環(huán)境保護(hù)理論與實(shí)例

環(huán)境保護(hù)理論與實(shí)例分析杜國(guó)uoyongdu@126.com

主要內(nèi)容環(huán)境基礎(chǔ)知識(shí)環(huán)境保護(hù)基礎(chǔ)理論油田污染治理實(shí)例及分析1、環(huán)境：以人類社會(huì)為主體的外部世界的總體（自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境）。一、環(huán)境基礎(chǔ)知識(shí)

《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》第二條給出的“影響人類生存和發(fā)展的各種天然和經(jīng)過人工改造的自然因素的總體，包括大氣、水、海洋、土地、礦藏、森林、草原、野生生物、自然遺跡、人文遺跡、自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝、城市和鄉(xiāng)村等”2、環(huán)境的基本特性（自然屬性）2.1整體性與區(qū)域性（1）環(huán)境的整體性：又稱環(huán)境的系統(tǒng)性，是指各環(huán)境要素或環(huán)境各組成部分之間，因有其相互確定的數(shù)量與空間位置，并以特定的相互作用而構(gòu)成的具有特定結(jié)構(gòu)和功能的系統(tǒng)。整體性是環(huán)境的最基本特征（2）環(huán)境的區(qū)域性：指的是環(huán)境特性的區(qū)域差異。環(huán)境因地理位置的不同或空間范圍的差異，會(huì)有不同的特性。環(huán)境的區(qū)域性不僅體現(xiàn)了環(huán)境在地理位置上的變化，還反映了區(qū)域社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、文化、歷史等的多樣性。2.2變動(dòng)性和穩(wěn)定性

(1)環(huán)境的變動(dòng)性：是指在自然的、人類社會(huì)行為的、或兩者共同的作用下，環(huán)境的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外在狀態(tài)始終處于不斷變化之中。

(2)環(huán)境的穩(wěn)定性：指環(huán)境系統(tǒng)具有一定的自我調(diào)節(jié)功能的特性，也就是說，環(huán)境結(jié)構(gòu)與狀態(tài)在自然的和人類社會(huì)行為的作用下，所發(fā)生的變化不超過一定限度時(shí)，環(huán)境可以借助于自身的調(diào)節(jié)功能使這些變化逐漸消失，環(huán)境結(jié)構(gòu)和狀態(tài)得以恢復(fù)到變化前的狀態(tài)。環(huán)境的變動(dòng)性與穩(wěn)定性是相輔相成的。變動(dòng)是絕對(duì)的，穩(wěn)定是相對(duì)的。環(huán)境組成越復(fù)雜，環(huán)境承受干擾的“限度”越大，環(huán)境的穩(wěn)定性越高。2.3資源性與價(jià)值性（1）資源性：環(huán)境具有資源性。也可以說，環(huán)境就是資源。環(huán)境資源包括物質(zhì)性（以及以物質(zhì)為載體的能量性如生物資源、礦產(chǎn)資源、淡水資源、海洋資源、土地資源、森林資源等）和非物質(zhì)性兩方面（如環(huán)境狀態(tài)，環(huán)境狀態(tài)決定和人類利用環(huán)境的方式，工業(yè)、旅游、農(nóng)業(yè)等）。（2）價(jià)值性：環(huán)境對(duì)于人類生存和發(fā)展具有不可估量的價(jià)值。環(huán)境的經(jīng)濟(jì)價(jià)值是環(huán)境價(jià)值的一種形式。在環(huán)境影響評(píng)價(jià)中，環(huán)境的經(jīng)濟(jì)價(jià)值常常被用作環(huán)境的損益分析。

資源和價(jià)值是環(huán)境污染和破壞的根源！不恰當(dāng)?shù)乩铆h(huán)境資源造成的后果資源和價(jià)值表現(xiàn)的最基本形式：可利用3、環(huán)境的社會(huì)特性３.1公共財(cái)物

（１）沒有特定的歸屬者（２）非排他性（先到先得）（３）消費(fèi)與收益不均衡３.２環(huán)境管理（資源分配）國(guó)家權(quán)力法律、法規(guī)環(huán)境資源屬于全體國(guó)民環(huán)境處于良好狀態(tài)服務(wù)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展4、環(huán)境污染4.1環(huán)境污染：環(huán)境中污染物的種類、濃度、數(shù)量和停留時(shí)間等超過了環(huán)境容量的要求。環(huán)境自凈：環(huán)境可以在其環(huán)境容量范圍內(nèi)，經(jīng)過自身的物理、化學(xué)和生物作用，使受納的污染物濃度不斷降低，逐漸恢復(fù)原有的，這種過程叫環(huán)境自凈。環(huán)境容量：在保持環(huán)境質(zhì)量的前題下，環(huán)境所能容納的污染物的最大量。

