环境化工产品新技术课件.pptx

1,第一讲 要点回顾,1. 生化需氧量； 化学需氧量；水体的自净能力； 水环境容量 ; 固体废弃物的概念；2.常见的水污染有哪几类？3.水质指标有哪几类？4.固体废弃物的特性及来源。 5.目前城市生活垃圾的处理方法有哪几类。6.吸收净化技术和吸附净化技术有何不同？,第二讲2012- 2- 28,2,（二）废水处理(wastewater treatment methods),废水处理就是利用物理、化学和生物的方法对废水进行处理，使废水净化，以达到国家规定的水质标准。从而减少污染，以达到废水回收、复用，充分利用水资源的目的。为了防止污染环境，破坏自然水体，工矿业废水及城市生活污水等排放前必须进行处理。,3,环境化工产品讲义,废水的处理分类,环境化工产品讲义,4,废水处理按照处理原理可分为很多，主要有物理处理法、化学处理法和生物化学处理法等。物理处理法 利用物理作用来分离水中呈悬浮状态的污染物质，在处理过程中不改变其化学性质。主要方法有筛滤法、沉淀法、过滤法、气浮法等。化学处理法是利用化学反应的作用来处理水中的溶解性污染物质或胶体物质。主要方法有：中和、混凝、电解、氧化还原、萃取、吸附、离子交换和电渗析等。化学处理法多用于工业废水处理和废水再生处理。,生物化学处理法主要是利用微生物的新陈代谢作用，使水中呈溶解、胶体状态的有机污染物转化为稳定的无害物质。城市污水与工业废水中的污染物是多种多样的，往往需要几种方法的组合，才能处理不同性质的污染物，以达到净化目的和排放标准的要求。,环境化工产品讲义,5,废水的处理分类,按照不同的处理程度，废水的处理可分为一级处理、二级处理、三级处理等。,一级处理主要去除污水中呈漂浮、悬浮状态的固体污染物质。经一级处理后的污水，BOD一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。二级处理：主要是去除污水中呈胶体或溶解状态的有机物，去除率可达90%以上，使有机物达到排放标准。三级处理：是在一级、二级处理后，进一步处理难降解的有机物、氮、磷等能够导致水体富营养化的可溶性有机物等。主要方法有生物脱氮除磷法、混凝沉淀法、砂滤法、活性炭吸附法、离子交换法和电渗析法等。,6,环境化工产品讲义,7,市政及生活污水典型工艺流程,8,1. 水的物化处理,（1）水中大颗粒污染物质的去除 这类颗粒物的直径一般0.1mm，包括砂粒、砾石、树枝、菜叶、碎布、生活垃圾、烧渣等。去除方法有筛滤、截留、重力沉降和离心分离等。相应的处理设备有格栅、筛网、微滤机、沉砂池、离心机和旋流分离器等。,环境化工产品讲义,环境化工产品讲义,9,环境化工产品讲义,10,由于曝气作用，废水中有机颗粒经常处于悬浮状态，砂粒互相摩擦并承受曝气的剪切力，砂粒上附着的有机污染物能够去除，有利于取得较为纯净的砂粒。,11,主要是通过颗粒物与水之间的密度差，利用重力等作用力将颗粒物同水分离的过程。颗粒直径在20100m以上时，可以用直接沉淀法去除.小于20m的颗粒物或胶体微粒，需用一些特殊的措施和方法进行去除，包括混凝、沉淀、澄清、过滤和气浮等。主要设备有：沉淀池(平流式沉淀池、竖流式沉淀池、辐流式沉淀池、斜板沉淀池等)、滤池(普通快滤池、虹吸滤池、重力式无阀滤池、压力滤池等)、气浮设备(加压溶气气浮设备、叶轮气浮设备等)。