环境新技术现状与发展

1、1环境新技术现状与发展环境新技术现状与发展蒋文举蒋文举 （四川大学建筑与环境学院）2 环境技术与环境产业环境生物技术环境新材料技术清洁生产技术环境生态技术环境新技术现状与发展环境新技术现状与发展 3 1 1 环境技术与环境产业环境技术与环境产业1.1 环境技术 环境技术是指能节约或保护能源和自然资源、减少人类活动的环境负荷从而保护环境的生产设备、生产方法和规程、产品设计以及产品发送的方法等4 1 1 环境技术与环境产业环境技术与环境产业 硬技术：污染控制设备、环境监测仪器以及清洁生产技术 软技术 (操作及运营方法 )：废物管理 (如物料再循环、废物交换 ) 保护环境的工作与活动：环境规划、环境

2、评价、环境标志设计、环境信息系统的研制与维护等一系列管理活动与智能活动5 1 1 环境技术与环境产业环境技术与环境产业1.2 环境新技术（1） 环境生物技术（2） 环境新材料技术（3） 清洁生产技术（4） 环境生态技术6 1 1 环境技术与环境产业环境技术与环境产业 1.3 环境产业 定义: 满足用户的环境需求并从而创造出经济价值的产业 产业末端控制技术。 产业洁净技术。 产业绿色产品 (或称洁净产品 )。 产业环境功能服务。 7 2 2 环境生物技术环境生物技术 定义：定义： 利用生物体 ,生物的代谢反应过程和生物合成产物 (包括酶 )对环境进行监测、评估、以及整治和修复有关的单一或综合性的

3、现代化手段。 8 2 2 环境生物技术环境生物技术 2 2.1 .1 生物监测生物监测 传统的生物环境监测以化学分析即用成熟的仪器和生物分析 (如鱼的毒性测试 )为主, 当代生物技术的发展有望增加相关的新手段 ,如通过测定微生物的酶和细胞基团等监测环境的变化。目前研究较多的有生物发光菌、氰菌、卤素呼吸菌、苯乙烯降解菌和兰贻贝等 ,主要监测水体中的有害物和海水藻类的爆发。9 2 2 环境生物技术环境生物技术 美国的许多学者对细菌中的荧光基因 进行克隆 ,转移到具有分解能力的特种微生物体内 ,具分解能力的菌体中就有了特定的荧光标记。通过对荧光菌和荧光量的监测可以达到对专门细菌的跟踪 ,并可以了解到

4、它们与其它菌株之间在分解过程中的关系。 10 2 2. .2 2 生物修复技术生物修复技术 (1) (1) 植物修复植物修复 近 2 0年来 ,人们认识到植物吸收可以作为各种污染物的生存介质包括土壤、沤制物、排水和灌溉水等的净化技术开发。目前已有利用沙漠植物去除科威特石油污染土壤中的石油。用植物降解有机染料、有机氯化物、塑料、吸收土壤中的盐类和去除排水中的营养物等研究工作。 2 2 环境生物技术环境生物技术11 (2) (2)微生物修复微生物修复 石油污染石油污染 已分离出多种可降解石油污染物的微生物 ,并对微生物降解石油污染物的机理有了较清楚的认识。研究表明 :可降解石油的微生物具多样性 ,

5、包括细菌、真菌、酵母和菌团。 2 2 环境生物技术环境生物技术12 在科威特石油污染土壤进行的微生物修复工程表明 ,去除石油污染物效果明显 , 1 5个月土壤中碳氢化合物可降解 85.6 % 94%。在另外一个固废收集点 ,水泥混凝土层下土壤受到矿物油污染 ,最大矿物油浓度为 3 0 0 0 0mg/(kg土壤 ) ,污染层扩展到地下 5 ,估计土壤总量约 50.03 ,但没有进入地下水。 2 2 环境生物技术环境生物技术13 有机氯化物污染有机氯化物污染 具降解有机氯化物的微生物有细菌和真菌。日本Kimitu市开展了生物修复工作,该市地下水受三氯乙烯 (TCE)污染 ,浓度为200 g/L。

