第7章 环境保护与安全设计

1、第七章第七章环境保护与安全设计环境保护与安全设计1.化工厂设计对环境保护和安全生产方面化工厂设计对环境保护和安全生产方面的要求。的要求。2.化工生产废气、废水、固体废物的污染化工生产废气、废水、固体废物的污染防治方法防治方法3.防火防爆、建筑防火、防治工业毒物的防火防爆、建筑防火、防治工业毒物的安全措施安全措施4.噪声的控制与防护措施噪声的控制与防护措施第一节第一节化工生产废弃物处理化工生产废弃物处理n按照按照污染物存在污染物存在的形态，大气污染物可分为的形态，大气污染物可分为颗颗粒污染物粒污染物与与气态污染物气态污染物。n依照依照与污染源与污染源的关系，可将其分为的关系，可将其分为一次污染物

2、一次污染物和和二次污染物二次污染物。一、化工生产废气污染防治一、化工生产废气污染防治(一一)化工生产废气的分类化工生产废气的分类 是指大气中除气体之外的的物是指大气中除气体之外的的物质，粒度范围一般在质，粒度范围一般在0.010.01100100微微米之间。可分为以下几类。米之间。可分为以下几类。(1)(1)总悬浮颗粒物（总悬浮颗粒物（TSPTSP） (2)(2)降尘降尘 (3)(3)飘尘（飘尘（SPMSPM）(4)(4)可吸入颗粒物（可吸入颗粒物（PMl0PMl0）(5)(5)雾雾 (6)(6)烟烟 (7)(7)烟雾烟雾1颗粒污染物颗粒污染物 气态污染物种类极多，能够检出的有上百种，对气态污

3、染物种类极多，能够检出的有上百种，对我国大气环境产生危害的主要污染物有五种。气体状我国大气环境产生危害的主要污染物有五种。气体状态大气污染物见表态大气污染物见表7-17-1。 2 2气态污染物气态污染物污染物污染物物物 质质二次污染物二次污染物气气态态污污染染物物含硫化合含硫化合物物SO2、SO3、H2S，以以SO2的数量最的数量最多，危害最大多，危害最大引起酸雨、酸雾，产生多种化学烟雾，引起酸雨、酸雾，产生多种化学烟雾，刺激性气体，吸入损坏呼吸器官刺激性气体，吸入损坏呼吸器官含氮化合含氮化合物物NO、NO2、NH3引起酸雨、酸雾，产生光化学烟雾，刺引起酸雨、酸雾，产生光化学烟雾，刺激性气体，

4、吸入损坏呼吸器官，破坏植激性气体，吸入损坏呼吸器官，破坏植物代谢物代谢碳氧化合碳氧化合物物CO、CO2引起温室效应，产生光化学烟雾，浓度引起温室效应，产生光化学烟雾，浓度过高造成窒息过高造成窒息 碳氢化合碳氢化合物物CmHn等有机废等有机废气气产生光化学烟雾，进一步生成产生光化学烟雾，进一步生成醛、醛、酮等酮等有毒、有害物质有毒、有害物质卤素化合卤素化合物物HC1、HF、SiF4引起酸雨、酸雾，破坏大气层，产生温引起酸雨、酸雾，破坏大气层，产生温室效应室效应(二二)化工生产废气的来源化工生产废气的来源(三三)化工生产废气的特点化工生产废气的特点特点特点种类繁多种类繁多组成复杂组成复杂污染物浓度

5、高污染物浓度高易产生二次污染物易产生二次污染物世界卫生组织把大气中那些含量和存在时间达世界卫生组织把大气中那些含量和存在时间达到一定程度以致对人体和动植物危害达到可测程度到一定程度以致对人体和动植物危害达到可测程度的物质，称为大气污染物。大气污染物排放标准见的物质，称为大气污染物。大气污染物排放标准见表表7-3大气污染物浓度限值。（大气污染物浓度限值。（GB30951996)(四四)大气污染物排放标准大气污染物排放标准污染物名称污染物名称取值时间取值时间浓度限值浓度限值浓度单位浓度单位一级标准一级标准二级标准二级标准三级标准三级标准二氧化硫二氧化硫（SO2)年平均年平均日平均日平均 1h平均平

6、均002 005 015006015 050010 025 070mg / rn3（标准状态（标准状态）总悬浮颗粒物总悬浮颗粒物（ TSP )年平均年平均日平均日平均0 . 08 0 . 120 . 20 0 . 300 . 30 0 . 50可吸入颗粒物可吸入颗粒物（PM10）年平均年平均日平均日平均0 . 04 0 . 050 . 100 . 150 . 150 . 25氮氧化物氮氧化物（ NOx)年平均年平均日平均日平均 lh 平均平均0 . 05 0 . 10 0 . 150 . 05 0 . 10 0 . 150 . 100 . 150 . 30二氧化氮二氧化氮（ NO2 )年平均年

