化工環(huán)境保護概論Word版

整理為word格式整理為word格式整理為word格式緒論世界環(huán)境日：6月5日

第一次世界環(huán)境日主題：只有一個地球。

環(huán)境問題概念：指人類經(jīng)濟社會發(fā)展與環(huán)境的關(guān)系不協(xié)調(diào)所引起的問題。分為兩類：一是不合理開發(fā)利用自然資源，超出環(huán)境承載力，使生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化或自然資源枯竭的現(xiàn)象；二是人口激增、城市化和工農(nóng)業(yè)高速發(fā)展引起的環(huán)境污染和破壞。

4.八大公害事件：

事件名稱

發(fā)生時間

發(fā)生地點

污染類型

污染源/物

馬斯河谷

煙霧事件

1930.12

比利時

馬斯河谷

大氣污染

谷地中工廠密布，煙塵、SO2排放量大

洛杉磯

光化學

煙霧事件

1943.5~10

美國

洛杉磯市

大氣污染

光化學污染

該市400萬輛汽車每天排放烴類1000多噸

多諾拉

煙霧事件

1948.10

美國

多諾拉鎮(zhèn)

大氣污染

河谷內(nèi)工廠密集，排放大量煙塵和SO2

倫敦

煙霧事件

1952.12

英國

倫敦市

大氣污染

燃煤中含硫量高，排放大量SO2和煙塵

水俁(病)事件

1953~1961

日本熊本縣

水俁鎮(zhèn)

海洋污染

汞污染

氮肥廠含汞催化劑隨廢水排入海灣

四日事件

(哮喘病)

1955年

以來

日本四日市，

大氣污染

工廠大量排放SO2和煤塵，重金屬顆粒

米糠油

事件

1968

日本愛知縣

等23個府縣

食品污染

多氯聯(lián)苯污染

米糠油生產(chǎn)中用多氯聯(lián)苯作熱載體，

富山事件

(骨痛病)

1931~1975

日本富山縣神通川流域，

水體污染

土壤污染

鎘污染

煉鋅廠未處理的含鎘廢水排入河中

5當前人類面臨的主要環(huán)境問題：

A

人口問題：人口的急劇增加是當今環(huán)境的首要問題。1999年世界人口突破了60億，人口比世紀初增長了4倍，隨著生活水平的提高，資源消耗并未等比例的增加，而是加速增長資源消耗。1999年比世紀初增長了10倍。

B

資源問題：土地資源在不斷減少和惡化，森林資源不斷縮小，生物物種在減少，某些礦產(chǎn)資源瀕臨枯竭等。

C

生態(tài)破壞：

1土地退化

根本原因：人口增長、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴大和強度增大、過度放牧以及人為破壞植被。

后果：水土流失、沙漠化、土地貧瘠和鹽堿化

2水土流失

發(fā)生地區(qū)：干旱、半干旱、和半濕潤地區(qū)。

全世界有2500萬平方公里，占全球陸地的16.8%。

3

土地沙漠化

概念：非沙漠地區(qū)出現(xiàn)的風沙活動、沙丘起伏為主要標志的沙漠景觀的環(huán)境退化過程。導致的后果：土地面積縮小、土地產(chǎn)出減少、降低了養(yǎng)育人口的能力。

4

生物物種的消失

如果森林砍伐、沙漠化及濕地等的破壞按目前的速度繼續(xù)下去，那么至21世紀初將有100萬種生物從地球上永遠消失。整理為word格式整理為word格式整理為word格式

D

大氣環(huán)境污染

概念：指溫室氣體過量排放造成的氣候變化、廣泛的大氣污染和酸沉降、臭氧層破壞、有毒有害化學物質(zhì)的污染危害及其越境轉(zhuǎn)移等。

1

酸雨

Acid

rain概念：指pH值小于5.6的降水。

形成原因：排放大量的SO2和NOX，包括自然排放和人為排放。人為排放為主。

酸雨的危害：a.

破壞森林生態(tài)系統(tǒng)

b.

破壞土壤的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)c.