環(huán)境容量的特性（1）具有環(huán)境的社會(huì)特性（2）即時(shí)性（非儲(chǔ)積性）4.2水體污染物①耗氧有機(jī)污染物：包括碳水化合物、蛋白質(zhì)、有機(jī)酸、酚、醇等。他們能被水中微生物分解，分解的同時(shí)消耗水中的DO。②營(yíng)養(yǎng)物：有機(jī)氮化物、氨氮、硝酸鹽和磷酸鹽等。水體富營(yíng)養(yǎng)化，水體中藍(lán)、綠藻和有些浮游生物種群大量繁殖。③有機(jī)毒物：主要是酚類、PCBS、有機(jī)農(nóng)藥和硝基化合物等。④重金屬：一般指密度大于5g/cm3的元素。⑤非金屬無機(jī)毒物：CN-、F-、H2S等⑥病原微生物：包括致病菌、病毒和寄生蟲卵等常與大腸桿菌共存。⑦酸堿污染物：水體的PH超過正常范圍⑧石油類：幼魚致畸和使魚卵不能孵化⑨熱污染：溫排水使水體水溫升高，DO濃度，降低影響水生生物生長(zhǎng)。5、主要環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境方法標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)樣品標(biāo)準(zhǔn)環(huán)保儀器設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)和推薦性標(biāo)準(zhǔn)6中國(guó)環(huán)境影響評(píng)價(jià)制度的特征

６.１具有法律強(qiáng)制性以法律形式約束、具有不可違抗的強(qiáng)制性，所有對(duì)環(huán)境有影響的建設(shè)項(xiàng)目都必須無條件地執(zhí)行這一制度。６.２納入基本建設(shè)程序

《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)管理辦法》規(guī)定，對(duì)未經(jīng)批準(zhǔn)環(huán)境影響報(bào)告書或環(huán)境影響報(bào)告表的建設(shè)項(xiàng)目，計(jì)劃部門不辦理設(shè)計(jì)任務(wù)書的審批手續(xù)，土地管理部門不辦理征地手續(xù)，銀行不予貸款。６.３環(huán)境影評(píng)價(jià)對(duì)象偏重于工程項(xiàng)目建設(shè)６.４分類管理環(huán)境影響報(bào)告書環(huán)境影響報(bào)告表環(huán)境影響登記表６.５評(píng)價(jià)資格實(shí)行審核認(rèn)定制

1986年起，實(shí)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)證書制度。

環(huán)境影響評(píng)價(jià)人員實(shí)行持證上崗制度。（上崗證、注冊(cè)制）二、環(huán)境保護(hù)基本理論理論：是對(duì)眾多“相互聯(lián)系和未來發(fā)展?fàn)顩r”的“思想”的概括和總結(jié)?！罢胬砝碚摗本褪菍?duì)眾多的“物質(zhì)構(gòu)成體”實(shí)現(xiàn)和達(dá)到了主觀與客觀相一致的“現(xiàn)象與現(xiàn)象”、“現(xiàn)象與本質(zhì)”、“本質(zhì)與本質(zhì)”之間必然聯(lián)系和未來發(fā)展?fàn)顩r的總和表述。也就是說：真理理論就是對(duì)眾多遵循著物理邏輯和數(shù)理邏輯的相互聯(lián)系和未來發(fā)展?fàn)顩r的“思想”的概括和總結(jié)。（哲學(xué)）科學(xué)理論：是系統(tǒng)化的科學(xué)知識(shí)，是關(guān)于客觀事物的本質(zhì)及其規(guī)律的相對(duì)正確的認(rèn)識(shí)，是經(jīng)過邏輯論證和實(shí)踐檢驗(yàn)并由一系列概念、判斷和推理表達(dá)出來的知識(shí)體系。環(huán)境保護(hù)理論？技術(shù)：涵蓋了人類生產(chǎn)力發(fā)展水平的標(biāo)志性事物，是生存和生產(chǎn)工具、設(shè)施、裝備、語言、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、信息記錄等的總和。技術(shù)與科學(xué)的關(guān)系科學(xué)的任務(wù)是認(rèn)識(shí)世界，技術(shù)的任務(wù)是改造世界，技術(shù)是從科學(xué)到生產(chǎn)的中間環(huán)節(jié)，是把科學(xué)理論轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的橋梁，技術(shù)來源于實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和科學(xué)原理的指導(dǎo)。環(huán)境保護(hù)技術(shù)思考題１、試用相關(guān)理論，設(shè)計(jì)處理含硫酸廢水、含鹽酸廢水裝置，要求處理后的pH在6.0~9.0，工藝過程最簡(jiǎn)化。２、廢水處理設(shè)計(jì)中調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)的國(guó)際要聞依據(jù)？（１）假設(shè)廢水中含油濃度200mg/L，水量50-100m3/h，1500m3/d。試對(duì)調(diào)節(jié)池進(jìn)行設(shè)計(jì)。（２）假設(shè)廢水中含油濃度50-200mg/L，水量50-100m3/h，1500m3/d。試對(duì)處理裝置調(diào)節(jié)池進(jìn)行設(shè)計(jì)。污染治理的基本原則

