[英語(yǔ)學(xué)習(xí)]環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)翻譯張暉

1、12單元 污水處理從社區(qū)或市區(qū)收集的污水必須最終轉(zhuǎn)化成可以接受的水，或者排放入水體，或者再利用。設(shè)計(jì)師和公共健康部門(mén)面臨的復(fù)雜問(wèn)題是：為了確保公眾健康和保護(hù)環(huán)境，在特定的場(chǎng)合必須達(dá)到哪一級(jí)的處理才能允許排放。要解答這個(gè)問(wèn)題首先需要詳細(xì)的分析當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況和需求，其次需要應(yīng)用科學(xué)知識(shí)和基于經(jīng)驗(yàn)的工程決斷，最后需要考慮聯(lián)邦、州和當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)。在有些情況下，還需要作詳細(xì)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。處理方法 以物理法為主的水處理方法稱為單元操作。以化學(xué)和生物反應(yīng)為主去除污染物的方法成為單元反應(yīng)。目前，單元操作和單元反應(yīng)共同應(yīng)用于水處理，分成了不同的級(jí)別，眾所周知，有預(yù)處理、一級(jí)處理、高級(jí)的一級(jí)處理，二級(jí)處理（包括或者不包

2、括營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的去除），三級(jí)或者稱為深度處理。（見(jiàn)表12.1）在預(yù)處理中，能夠損壞設(shè)備的大的固體被去除，例如大物體、碎布、砂粒。在一級(jí)處理中物理操作，通常是沉淀，被用來(lái)去除污水中的漂浮物和沉淀物質(zhì)。高級(jí)的一級(jí)處理是指在一級(jí)處理過(guò)程中加入化學(xué)試劑，以提高懸浮固體和溶解固體的去除率。在二級(jí)處理中，利用生物和化學(xué)過(guò)程去除大部分有機(jī)物。在深度處理中，額外的單元操作和單元過(guò)程結(jié)合在一起被用來(lái)去除剩余的懸浮固體和在二級(jí)處理中不能被有效去除的其他成分。（enhance the removal to a lesser extent）大概20年前，生物營(yíng)養(yǎng)素的去除，也就是氮磷的去除，曾被認(rèn)為是深度水處理中的革新工藝

3、。事實(shí)上，由于對(duì)BNR機(jī)理的大量研究，和它應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，以及BNR系統(tǒng)的大量應(yīng)用，營(yíng)養(yǎng)素的去除已經(jīng)成為了常規(guī)水處理的一部分。與化學(xué)法相比，BNR用的化學(xué)試劑少，減少了固體廢棄物的產(chǎn)生量，降低了能耗。由于BNR法在水處理中的重要性，BNR被并入到生物處理方法的理論、應(yīng)用、設(shè)計(jì)研究中。（for all practical purposes：事實(shí)上）通常稱為天然系統(tǒng)的土地處理工藝，融合了物理、化學(xué)和生物處理機(jī)理，出水水質(zhì)與深度處理相似或更好?，F(xiàn)狀直到20世紀(jì)80年代，常規(guī)二級(jí)處理是去除BOD和TSS最通用的方法。在美國(guó)，只在特殊的情形下才去除營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，比如在五大湖地區(qū)、佛羅里達(dá)州、切薩皮克灣，這里的水

4、質(zhì)對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是敏感的。由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的富集會(huì)導(dǎo)致富營(yíng)養(yǎng)化，從而使水質(zhì)變壞（在某種程度上歸因于點(diǎn)源的排放），所以營(yíng)養(yǎng)物去除工藝逐步發(fā)展，現(xiàn)在也廣泛應(yīng)用于其他地區(qū)。由于聯(lián)邦水污染防治法修正案的貫徹，我們可以獲得為了完成計(jì)劃關(guān)于污水處理設(shè)備應(yīng)用及需求的數(shù)量和類(lèi)型的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)對(duì)描述美國(guó)污水處理的整體現(xiàn)狀非常有用。城市污水處理規(guī)劃誘16000個(gè)污水處理廠組成，處理流量為1400 m3 /s。處理能力大于等于0.044 m3 /s的污水處理廠能處理現(xiàn)有總流量的92左右。幾乎現(xiàn)有設(shè)計(jì)能力的一半可以達(dá)到二級(jí)以上的處理。另外，考慮到大部分新的設(shè)計(jì)可以達(dá)到二級(jí)以上的處理，因此，本文的主要對(duì)象是設(shè)計(jì)能力大于0.0

5、44 m3 /s的污水處理廠。在過(guò)去的10年里，許多污水處理廠設(shè)計(jì)使用BNR工藝。同時(shí)，在需要去除剩余懸浮固體的地方安裝了污水過(guò)濾裝置。過(guò)濾對(duì)提高消毒效率非常有效，特別是對(duì)于紫外消毒系統(tǒng)。這是因?yàn)椋?）大的顆粒的懸浮固體是細(xì)菌的附著場(chǎng)所，它的去除可以提高大腸桿菌的去除效果。（2）濁度的降低可以提高紫外的透光度。除了用于農(nóng)業(yè)灌溉，污水回用系統(tǒng)毫無(wú)例外地使用過(guò)濾。新的研究方向和焦點(diǎn)在不同的水處理的具體領(lǐng)域都有明顯的新的研究方向和焦點(diǎn)：需要處理的污水性質(zhì)的變化、暴露出來(lái)的健康和環(huán)境問(wèn)題、工業(yè)廢水問(wèn)題、新法規(guī)的影響、所有這些曾經(jīng)討論過(guò)的問(wèn)題仍然是最重要的。另外，其他重大關(guān)切包括：（1）基礎(chǔ)設(shè)施的老齡化