,环境化工产品讲义,（2）水中悬浮物质和胶体物质的去除,环境化工产品讲义,12,初沉池：SS去除率 4055%;BOD 2030%二沉池:SS去除率 6090%;BOD 6590%,沉淀池主要去除对象：SS和BOD,13,（3）水中溶解物质的去除,水中的溶解物质主要是离子、溶解气体及有机物质。离子中含量最多的是Ca2+、Mg2+、Na+、K+等阳离子和HCO3-、SO42-、Cl-等阴离子。此外还有少量的Fe2+、Mn2+、SiO3-、NO3-等。水中的溶解气体主要有O2和CO2等，有少量的CH4、NH3、H2S等气体。去除方法主要有离子交换法、吸附法和膜分离、软化除盐、生物化学处理等。,环境化工产品讲义,14,（4）水中有毒有害微生物的去除,水中大部分微生物对人无害，但一些细菌和病毒等病原微生物会对人类的健康产生极大的威胁。一般主要通过消毒或灭菌的方法来消除。消毒的目的是杀死水中的病原细菌和其它对人体健康有害的微生物，灭菌是要杀灭水中的一切微生物，程度更为彻底。消毒的方法主要有加氯消毒、臭氧消毒和物理消毒(加热消毒、紫外线消毒)等。其中以加氯消毒应用最广，该方法经济、简单且效果良好。不过，加氯消毒所产生的有毒氯化物也已经引起了人们的关注。非加氯消毒法正在迅速地得到发展和完善。,环境化工产品讲义,15,（5）水的其它物理化学处理方法,主要方法有中和法(酸碱废水中和法、药剂中和法、过滤中和法等)、化学氧化法(空气氧化法、氯化法、臭氧氧化法、光电氧化法等)、化学还原法、化学沉淀法、电化学法(电化学氧化法、电化学还原法、电解气浮和电解凝聚法)、磁力分离法、溶剂萃取法、吹脱与汽提、蒸发、结晶与冷冻等。,环境化工产品讲义,16,2. 水的生物化学处理,废水生物处理是利用微生物的生命活动过程对废水中的污染物进行转移和转化作用，从而使 废水得到净化的处理方法。其主要特征是应用微生物特别是细菌的代谢作用，并在为充分发挥微生物的作用而专门设计的生化反应器中，将废水中的污染物转化为微生物细胞以及简单的无机物。 与物理化学方法相比，废水生物处理技术具有一系列的特点：由于污染物的生化转化过程不需要高温高压，在温和的条件下经过酶催化即可高效并相对彻底地完成，因此，处理费用低廉；对废水水质的适用面宽；废水生物处理法不加投药剂，可以避免对水 质造成二次污染。另外，生物处理效果良好，不仅去除了有机物、病原体、有毒物质，还能去除臭味，提高透明度，降低色度等。 根据处理工艺过程可分为以活性污泥为主的悬浮生长系统和以生物膜为主的附着生长系统。,环境化工产品讲义,环境化工产品讲义,17,活性污泥法是以活性污泥（Activated Sludge）为主体的废水生物处理的主要方法。活性污泥法是向废水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。其上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力。,活性污泥法,环境化工产品讲义,18,环境化工产品讲义,19,活性污泥中的线虫,活性污泥,活性污泥中的原生动物,生物膜法,生物膜法和活性污泥法一样都是利用微生物来去除废水中有机物的方法。生物膜是微生物高度密集的物质，是由好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物等组成的生态系统，主要用于去除废水中呈溶解的和胶体状有机污染物 。,环境化工产品讲义,20,生物膜中的生物,21,22,（三）我国当前在固体废弃物处理与资源化方面的发展方向,环境化工产品讲义,环境化工产品讲义,23,1. 