控制污染物的來源？減量化資源化無害化1混凝理論1.1基本概念混凝：水中膠體粒子以及微小懸浮物的聚集過程稱為混凝，是凝聚和絮凝的總稱。凝聚：膠體失去穩(wěn)定性的過程稱為凝聚。絮凝：脫穩(wěn)膠體相互聚集稱為絮凝?；炷^程涉及：①水中膠體的性質(zhì)；②混凝劑在水中的水解；③膠體與混凝劑的相互作用。

混凝分離適用于非均相體系，對(duì)于溶液體系作用有限混凝對(duì)于某些污水溶液有較好分離效果。？1.2水中膠體的穩(wěn)定性膠體穩(wěn)定性：是指膠體粒子在水中長(zhǎng)期保持分散懸浮狀態(tài)的特性。膠體穩(wěn)定性分“動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性”和“聚集穩(wěn)定”兩種。動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性：無規(guī)則的布朗運(yùn)動(dòng)強(qiáng)，對(duì)抗重力影響的能力強(qiáng)。聚集穩(wěn)定性包括：①膠體帶電相斥（憎水性膠體）；②水化膜的阻礙（親水性膠體）在動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性和聚集穩(wěn)定兩者之中，聚集穩(wěn)定性對(duì)膠體穩(wěn)定性的影響起關(guān)鍵作用。膠體顆粒的雙電層結(jié)構(gòu)見圖6-1?；瑒?dòng)面上的電位：稱為

電位，決定了憎水膠體的聚集穩(wěn)定性。也決定親水膠體的水化膜的阻礙，當(dāng)ξ電位降低，水化膜減薄及至消失。DLVO理論

膠體顆粒之間的相互作用決定于排斥能與吸引能，分別由靜電斥力與范德華引力產(chǎn)生。排斥勢(shì)能：ER－1/d2

吸引勢(shì)能：EA－1/d6（有些認(rèn)為是1/d2或1/d3）由此可畫出膠體顆粒的相互作用勢(shì)能與距離之間的關(guān)系，見圖6-2。當(dāng)膠體距離x<oa或x>oc時(shí)，吸引勢(shì)能占優(yōu)勢(shì)；當(dāng)oa<x<oc時(shí)，排斥勢(shì)能占優(yōu)勢(shì)；當(dāng)x=ob時(shí)，排斥勢(shì)能最大，稱為排斥能峰。膠體的布朗運(yùn)動(dòng)能量Eb＝1.5kT，當(dāng)其大于排斥能峰時(shí)，膠體顆粒能發(fā)生凝聚。以上稱為DLVO理論，只適用于憎水性膠體，由德加根（derjaguin）、蘭道（Landon）(蘇聯(lián)，1938年獨(dú)立提出〕，伏維（Verwey）、奧貝克（Overbeek）（荷蘭，1941年獨(dú)立提出）。

硫酸鋁在水中的化學(xué)反應(yīng)硫酸鋁Al2（SO4）·18H2O溶于水后，立即離解出鋁離子，通常是以[Al(H2O)6]3+存在，但接著會(huì)發(fā)生水解與縮聚反應(yīng)，形成不同的產(chǎn)物。產(chǎn)物包括：未水解的水合鋁離子、單核羥基絡(luò)合物、多核羥基絡(luò)合物、氫氧化鋁沉淀等。各種產(chǎn)物的比例多少與水解條件（水溫、pH、鋁鹽投加量）有關(guān)。

混凝機(jī)理

1)電性中和作用機(jī)理電性中和作用機(jī)理包括壓縮雙電層與吸附電中和作用機(jī)理，見圖。（1）壓縮雙電層加入電解質(zhì)加入，形成與反離子同電荷離子，產(chǎn)生壓縮雙電層作用，使ξ電位降低，從而膠體顆粒失去穩(wěn)定性，產(chǎn)生凝聚作用。壓縮雙電層機(jī)理適用于叔采－哈代法則，即：凝聚能力

離子價(jià)數(shù)6。該機(jī)理認(rèn)為

電位最多可降至0。因而不能解釋以下兩種現(xiàn)象：①混凝劑投加過多，混凝效果反而下降；②與膠粒帶同樣電號(hào)的聚合物或高分子也有良好的混凝效果。（2）吸附－電性中和這種現(xiàn)象在水處理中出現(xiàn)的較多。指膠核表面直接吸附帶異號(hào)電荷的聚合離子、高分子物質(zhì)、膠粒等，來降低

電位。其特點(diǎn)是：當(dāng)藥劑投加量過多時(shí)，

電位可反號(hào)。

2)吸附架橋吸附架橋作用是指高分子物質(zhì)和膠粒，以及膠粒與膠粒之間的架橋，架橋模型示意見圖6-5。高分子絮凝劑投加后，通常可能出現(xiàn)以下兩個(gè)現(xiàn)象：

①高分子投量過少，不足以形成吸附架橋；

②但投加過多，會(huì)出現(xiàn)“膠體保護(hù)”現(xiàn)象，見圖6-6；

3．網(wǎng)捕或卷掃金屬氫氧化物在形成過程中對(duì)膠粒的網(wǎng)捕與卷掃。所需混凝劑量與原水雜質(zhì)含量成反比，即當(dāng)原水膠體含量少時(shí)，所需混凝劑多，反之亦然。