6、（2）新方法的過(guò)程分析和控制（3）污水處理廠的運(yùn)行情況以及可靠性（4）廢水消毒（5）合流下水道排污能力不足（6）暴雨和清潔排水過(guò)量的影響以及非點(diǎn)源污染（7）回流水的單獨(dú)處理（8）臭味控制和VOC排放控制（9）污水處理廠的翻新和改進(jìn)。污水處理未來(lái)的趨勢(shì)美國(guó)環(huán)保署需求調(diào)查評(píng)估中心表示，在未來(lái)二三十年，污水處理廠總設(shè)計(jì)處理能力預(yù)期增長(zhǎng)15。美國(guó)環(huán)保署預(yù)計(jì)在這一時(shí)期，將新建約2300座新的污水處理廠，大部分能達(dá)到二級(jí)以上的處理水平。將來(lái)，能達(dá)到二級(jí)以上處理水平的污水處理廠的設(shè)計(jì)能力預(yù)計(jì)能提高40。很明顯，污水處理廠設(shè)計(jì)的趨勢(shì)是設(shè)計(jì)更先進(jìn)的處理設(shè)備。一些新發(fā)明的處理方法在新的或者改進(jìn)的處理設(shè)備中應(yīng)用，這

7、些新方法包括：旋風(fēng)分離器、高效過(guò)濾器、生物膜反應(yīng)器、壓力膜過(guò)濾器（超濾膜和反滲透）、紫外線（低壓、低高密度紫外燈、中等壓力、高密度紫外燈）。一些新技術(shù)占地小，特別是在歐洲發(fā)明的新技術(shù)，這非常適合擴(kuò)建場(chǎng)地有限的污水處理廠。近些年，許多私有的污水處理方法發(fā)展起來(lái)，為建設(shè)和運(yùn)營(yíng)提供了潛力。這種趨勢(shì)將要繼續(xù)，特別是在評(píng)估替代處理系統(tǒng)和設(shè)備私有化的地方。私有化通常解釋為公私合作，其中，私人合作者負(fù)責(zé)籌措資金、設(shè)計(jì)、建造、處理設(shè)備的運(yùn)行。有些情況，私人合作者擁有設(shè)備。 在美國(guó)，對(duì)私人資金融通的需要是私有化的最主要原因；維護(hù)本地控制是反對(duì)私有化的最主要理由。13單元 污水深度處理為了去除二級(jí)處理后剩余的懸浮

8、物、膠體和溶解組分而增加的處理過(guò)程稱為深度處理?？扇芙M分包括相對(duì)簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)離子，例如鈣、鉀、硫酸鹽、硝酸鹽和磷酸鹽，和數(shù)量不斷增長(zhǎng)的非常復(fù)雜的復(fù)合有機(jī)化合物。近年來(lái)，這些物質(zhì)對(duì)環(huán)境的影響越來(lái)越明顯。研究者正在進(jìn)行如下研究：（1）確定潛在毒性和水中的生物活性物質(zhì)對(duì)環(huán)境的影響。（2）這些物質(zhì)怎樣用常規(guī)或者深度處理方法去除。因此，依據(jù)污水處理廠出水中污染物濃度的限值和出水毒性限值，廢水處理的要求變得越來(lái)越嚴(yán)格。為了滿足這些新的要求，許多現(xiàn)有的二級(jí)處理設(shè)備需要翻新，新的深度處理設(shè)備需要建設(shè)。對(duì)深度水處理的需求對(duì)深度水處理的需求基于以下幾個(gè)因素：（1） 為了滿足更嚴(yán)格的排水和回用要求，需要去除經(jīng)傳統(tǒng)二次

9、處理后剩余的有機(jī)物和總懸浮固體。（2） 去除總懸浮固體，為更有效的消毒提供條件的需求。（3） 去除經(jīng)傳統(tǒng)二次處理后剩余的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，限制敏感水體富營(yíng)養(yǎng)化的需求。（4） 去除特殊的無(wú)機(jī)（例如重金屬）和有機(jī)（例如MBTE和NDMA）組分，以滿足對(duì)地表水和污水地面擴(kuò)散的要求，和間接飲用水回用的要求（例如地下水回灌）。（5） 去除特殊的無(wú)機(jī)（例如重金屬、二氧化硅）和有機(jī)組分，以滿足工業(yè)水回用的需求（例如冷卻水，工藝用水、低壓鍋爐補(bǔ)給水、和加壓鍋爐水）。隨著實(shí)驗(yàn)室研究和環(huán)境監(jiān)測(cè)得出的關(guān)于二級(jí)出水中剩余組分影響的科學(xué)認(rèn)識(shí)的增加，預(yù)計(jì)在未來(lái)510年，現(xiàn)在歸于深度處理的方法將要成為常規(guī)方法。自20世紀(jì)60年代中

10、期，含氮和磷的組分就得到了相當(dāng)大的關(guān)注。最初，廢水中的氮和磷促進(jìn)水生植物的生長(zhǎng)，加速湖泊的富營(yíng)養(yǎng)化，引起了人們的關(guān)注。后來(lái)，當(dāng)出水回用于地下供水回灌時(shí)，脫氮成為了廢水處理的常規(guī)部分。在多數(shù)情況下，為降低氨的毒性或減少對(duì)河流或河口溶解氧的影響，必須對(duì)排放的污水進(jìn)行硝化處理。事實(shí)上，由于對(duì)營(yíng)養(yǎng)素的太多關(guān)注，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)去除已經(jīng)成為了常規(guī)污水處理的主要部分。深度處理用到的技術(shù)在過(guò)去的20年里，多種用于去除處理后出水中剩余組分的技術(shù)得到了研究、發(fā)展和應(yīng)用。本章節(jié)回顧了處理后出水中的剩余組分，介紹了用于深度處理廢水的技術(shù)。處理后出水中的剩余組分除了以前報(bào)道過(guò)的典型組分，大多數(shù)生活污水還含有多種痕量化合物或元

11、素，盡管這些痕量物質(zhì)不能用常規(guī)方法測(cè)量。處理后出水中剩余組分的潛在作用可能非常大。在制定排放要求和想要達(dá)標(biāo)排放時(shí)需要考慮非常多的物質(zhì)。技術(shù)分類(lèi)污水深度處理系統(tǒng)可以根據(jù)單元操作和單元過(guò)程分類(lèi)，也可以根據(jù)主要功能分類(lèi)。很多單元操作和單元過(guò)程可以去除多種組分。單獨(dú)組分可以分為四大類(lèi)：（1）剩余有機(jī)無(wú)機(jī)膠體或懸浮固體，（2）可溶性有機(jī)組分（3）溶解性無(wú)機(jī)組分（4）生物組分剩余有機(jī)無(wú)機(jī)膠體或懸浮固體的去除剩余有機(jī)無(wú)機(jī)膠體或懸浮固體的去除主要靠過(guò)濾完成。用于廢水處理的過(guò)濾大致分為三類(lèi)：（1）濾床過(guò)濾（2）表面過(guò)濾（3）薄膜過(guò)濾。在濾床過(guò)濾中，懸浮物的去除發(fā)生在濾床內(nèi)部或表面。在表面和薄膜過(guò)濾中，懸浮物質(zhì)通