城市生活垃圾焚烧及焚烧后灰渣处理,24,焚烧烟气中污染物的种类,焚烧尾气中主要的污染物质有以下五种：（1）不完全燃烧产物：碳氢化物燃烧后主要为无害的水蒸气和二氧化碳，可以直接排入大气之中。不完全燃烧产物(简称PIC):是燃烧不完全的副产品，包括CO、炭黑、烃、烯、酮等；（2）粉尘：废物中的惰性金属盐类、金属氧化物或不完全燃烧物质等；（3）酸性气体：包括氯化氢、卤化氢、硫氧化物、氮氧化物等；,环境化工产品讲义,25,（4）重金属污染物：包括铅、汞、铬等的元素态、氧化态及氯化物等。 (5)有机污染物 废物燃烧过程中产生的毒性有机氯化物主要为二噁英类物质。 二噁英是目前发现的无意识合成的副产品中毒性最强的化合物。其LD50是氰化钾毒性的1000倍以上。 人们通常所说的二噁英是指多氯二苯并二噁英（PCDDS）、多氯二苯并呋喃（PCDFS）的统称，共有210中同族体。,环境化工产品讲义,二噁英,环境化工产品讲义,26,1、垃圾焚烧处理后，垃圾中的病原体被彻底消灭。 2、经过焚烧，垃圾中的可燃成分被高温分解后一般可减容8090，减容效果好，可节约大量填埋场占地，经分选后的垃圾焚烧效果更好； 3、垃圾作为能源被利用，垃圾焚烧所产生的高温烟气，其热能被转变为蒸汽，用来供热及发电，还可回收铁磁性金属等资源，可以充分实现垃圾处理的资源化； 4、垃圾焚烧厂占地面积小。 5、焚烧处理可全天候操作，不易受天气影响；,环境化工产品讲义,27,焚烧处理的优点,焚烧处理的缺点,1、焚烧法投资大，占用资金周期长。 2、焚烧对垃圾的热值有一定要求，一般不能低于5000kJ/kg，限制了它的应用范围。 3、焚烧过程中产生的“二恶英”问题，必须有很大的资金投入才能进行有效处理。,环境化工产品讲义,28,城市生活垃圾焚烧后的飞灰和炉渣处理一直末引起人们的重视。焚烧法将在我国迅速得到应用，但对灰渣的处理技术研究远未跟上。事实上，灰渣与尾气一样重要，处理不当，将造成二次污染。,29,焚烧尾气处理化学,废物焚烧产生的燃烧气体中除了无害的CO2和水蒸气外，还含有许多污染物质，这些物质视其数量和性质对环境都有不同程度的危害，必须加以适当的处理，将其含量降至安全标准以下，方可排放，以免造成二次污染。,环境化工产品讲义,环境化工产品讲义,30,飞灰的浸出毒性试验,垃圾焚烧飞灰的稳定化处理,由表：飞灰浸出液中锌、铅、镉的浓度高于固体废物浸出毒性鉴别标准；飞灰中的重金属大部分都以难溶化合物的形式存在，所以飞灰是一种危险废物，必须进行稳定化处理。,31,垃圾焚烧飞灰的稳定化处理,生活垃圾焚烧后会产生占焚烧垃圾质量0.5%的飞灰。垃圾焚烧飞灰中富集了垃圾大部分重金属元素、易溶盐类物质和一定量的二噁英，因此各国将垃圾焚烧飞灰列为危险固体废物。由于重金属含量很高，特别是铅、镉，属于危险废物，必须对之进行稳定化处理。国家环境保护部生活垃圾填埋场污染控制标准（GB16889-2008）颁布后，国内缺少能满足该标准的飞灰处理技术。国内外治理飞灰研究和应用较多的方法为提取法和稳定法两大类。,环境化工产品讲义,飞灰稳定处理技术,提取法主要有酸碱浸提、生物浸提、螯合剂浸提及电渗析法提取等。目前处于实验室阶段，由于提取成本很高且缺乏工程应用实例。稳定法主要有熔融法、水泥固化法和药剂稳定法三类。熔融法投资成本和运行费用高，废气处理难度大，难以应用于我国现阶段的飞灰处理；水泥固化法操作较为简单，投资和运行费用较低，工艺较成熟，但长期稳定性仍需进一步论证，且单独使用难以达到国家最新标准。