固废环境污染与防治专业基础与实务(中级) 固废方向

1《环境污染与防治专业基础与实务（中级）》笔记第一部分基础理论知识一、水污染防治基础理论知识（一）水与水体污染1、水与水循环（1）熟悉水环境保护采取限制或消除排入水体和水域的污染物的措施，使河流、湖泊、海洋、水库等水体和水域维持其应有的正常功能（2）熟悉水循环基本原理形成水循环的内因是水在通常环境条件下气态、液态、固态易于转化的特性，外因是太阳辐射和重力作用，为水循环提供了水的物理状态变化和运动的能量。降水、蒸发和径流是水循环过程的三个最主要环节(渗透)蒸发-凝结-降水-蒸发地球表面的水在太阳辐射能和地心引力的相互作用下,水分不断的蒸发和蒸腾,并汽化为水蒸气,上升到空中形成云，又在大气环流的作用下传播到各处，遇到适当的条件时即成为雨或雪而降落到海洋和陆地。这些降落下来的水分，一部分渗入地下，成为土壤或地下水；一部分经植物吸收后再经枝叶蒸腾进入大气层；一部分可直接从地面蒸发而发散；一部分可能顺地表径流汇入江、河、湖泊流入海洋，再经水面蒸发进入大气圈。这种过程循环往复、永无止境，称作自然界水循环。见书第一章：第一节：二、水的循环2、废水的来源与污染物（1）掌握废水的来源与特性根据来源不同，废水可分为生活污水、工业废水、农业退(废)水三大类。按形状不同，分为：点源，面源。生活污水：人们在日常生活中所产生的各种污水混合液，包括厨房、洗涤室、浴室、集体单位2公用事业排出的污水。定义：见书第一章：第三节：特点是：含氮．磷．硫高；含有纤维素．淀粉．糖类．脂肪．蛋白质．尿素等，在厌氧分解过程中容易产生恶臭物质；含有多种微生物如细菌．病原菌，易传播疾病；因地区、季节、生活习惯、生活水平不同所含物质不同；工业废水：在工业生产过程中所排出的废水。工业废水分为生产污水和生产废水。生产废水是指较清洁，不经处理即可排放或回用的工业废水。而那些污染较严重，须经过处理后方可排放的工业废水就称为生产污水。工业生产废水是最重要的污染源，其特点是：排放量大，污染范围广，排放方式复杂；污染物种类繁多，浓度波动幅度大；污染物质有毒性．刺激性．腐蚀性，pH变化幅度大，悬浮物和富营养物多污染物排放后迁移变化规律差异大。恢复比较困难农业退水：农作物栽培、牲畜饲养、食品加工等过程排出的污水和液态废物称为农业废水。定义：主要是农村污水和灌溉水。由于化肥和农药的大量使用，致使灌溉后排放的废水中含有大量化肥和农药，从而造成水体污染。特性：含氮、磷高，成分主要为微生物、化肥、农药、不溶解固体和盐分面广、分散、难于收集和治理。（2）掌握污染物种类及水质指标污染物种类：见书第一章：第一节：三、自然污染和人为污染。（一）物理性污染物：1、悬浮物质污染：水中含有的不溶性物质，包括固体物质和泡沫等。2、热污染：来自热电厂、核电站及各种工业过程中的冷却水。3、放射性污染：由于原子能工业的发展，放射性矿藏的开采，核试验和核电站的建立以及同位素在医学、工业、研究等领域中的应用，使放射性废水、废物显著增加，造成一定的放射性污染，其中对人体健康有重要影响的放射性物质有Sr90锶、Cs137铯、I131碘。（二）化学污染物：1.无机污染物质：污染水体的无机污染物质有酸、碱和一些无机盐。2.无机有毒物质：污染水体的无机有毒物质主要是重金属等有潜在长期影响的物质。其中汞、镉、铅等危害较大，其他还有砷（特别是三价）、铬（六价）、硒（四价、六价）、钡、钒、氰化物、氟化物等。3.有机有毒物质：主要是各种有机农药、多环芳烃、芳香胺等。4.需氧污染物质：生活污水、牲畜污水和某些工业废水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪和酚、醇等有机物可在微生物的作用下进行分解，在分解过程中需要消耗氧气，所以称为需氧污染物3质。5.植物营养物质：生活污水和某些工业废水中经常含有一定数量的氮、磷等植物营养物质。6.油类污染物质：随着石油事业的发展，油类物质对水体的污染已日益增多。（三）生物性污染物：病菌（如大肠杆菌）、病毒（如流感病毒）、寄生虫（如吸血虫、蛔虫等）水质指标：见书第一章：第二节：一、水质指标。