12、過(guò)過(guò)濾表面（例：濾布）或者一個(gè)薄支撐膜的過(guò)濾去除。汽車(chē)機(jī)油過(guò)濾器和廚房用的漏勺也是表面過(guò)濾的例子。溶解性有機(jī)組分的去除很多處理方法可以去除溶解性的有機(jī)組分。由于溶解性組分的性質(zhì)復(fù)雜，因此，處理方法必須考慮污水的特性和污染組分的性質(zhì)。用于去除一些特殊溶解性有機(jī)物的處理方法包括：（1）炭吸附（2）反滲透（3）化學(xué)沉淀法（4）化學(xué)氧化法（5）高級(jí)化學(xué)氧化（6）電滲析（7）蒸餾法溶解性無(wú)機(jī)組分的去除如以前報(bào)道的，許多的不同單元操作和單元過(guò)程在各種深度水處理中的應(yīng)用被深入研究過(guò)。雖然其中的許多單元操作和單元過(guò)程技術(shù)可行，但由于其他一些因素這些單元操作和單元過(guò)程在多數(shù)情況下并不適用，例如造價(jià)、操作要求和美

13、觀的考慮。盡管如此，環(huán)境工程師熟悉這些更重要的單元操作和單元過(guò)程仍然是非常必要的，這樣在任何情況下他們都能考慮所有的處理方法。無(wú)機(jī)溶解性組分的去除靠化學(xué)過(guò)程和膜過(guò)濾來(lái)完成。主要的單元操作和單元過(guò)程有：（1）化學(xué)沉淀法（2）離子交換法（3）超濾（4）反滲透（5）電滲析（6）蒸餾法。生物組分的去除除了以上討論過(guò)的組分，生物組分的去除也是引人關(guān)注的。生物組分包括細(xì)菌、原生動(dòng)物包囊和亂囊，用于這些組分去除的單元操作和單元過(guò)程有濾床過(guò)濾、微孔過(guò)濾和超濾、反滲透、電滲析、吸附、離子交換、蒸餾和化學(xué)沉淀法。由于單元操作和單元過(guò)程的效率不同，大部分處理的出水需要消毒。工藝選擇和運(yùn)行參數(shù)特定操作、過(guò)程或二者結(jié)合

14、方法的選擇依賴于以下幾方面：（1）處理后出水的用途（2）廢水的性質(zhì)（3）不同操作和過(guò)程的兼容性（一致性）（4）去除最終污染物可用的方法（5）不同系統(tǒng)的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)可行性。應(yīng)該注意的是，經(jīng)濟(jì)可行性在一些情形的污水深度處理的設(shè)計(jì)中并不是決定因素，特別是當(dāng)為了保護(hù)環(huán)境某種特殊組分必須被去除時(shí)。由于實(shí)地測(cè)得的性能的差異，為了獲得運(yùn)行參數(shù)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，推薦采用中試法。pilot-plant testing：中試14單元 顆粒污染物控制選擇正確的處理設(shè)備需要使設(shè)備的特性和污染物的特征相匹配。污染物在大小尺寸上包含了從氣體分子到肉眼可見(jiàn)的直徑幾毫米的很大范圍。任何一種設(shè)備都不能有效或者是高效的去除所有的污染物，

15、即使是從一個(gè)煙囪排出的污染物。污染物的化學(xué)行為同樣可以決定污染控制工藝的選擇。各種空氣污染物控制設(shè)備可以方便的分為用來(lái)控制顆粒物質(zhì)的設(shè)備和用來(lái)控制氣體污染物的設(shè)備。后者將在下一單元討論。旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離是一種廣泛應(yīng)用的，經(jīng)濟(jì)有效的去除顆粒物的方法。干空氣偏離中心的進(jìn)入旋風(fēng)分離器，這樣，在錐體內(nèi)空氣產(chǎn)生了強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)，顆粒物圍繞器壁被離心加速。器壁的摩擦力使顆粒物減速，從而滑落到底部被收集起來(lái)，而凈化的空氣從圓錐體頂部的中心離開(kāi)。旋風(fēng)分離器對(duì)大顆粒物的去除相當(dāng)有效，因此，它被廣泛的用作除塵的預(yù)處理?？椢镞^(guò)濾器（袋式除塵器）用來(lái)去除顆粒物的袋式除塵器運(yùn)行起來(lái)就像一個(gè)真空吸塵器。含塵氣體被吸入或者吹

16、入織物過(guò)濾袋，它能收集塵粒。通過(guò)袋子的周期性震動(dòng)，落在袋子上的灰被清走。袋式除塵器可以高效的去除亞微米級(jí)的顆粒物，因此它在工業(yè)上廣泛應(yīng)用。袋式除塵器除塵的基本原理和水處理中砂濾池的原理相似。在誘捕作用產(chǎn)生的表面力的作用下，塵粒吸附在纖維上，并且在沖擊和布朗擴(kuò)散的作用下被帶到織物的內(nèi)部，和織物聯(lián)結(jié)在一起。直徑小于1微米的顆粒物質(zhì)是有毒的，非常危險(xiǎn)的，它的去除效果要好與99.9。當(dāng)預(yù)處理過(guò)的氣體被加壓或真空吸入單級(jí)高效微粒微孔過(guò)濾器時(shí)能達(dá)到這樣的去除率，4到6級(jí)HEPA過(guò)濾器串連處理可達(dá)到99.9999的去除率。例如，HEPA過(guò)濾器通常用于放射性顆粒物的去除。濕式除塵器噴霧塔和洗滌器可以有效的去除