7、平均日平均日平均 lh 平均平均0 . 04 0 . 08 0 . 120 . 04 0 . 08 0 . 120 . 08 0 . 12 0 . 24一氧化碳一氧化碳（ CO )日平均日平均 lh 平均平均4 . 00 10 . 004 . 00 10 . 006 . 00 20 . 00臭氧（臭氧（O3 )lh 平均平均0 . 120 . 160 . 20铅（铅（ Pb )季平均季平均年平均年平均1 . 501 . 00g / m3 （标准状态）（标准状态）苯并苯并a芘芘日平均日平均0 . 01 就是采用适当的液体作为吸收剂，使含有就是采用适当的液体作为吸收剂，使含有有害物质的废气与吸收剂

8、接触，废气中的有害有害物质的废气与吸收剂接触，废气中的有害物质被吸收于吸收剂中，使气体得到净化的过物质被吸收于吸收剂中，使气体得到净化的过程。程。（1 1）钙法（石灰石膏法）钙法（石灰石膏法）（2 2）稀硝酸吸收法）稀硝酸吸收法逆流式洗涤塔、卧式洗涤塔、酸碱吸附塔、化学过滤器逆流式洗涤塔、卧式洗涤塔、酸碱吸附塔、化学过滤器1吸收法吸收法(五五)常用的气态污染物的治理方法常用的气态污染物的治理方法（1 1）钙法（石灰石膏法）钙法（石灰石膏法） 采用石灰石、生石灰或消石灰的乳浊液为吸收剂，采用石灰石、生石灰或消石灰的乳浊液为吸收剂，吸收烟气中的吸收烟气中的SOSO2 2。吸收生成的。吸收生成的Ca

9、SOCaSO3 3，经空气氧化后可，经空气氧化后可得到石膏。得到石膏。有机废气治理、烟气脱硫喷淋塔n 吸附法就是使废气与大表面多孔性固体物质相吸附法就是使废气与大表面多孔性固体物质相接触，使废气中的有害组分吸附在固体表面上，接触，使废气中的有害组分吸附在固体表面上，使其与气体混合物分离，从而达到净化的目的。使其与气体混合物分离，从而达到净化的目的。 2吸附法吸附法 3催化法催化法n催化法净化气态污染物是利用催化剂的催化作催化法净化气态污染物是利用催化剂的催化作用，将废气中的有害物质转化为无害物质或易用，将废气中的有害物质转化为无害物质或易于去除的物质的一种废气治理技术。于去除的物质的一种废气治

10、理技术。硝酸生产中硝酸生产中NOx的治理。用氨作还原剂，铜的治理。用氨作还原剂，铜铬作催化剂，废气中铬作催化剂，废气中NOx被被NH3有选择地还有选择地还原为原为N2和和H2O，脱氮效率在，脱氮效率在90%以上。以上。 4燃烧法燃烧法n燃烧法是对含有可燃有害组分的混合气体加热燃烧法是对含有可燃有害组分的混合气体加热到一定温度后，组分与氧反应进行燃烧，或在到一定温度后，组分与氧反应进行燃烧，或在高温下氧化分解，从而使这些有害组分转化为高温下氧化分解，从而使这些有害组分转化为无害物质。无害物质。塑料加工、造粒废气塑料加工、造粒废气 5冷凝法冷凝法n冷凝法是利用物质在不同温度下具有不同冷凝法是利用物

11、质在不同温度下具有不同饱和蒸气压这一性质，采用降低废气温度饱和蒸气压这一性质，采用降低废气温度或提高废气压力的方法，使处于蒸气状态或提高废气压力的方法，使处于蒸气状态的污染物冷凝并从废气中分离出来的过程。的污染物冷凝并从废气中分离出来的过程。 n1 1、粉尘的控制与防治、粉尘的控制与防治n对生产粉尘的单位尽量合理地用园林绿化带隔开对生产粉尘的单位尽量合理地用园林绿化带隔开n在生产过程中需要对物料进行破碎、研磨等工序时，在生产过程中需要对物料进行破碎、研磨等工序时，要使生产过程在采用密闭技术及自动化技术的装置中进要使生产过程在采用密闭技术及自动化技术的装置中进行。行。 n对工作场所引进清洁空气加