硫酸鋁的混凝機(jī)理：不同pH條件下，鋁鹽可能產(chǎn)生的混凝機(jī)理不同。何種作用機(jī)理為主，決定于鋁鹽的投加量、pH、溫度等。實(shí)際上，幾種可能同時(shí)存在。

pH<3簡(jiǎn)單的水合鋁離子起壓縮雙電層作用；

pH=4~5多核羥基絡(luò)合物起吸附電性中和；

pH=6.5-7.5氫氧化鋁起吸附架橋；

1.2混凝劑和助凝劑

(1)混凝劑混凝劑應(yīng)符合以下要求：①混凝效果好；②對(duì)人體無危害；③使用方便；④貨源充足，價(jià)格低廉。目前混凝劑的種類有不少于200－300種，分為無機(jī)與有機(jī)兩大系列，見表6-1。與硫酸鋁相比，三氯化鐵具有以下優(yōu)點(diǎn)：①適用的pH值范圍較寬；②形成的絮凝體比鋁鹽絮凝體密實(shí)；③處理低溫低濁水的效果優(yōu)于硫酸鋁；④但三氯化鐵腐蝕性較強(qiáng)。硫酸亞鐵一般與氧化劑如氯氣同時(shí)使用，以便將二價(jià)鐵氧化成三價(jià)鐵。

聚合氯化鋁又稱為堿式氯化鋁或羥基氯化鋁，性能優(yōu)于硫酸鋁。其成分取決于羥基與鋁的摩爾數(shù)之比，通常稱之為堿化度B，按下式計(jì)算：聚合鐵包括聚合硫酸鐵與聚合氯化鐵，目前常用的是聚合硫酸鐵，它的混凝效果優(yōu)于三氯化鐵，它的腐蝕性遠(yuǎn)比三氯化鐵小。表1常用的混凝劑無機(jī)鋁系硫酸鋁明礬聚合氯化鋁（PAC）聚合硫酸鋁（PAS）適宜pH：5.5~8鐵系三氯化鐵硫酸亞鐵硫酸鐵（國(guó)內(nèi)生產(chǎn)少）聚合硫酸鐵聚合氯化鐵適宜pH：5~11，但腐蝕性強(qiáng)有機(jī)人工合成陽離子型：含氨基、亞氨基的聚合物國(guó)外開始增多，國(guó)內(nèi)尚少陰離子型：水解聚丙烯酰胺（HPAM）非離子型：聚丙烯酰胺（PAM），聚氧化乙烯（PEO）兩性型：使用極少天然淀粉、動(dòng)物膠、樹膠、甲殼素等微生物絮凝劑(2)助凝劑助凝劑：凡能提高或改善混凝劑作用效果的化學(xué)藥劑可稱為助凝劑。助凝劑可以參加混凝，也可不參加混凝。廣義上可分為以下幾類：①酸堿類：調(diào)整水的pH，如石灰、硫酸等；②加大礬花的粒度和結(jié)實(shí)性：如活化硅酸（SiO2nH2O）、骨膠、高分子絮凝劑；③氧化劑類：破壞干擾混凝的物質(zhì)，如有機(jī)物。如投加Cl2、O3等。

1.3凝聚動(dòng)力學(xué)(1)基本概念

混凝動(dòng)力學(xué)：研究顆粒碰撞速率屬于混凝動(dòng)力學(xué)范疇。顆粒相互碰撞的動(dòng)力來自兩個(gè)方面：顆粒在水中的布朗運(yùn)動(dòng)；在水力或機(jī)械攪拌所造成的流體運(yùn)動(dòng)。異向絮凝：由布朗運(yùn)動(dòng)引起的顆粒碰撞聚集稱為異向絮凝。同向絮凝：由水力或機(jī)械攪拌所造成的流體運(yùn)動(dòng)引起的顆粒碰撞聚集稱同向絮凝

異向絮凝顆粒的碰撞速率可按下式計(jì)算：(6-1)

式中：DB：布朗運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散系數(shù)，

T為溫度，為水的運(yùn)動(dòng)粘度，為水的密度；因此：(6-2)

故Np只與顆粒數(shù)量和水溫有關(guān)，而與顆粒粒徑無關(guān)。但當(dāng)顆粒的粒徑大于1

m，布朗運(yùn)動(dòng)消失。

層流條件下顆粒的碰撞示意見圖6-7。顆粒的碰撞速率按下式計(jì)算：(6-3)

在被攪動(dòng)的水流中，考慮一個(gè)瞬間受煎而扭轉(zhuǎn)的隔離體，見圖6-8。設(shè)在時(shí)間內(nèi)，隔離體扭轉(zhuǎn)了角度，于是角速度為：

(6-4)同向絮凝-層流理論

轉(zhuǎn)矩ΔJ為：(6-5)

于是單位體積水所耗功率p為：(6-6)

由于，故(6-7)

當(dāng)采用機(jī)械攪拌時(shí)，p由機(jī)械攪拌器提供。當(dāng)采用水力絮凝池時(shí)，p應(yīng)為水流本身所消耗的能量，由下式?jīng)Q定：

則采用水力絮凝池時(shí)，

同向紊流理論：①外部施加的能量形成大渦旋；②大渦旋將能量輸送給不渦旋；③小渦旋將能量輸送給更小的渦旋；④只有尺度與顆粒尺寸相近的渦旋才會(huì)引起顆粒碰撞；

式中，紊流擴(kuò)散系數(shù)，為相應(yīng)于尺度的脈動(dòng)速度.