17、大顆粒物質(zhì)。在進(jìn)水的狹窄喉管處劇烈的作用可以促進(jìn)水和空氣的接觸，從而使洗滌器更加有效。一般來(lái)講，接觸越劇烈，氣泡和液滴越小，洗滌器越有效。文丘里洗滌器是一種經(jīng)常用到的高效的洗滌器。氣流經(jīng)過(guò)喉管部分被收縮，高壓水流垂直于氣流方向進(jìn)入。文丘里洗滌器基本上能100的去除直徑大于5微米的顆粒物。雖然濕式洗滌器非常的高效，不但能捕集細(xì)小的顆粒物，而且能去除氣體污染物，但是它也是有缺陷的。洗滌器需要消耗大量的水，洗滌過(guò)臟空氣的水需要進(jìn)一步的處理，否則不能再使用。在有些地方，例如美國(guó)的科羅拉多州，那里的水資源有限，相對(duì)于洗滌器，水有著更重要的用途。而且，洗滌器的好能高，它的運(yùn)行費(fèi)用和建設(shè)費(fèi)用同樣昂貴。另外，

18、洗滌器經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生可見(jiàn)的水蒸氣煙霧。（例：A plume of smoke rose from the chimney. 從煙囪里冒出一縷輕煙。注：Finally,沒(méi)有譯成最后，因?yàn)镕inally后的內(nèi)容仍然是洗滌器的其他缺點(diǎn)。）電除塵器在處理氣量較大和濕式除塵器不適用的場(chǎng)合，靜電除塵器廣泛的應(yīng)用于捕集細(xì)小顆粒物。在燃煤電廠，經(jīng)常使用靜電除塵器處理一、二級(jí)鍋爐和焚化爐的尾氣。在電除塵器中，含塵氣流中帶負(fù)電的顆粒物在通過(guò)高壓電暈線時(shí)被去除。這些顆粒物在通過(guò)電極時(shí)被荷電，于是在電場(chǎng)中向集塵極遷移。集塵極或者是環(huán)繞電暈線的圓柱管，或者是平板。另外，需要周期性的用錘頭振打集塵極，使灰從表面散落。由于集塵

19、極上形成的粉塵層，捕集效率會(huì)下降，特別是圓柱形集塵極。而且，有些灰塵表面比電阻高，不能想從集塵極跌落，而是粘在上面。加熱或用水沖刷電極可以解決這一難題。靜電除塵器對(duì)細(xì)小顆粒物的捕集很有效。但因?yàn)椴都蹓m的數(shù)量與電流成正比，靜電除塵器所耗費(fèi)的電能可能會(huì)相當(dāng)大，從而導(dǎo)致較高的運(yùn)行費(fèi)用。15單元 氣態(tài)污染物控制氣態(tài)污染物可以通過(guò)捕集、化學(xué)交換或者改變產(chǎn)生它們的過(guò)程而去除。前面討論過(guò)的濕式洗滌器可以將污染物質(zhì)溶解在洗滌液中，從而去除。發(fā)電廠廢氣中的SO2 和 NO2經(jīng)常用這種方法去除。多級(jí)洗滌器是指分布有玻璃片或玻璃過(guò)濾板的噴淋塔，這可以使溶解過(guò)程比普通濕式洗滌器更高效。例如：從煉鋁熔爐的廢氣中去除氟

20、化物。吸附，或者化學(xué)吸收是利用一種吸附劑來(lái)去除有機(jī)化合物，例如活性炭。Smelter：熔爐 boiler：鍋爐當(dāng)有機(jī)污染物可以氧化為CO2和水時(shí)，或者將H2S 氧化為 SO2時(shí)，使用焚化或燃燒法。催化燃燒是焚燒的一種變形。在表面催化的作用下，燃燒反應(yīng)從能量角度上講更加容易實(shí)現(xiàn)，并能 在較低的溫度下進(jìn)行。SO2控制SO2普遍存在且危害嚴(yán)重。在美國(guó)和工業(yè)化國(guó)家，SO2最大的一個(gè)來(lái)源就是發(fā)電過(guò)程中含硫煤和油的燃燒。控制標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，促進(jìn)了減少SO2排放的多種可選辦法和技術(shù)的發(fā)展。這些可選辦法有：l 使用低硫燃料。天然氣含硫非常低，而為得到工業(yè)熱和電廠動(dòng)力而燃燒的油含硫量在0.5 % 至 3%，煤含

21、硫量在0.3 % 至 4%。然而低硫燃料價(jià)格昂貴、供應(yīng)不穩(wěn)定。l 燃燒前脫硫。人們可以用多種化學(xué)方法去除工業(yè)重油中的硫，方法類(lèi)似于去除原油中的H2S。在煤中，硫分可以是無(wú)機(jī)物（例如黃鐵礦FeS2）的形態(tài)存在，也可以有機(jī)物的形式存在。黃鐵礦硫可以通過(guò)將煤粉碎并用洗滌溶液洗選的方法去除。有機(jī)硫可以通過(guò)濃酸洗滌去除。首選的脫硫方法是煤氣化或溶劑萃取，這樣可以分別得到符合管道運(yùn)輸質(zhì)量的煤氣和低硫的液態(tài)燃料。l 高煙囪。雖然，高煙囪可以降低氣體污染物的地面濃度，但這并不是一種恰當(dāng)?shù)目刂品椒?。l 煙氣脫硫。燃燒器或者其他產(chǎn)生SO2過(guò)程排放的氣體稱為煙氣。SO2可以通過(guò)化學(xué)過(guò)程凈化，一些凈化方法將在本章的后

22、半部分討論。SO2合成硫酸或其他硫酸鹽的反應(yīng)在煙氣脫硫中是最常用的方法。它有兩個(gè)局限：在進(jìn)入生產(chǎn)酸酸工廠前煙氣必須除塵，另外，只有在氣流中SO2的濃度在330000ppm時(shí)酸才能順利形成。形成酸的反應(yīng)：雙觸點(diǎn)制酸廠可以生產(chǎn)技術(shù)等級(jí)98的硫酸。非鐵熔爐和精煉工業(yè)最適用這種方法?？梢赃M(jìn)行相似的反應(yīng)，生產(chǎn)(NH4)2SO4，一種肥料和石膏CaSO4?；剂先紵裏煔庵械腟O2濃度太低，不能作為酸而捕集，也不能作商業(yè)肥料或石膏。另外，燃煤鍋爐尾氣太臟。另一種典型的方法是單堿洗滌法，反應(yīng)為：從這一過(guò)程中回收的高濃度SO2可以工業(yè)化應(yīng)用于制漿和造紙，以及硫酸生產(chǎn)中。煙氣中的SO2也可以通過(guò)溶解在檸檬酸鈉溶