12、强通风，对整个车间采取对工作场所引进清洁空气加强通风，对整个车间采取降尘防护措施。降尘防护措施。 n加强个人防护，严格要求操作人员在生产场所使用防加强个人防护，严格要求操作人员在生产场所使用防尘口罩、面罩等防护用具。尘口罩、面罩等防护用具。n采用除尘设施，对悬浮在气体中的粉尘或落到地面或采用除尘设施，对悬浮在气体中的粉尘或落到地面或物体表面上的粉尘进行捕集分离。物体表面上的粉尘进行捕集分离。 (六六)颗粒污染物的净化方法颗粒污染物的净化方法 2、除尘装置、除尘装置装装置置作作用用原原理理过滤除尘器机械除尘器湿式除尘器电除尘器机机械械除除尘尘器器离心除尘器惯性力除尘器重力除尘器车间喷雾降尘n滤筒

13、集尘器空气过滤器印染废水印染废水制药废水制药废水石化废水石化废水冶金废水冶金废水二、化工生产废水污染防治二、化工生产废水污染防治 色度、浊度色度、浊度、硬度、溶解氧（、硬度、溶解氧（DO)、化学需氧、化学需氧量（量（COD)、生化需氧量（、生化需氧量（BOD)、总有机碳、总有机碳（TOC)、总需氧量（、总需氧量（TOD)、残渣和悬浮物、残渣和悬浮物、电导率（电导率（EC)、PH（一）（一）水体污染的水质指标水体污染的水质指标1化工废水的分类及主要来源化工废水的分类及主要来源n第一类为含有机物的废水第一类为含有机物的废水主要来自基本有机原料、合成材料、农药、染主要来自基本有机原料、合成材料、农药

14、、染料等行业排出的废水；料等行业排出的废水；n第二类为含无机物的废水第二类为含无机物的废水，如无机盐、肥料、，如无机盐、肥料、磷肥、三酸二碱等行业排出的废水；磷肥、三酸二碱等行业排出的废水；n第三类为既含有有机物又含有无机物的废水第三类为既含有有机物又含有无机物的废水如氯碱、农药、涂料等行业。如氯碱、农药、涂料等行业。（二）化工生产废水的来源与特点（二）化工生产废水的来源与特点（二）（二）化工废水的特点化工废水的特点 n 废水排放量大，废水排放量大，n 污染物种类多，污染物种类多，n 污染物毒性大、不易生物降解，污染物毒性大、不易生物降解，n 废水中含有有害污染物较多，废水中含有有害污染物较多

15、，n污染范围广。污染范围广。 废水治理废水治理就是采用各种方法将废水中所含就是采用各种方法将废水中所含的污染物质分离出来，或将其转化为无害和的污染物质分离出来，或将其转化为无害和稳定的物质，从而使废水得以净化。稳定的物质，从而使废水得以净化。根据其根据其作用原理作用原理可划分为四大类别，即可划分为四大类别，即物理物理法、化学法、物理化学法和生物处理法法、化学法、物理化学法和生物处理法。按按处理程度处理程度，废水处理技术可分为，废水处理技术可分为一级、二一级、二级级和和三级三级处理。处理。（三）（三）化工生产废水的处理技术化工生产废水的处理技术n一级处理一级处理包括预处理过程，如经过格栅、沉砂池

16、包括预处理过程，如经过格栅、沉砂池和调节池。通常被认为是一个沉淀过程，在某些和调节池。通常被认为是一个沉淀过程，在某些情况下还加入化学药剂以加快沉降。情况下还加入化学药剂以加快沉降。n二级处理二级处理也包括一级处理过程，主要为也包括一级处理过程，主要为生物过程生物过程，可在相当短的时间内分解有机污染物。可以去除可在相当短的时间内分解有机污染物。可以去除大于大于85的的BOD5及悬浮固体物质，但无法显著及悬浮固体物质，但无法显著地去除氮、磷或重金属，也难以完全去除病原菌地去除氮、磷或重金属，也难以完全去除病原菌和病毒。一般工业废水经二级处理后，和病毒。一般工业废水经二级处理后，已能达到已能达到排

17、放标准排放标准。n当二级处理无法满足出水水质要求时，需要进行当二级处理无法满足出水水质要求时，需要进行废水三级处理。废水三级处理。n三级处理三级处理所使用的处理方法很多，包括化学处理所使用的处理方法很多，包括化学处理及过滤方法等。一般三级处理能够去除及过滤方法等。一般三级处理能够去除99%的的BOD、磷、悬浮固体和细菌，以及、磷、悬浮固体和细菌，以及95的含氮的含氮物质。三级处理过程除常用于进一步处理二级处物质。三级处理过程除常用于进一步处理二级处理出水外，还可用于替代传统的二级处理过程。理出水外，还可用于替代传统的二级处理过程。生物处理法生物处理法-厌氧消化法厌氧消化法废水自下而上通过上流式