6、将甲烷、氧气、硝酸盐和磷酸盐注入地下水 ,7后 ,甲烷浓度逐渐降低到检出限 ,2个月后观测到TCE去除率达 5% 20%,而对照区TCE无明显减少 ,表明甲烷氯化菌可降解TCE。2 2 环境生物技术环境生物技术14 聚合物污染聚合物污染 塑料污染问题 : 1)生产可降解塑料制品. 2)寻找能降解塑料的微生物.2 2 环境生物技术环境生物技术15 2 23 3 污染物降解与去除污染物降解与去除(1)(1)固体废弃物处理固体废弃物处理 对含有有机质的固体废弃物如污泥、海岸沉积软泥、城市生活垃圾和海藻等 ,甲烷发酵仍是主要处理方法。(2)(2)有害气体的固着有害气体的固着 生物处理广泛地用于各种臭气

7、的处理中。2 2 环境生物技术环境生物技术16 (3) (3) 废水处理废水处理 城市生活污水处理中广泛应用生物处理技术。此外，好氧、厌氧生物反应器广泛地用于各种工业废水处理过程中。同时，已分离出各种各样的微生物以满足各种废水处理需要。2 2 环境生物技术环境生物技术17 2 2. .4 4 清洁技术与清洁能源清洁技术与清洁能源 利用生物技术将废弃物循环利用一直是重要的课题之一 ,在许多方面均有试验性工作 ,如 :用城市固废堆肥 ,利用污泥生产生物肥料。 生物制氢：将碳氢化合物转化成氢气 2 2 环境生物技术环境生物技术18 3 3 环境新材料技术环境新材料技术 定义： 具有良好使用性能或功能

8、 ,对资源和能源消耗少 ,对生态与环境污染小 ,再生利用率高或可降解循环利用 ,与生态环境相容和协调或对环境有一定净化和修复功能的材料 。 特征 : 1 )具有良好使用功能 ;2 )具有较高资源利用率 ; 3 )对生态环境无副作用 。19 3 3. .1 1 环境材料的研究与开发环境材料的研究与开发 近年来 ,环境材料的研究方向主要集中在净化环境、防止污染、替代有害物质、减少废弃物、材料的资源化、利用自然能等方面。3 3 环境新材料技术环境新材料技术 20 纯天然材料的开发和利用 ;环境兼容性涂层材料 ;汽车尾气净化用催化剂材料 ;生物降解材料 ;可再生及可循环制备和使用的材料 ;环境工程材料

9、 ;降低环境负担性的材料加工工艺和技术 ;其它环境协调性材料及产品 。 3 环境新材料技术环境新材料技术 21 3 3. .2 2 开发少污染的先进结构材料开发少污染的先进结构材料(1)高强、高模、低密度 (高比强度、高比模量)材料 ,发展方向为复合材料。 (2)高温材料 ,因为热机热效率随工作温度而增加 ; (3)耐蚀、抗腐、抗氧化、耐疲劳材料 ,因为裂纹始于表面 ,表面改性与表面防护是发展重点3 3 环境新材料技术环境新材料技术 22 3 3. .3 3 开发少污染的先进功能材料以及用于开发少污染的先进功能材料以及用于净化、改善环境的功能材料净化、改善环境的功能材料 前者如有毒有害物质的替

10、代材料、环境分解材料、可再生材料以及其他与环境有关的先进材料的研究 , 后者如吸附分离材料、大气、水净化材料的研究等。在先进功能材料中以纳米材料发展最先进。3 环境新材料技术环境新材料技术 23 3 3. .4 4 开发少污染或改进产品性能的新开发少污染或改进产品性能的新工艺工艺(1)用清洁的能源、化石能源 (煤、石油、天然气 )的清洁燃烧 ,开发低污染的新能源 ,如核能、可控聚变能或再生资源 ,如太阳能与水能 ; 3 环境新材料技术环境新材料技术 24 (2)洁净生产流程。少排放或无排放 ,自循环生产流程 ,无排放或无毒附产品。 (3)洁净产品 ,指容易回收 ,再生及再循环的产品3 环境新材