(2)同向紊流理論(3)混凝控制指標(biāo)

自藥劑與水均勻混合起直至大顆粒絮凝體形成為止，工藝上總稱混凝過程。相應(yīng)設(shè)備有混合設(shè)備和絮凝設(shè)備?；旌希郏┻^程：在混合階段，對(duì)水流進(jìn)行劇烈攪拌的目的主要是使藥劑快速均勻分散以利于混凝劑快速水解、聚合、及顆粒脫穩(wěn)。平均G＝700~1000s-1，時(shí)間通常在10～30s，一般<2min散藥劑，此階段，雜質(zhì)顆粒微小，同時(shí)存在顆粒間異向絮凝。絮凝過程：在絮凝階段，主要靠機(jī)械或水力攪拌促使顆粒碰撞凝聚，故以同向絮凝為主。同向絮凝效果不僅與G有關(guān)，還與時(shí)間有關(guān)。在絮凝階段，通常以G值和GT值作為控制指標(biāo)。平均G＝20－70s-1，GT＝1～104－105

隨著絮凝的進(jìn)行，G值應(yīng)逐漸減小。(1)概述影響混凝效果的因素比較復(fù)雜，主要包括：①原水性質(zhì)，包括水溫、水化學(xué)特性、雜質(zhì)性質(zhì)和濃度等；②投加的凝聚劑種類與數(shù)量；③使用的絮凝設(shè)備及其相關(guān)水力參數(shù)。

1.4影響水混凝的主要因素(2)水溫影響水溫低時(shí)，通常絮凝體形成緩慢，絮凝顆粒細(xì)小、松散，凝聚效果較差。其原因有：①無機(jī)鹽水解吸熱；②溫度降低，粘度升高――布朗運(yùn)動(dòng)減弱；③水溫低時(shí)，膠體顆粒水化作用增強(qiáng)，妨礙凝聚；④水溫與水的pH值有關(guān)(3)水的pH和堿度影響

水的pH值對(duì)混凝效果的影響程度，與混凝劑種類有關(guān)?；炷龝r(shí)最佳pH范圍與原水水質(zhì)、去除對(duì)象等密切有關(guān)。當(dāng)投加金屬鹽類凝聚劑時(shí)，其水解會(huì)生成H+，但水中堿度有緩沖作用，當(dāng)堿度不夠時(shí)需要投加石灰。石灰投量按下式估算：

[CaO]=3[a]–[x]+[δ]（6-13）式中[CaO]：純石灰CaO投量，mmol/L；

[a]：混凝劑投量，mmol/L；

[x]：原水堿度，按mmol/L，CaO計(jì)；[δ]：保證反應(yīng)順利進(jìn)行的剩余堿度，一般取0.25~0.5mmol/L（CaO）。一般石灰投量通過試驗(yàn)決定。

雜質(zhì)濃度低，顆粒間碰撞機(jī)率下降，混凝效果差?？刹扇〉膶?duì)策有：①加高分子助凝劑；②加粘土③投加混凝劑后直接過濾如果原水懸浮物含量過高，為減少混凝劑的用量，通常投加高分子助凝劑。如黃河高濁度水常需投加有機(jī)高分子絮凝劑作為助凝劑。(4)水中懸浮物濃度的影響

2過濾理論

機(jī)理：過濾是物理化學(xué)作用和水動(dòng)力學(xué)作用共同作用的結(jié)果，其過濾時(shí)懸浮物的去除受雜質(zhì)和濾料的物理化學(xué)性質(zhì)、水質(zhì)、濾速及濾池運(yùn)行方的影響。懸浮物的去除必須經(jīng)過遷移和附著兩個(gè)過程。過濾機(jī)理主要有遷移機(jī)理和附著機(jī)理兩種。懸浮顆粒脫離流線而與濾料接觸的過程，即遷移過程。顆粒的遷移分為五種情況：（1）沉淀作用；（2）擴(kuò)散作用；（3）慣性作用；（4）阻力截留作用；（5）水力作用等。附著是指貼近靜止濾料顆粒表面的微粒粘附至其表面上的過程。粘附作用是一種物理化學(xué)作用。當(dāng)水中懸浮物顆粒遷移到濾料表面時(shí)，在靜電引力、范德華力以及化學(xué)鍵等作用下，被吸附到濾料表面。引起附著的因素主要有接觸凝聚、靜力引力和吸附作用。評(píng)價(jià)過濾介質(zhì)的四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)能夠阻擋哪些微粒尺寸?