破壞水生生態(tài)系統(tǒng)

d.腐蝕建筑物和損害人體的呼吸系統(tǒng)和皮膚。

2

.臭氧層的破壞

形成原因：含氯化學物質(zhì)特別是氟氯烴進入大氣會破壞同渦層的臭氧，除些之外，NOX、CH4

等也都會破壞臭氧層。

危害：臭氧的減少將導致地面接收紫外線輻射量的增加，對健康和植物產(chǎn)生影響。對人體的影響，臭氧減少1%紫外線輻射所引起的白內(nèi)障將使10萬人失明，并增加3%的非黑瘤皮膚癌。對農(nóng)作物的影響，臭氧減少25%，大豆產(chǎn)量將減少20－25%。

控制對策：1987年9月，24國簽署了蒙特利爾議定書3．

溫室氣體及全球氣候變化

溫室效應：大氣層中某些微量組分能使太陽的短波射透過，加熱地面，而地面增溫后所放出的熱輻射，卻被這些組分所吸收從而使大氣增溫。

主要的溫室氣體：CO2、CH4、N2O、CFC（氟氯烴）等，其中CO2

的作用占55%，

CFC占24%。

危害：全球氣候變暖，海平面上升，改變降雨和蒸發(fā)體系，影響農(nóng)業(yè)和糧食資源，改變大氣環(huán)流進而影響海洋水流、導致富營養(yǎng)化地區(qū)的遷移、海洋生物的再生分布和一些商業(yè)捕魚區(qū)的消失。

E

有毒化學品貿(mào)易和危險廢物管理過去數(shù)十年中，化學品的生產(chǎn)和使用大大增加，現(xiàn)在的化學品國際貿(mào)易值每年超過200億美元。1987年2月，環(huán)境署在倫敦召開了會議，通過了“國際化學品貿(mào)易中交流的倫敦準則”，制定這個準則的目的是想在國際貿(mào)易中通過情報交流，從而提高各國使用和管理的經(jīng)驗，以及確定進口化學品的安全性。

F

生物多樣性危機

由于人類活動頻繁，人類的足跡差不多已經(jīng)遍及至世界每個角落，破壞了生物的生存環(huán)境，由于生物物種生境的不可逆轉(zhuǎn)，生物正在以空前的速度滅絕。因此保護野生親屬的樣品代表作為進行遺傳選擇和改良的基礎是絕對必要的。G

淡水資源缺乏與水污染

淡水資源在地球上分布的不均勻，導致許多地區(qū)缺水，又由于城市化和工業(yè)發(fā)展，需消耗大量的水，同時大量污染物的排放破壞了水體，更加加劇了水的供求矛盾。

H

海洋污染

海底石油的開采和運輸過程中原油的泄漏以及地表徑流進入海洋的大量有機物造成海洋污染，近年來頻繁的赤潮是海洋污染的突出表現(xiàn)。

6.環(huán)境荷爾蒙

環(huán)境中存在一些能像激素一樣影響人體和動物體內(nèi)分泌功能的物質(zhì)，叫“環(huán)境激素”，又譯為“環(huán)境荷爾蒙”，學名“內(nèi)分泌干擾物”?？梢允翘烊坏?，也可以是人工的。整理為word格式整理為word格式整理為word格式第一章BOD：水中有機污染物被好氧微生物分解至無機物時所消耗的溶解氧的量叫做生化需氧量，單位mg/L

O2

COD:在一定的嚴格的條件下，水中各種有機物質(zhì)與外加的強氧化劑（K2Cr2O7,KMnO4等）

作用時，所消耗的氧量，叫做化學需氧量，用氧的mg/L數(shù)來表示。

TOD：水樣中的有機物在900°C高溫下燃燒變成穩(wěn)定的氧化物時所需的氧量，叫做總需氧量，結(jié)果以氧的mg/L計。

TOC：將水樣在900~950°C高溫下燃燒，有機碳即氧化生成二氧化碳，測量所生成的二氧化碳的量，即得水樣中的總有機碳值，單位以C的mg/L計。

水體富營養(yǎng)化：是湖泊分類和煙花的一個概念，它是指湖泊的老化和消失。藻類生長的限制因素是P和N,水中N、P增加，會使水中藻類過量生長，隨后藻類死亡和隨之而來異養(yǎng)微生物的代謝活動，使得水中的DO被迅速耗盡，造成水體質(zhì)量惡化和水生態(tài)環(huán)境結(jié)構(gòu)破壞，這就是水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象。

第三章好氧：是指這類生物必須在有分子態(tài)氧氣（O2）的存在下，才能進行正常的生理生化反應.