18、厌氧污泥床反应器，和底废水自下而上通过上流式厌氧污泥床反应器，和底部高活性的污泥层接触，大部分的有机物在此转化为部高活性的污泥层接触，大部分的有机物在此转化为CH4和和CO2。反应器的上部为澄清池，设有气、液、固。反应器的上部为澄清池，设有气、液、固三相分离器。被分离的消化气从上部导出，污泥自动落三相分离器。被分离的消化气从上部导出，污泥自动落到下部反应区。到下部反应区。 固体废物固体废物是指在生产、生活和其它活动中产生是指在生产、生活和其它活动中产生的丧失原有利用价值或虽未丧失利用价值但被抛弃的丧失原有利用价值或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或者放弃的固

19、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。理的物品、物质。不能排入水体的液态废物和不能排入大气的置不能排入水体的液态废物和不能排入大气的置于容器中的气态废物，一般归入固体废物管理体系。于容器中的气态废物，一般归入固体废物管理体系。三、化工生产固体废物污染防治三、化工生产固体废物污染防治老家菜市场一角老家菜市场一角景区后山一角景区后山一角冶金废渣采矿废渣工业固体废物化工废渣城市垃圾城市垃圾 （二）化工生产固体废物的来源与特点（二）化工生产固体废物的来源与特点1.1.废物产生量大废物产生量大 每生产每生产

20、1吨产品产生吨产品产生1-3吨化工固废吨化工固废, ,有的有的产品甚至高达产品甚至高达8-12吨。吨。 据统计据统计, ,全国全国7000多个化工企业每年产多个化工企业每年产3.72107吨占全国总量的吨占全国总量的6.16%。 化学行业固体废物单位产生量化学行业固体废物单位产生量行业行业 产品产品 生 产 方 法生 产 方 法 固 废 名 称固 废 名 称 产生量产生量t/t产品产品无 机 盐无 机 盐 重铬酸钠重铬酸钠 氧化焙烧法氧化焙烧法 铬渣铬渣 1.83氯碱工业氯碱工业 聚氯乙烯聚氯乙烯 电石乙炔法电石乙炔法 电石渣电石渣 12磷肥工业磷肥工业 黄磷黄磷 电炉法电炉法 电 炉 炉 渣

21、电 炉 炉 渣 812磷酸磷酸 湿法湿法 磷石膏磷石膏 34纯碱工业纯碱工业 纯碱纯碱 氨碱法氨碱法 蒸 馏 残 液蒸 馏 残 液 911 m3/t硫酸工业硫酸工业 硫酸硫酸 硫铁矿制酸硫铁矿制酸 硫铁矿烧渣硫铁矿烧渣 0.712.2.危险废物种类多，有毒废物含量高，对危险废物种类多，有毒废物含量高，对 人体健康和环境危害大。人体健康和环境危害大。 废渣名称废渣名称主要污染物及含量主要污染物及含量产量万吨产量万吨/ /年年铬渣铬渣六价铬六价铬（0.3%2.9%）1012氰渣氰渣含含CN-（14）1.32.0含汞盐泥含汞盐泥汞汞 （0.20.3）0.78无机盐废渣无机盐废渣锌、铅、镉、砷锌、铅、

22、镉、砷 Zn2+(7%-25%) Cd2+(100-500mg/kg) Pb2+(0.3%-0.2%) As3+(40-100mg/kg)0.21.2蒸馏釜残液蒸馏釜残液苯、苯酚、腈类、硝基苯、芳香胺类、苯、苯酚、腈类、硝基苯、芳香胺类、有机磷农药有机磷农药产量不大，产量不大，浓度很高浓度很高酸渣、碱渣酸渣、碱渣含有大量的金属离子和盐类含有大量的金属离子和盐类5-10m3/t钛白粉钛白粉3.3.废物再生资源化可能性大废物再生资源化可能性大 化工固体废物的组成中有相当一部分是化工固体废物的组成中有相当一部分是未反应的原料和反应副产物。未反应的原料和反应副产物。如如: :硫铁矿烧渣硫铁矿烧渣( (