23、液中被去除，反應(yīng)式如下：檸檬酸鈉本身不參與反應(yīng)，而是作為一種緩沖劑將溶液的pH值控制在4.5檸檬酸鹽緩沖劑容易再生。檸檬酸鹽法的去除效率在8099，比堿液吸收法75的效率要高的多。氮氧化物的控制濕式洗滌器吸收SO2的同時(shí)也吸收NO2，但濕式洗滌器的安裝通常不是主要為了NO2的去除。在燃燒化石燃料的發(fā)電廠常用的控制氮氧化物的有效辦法是低氮氧化物燃燒技術(shù)。這種方法是通過(guò)將燃燒過(guò)程的空氣量限值在比燃料燃燒所需理論空氣量稍多的水平而控制NO2的形成。例如：天然氣燃燒的反應(yīng)為，空氣中的氮和氧在高溫下結(jié)合形成NO，在這一過(guò)程中，天然氣燃燒在競(jìng)爭(zhēng)中占優(yōu)勢(shì)。天然氣燃燒所需氧的理想比例是：事實(shí)上，助燃空氣中氧氣

24、的微小過(guò)量可以促進(jìn)氧氣與燃料的化合，而不是與氮化合。在實(shí)踐中，可以調(diào)節(jié)氣流在可見(jiàn)煙羽消失時(shí)進(jìn)入燃燒室，從而達(dá)到低NO燃燒。VOC和臭氧的去除因?yàn)閂OC和臭氧微溶于液態(tài)洗滌介質(zhì)，所以用完全氧化（焚化或催化燃燒）的方法去除。16單元 焚燒焚燒是一種利用燃燒的方法使垃圾體積減小、毒害降低的方法。從體積角度看，焚燒的主要產(chǎn)物是二氧化碳、水、和灰，但是這些產(chǎn)物是最讓人擔(dān)心的，因?yàn)樗鼈兊沫h(huán)境效應(yīng)無(wú)物是含有硫、氮和鹵素的化合物。當(dāng)燃燒產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物中包含新的污染物時(shí)，必須運(yùn)用二次燃燒、洗滌或過(guò)濾等二級(jí)處理把污染物濃度降低到可接受的水平再排放到大氣中。焚燒過(guò)程產(chǎn)生的固體灰塵是另一個(gè)引人關(guān)注的問(wèn)題，必須達(dá)到充分

25、的最終處理。焚燒作為處理有害廢物的方法的優(yōu)點(diǎn)如下：1. 在控制的條件下燃燒廢料和燃料已經(jīng)進(jìn)行了很多年，基本的工藝技術(shù)是可以掌握并能非常好的發(fā)展。2. 焚燒可以廣泛的用于大部分有機(jī)廢物，還能處理大體積的液體廢物。3. 焚燒是已知的最好的處理混合廢物的方法。4. 焚燒是一種優(yōu)秀的處理生物毒性肥廢料的方法，例如醫(yī)療廢物。5. 不需占用太多昂貴的土地。焚燒的缺點(diǎn)包括：1. 與其他替代方法相比，設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用越來(lái)越貴，而且工藝必須滿足空氣污染物控制的嚴(yán)格的調(diào)整要求。2. 焚燒不總是一種最終的處理方法，這是因?yàn)橐话悴还芑覡a參殘余有無(wú)毒性都必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幹檬蛊鋵?duì)環(huán)境的污染降到最低。3. 除非運(yùn)用大氣污染控制

26、技術(shù)來(lái)控制，否則焚燒產(chǎn)物中的氣態(tài)或顆粒污染物會(huì)危害人們的健康或損壞財(cái)產(chǎn)。決定用焚燒法處理某種廢物取決于與其他替代方法相比焚燒的環(huán)境恰當(dāng)性及焚燒法與其他環(huán)境可行的供選方案的經(jīng)濟(jì)性。對(duì)廢物完全氧化影響最大的可變因素有廢物可燃性、在爐膛內(nèi)的停留時(shí)間、火焰溫度和爐膛內(nèi)燃燒區(qū)呈現(xiàn)的紊亂度?？扇夹允且环N燃料被氧化的難易程度的量度。低可燃極限、低閃點(diǎn)、低著火或自燃溫度的物質(zhì)可以在不太劇烈的氧化環(huán)境中燃燒，即低溫和低過(guò)?？諝獾沫h(huán)境。三T條件指停留時(shí)間、溫度、湍流度。焚化爐建成后，在這三個(gè)條件中只有溫度是比較容易控制的，可以通過(guò)調(diào)節(jié)空燃比控制。如果想讓含炭固體廢物燃燒不產(chǎn)生煙，必須保持燃燒室的溫度不低于760度

27、。焚化爐的溫度上限取決于可以用來(lái)建造燃燒室內(nèi)襯墻的防火材料。一般需要耐1300度以上高溫的特殊材料。氧化廢物燃料的空氣的湍流程度會(huì)顯著地影響焚化爐的性能。一般來(lái)講，為達(dá)到空氣和燃料的充分混合，會(huì)用到化學(xué)和空氣動(dòng)力學(xué)兩種方法。湍流的程度和效果會(huì)顯著地影響燃燒的完成和完全燃燒的時(shí)間。良好燃燒的第三個(gè)條件是時(shí)間。必須提供足夠的燃燒時(shí)間使燃燒緩慢的顆粒或液滴在同冷的表面或空氣接觸冷卻之前完全燃燒。所需的燃燒時(shí)間取決于溫度、燃燒規(guī)模、湍流程度。如果廢氣中含有可燃的有機(jī)材料，焚化是最后一種考慮采取的辦法。當(dāng)混合物中大部分可燃物低于可燃下限，就需要加入少量天然氣或者其它輔助燃料以保持爐內(nèi)的燃燒。因?yàn)檩o助燃料