见0.1水质指标是表示水中杂质的种类成分和数量，是判断水质的具体衡量标准。一般常用水质指标来表征水体受到污染的程度。分为物理的、化学的和生物学三类。物理性水质指标:①感官物理性指标：温度、色度、嗅和味、浑浊度、透明度等。②其他物理性水质指标：如总固体、悬浮固体、溶解固体、可沉固体、电导率等。化学性水质指标①一般化学性水质指标：如pH值、碱度、硬度、各种阴（阳）离子、总含盐量、一般有机物质。②有毒的化学性水质指标：如各种重金属、氰化物、多环芳烃、各种农药等。③氧平衡指标：如溶解氧（DO）、COD（化学需氧量）、BOD（生物化学需氧量）、TOD(TotalOxygenDemand为总需氧量）、TOC(TotalOrganicCarbon总碳)生物学水质指标包括细菌总数、总大肠菌群数、各种病源细菌、病毒等。（二）废水处理方法1、熟悉水污染对人类的危害水污染后，通过饮水或食物链，污染物进入人体，使人急性或慢性中毒。砷、铬、铵类、苯并(a)芘等，还可诱发癌症。被寄生虫、病毒或其它致病菌污染的水，会引起多种传染病和寄生虫病。重金属污染的水，对人的健康均有危害。被镉污染的水、食物，人饮食后，会造成肾、骨骼病变，摄入硫酸镉20毫克，就会造成死亡。铅造成的中毒，引起贫血，神经错乱。六价铬有很大毒性，引起皮肤溃疡，还有致癌作用。饮用含砷的水，会发生急性或慢性中毒。砷使许多酶受到抑制或失去活性，造成机体代谢障碍，皮肤角质化，引发皮肤癌。有机磷农药会造成神经中毒，有机氯农药会在脂肪中蓄积，对人和动物的内分泌、免疫功能、生殖机能均造成危害。稠环芳烃多数具有致癌作用。氰化物也是剧毒物质，进入血液后，与细胞的色素氧化酶结合，使呼吸中断，造成呼吸衰竭窒息死亡。我们知道，世界上80%的疾病与水有关。伤寒、霍乱、胃肠炎、痢疾、传染性肝类是人类五大疾病，均由水的不洁引起。2、废水处理的基本途径与方法（1）掌握按处理方法分类：物理处理法、化学处理法、物理化学法、生物化学处理法见书第一章：第五节：二、废水处理的基本方法：（三）废水处理方法可按其作用分为四大类，即物理处理法、化学处理法、物理化学法和生物处理法。（1）物理处理法，通过物理作用，以分离、回收废水中不溶解的呈悬浮状态污染物质（包括油膜和油珠），常用的有重力分离法、离心分离法、过滤法等。沉淀法、浮选法、蒸发法（2）化学处理法，向污水中投加某种化学物质，利用化学反应来分离、回收污水中的污染物质，常用的有化学沉淀法、混凝法、中和法、氧化还原（包括电解）法等。中和、萃取、氧化还原。（3）物理化学法，利用物理化学作用去除废水中的污染物质，主要有吸附法、离子交换法、4膜分离法、萃取法等。（4）生物处理法，通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机性污染物质转化为稳定、无害的物质，可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。利用自然界微生物将有机物分解和转化物理方法：通过物理作用来清除废水中的污染物称为物理处理法。常用的方法是利用过滤、沉淀、浮选等技术分离废水中的悬浮污染物。化学处理法：通过一些化学反应清除废水中污染物质或使其转化为其它物质从而化有害为无害、有毒为无毒等，称为化学处理法。常用的方法有中和法、氧化法、凝聚法、石灰解析法等。①中和法主要用来除废水的酸、碱性。②氧化法主要是通过氧化作用加速污染物的降解和转化。一般有三种方式：一是空气氧化法，即将废水暴露在空气中，利用空气氧化；二是化学氧化法，即在废水中加高锰酸钾、液氯、臭氧等强氧化剂使其发生氧化反应；三是电解氧化法，即利用电解的基本原理，使废水中有害物质通过电解过程，在阴阳两级分别发生氧化和还原反应，以消除污染物质。③化学凝聚法这是处理废水常用的一种方法。当废水中含有许多胶体物质，用物理方法不易除去时，常加凝聚剂，如硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁、明矾、铝酸钠、氧化铁等，以清除胶体带的电荷，使之变成絮状，迅速下沉。