清潔介質(zhì)的透過性如何？

介質(zhì)的保持粒子的容量?工作介質(zhì)對(duì)于流體的流動(dòng)構(gòu)多大阻力?

3氣浮理論氣浮就是在水中通人空氣(或天然氣)或設(shè)法使水中產(chǎn)生氣體，有時(shí)還需加入浮選劑或混凝劑，使氣泡粘附在污水中顆粒物、石油類等上，隨氣泡一起上浮到水面上并加以回收，從而達(dá)到合油污水除油和懸浮物的目的。當(dāng)污水中有氣泡存在時(shí)．懸浮的油滴或顆粒都能黏附上去，它們能否與氣泡黏附取決于水對(duì)該種顆粒的潤(rùn)濕性。容易被水潤(rùn)濕的物質(zhì)稱為親水性物質(zhì)；反之為疏水性物質(zhì)。當(dāng)顆粒潤(rùn)濕性很好時(shí)，顆粒不易與氣泡黏附，不能用氣浮法除去；當(dāng)顆粒潤(rùn)濕性很差時(shí)，顆粒易與氣泡黏附，適宜用氣浮法去除。乳化油屬疏水性顆粒，其本身相對(duì)密度又小于1，因而特別適宜用氣浮法進(jìn)行分離。

4化學(xué)破乳原油乳狀液的形成油和水形成乳狀液必須具備三個(gè)條件：1）存在兩個(gè)不相溶的液體，即原油和水；2）要有乳化劑存在，以形成和穩(wěn)定乳狀液。形成乳狀液的類型依賴于乳化劑。3）具有使油水混合物中一種液體分散到另一種液體充足的混合或攪拌。億萬年形成的原油在地層中是油水分離的，只有開采、集輸過程中原油和水湍流運(yùn)動(dòng)時(shí)，強(qiáng)烈混合才形成不同穩(wěn)定性的原油乳狀液。破乳劑是一類能破壞乳狀液的穩(wěn)定性，使分散相聚集起來并從乳狀液中析出的化合物。破乳劑有：水、溶劑、無機(jī)鹽類電解質(zhì)、對(duì)抗型表面活性劑和非離子型表面活性劑等。乳液中加入溶劑或無機(jī)鹽類電解質(zhì),可以改變水相或油相的比重,促使乳狀液破壞。例如硫酸鈉、硫酸鎂和明礬等多價(jià)的金屬鹽都可以破壞分散相微滴表面的雙電層，使微滴聚集而析出。正離子型乳化劑不能與負(fù)離子型表面活性劑并用，利用這個(gè)特性,可以破壞一些乳液。非離子型表面活性劑的破乳效果很好。例如，十八碳醇聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型醚是一種很有效的原油破乳劑，只要加入少量這種破乳劑，就可以破壞體系的親水和親油平衡，促使原油析出水相。破乳機(jī)理有以下幾點(diǎn)：1）相轉(zhuǎn)移-反向變形機(jī)理。加入破乳劑，發(fā)生了相轉(zhuǎn)變，即能夠生成與乳化劑形成的乳狀液類型相反的表面活性劑可以作為破乳劑（反相破乳劑）。這類破乳劑與憎水的乳化劑作用生成絡(luò)合物，從而使乳化劑失去了乳化性能；2）絮凝–聚結(jié)破乳機(jī)理。在非離子型破乳劑問世后，由于其相對(duì)分子質(zhì)量遠(yuǎn)大于陰離子破乳劑，因此，出現(xiàn)了絮凝-聚結(jié)破乳理論。這種機(jī)理并沒有完全否定反相排替破乳機(jī)理，而是認(rèn)為：在熱能和機(jī)械能的作用下，即在加熱和攪拌下相對(duì)分子質(zhì)量較大的破乳劑分散在原油乳狀液中，引起細(xì)小的液珠絮凝，使分散相中的液珠集合成松散的團(tuán)粒。在團(tuán)粒內(nèi)各細(xì)小液珠依然存在，這種絮凝過程是可逆的。隨后的聚結(jié)過程是將這些松散的團(tuán)粒不可逆地集合成一個(gè)大液滴，導(dǎo)致乳狀液珠數(shù)目減少。當(dāng)液滴長(zhǎng)大到一定直徑后，因油水密度差異，沉降分離。對(duì)于非離子型破乳劑：在低溫下，非離子型原油破乳劑中環(huán)氧乙烷鏈段以彎曲形式掉入水相，環(huán)氧丙烷鏈段以多點(diǎn)吸附形式吸附在油水界面上。在高溫下，環(huán)氧乙烷鏈段從水相向油水界面轉(zhuǎn)移，而環(huán)氧丙烷鏈段則脫離界面進(jìn)入油相。界面膜的穩(wěn)定性差，會(huì)造成細(xì)小液珠的絮凝。3）碰撞擊破界面膜破乳機(jī)理。這種理論是在高相對(duì)分子質(zhì)量及超高相對(duì)分子質(zhì)量破乳劑問世后出現(xiàn)的。高相對(duì)分子質(zhì)量及超高相對(duì)分子質(zhì)量破乳劑的加量?jī)H幾mg/L，而界面膜的表面積卻相當(dāng)大。4）中和界面膜電荷破乳機(jī)理:20世紀(jì)80年代后，國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了一系列反相破乳劑，大多是陽離子型聚合物。針對(duì)O/W型乳狀液的破乳，提出了中和電性破乳機(jī)理。該機(jī)理認(rèn)為：O/W型乳狀液的液滴表面帶有負(fù)電荷，其Zeta電位達(dá)-50mv，致使乳狀液相當(dāng)穩(wěn)定。陽離子聚合物對(duì)O/W型乳狀液有中和界面電荷、吸附橋聯(lián)、絮凝聚結(jié)等作用，因此具有良好的破乳性能。