28、價(jià)格昂貴，所以經(jīng)濟(jì)因素在選擇焚化爐系統(tǒng)時(shí)至關(guān)重要。工業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生高溫的鍋爐可以作為焚化爐處理有毒或者危險(xiǎn)含炭廢物。水泥窖的操作溫度必須高于1400度，可以用有機(jī)溶劑作燃料。這就為處理廢液和廢油提供了一種可接受的方法。焚化爐也可以處理液態(tài)廢物。從焚化的角度說(shuō)，液體廢物可以分為兩類(lèi)：可燃液體和部分可燃液體?？扇家后w包括所有有足夠熱值支持常規(guī)燃燒室和燃燒器中燃燒的物質(zhì)。不可燃液體不能用焚化法處理，這些物質(zhì)包括在不添加輔助燃料時(shí)不支持燃燒的材料和不可燃成分（例如水）占很高百分比的物質(zhì)。為了使廢物在不添加助燃劑的條件下在空氣中燃燒，廢物的焓值一般必須在18 500kJ /kg至 23 000kJ /kg

29、之間或者更高。熱值低于18 500kJ /kg的液體廢物被認(rèn)為是部分可燃材料，需要特殊處理。如果廢物最初是液體狀態(tài)，除了把它加熱到燃點(diǎn)外，還必需提供足夠的熱量使它氣化。對(duì)于可燃廢物， 。廢物應(yīng)該在常溫或被加熱到合理的溫度時(shí)可以用泵抽送。因?yàn)橐后w被霧化后氣化和反應(yīng)速度都加快，所以，通常當(dāng)液體粘度允許霧化時(shí)，用霧化噴嘴將液體廢物注入到焚化爐設(shè)備。如果廢物不能被泵抽送或霧化，它也不能作為液體燃燒，而是當(dāng)作污泥或者固體來(lái)處理。設(shè)計(jì)部分可燃廢液焚燒爐時(shí)必須確保廢液能盡可能霧化，從而有最大的表面積與空氣混合。同時(shí)還需要確保足夠的空氣以提供有機(jī)物氧化或焚燒時(shí)所需的氧氣。另外，輔助燃料的熱量必須足以使廢物和燃

30、燒空氣的溫度上升到廢物中有機(jī)材料的燃點(diǎn)以上。焚燒污泥或者泥漿廢物也是一個(gè)重要的廢物處理問(wèn)題。適用于這種廢物的焚燒爐是流化床焚燒爐、回轉(zhuǎn)窯焚化爐和多爐膛焚燒爐。對(duì)于許多固體或污泥來(lái)說(shuō)焚化并不是萬(wàn)能的方法，因?yàn)檫@些廢物中包含不可燃物和剩余灰塵。必須被燒掉的材料中包含的種類(lèi)越多，困難就越多?？刂七m于固體和污泥同時(shí)燃燒的空氣量就是一件很困難的事，焚化爐的設(shè)計(jì)必須考慮到這些重要的因素。封閉式焚化爐，例如回轉(zhuǎn)窯和多爐膛焚化爐，也用于固體廢物的燃燒。一般，焚化爐的設(shè)計(jì)不局限于單純的可燃物或者部分可燃物。通常利用可燃廢物（可以是液態(tài)也可以是氣態(tài)）作為部分可燃廢物（可以是液態(tài)也可以是氣態(tài)）燃燒的熱源是經(jīng)濟(jì)的、可

31、行的。經(jīng)驗(yàn)表明，只包含碳?xì)溲踉睾湍茉诎l(fā)電系統(tǒng)中利用的廢物可以以一種回收內(nèi)能的方式焚燒。這些類(lèi)型的廢物也可以與低內(nèi)能的廢物混合，例如綠色有機(jī)物，以降低購(gòu)買(mǎi)化石燃料的費(fèi)用。另一方面，從危險(xiǎn)廢物焚燒系統(tǒng)排出的尾氣包含常規(guī)的空氣污染物。不完全燃燒會(huì)導(dǎo)致原本計(jì)劃通過(guò)燃燒破壞的危險(xiǎn)物料的排放。不完全燃燒，特別是相對(duì)的低溫燃燒，可以導(dǎo)致一類(lèi)被公認(rèn)為二唖英的化合物的產(chǎn)生，包括PCDD 和PCDF。在這類(lèi)化合物中2,3,7,8- TCDD被認(rèn)為是致癌物和致畸物。TCDD最初是在三氯苯酚除草劑的氧化物中被發(fā)現(xiàn)的（2,4-D 和 2,4,5-T，一種落葉劑的成分）。1977年，它是在市政焚化爐飛灰和尾氣中發(fā)現(xiàn)的P

32、CDDs中的一種。隨后，發(fā)現(xiàn)在幾乎所有的燃燒過(guò)程排放的尾氣中都能找到它，包括燒木頭的火爐、垃圾爐、野外燒烤。森林和叢林火災(zāi)是環(huán)境中PCDD的主要來(lái)源，加拿大森林火災(zāi)每年產(chǎn)生130磅PCDD。另外，海洋生物、陸生植物、真菌、哺乳動(dòng)物甲狀腺使有機(jī)化合物氯化，從而產(chǎn)生PCDD。TCDD在有水存在的條件下，可以在光照下分解。TCDD在動(dòng)物體內(nèi)的急性毒性非常高（倉(cāng)鼠的半數(shù)致死量是3.0 pg/kg）；研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期暴露在大計(jì)量TCDD中對(duì)實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物致癌作用和畸形生長(zhǎng)的遺傳作用。對(duì)于人類(lèi)，這些多不利影響的跡象好壞參半。雖然像皮膚法疹和消化不良這樣的急性效應(yīng)會(huì)偶然發(fā)生，但是短暫的。公眾關(guān)注的是慢性效應(yīng)，但是