厭氧：是指在無分子態(tài)氧存在的條件下，能進行正常的生理生化反應的生物，如厭氧細菌、酵母菌等.

活性污泥：向生活污水注入空氣進行曝氣，并持續(xù)一段時間以后，污水中即生成一種絮凝體。這種絮凝體主要是由大量繁殖的微生物群體所構(gòu)成，它有巨大的表面積和很強的吸附性能，稱為活性污泥

活性污泥法的基本組成曝氣池：反應主體

二沉池：1）進行泥水分離，保證出水水質(zhì)2）保證回流污泥，維持曝氣池內(nèi)的污泥濃度?；亓飨到y(tǒng)：1）維持曝氣池的污泥濃度；2）改變回流比，改變曝氣池的運行工況。

剩余污泥排放系統(tǒng)：1）是去除有機物的途徑之一；2）維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

供氧系統(tǒng)：提供足夠的溶解氧

活性污泥中的微生物

細菌:是活性污泥凈化功能最活躍的成分；

真菌:具有分解碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)的功能；但大量異常增殖會引發(fā)污泥膨脹現(xiàn)象其它微生物：原生動物、后生動物（P98）；

在凈化污水系統(tǒng)中：細菌是第一承擔者，原生動物是第二承擔者。

整理為word格式整理為word格式整理為word格式微生物的增殖曲線

增長曲線的四個階段

適應期:（延遲期或調(diào)整期）：微生物的細胞內(nèi)各種酶系統(tǒng)對環(huán)境的適應過程.

對數(shù)增長期:活性污泥能量水平很高，活性污泥處于松散狀態(tài).

減數(shù)增長期:營養(yǎng)物不過剩，它已成為微生物生長的限制因素活性污泥水平的能量低下，污泥絮凝。

④

內(nèi)源呼吸期

能量水平極低，微生物活動能力非常低，絮凝體形成速率增大，處理水顯著澄清，水質(zhì)良好。

污泥體積指數(shù)（SVI）曝氣池出口處混合液經(jīng)30分鐘靜沉后，1g干污泥所形成的污泥體積，單位:ml/g。

污泥沉降比（SV）是指將曝氣池中的混合液在量筒中靜置30分鐘，其沉淀污泥與原混合液的體積比，一般以%表示；正常數(shù)值為20~30%。

污泥膨脹：是指活性污泥質(zhì)量變輕、膨大，沉降性能惡化，在二沉池中不能正常沉淀下來，SVI異常增高，可達400以上。

有機物被生物降解的歷程：

結(jié)構(gòu)簡單、小分子、可溶性物質(zhì)，直接進入細胞壁；

結(jié)構(gòu)復雜、大分子、膠體狀或顆粒狀的物質(zhì)，則首先被微生物吸附，隨后在細胞外酶的作用下被水解液化成小分子有機物，再進入細胞內(nèi)。

影響好氧生物處理的主要因素

:1）溶解氧：

約12mg/l；

2）水溫：

1530C；

3）營養(yǎng)物質(zhì)：BOD5

N

P

=

100

5

1

（好氧工藝）；其它無機營養(yǎng)元素：K、Mg、Ca、S、Na等；微量元素：

Fe、Cu、Mn、Mo、Si、硼等；

4）pH值：

一般好氧微生物的最適宜pH在6.58.5之間；pH

4.5時，真菌將占優(yōu)勢，引起污泥膨脹；

5）有毒物質(zhì)（抑制物質(zhì)）

重金屬

、氰化物

、H2S、

鹵族元素及其化合物；酚、醇、醛等

6）有機負荷率：污水中的有機物本來是微生物的食物，但太多時，也會不利于微生物。

7）氧化還原電位：

好氧細菌：

+300-400

mV，

至少要求大于+100

mV。

整理為word格式整理為word格式整理為word格式

厭氧細菌：要求小于+100

mV，對于嚴格厭氧細菌，則小于-100

mV，甚至小于-300

mV。厭氧法的影響因素

控制厭氧處理效率的基本因素有兩類:

一類是基礎因素:

包括微生物量

(污泥濃度)、營養(yǎng)比、混合接觸狀況、有機負荷等；

另一類是環(huán)境因素:

如溫度、pH值、氧化還原電位、有毒物質(zhì)等。

產(chǎn)甲烷細菌是決定厭氧消化效率和成敗的主要微生物，產(chǎn)甲烷階段是厭氧過程速率的限制步驟。

活性污泥處理系統(tǒng)的運行方式：

1、傳統(tǒng)活性污泥法（普通活性污泥法）2、階段曝氣活性污泥法

3、再生曝氣活性污泥法系統(tǒng)

4、吸附—再生活性污泥法系統(tǒng)

5、延時曝氣活性污泥法

6、高負荷活性污泥法

7、完全混合活性污泥法

8、多級活性污泥法系統(tǒng)

9、深井曝氣池活性污泥法系統(tǒng)

10、淺層曝氣活性污泥法系統(tǒng)

11、純氧曝氣活性污泥法系統(tǒng)

請說明好氧生物處理的作用機制：

1、好氧生物處理過程的生化反應方程式

2、分解與合成的相互關(guān)系：

1）二者不可分，而是相互依賴的；

a、

分解過程為合成提供能量和前物，而合成則給分解提供物質(zhì)基礎；

b、分解過程是一個產(chǎn)能過程，合成過程則是一個耗能過程

2)

對有機物的去除，二者都有重要貢獻；

3）合成量的大小，對于后續(xù)污泥的處理有直接影響；

3、有機物被生物降解的歷程（比較重要）

結(jié)構(gòu)簡單、小分子、可溶性物質(zhì)，直接進入細胞壁；

結(jié)構(gòu)復雜、大分子、膠體狀或顆粒狀的物質(zhì)，則首先被微生物吸附，隨后在細胞外酶的作用下被水解液化成小分子有機物，再進入細胞內(nèi)。第四章請說明厭氧生物處理的原理：

廢水厭氧生物處理是指在無分子氧條件下通過厭氧微生物(包括兼氧微生物）的作用，將廢水中的各種復雜有機物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳等物質(zhì)的過程，也稱為厭氧消化

厭氧生物處理是一個復雜的微生物化學過程，依靠三大主要類群的細菌，即水解產(chǎn)酸細菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細菌和產(chǎn)甲烷細菌的聯(lián)合作用完成。

厭氧法的優(yōu)缺點

（1）應用范圍廣

因供氧限制，好氧法一般只適用于中、低濃度有機廢水的處理，而厭氧法既適用于高濃度有機廢水，又適用于中、低濃度有機廢水。

有些有機物對好氧生物處理法來說是難降解的，但對厭氧生物處理是可降解的，如固體有機物、著色劑蒽醌和某些偶氮染料等。

（2）能耗低

好氧法需要消耗大量能量供氧，曝氣費用隨著有機物濃度的增加而增大，而厭氧法不需要充氧，而且產(chǎn)生的沼氣可作為能源。

廢水有機物達一定濃度后，沼氣能量可以抵償消耗能量。研究表明，當原水BOD5達到1500mg/L時，采用厭氧處理即有能量剩余。有機物濃度愈高，剩余能量愈多。整理為word格式整理為word格式整理為word格式

一般厭氧法的動力消耗約為活性污泥法的1/10。

（3）負荷高

通常好氧法的有機容積負荷為2-4

kgBOD/(m3·d)，而厭氧法為2-lO

kgCOD/(m3·d)，高的可達50

kgCOD/(m3·d)。

(4）剩余污泥量少，且其濃縮性、脫水性良好

好氧法每去除l

kgCOD將產(chǎn)生0.4-O.6

kg生物量，而厭氧出去除l

kgCOD只產(chǎn)生0.02-0.l

kg生物量，其剩余污泥量只有好氧法的5％-20％。

同時，消化污泥在衛(wèi)生學上和化學上都是穩(wěn)定的。因此，剩余污泥處理和處置簡單、運行費用低，甚至可作為肥料、飼料或餌料利用。

（5）氮、磷營養(yǎng)需要量較少

好氧法一般要求BOD:N:P為l00:5:1，

而厭氧法的BOD:N:P為l00:2.5:0.5.