5）增溶機(jī)理:使用的破乳劑一個(gè)分子或少數(shù)幾個(gè)分子就可以形成膠束，這種高分子線團(tuán)或膠束可增溶乳化劑分子，引起乳化原油破乳。高分子破乳劑為什么破乳效率高的主要原因：(1)高分子原油破乳劑大部分是油溶性的，在W/O型乳狀液中比較容易分散，能較快地接觸到油水界面，發(fā)揮其破乳作用。(2)低分子的表面活性劑往往只有一個(gè)親油基和一個(gè)親水基，而高分子的原油破乳劑在一個(gè)大分子中含有多個(gè)親油基團(tuán)和親水基團(tuán)，由于分子內(nèi)的結(jié)構(gòu)與空間位阻，在油水界面構(gòu)成不規(guī)則的分子膜，比較有利于油水界面膜破裂，而使水滴聚結(jié)。(3)由于大分子中有多個(gè)親水基團(tuán)，具有束縛水的親合能力，可將大分子附近分散的微小水滴聚結(jié)，而使乳化水分離。理想的破乳劑必須具備的條件1）較強(qiáng)的表面活性。這是因?yàn)槠迫閯┯斜容^高的表面活性，就能保證它優(yōu)先吸附在油水界面上，降低乳化液滴的表面張力和表面膜的強(qiáng)度；2）良好的潤(rùn)濕性能。破乳劑從原油向乳化水滴擴(kuò)散、移動(dòng)、滲透到粒子之間的中間保護(hù)層，吸附在粒子和水滴表面、瀝青質(zhì)一膠質(zhì)顆粒表面、石蠟的結(jié)晶體表面上以及粘土等固體粒子表面上，以降低穩(wěn)定劑粒子之間的內(nèi)聚力，改變它們的潤(rùn)濕性能，從而破壞保護(hù)膜上各粒子之間的接觸，其結(jié)果是保護(hù)膜的強(qiáng)度劇烈降低。顯然，如果破乳劑對(duì)這些物質(zhì)沒有足夠的潤(rùn)濕性能是不可能完成這個(gè)任務(wù)的；3）足夠的絮凝能力。破乳劑的絮凝能力是保證乳化液滴盡可能相互接近以增加碰撞和聚結(jié)機(jī)會(huì)；4）很高的聚結(jié)能力。乳化液滴的大小在很寬的范圍內(nèi)變化，它們的直徑在幾十微米范圍內(nèi)，乳化液表面膜破壞后，如果破乳劑沒有足夠的聚結(jié)能力，小水滴不能立即聚結(jié)成大水滴，那么在重力場(chǎng)的作用下仍然達(dá)不到沉降脫水的目的，因此，破乳劑的聚結(jié)能力也是破乳劑的一個(gè)重要性能指標(biāo)。1、環(huán)保存在的主要問題分析2、水基鉆井廢棄物處理分析3、油氣田水處理分析三、油田污染治理分析1、油田環(huán)保存在的主要問題1.1對(duì)開發(fā)區(qū)域環(huán)境承載力研究不夠1.2環(huán)保投入計(jì)算方法有待改進(jìn)1.3對(duì)環(huán)保的經(jīng)濟(jì)效益認(rèn)識(shí)觀念有待提高1.2環(huán)保技術(shù)和政策研究缺乏系統(tǒng)性2、水基鉆井廢棄物處理2.1固化處理基本思路：利用固化劑等作用，將鉆井廢液由于流動(dòng)態(tài)或半流動(dòng)態(tài)，轉(zhuǎn)化固態(tài)，減少水進(jìn)入并溶解其中污染物的機(jī)率；把污染物向環(huán)境中轉(zhuǎn)移的速率降低到可以接受的范圍。－－降低廢液中污染物的溶解性－－隔離污染物向環(huán)境中轉(zhuǎn)移的途徑（控制水質(zhì)的自由交換）破膠劑作用的機(jī)理破膠劑加入廢泥漿后，降低Zeta電位，減少顆粒間的斥力，使其穩(wěn)定減弱或失去穩(wěn)定性；可被泥漿中的高分子材料的基團(tuán)吸附，降低高分子鏈內(nèi)的斥力，使高分子鏈發(fā)生卷曲，將失穩(wěn)的粘土顆粒包裹起來并從鉆井廢液中分離出來；加入的處理可以同泥漿中的有機(jī)物形成溶解度比較小甚至不溶的結(jié)合體（絡(luò)合物），降低了泥漿中有機(jī)物的溶解性。固化劑機(jī)理（1）石灰加入到泥漿中，首先是反應(yīng)水解反應(yīng)2CaO+H2O=2Ca(OH)2新生成的Ca(OH)2有較大的多孔表面，能吸附水中的污染物（主要是大分子有機(jī)物）達(dá)到去除污染物的目的，尤其是對(duì)經(jīng)過主要藥劑處理后的部分完全從水相中分離出來的污染物，有較好的吸附效果。其次，石灰水解后的產(chǎn)物2Ca(OH)2，能提供一定量的Ca2+，進(jìn)一步同泥漿中的有機(jī)物作用，減少污染物的溶解性。第三，石灰水解后的產(chǎn)物2Ca(OH)2，能對(duì)增加固化體的強(qiáng)度。固化劑機(jī)理（2）水泥固化是一種以水泥為固化基材的一種固化方法。水泥固化的基本原理在于通過固化包容減少有害固體廢物的表面積和降低其可滲透性。水泥的水化反應(yīng)（機(jī)理）可以用下列方程式表示：3CaO?SiO2+mH2O=Ca(OH)2+2CaO?SiO2?nH2O2CaO?SiO2+mH2O=2CaO?SiO2?nH2O3CaO?Al2O3+mH2O=3CaO?Al2O3?nH2O4CaO?Al2O3?Fe2O3+mH2O=3CaO?Al2O3?nH2O+CaO·Fe2O3·pH2O廢泥漿固化處理工藝廢漿破膠劑＊攪拌罐固化劑攪拌罐