33、長(zhǎng)期的暴露在TCDD下對(duì)人們的致癌作用和出生缺陷的影響的跡象并不明確。1877年首次發(fā)現(xiàn)在自然界普遍存在TCDD及相關(guān)化合物，這表明低計(jì)量TCDD對(duì)人體健康沒(méi)有影響。管理焚化的規(guī)章將TCDD的排放控制在檢出限以內(nèi)。一般，通過(guò)對(duì)焚化爐中溫度和停留時(shí)間正確的組合就可以達(dá)到這個(gè)限度。然而，工程師應(yīng)該明白，公眾對(duì)TCDD和二唖英的關(guān)注與已知的公害不成比例，同時(shí)，這是焚化爐選址的重要因素。17單元 垃圾填埋場(chǎng)怎樣運(yùn)作你剛剛在快餐店里吃完飯，將你吃剩的食物、食品包裝紙、飲料杯、器具和餐巾扔進(jìn)垃圾桶。你不用再去考慮這些垃圾。在每個(gè)社區(qū)垃圾收集日，你將垃圾桶放在門(mén)前的路邊，清潔工人會(huì)將桶內(nèi)的垃圾倒入垃圾車(chē)后開(kāi)

34、走。你也不用再去考慮這些垃圾。但是，當(dāng)看到垃圾車(chē)開(kāi)走的時(shí)候也許你想知道這些垃圾最終會(huì)到哪里。美國(guó)人制造垃圾的速度是驚人的，每人每天4磅，也就是60萬(wàn)噸每天或兩億21000萬(wàn)噸每年！這是其他大部分主要國(guó)家人均垃圾量的2倍。怎么處理這些垃圾？有些被回收利用，有些被燒掉，但大部分被埋入垃圾填埋場(chǎng)。本文將介紹垃圾填埋場(chǎng)的建設(shè)過(guò)程，填埋的垃圾將會(huì)發(fā)生什么變化，與垃圾填埋有關(guān)的問(wèn)題有哪些，以及怎么樣解決這些問(wèn)題。垃圾是怎樣產(chǎn)生的？美國(guó)每年產(chǎn)生的21000萬(wàn)噸垃圾或者是固廢中的27，也就是5600萬(wàn)噸垃圾是可回收物（玻璃、紙制品、塑料、金屬）或是可翻曬的混合物料（庭院垃圾）。剩余垃圾是要丟棄的，主要由紙制品

35、、塑料、庭院垃圾和木料組成。怎樣處理垃圾？美國(guó)現(xiàn)在的垃圾產(chǎn)生量幾乎是1960年的3倍。這些垃圾用不同的方法處理。27被回收利用或堆肥，16被燒掉，57被埋在垃圾填埋場(chǎng)。埋入垃圾填埋場(chǎng)的垃圾量比1960年翻了一倍。在垃圾填埋處理方面美國(guó)在主要國(guó)家中處于中等水平（英國(guó)、加拿大、德國(guó)、日本、法國(guó)）。英國(guó)的水平最高，90的固廢埋在垃圾填埋場(chǎng)。什么是垃圾填埋場(chǎng)？有兩種方法掩埋垃圾：垃圾堆地面上一個(gè)用于掩埋垃圾的開(kāi)放式的大坑，這里各種各樣的動(dòng)物云集（老鼠、鳥(niǎo)）。（這是大部分對(duì)垃圾填埋場(chǎng)的印象）垃圾填埋場(chǎng)一個(gè)經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)的建于地下或地上的建筑，在那里垃圾與外界環(huán)境（地下水、空氣、雨水）隔絕。這種隔絕是通過(guò)底

36、襯和日常土壤封蓋實(shí)現(xiàn)的。衛(wèi)生填埋場(chǎng)通過(guò)黏土襯層使垃圾與環(huán)境隔絕的填埋場(chǎng)市政固廢填埋場(chǎng)通過(guò)合成纖維（塑料）襯層使垃圾與環(huán)境隔絕的填埋場(chǎng)填埋的目的是掩埋垃圾，并且使垃圾與地下水隔離保持干燥，不與空氣接觸。在這樣的條件下，垃圾不容易腐敗。垃圾填埋場(chǎng)不像堆肥，堆肥目的是使垃圾很快地腐爛。垃圾填埋場(chǎng)的提議（計(jì)劃）為了建一個(gè)垃圾填埋場(chǎng)，經(jīng)營(yíng)者必須確保遵循確定的步驟。世界上大部分地區(qū)都有關(guān)于在哪可以建垃圾填埋場(chǎng)怎樣運(yùn)營(yíng)等問(wèn)題的規(guī)章。整個(gè)進(jìn)程的第一步是有人建議建設(shè)垃圾填埋場(chǎng)。在美國(guó)，處理垃圾建設(shè)垃圾填埋場(chǎng)是地方政府的責(zé)任。在一個(gè)城市或其他權(quán)利機(jī)關(guān)建設(shè)垃圾填埋場(chǎng)前需要在待選場(chǎng)址做環(huán)境影響評(píng)價(jià)。目的是為了明確：l

37、 垃圾填埋場(chǎng)所需的占地面積l 地層和基巖的構(gòu)成l 擬建垃圾填埋場(chǎng)對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境和野生動(dòng)植物的影響l 擬選場(chǎng)址的歷史和考古價(jià)值首先，要確定該處是否有足夠的土地面積。第二，地層和基巖的構(gòu)成必須明確。巖石的隔水性越強(qiáng)越好，以阻止?jié)B濾液接觸地下水?；鶐r不能斷裂或者預(yù)測(cè)垃圾沒(méi)有出口。選址不能在礦井或采石場(chǎng)附近，因?yàn)檫@些建筑經(jīng)常與地下水連接。同時(shí)，你必須能在場(chǎng)址周?chē)煌狞c(diǎn)鉆井，以監(jiān)測(cè)地下水或者截獲漏出的廢料。第三，必須調(diào)查該地區(qū)的河流。你不希望填埋場(chǎng)里過(guò)量的水排到附近的財(cái)產(chǎn)或者相反。與之類(lèi)似，你不希望垃圾填埋場(chǎng)建在靠近河流、小溪、或濕地的地方，以免來(lái)自填埋場(chǎng)的任何潛在泄漏會(huì)進(jìn)入地下水或水域中。最后，如果場(chǎng)址