（6）有殺菌作用

（7）污泥易貯存

（8）缺點：

（a）厭氧微生物增殖緩慢，因而厭氧設備啟動和處理所需時間比好氧設備長；

（b）出水往往達不到排放標準，需要進一步處理，故一般在厭氧處理后串聯(lián)好氧處理；（c）厭氧處理系統(tǒng)操作控制因素較為復雜。

（d）厭氧過程會產(chǎn)生氣味對空氣有污染。

上流式厭氧污泥床反應器的特點:

（a）反應器內(nèi)污泥濃度高，一般平均污泥濃度為30-40g/L，其中底部污泥床污泥濃度60-80g/L，污泥懸浮層污泥濃度5-7g/L；

污泥床中的污泥由活性生物量占70-80％的高度發(fā)展的顆粒污泥組成，顆粒的直徑一般在0.5-5.0mm之間，顆粒污泥是UASB反應器的一個重要特征。

（b）有機負荷高，水力停留時間短，中溫消化，COD容積負荷一般為10-20kg

COD/（m3·d）；（c）反應器內(nèi)設三相分離器，被沉淀區(qū)分離的污泥能自動回流到反應區(qū)，一般無污泥回流設備；

（d）無混合攪拌設備。投產(chǎn)運行正常后，利用本身產(chǎn)生的沼氣和進水來攪動；

（e）污泥床內(nèi)不填載體，節(jié)省造價及避免堵塞問題。

（f）反應器內(nèi)有短流現(xiàn)象，影響處理能力。進水中的懸浮物應比普通消化池低得多，特別是難消化的有機物固體不宜太高，以免對污泥顆粒化不利或減少反應區(qū)的有效容積，甚至引起堵塞；

（g）運行啟動時間長，對水質(zhì)和負荷突然變化比較敏感。

兩階段理論（30-60年代）

第一階段：發(fā)酵階段

又稱產(chǎn)酸階段或酸性發(fā)酵階段；進行水解和酸化，產(chǎn)物主要是脂肪酸、醇類、CO2和H2等；

A、主要參與微生物為：發(fā)酵細菌或產(chǎn)酸細菌；

B、特點：

1）生長快；

2）適應性（溫度、pH等）強。

第二階段：產(chǎn)甲烷階段

整理為word格式整理為word格式整理為word格式又稱堿性發(fā)酵階段；產(chǎn)甲烷菌利用前一階段的產(chǎn)物，并將其轉(zhuǎn)化為CH4和CO2；

A、主要參與微生物為：產(chǎn)甲烷菌；

B、特點：

1）生長慢；

2）對環(huán)境條件（溫度、pH、抑制物等）非常敏感。

三階段理論

第一階段：水解、發(fā)酵階段

第二階段：產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段

第三階段：產(chǎn)甲烷階段

第五章生物法脫氮有活性污泥法和生物膜法（生物轉(zhuǎn)盤、接觸曝氣法），而以活性污泥法使用較多。不需外源添加甲醇等有機碳化物的方法有硝化液循環(huán)法和脫氮液循環(huán)法?，F(xiàn)在用得較多的是硝化液循環(huán)法，它以流入廢水的BOD為有機碳源供氫體。