11、料技术环境新材料技术 25 4 清洁生产技术清洁生产技术 定义: 清洁生产是将整体预防的环境战略持续应用于生产过程、产品和服务中 ,以增加生态效率和减少人类及环境的风险。 26 对生产过程 ,清洁生产要求节约原材料和能源 ,淘汰有毒原材料 ,减少降低所有废弃物的数量和毒性。 对产品 ,则要求减少从原材料提炼到产品最终处置的全生命周期的不利影响。 对服务 ,要求将环境因素纳入设计和所提供的服务中 ,即利用清洁的生产工艺 ,将污染最大限度地控制在各个可能产生污染的生产环节中 ,以减轻末端治理的压力。 4 清洁生产技术清洁生产技术 27 4 4. .1 1 清洁生产的内涵清洁生产的内涵(1)清洁生产

12、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、能源的利用水平和改变产品体系 ,更新设计观念 ,争取废物最少排放以及将环境因素纳入服务中去。4 4 清洁生产技术清洁生产技术28 (3 )清洁生产的方法是排污审计 ,即通过审计发现排污部位、排污原因 ,并对消除或减少污染物的措施进行筛选 ,以及产品生命周期分析。(4)清洁生产的终极目标是保护人类与环境 ,提高企业自身的经济效益。4 4 清洁生产技术清洁生产技术29 4 4.2 .2 清洁生产举例清洁生产举例 香港的一家果酱生产厂， 目前只有一条数百米的生产线

13、，由于生产多种果酱，在果酱产品转换时。每天排放几十吨的高浓度废水，在该厂进行废水处理存在场地不够，投资高，技术要求高等问题。4 4 清洁生产技术清洁生产技术30 通过清洁生产评审发现：大量废水来自产品转换时对管道的清洗过程。减少清洗废水是实现该工艺清洁生产的关键。 4 4 清洁生产技术清洁生产技术31 主要方法有：（1） 建立多条生产线（2） 调整产品生产周期（3） 扩大仓库容量（4） 密切市场与库容的关系（5） 改革清洗方式4 4 清洁生产技术清洁生产技术32 最终方案: 改革清洗方式，采用用压缩空气将弹性塑料球通过管道： （1）可以回收产品；减少了物料进入废水中的量， （2）减少了清洗水量

14、。 4 4 清洁生产技术清洁生产技术33 定义: 环境生态技术是利用生态系统中物种共生与物质循环再生原理及结构与功能协调原则,结合结构最优化方法设计的分层多级利用物质的生产工艺技术,其目的是在促进自然界良性循环的前提下,充分发挥物质的生产潜力,防止环境污染 ,达到经济效益与生态效益同步发展。 5 5 环境生态技术环境生态技术34 5.1 生态工程的分类两种分类方法:产业类型地理环境类型 5 5 环境生态技术环境生态技术35 产业类型来划分 : 农业生态工程、种植业生态工程、林业生态工程、养殖（畜牧和水产）生态工程、农村庭院生态工程、污染治理生态工程、城市生态工程、工业生态园区等几个大类型 ;5

15、 5 环境生态技术环境生态技术36 地理环境类型来划分: 山地生态工程、水体生态工程、湿地生态工程、滩涂生态工程、草原生态工程、沙漠生态工程、环境过渡带和脆弱带生态工程等。 5 5 环境生态技术环境生态技术37 5 5. .2 2 生态工程设计生态工程设计 在对生态工程系统进行设计时 ,要严格依据系统论、生态学、经济学等学科的理论、原理和原则进行精确的设计 5 5 环境生态技术环境生态技术38 5.3 工业生态园工业生态园 在特定工业园区，建立各个工业的物料流动模型，以生态学的观点，将各个企业有机的联接成为食物链关系，减少整个园区对环境的污染负荷，从而实现循环经济价值，达到变废为宝、资源综合利用、经济效益增加、环境危害降低的目的。5 5 环境生态技术环境生态技术39 5 5 环境生态技术环境生态技术 丹麦的卡伦堡工业共生体丹麦的卡伦堡工业共生体 40 5 5 环境生态技术环境生态技术 该共生体系中包括的企业有：火力发电厂、炼油厂、制药和工业酶加工厂、石膏板厂和土壤修复公司、硫酸厂、水泥厂、地方农场以及卡伦堡市政府(具有远程