④电解凝聚法电解凝聚法与化学凝聚法基本相同，即清除胶体上的电荷，使其发生凝聚作用。不过，后者是促使胶体下沉，前者是促使肢体聚集于液体表面。电解凝聚法常用于去除废水中的乳化油。通过电解作用使阳极电板上产生矾花，即氢氧化铁，阴极产生氢气。矾花和气体气泡不断上升，将乳化油带至液面产生凝聚、吸附和浮托等作用，因此又称电浮选法。物理化学法：离子交换法、吸附法、萃取法、分离技术等。①离子交换法这个方法是使硬水软化的传统方法，现在是深度处理废水和回收其中有用物质的重要方法之一。常用于除去或回收废水中的重金属。即利用离子交换作用，把废水中希望除去的或回收的阳离子或交换，然后用水或其它液体淋洗树脂，将其中重金属洗出，树脂复原。离子交换树脂有天然和人工合成产物两种。此外，天然的蒙脱石、沸石、多水高岭土和伊利石等均有离子交换吸附能力，也可用于处理废水，并具有来源容易、成本低等优点。②吸附法吸附法是采用固体多孔吸附剂，吸附废水中的味、臭、色、油、酚等污染物的处理方法。属于这类吸附剂的有活性炭、活性硅石、硅酸、白土、蒙脱石、氧化铝和骨粉等。③萃取法采用某种有机溶剂，从废水中除去或回收可溶于该溶剂中的污染物的处理方法，例如，用重质苯、异丙醚等革取废水中的酚。④泡沫分离这种方法是把空气吹入废水中，或者在废水中投放表面活性物质，使水中形成许多泡沫，水中表面活性或非活性污染物质吸附在泡沫上，升至水面，不断刮去泡沫，就能达到去除污染物的目的。⑤分离技术膜分离技术可分为电渗析法、扩散渗析法、反渗透法和超滤法四种形式。a．电渗析法：溶液中的离子在直流电场的作用下，有选择地通过离子交换膜进行定向迁移，此法多用于海水和苦咸水除盐、制取去离子水等。5b．扩散渗析：即为浓差渗析，利用半透膜（只能透过溶剂或只透过溶质的膜）使溶液中的溶质由高浓度一侧，通过膜向低浓度一侧迁移。此法主要用于酸、碱废液的处理、回收和有机、无机电解质的分离、纯化。c．反渗透：以压力为推动力，把水溶液中的水分离出来，同时分离、浓缩溶液中的分子态或离子态物质的方法。反渗透法在化工分离技术、硬水软化、制取高纯水和分离细菌、病毒等方面得到广泛应用。d．超滤法：是以压力为推动力，使水溶液中大分子物质和水分离。其本质是机械筛滤。在这种方法中，膜表面孔隙大小是主要控制因素。生化处理法：利用自然界存在的各种微生物，将废水中有机物进行降解，达到废水净化的目的。根据废水处理过程中起作用的微生物对氧气要求的不同，废水的生物处理分为好气和厌气生物处理两类。①好气生物处理法：在废水中通过大量空气，促使好气微生物大量繁殖，并注意调节pH值（6～9）、温度（20～30℃）和增加必要的养料（BOD∶N∶P=100∶5∶1）等，使之有利于微生物的生长和发育。它们能将废水中的有机物大量分解，分解为CO2、H2O、NH3和硫酸盐、磷酸盐等，达到去除有机污染物质的目的。②嫌气生物处理：是在缺氧条件下，利用嫌气微生物来进行废水处理，这种办法常用于处理有机质含量高的废水，即生化需氧量在5000～10000mg/L以上的废水。物理法：利用物理作用处理、分离和回收废水中的污染物。如，用沉淀法去除水中相对密度大于1的悬浮颗粒的同时回收这些颗粒物；浮选法（或气浮法）可去除乳状油滴或相对密度接近1的悬浮物；过滤法可去除水中的悬浮颗粒；蒸发法用于浓缩废水中不挥发性的可溶性物质等。化学法：利用化学反应或物理化学作用处理回收可溶性废物或胶状物质。如，中和法用于中和酸性或碱性废水；萃取法利用可溶性废物在两相中溶解度不同的分配，回收酚类、重金属等；氧化还原法用来去除废水中还原性或氧化性污染物，杀灭天然水体中的病源菌等。生物法：利用微生物的生化作用处理废水中的有机物。如,生物过滤法和活性污泥法用来处理生活污水或有机生产废水。（2）掌握按处理程度分类：一级处理、二级处理、三级处理见书第一章：第五节：二、废水处理的基本方法：（三）城市污水成分的99.9%是水，固体物质仅占0.03%~0.06%左右。城市污水的BOD一般在75~300mg/L。根据对污水的不同净化需