第六章近年來，研究開發(fā)的生物脫氮新技術(shù)包括：（1）短程硝化反硝化生物脫氮技術(shù)。

是將硝化過程控制在亞硝酸鹽階段，直接進行反硝化。這樣硝化減少需氧量，反硝化減少有機碳源，反應器容積減少，污泥量降低，減少投堿量。

（2）同時硝化反硝化生物脫氮技術(shù)。

是采用填料或多孔載體等方式，培養(yǎng)硝化與反硝化細菌于一體，實現(xiàn)脫氮過程在同一體系中進行。

（3）厭氧氨氧化生物脫氮技術(shù)。

在反硝化過程中氨的消失和硝酸鹽的消失同時發(fā)生，是細菌將氨作為供氫體所致。這種以氨為電子供體的反硝化反應稱為厭氧氨氧化。

將厭氧氨氧化反應與硝化反應結(jié)合，可望產(chǎn)生新的生物脫氮技術(shù)，并有許多優(yōu)點。

第七章大氣結(jié)構(gòu)

（一）對流層(troposphere)

是最接近地面的一層，其平均厚度約為12千米，大氣總質(zhì)量的90%集中在這一層，該層有如下特點

：

(1)氣溫隨高度增加而降低。在不同地區(qū)、不同季節(jié)和不同高度，降低的數(shù)值并不相同。整理為word格式整理為word格式整理為word格式

(2)空氣具有強烈的對流運動。

(3)氣體密度大。

這層對人類的影響較大，通常所講的大氣污染就是指這一層。（二）平流層parallel

flow

lay

此層在對流層上面，距地面高度可達50—60千米，總質(zhì)量只占大氣總質(zhì)量的5%，

特點：

(1)大氣溫度隨高度的增加而上升。

(2)平流層內(nèi)垂直對流運動很小。

(3)大氣透明度高。

（三）中層(middle-lay)

平流層上面是中層，該層距地面80—85千米。

特點：(1)氣溫隨高度的增加而下降，頂界溫度可降至-83—-113℃。

(2)空氣具有強烈的對流運動。

(3)大氣透明度高。

（四）暖層

warm

lay

中間層頂?shù)?00千米高度為暖層。

特點：

(1)氣溫隨高度增高而普遍上升，溫度最高可升至1200℃這一極大值。

(2)空氣處于高度電離狀態(tài)。

電離層能使無線電波返回地面，這一層對遠距離通訊極為重要。（五）散逸層scatter

lay

在暖層上部800km以上的大氣層稱為散逸層(或外層大氣層)。由于那里空氣已極其稀薄，同時又遠離地面，受地球引力作用較小，因而大氣質(zhì)點將不斷地向星際空間逃逸。同時該層氣體距地面越遠，氣溫越高，氣體的電離度也越大，粒子的運動速度也越快。

增加大氣中CO2濃度，阻止地球熱量的散失，使地球發(fā)生可感覺到的氣溫升高，這就是有名的“溫室效應”。

第八章除去氣態(tài)污染物有哪些方法

吸收凈化：吸收是利用氣體混合物中不同組分在吸收劑中溶解度不同，或者與吸收劑發(fā)生選擇性化學反應，從而將有害組分從氣流中分離出來的過程。

吸附凈化：氣體混合物與適當?shù)亩嗫仔怨腆w接觸時，利用固體表面存在的未平衡的分子引力或化學鍵力，把混合物中某一組分或某些組分留在固體表面上，這種分離氣體混合物的過程稱為氣體吸附。物理吸附和化學吸附

催化轉(zhuǎn)化：催化轉(zhuǎn)化是使氣態(tài)污染物通過催化劑床層，經(jīng)歷催化反應轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)或易于處理和回收的物質(zhì)的方法。

燃燒轉(zhuǎn)化：燃燒法是通過熱氧化作用將廢氣中的可燃有害成分轉(zhuǎn)化為無害或易于進一步處理和回收物質(zhì)的方法。

冷凝法：冷凝法是利用物質(zhì)在不同溫度下具有不同飽和蒸汽壓這一性質(zhì)，采用降低系統(tǒng)溫度或提高系統(tǒng)壓力，使處于蒸汽狀態(tài)的污染物冷凝并從廢氣中分離出來的過程。

生物凈化：廢氣的生物處理是利用微生物的生命活動過程把廢氣中的氣態(tài)污染物轉(zhuǎn)化成少