4,4.1固废处理中的低碳原则,无害化、减量化、资源化,4.2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,4.3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,4.4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,4.5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