药剂稳定法分为无机药剂稳定法和有机药剂稳定法。有机药剂稳定法在国内已有研究，该技术有较好的药剂稳定效果，但投资和运行费用高，操作也比较复杂，无机药剂稳定法效果好，投资运行费用适中，操作较为简单。我国的焚烧飞灰的研究处于起步阶段。,环境化工产品讲义,32,环境化工产品讲义,33,2. 卫生填满法,卫生填满法,针对堆放法存在的弊端，改进为卫生填满法。其处理场地称为卫生填埋场。其建造比较复杂。生活垃圾填埋过程中，由于雨水等流入垃圾中形成的渗滤水含有多种有害物质，比如铅，锌，砷和铬，以及渗滤水总有机碳浓度很高，一般都要超过1000mg/L，因此如果不经处理直接排入地下水或河流中，将严重污染环境。世界各国对于垃圾填埋场的防渗系统都有不同的要求，但一般都是以橡胶，树脂等高分子材料做成的土工膜为主，辅以其它防渗材料。,环境化工产品讲义,34,环境化工产品讲义,35,欧洲各国的防渗层结构,日本东京青梅的日出垃圾填埋场代表了日本垃圾场建设的科技水平，防渗系统采用了2层TPO土工膜，一层GCL，最下面是一层50cm厚的掺有膨润土的复合土，严格意义上来说等于是4道抗渗。,国内的某垃圾填埋场设计中采用了相当于3层防渗层的防渗系统，HKPE土工膜，GCL以及复合土层。,环境化工产品讲义,36,关键问题在于渗滤水的防渗处理。目前，用于防渗的材料（主要是高性能聚乙烯材料(HDPE)或其他类似功能的材料）基本上进口，进口材料40元/m2以上。一个中等规模的填埋场需防渗材料在1000万元以上。渗滤水的初始浓度COD达1000050000mg/L，国标为 COD60mg/L（一级)或COD100mg/L（二级)。据经验，要使渗滤水达到国家一级排放标准的花费至少：50100元/吨。,37,垃圾堆场的改造与 环境修复技术,环境化工产品讲义,38,填埋场地利用的出路主要有 以下四条：,将填埋场地视为一个巨大的生物反应器，利用填埋场地的土地进行渗滤水的表面回灌。,用作公园和娱乐场所 不适合的用途包括社区的中心花园及运动设施。,农业和园艺行业上的利用 填埋场地用于农业种植有很大的风险，应该慎用。,营造人工林 位于森林附近的填埋场地，在封填后营造人工林很容易使填埋场恢复并融入周围的环境。,环境化工产品讲义,39,填埋场终场后的开发利用,填埋场地埋入或堆放多年的城市生活垃圾，基本达到稳定化，已可进行开采利用的垃圾，被称为矿化垃圾。与一般土壤相比，矿化垃圾具有容重较小、孔隙率高、丰富的生物群落、阳离子交换容量(CEC) 大、（巨大的比表面积）吸附和交换能力强的特点，是一种性能优越的生物处理介质，目前矿化垃圾生物反应床工艺已在垃圾渗滤液和禽畜废水领域得到应用。,环境化工产品讲义,40,2. 医院垃圾处理,医用的金属镊子、针筒等沾染的细菌是无法通过高温消毒杀死的，必须彻底熔毁后送钢铁厂做专门处理，而目前医疗部门还只是通过140的高温消毒后循环使用，这就存在了交叉感染的危险。,环境化工产品讲义,41,3. 泔脚处理,泔脚，即残羹剩饭，是居民在生活消费过程中形成的一种有机废物。泔脚是一种特殊的生活垃圾。一方面，泔脚垃圾有机物质含量高，有毒有害物质含量少，它是可以作为资源利用的。另一方面，泔脚垃圾含水量较高、易腐，且其中含有病原微生物，必须及时对其进行适当的处理、处置，否则容易造成的二次污染。,环境化工产品讲义,42,泔脚垃圾的特性：,1).