廢泥漿固化處理工藝流程簡(jiǎn)圖成型或填埋清液排放

破膠劑對(duì)廢鉆井液的破膠效果圖1混合液破膠前、后比較圖圖2混合液破膠前、后殘留物的水溶性比較

廢泥漿、廢泥漿直接固化、廢泥漿破膠后固化的固化物浸泡液對(duì)比圖

影響廢泥漿固化效果的主要因素有：1）廢泥漿固相含量和密度；2）有機(jī)物、無機(jī)物；3）溫度、濕度；4）固化劑；5）破膠劑；6）pH值。

廢泥漿固化效果影響因素分析

高密度廢泥漿不破膠直接固化與破膠后固化浸出液中污染物含量分析廢泥漿種類項(xiàng)目pH色度COD(mg/L)Cl-(mg/L)總Cr(mg/L)Pb(mg/L)As(mg/L)Hg(mg/L)高密度廢泥漿未破膠分析值9.5300倍89557640.970.65未檢出未檢出高密度廢泥漿破膠分析值7.515倍8937800.430.16未檢出未檢出國(guó)標(biāo)值6~950倍100*0.501.00.500.05中密度廢泥漿不破膠直接固化與破膠后固化浸出液中污染物含量分析廢泥漿種類項(xiàng)目pH色度COD(mg/L)Cl-(mg/L)總Cr(mg/L)Pb(mg/L)As(mg/L)Hg(mg/L)中密度廢泥漿未破膠分析值9.0230倍76855450.560.55未檢出未檢出中密度廢泥漿破膠分析值7.315倍8940210.180.16未檢出未檢出國(guó)標(biāo)值6~950倍100－－－0.501.00.500.05無害化固化現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中的主要問題浸出液pH值較高固化施工過程中質(zhì)量檢測(cè)困難……后期整理難度大施工時(shí)間長(zhǎng)材料運(yùn)輸量大固化固化后體積增大（約30%）后期管理成本高、隱患大解決辦法改用固化材料，改善浸出液pH；……改為低堿性固化材料建立施工過程質(zhì)量快速檢測(cè)方法；……在破膠和固化階段能快速檢測(cè)并判斷凝結(jié)后的質(zhì)量提高施工機(jī)械化程度;

尋求新的處理技術(shù)和方法2.2土地化處理技術(shù)主要思路：將鉆井廢液中的液相分離處理，達(dá)標(biāo)排放或回用，將固相中的污染物降解后，轉(zhuǎn)化成土壤．技術(shù)關(guān)鍵：固液分離分離后液相的處理固相處理過程中污染物不向環(huán)境轉(zhuǎn)移污染物降解土地化處理技術(shù)（1）針對(duì)中低密度低污染鉆井液1．技術(shù)路線固液分離采用化學(xué)破膠劑，強(qiáng)制分離；分離出的液相采用特定藥劑和設(shè)備進(jìn)行處理；分離出的固相及液相處理后的渣液進(jìn)行行穩(wěn)定化處理，降低泥漿中有機(jī)物的溶解性，使其中的污染物不會(huì)轉(zhuǎn)移到水相或環(huán)境中。然后加入一定比例改造后的土壤，利用土壤中豐富的微生物，降解被固定在泥漿中的有機(jī)物。降解后剩余的殘?jiān)胁缓廴疚?，主要成份般土等添加物轉(zhuǎn)化為土壤的一部分．2、室內(nèi)研究效果對(duì)于不同種