38、內(nèi)包含任何歷史的和考古學(xué)上的史前古建筑，你不希望將垃圾填埋場(chǎng)建在那里。一旦環(huán)境影響評(píng)價(jià)完成，必須獲得當(dāng)?shù)?、州和?lián)邦政府的批準(zhǔn)。另外，必須從稅收或地方政府債券募集資金以支付填埋場(chǎng)的建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用。因?yàn)榛鹨话銇?lái)自一些公眾來(lái)源，所以必須通過(guò)地方政府或公民投票獲得公眾認(rèn)可。垃圾填埋場(chǎng)的建設(shè)一旦環(huán)境影響評(píng)價(jià)完成，頒發(fā)了許可證，而且募集到了資金，建設(shè)就可以開(kāi)始了。如果沒(méi)有現(xiàn)有道路，首先要建設(shè)通往垃圾填埋場(chǎng)的道路。這些路將用來(lái)運(yùn)輸建筑設(shè)備、衛(wèi)生設(shè)備和一般公共需要。道路建成后，垃圾填埋場(chǎng)就可以挖掘了。在北威克縣垃圾填埋場(chǎng)，填埋場(chǎng)從路面以下10英尺處開(kāi)始。垃圾填埋場(chǎng)的組成部分垃圾填埋場(chǎng)的基本部分有：l 底襯系

39、統(tǒng)將垃圾和隨后的滲濾液同地下水隔離。l 小室（新的或舊的）垃圾在填埋場(chǎng)中儲(chǔ)存的地方l 雨水排水系統(tǒng)收集降落到垃圾填埋場(chǎng)的雨水l 瀝出液收集系統(tǒng)收集從垃圾填埋場(chǎng)滲出的含有污染物質(zhì)的液體（滲濾液）l 甲烷收集系統(tǒng)收集垃圾降解過(guò)程產(chǎn)生的甲烷l 罩蓋或者封蓋將垃圾填埋場(chǎng)的頂部封起來(lái)以上的每一個(gè)部分都是為處理垃圾填埋場(chǎng)遇到的特定問(wèn)題而設(shè)計(jì)的。當(dāng)我們介紹垃圾填埋場(chǎng)的每一部分時(shí)，我們會(huì)解釋它們處理的問(wèn)題。在垃圾填埋場(chǎng)中垃圾發(fā)生了什么變化？被放入垃圾填埋場(chǎng)的垃圾會(huì)在那里存放很長(zhǎng)時(shí)間。在垃圾填埋場(chǎng)里沒(méi)有氧氣沒(méi)有水分。在這樣的條件下，垃圾不會(huì)很快分解。事實(shí)上，當(dāng)使用時(shí)間較長(zhǎng)的垃圾填埋場(chǎng)被挖掘或取樣時(shí)，人們發(fā)現(xiàn)四十

40、年前報(bào)紙上的字跡還清晰可見(jiàn)。設(shè)計(jì)填埋場(chǎng)只是用來(lái)填埋垃圾，而不是用來(lái)分解垃圾。當(dāng)一個(gè)垃圾填埋場(chǎng)閉場(chǎng)，這個(gè)場(chǎng)地，特別是地下水必須被監(jiān)測(cè)30年以上。垃圾填埋場(chǎng)怎樣運(yùn)行？垃圾填埋場(chǎng)必須天天開(kāi)放并且可用。盡管居民也使用垃圾填埋場(chǎng)，典型的顧客是政府和建筑或拆遷公司。在場(chǎng)址的入口附近有一個(gè)回收中心，在那里居民可以丟棄可回收的材料（鋁罐、玻璃瓶、報(bào)紙、混合紙、波狀紙板）。這有利于減少垃圾填埋場(chǎng)的處理量。這些材料中的一部分是法規(guī)不允許埋入垃圾填埋場(chǎng)的，因?yàn)樗鼈兪强苫厥盏?。?dāng)顧客進(jìn)入場(chǎng)地，他們的卡車(chē)在稱重房稱重。顧客使用場(chǎng)地需要支付傾卸費(fèi)。傾卸費(fèi)為每噸10美元到40美元不等。這些費(fèi)用用于還債和垃圾填埋場(chǎng)運(yùn)行。沿著

41、場(chǎng)地有為不允許和不適于進(jìn)入填埋場(chǎng)的材料設(shè)立的傾倒點(diǎn)。多種材料傾倒點(diǎn)是為輪胎、機(jī)油、鉛酸電池和紙面石膏板等材料設(shè)立。這些材料中有些是可回收的。另外，還有為不允許進(jìn)入垃圾填埋場(chǎng)的化學(xué)品（化妝品、殺蟲(chóng)劑和其他化學(xué)制品）設(shè)立的家用危險(xiǎn)廢物傾倒點(diǎn)。這些化學(xué)品被私人公司處理。一些化妝品瓶可以回收，一些有機(jī)化學(xué)品可以在焚化爐或者電廠燒掉。填埋場(chǎng)邊的構(gòu)筑物還有為填埋場(chǎng)提供土壤的采料場(chǎng)、流走之物收集池、滲濾液收集池、沼氣站。當(dāng)正確的設(shè)計(jì)和管理是時(shí)，垃圾填埋場(chǎng)是一個(gè)能夠服務(wù)于一個(gè)重要用途的復(fù)雜的建筑物。今后，一種叫做生物反應(yīng)器的新技術(shù)將用于加速垃圾填埋場(chǎng)中垃圾的降解，并且可以產(chǎn)生更多的甲烷。1單元 環(huán)境科學(xué)與工程介紹環(huán)境科學(xué)與工程的研究范圍向兩個(gè)方向繼續(xù)擴(kuò)展，一是世界上很多國(guó)家的水和空氣質(zhì)量問(wèn)題急需關(guān)注，二是污染本身似乎會(huì)產(chǎn)生國(guó)際化和全球的影響。得益于環(huán)境工程師和科學(xué)家的不懈努力，我們對(duì)污染空氣、地表水、土壤和地下水系統(tǒng)的污染物質(zhì)的去除和遷移規(guī)律的理解有了很大的進(jìn)步。這一進(jìn)步導(dǎo)致了控制排放和凈化污染源的更好的技術(shù)的產(chǎn)生。由于理解的增加和先進(jìn)技術(shù)的產(chǎn)生，我們可以構(gòu)思更加完善的法律去處理這些