感官性状上，油腻腻、湿淋淋的泔脚对人和周围环境造成不良影响，影响人的视觉、味觉等的舒适感和生活卫生条件；2).含水率较高，约8090。较高的含水率对泔脚的收集、运输和处理都带来难度。泔脚渗沥水可通过地表径流和渗透作用，污染地表水和地下水；3)易腐性。泔脚中有机物含量高，在温度较高的条件下，能很快腐烂发臭，引出新的污染； 4.)富含有机物、氮、磷、钾、钙以及各种微量元素。泔脚垃圾有机物含量高，营养物种类全，适当处理后，是良好的动物饵料；5).泔脚与城市垃圾相比，其组成较简单，有毒有害物质(如重金属等)含量少，有利于泔脚垃圾的处理和再利用。,环境化工产品讲义,43,泔脚处理,随着人民生活水平的不断提高，泔脚垃圾的产生量也不断提高，对环境的影响也越来越突出，且具有长期性的特点。 根据泔脚垃圾的特殊性和长期性，对其处理必须按照环境保护和资源利用的原则，同时兼顾产业化的要求进行。 常用的处理方法有如下4种：泔脚的塔肥处理；泔脚的厌氧发酵处理；真空油炸技术；微生物与蚯蚓处理泄脚。,环境化工产品讲义,44,4. 电子废弃物的处理与利用,电子废弃物按照可回收物品的价值大致可分为三类：第一类：计算机、冰箱、电视机等有相当高价值的废物。就日前的技术而言，对处理和利用是有利可图的第二类：小型电器如无线电通讯设备，电话 机，燃烧灶，脱排油烟机等价值稍低的废物； 第三类：其它价值很低的废物。,环境化工产品讲义,45,（1）电子废弃物的回收与处理现状,长期以来我国电子废弃物的运行主渠道基本上是：旧货回收低层次用户使用拆解零件(或改换用途)遗弃的运行模式，即由信托典当行业或小商贩回收废旧电视机，洗衣机，电冰箱等物品，送至小城镇及农村，以低价售给低收人用户以使用其残余价值。当无法继续使用时，或由维修部拆解零件用于维修，或由用户改为他用(例如将废旧电冰箱洗衣机改为容器等)，部分则遗弃于垃圾中。这种处置方式除会带来阔电，阔氟，打火，燃烧等事故外，对环境亦产生巨大的危害。,环境化工产品讲义,46,电子废弃物的回收,电子废弃物一般拆分成电路板、电缆电线、显保管等几类，根据各自的组成特点分别进行处理，处理流程类似。 目前，废电路板的回收利用基本上分为电子元器件的再利用和金屑、塑料等组分的分选回收。后者一般是采用将电子线路板粉碎后，从中分选出塑料、铜、铅。分选方法一般采用磁选、重力分选和涡电流分选的方法。,环境化工产品讲义,47,（2）电子废弃物处理技术研究与发展建议,目前，我国对电子废弃物的研究基本上没有。事实上，电子废弃物组成十分复杂，简单的拆卸容易引起环境污染。电子废弃物中的重金属、油漆等，如果不进行彻底处理，使之无害化，对环境的污染将是相当严重的。,环境化工产品讲义,48,5. 废汽车的回收与处理,在我国，汽车已经作为生活消费品进入家庭，在这新的世纪里，汽车的社会拥有量将会有大幅度的提高。汽车在带给我们方便的同时，也给我们带来了不少问题。汽车运行时对外排放的废气，已经成为现代城市的最大污染源之一。 废旧汽车超期服役使用危害更大，不仅涉及环境污染，而且还会萌生交通安全事故，造成一系列社会问题。因此，废旧汽车的回收、利用和处置，已经在发达国家引起高度重视、并已取得一定的成效。,环境化工产品讲义,49,废汽车的回收与处理,汽车的主要材料是钢铁，有色金属，塑料，橡胶，玻璃，以及油漆等其它材料，其中钢铁和有色金属约占80。废旧汽车的回收再生利用，首先要将其“肢解”，其中塑料、橡胶和玻璃分别由有关行业回收再生。金属材料的再生利用渠道是：回收分解机械处理冶炼。,环境化工产品讲义,