23、铁铁33-57%，氧化硅，氧化硅10-18%，氧化铝氧化铝26.6%) 合成氨造气炉渣合成氨造气炉渣(氧化硅氧化硅40-60%，氧化铝，氧化铝15-30%，三氧化二铁，三氧化二铁4-10%)，是制水泥和，是制水泥和砖的原料。砖的原料。典型固体废物的综合利用废石膏废石膏水泥缓凝剂、抹灰石膏、加固软土地基、轻质隔热材料水泥缓凝剂、抹灰石膏、加固软土地基、轻质隔热材料硫铁矿烧渣硫铁矿烧渣制取三氯化铁、铁粉、颜料、聚合铁盐净水剂制取三氯化铁、铁粉、颜料、聚合铁盐净水剂高炉渣高炉渣硅肥、水泥、陶瓷、混凝土、微晶玻璃、微晶铸石、高硅肥、水泥、陶瓷、混凝土、微晶玻璃、微晶铸石、高炉护炉材料炉护炉材料电镀污泥

24、电镀污泥用合成的铁氧体制防电磁波的屏护罩、磁性探伤粉；催用合成的铁氧体制防电磁波的屏护罩、磁性探伤粉；催化剂、净水剂、蹂革剂；回收重金属制砖；制肥料化剂、净水剂、蹂革剂；回收重金属制砖；制肥料废催化剂废催化剂提纯回收贵金属提纯回收贵金属钢渣钢渣水泥、地基桩材、农肥、土壤改良剂水泥、地基桩材、农肥、土壤改良剂汞渣汞渣制汞制汞砷渣砷渣制取白砷制取白砷氰渣氰渣焚烧后制砖焚烧后制砖 1预处理方法预处理方法固体废物的种类复杂，大小、形状、状态、固体废物的种类复杂，大小、形状、状态、性质千差万别，一般需要进行预处理。性质千差万别，一般需要进行预处理。常用的预处理技术有三种常用的预处理技术有三种（1）压实压

25、实(2)破碎破碎(3)分选分选（四）化工生产固体废物处置常用的方法（四）化工生产固体废物处置常用的方法分选法分选法例如：硫酸生产中产生的硫铁矿烧渣例如：硫酸生产中产生的硫铁矿烧渣 铬盐生产中产生的铬渣铬盐生产中产生的铬渣 聚氯乙烯生产中产生的电石渣聚氯乙烯生产中产生的电石渣 烧碱生产中产生的盐泥等烧碱生产中产生的盐泥等（四）典型化工生产固体废物处置方法（四）典型化工生产固体废物处置方法石化固体废物处理石化固体废物处理硫铁矿渣的处理 硫铁矿渣是用硫铁矿为原料生产硫酸时产生的废渣，所以又叫硫酸渣，或称烧渣。回收有色金属回收有色金属烧渣炼铁烧渣炼铁生产水泥生产水泥铬盐生产中的铬渣处理铬盐生产中的铬渣

26、处理组成组成 Cr2O3 Cr6+ SiO2 CaO MgO Al2O3 Fe2O3 含量含量 3-7 0.3-2.9 8-11 29-36 20-33 5-8 7-11 (%)铬渣的组成铬渣的组成 日本小川松工厂堆放日本小川松工厂堆放12万吨铬渣，污染面积达万吨铬渣，污染面积达18万万m2，地下水，地下水Cr6+含量达含量达1000ppm，周围的土壤含铬达，周围的土壤含铬达700ppm，该工厂工人，该工厂工人461人，人，62人发生鼻中隔穿孔，人发生鼻中隔穿孔，8名名肺癌患者全部死亡，有呼吸道病的患者达肺癌患者全部死亡，有呼吸道病的患者达30-35%，鼻，鼻出血者占出血者占29-48%。 我

27、国锦州我国锦州50年代起铁合金厂就堆放铬渣，年代起铁合金厂就堆放铬渣，70多平方多平方华里遭到华里遭到Cr6+污染，污染，7个自然村的个自然村的1800眼井水不能饮用，眼井水不能饮用，广州也有这个问题，广州也有这个问题，11家铬盐厂被迫停产。家铬盐厂被迫停产。铬渣的危害铬渣的综合利用n铬渣制玻璃着色剂铬渣制玻璃着色剂n制彩釉玻化砖制彩釉玻化砖 建筑建筑n制水泥早强剂制水泥早强剂n铬渣制钙铁粉铬渣制钙铁粉n生产铬渣铸石生产铬渣铸石 冶金冶金n铬渣代替白云石和石灰石炼铁铬渣代替白云石和石灰石炼铁n制钙镁磷肥制钙镁磷肥 农肥农肥固体废物的综合防治固体废物的综合防治CleanClean( (清洁清洁) )CycleCycle( (循环循环) )ControlControl( (控制控制) ) 目前，就国内外研究进展而言，在世界范围内取得共识的技术对策是所谓的“3C”原则。“无害化无害化”、“减量化减量化”、“资资源化源化”一、化工生产的特点一、化工生产的特点化工生产具有易燃、易爆、易