化工环境保护概论

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1、绪论1.世界环境日： 6 月 5 日2.第一次世界环境日主题：只有一个地球。3.环境问题概念：指人类经济社会发展与环境的关系不协调所引起的问题。分为两类：一是不合理开发利用自然资源，超出环境承载力，使生态环境质量恶化或自然资源枯竭的现象；二是人口激增、城市化和工农业高速发展引起的环境污染和破坏。4.八大公害事件：事件名称 发生时间发生地点 污染类型污染源 /物马斯河谷 烟雾事件 1930.12 比利时 马斯河谷大气污染 谷地中工厂密布，烟尘、SO2排放量大洛杉矶 光化学 烟雾事件 1943.510 美国 洛杉矶市大气污染 光化学污染该市 400 万辆汽车每天排放烃类1000 多吨多诺拉 烟雾事

2、件 1948.10 美国 多诺拉镇大气污染河谷内工厂密集，排放大量烟尘和SO2 伦敦 烟雾事件 1952.12 英国 伦敦市 大气污染 燃煤中含硫量高，排放大量SO2和烟尘水俣 (病)事件 19531961 日本熊本县水俣镇 海洋污染汞污染 氮肥厂含汞催化剂随废水排入海湾四日事件 (哮喘病 ) 1955 年 以来 日本四日市，大气污染工厂大量排放SO2和煤尘， 重金属颗粒米糠油 事件 1968 日本爱知县等 23 个府县 食品污染多氯联苯污染米糠油生产中用多氯联苯作热载体，富山事件 (骨痛病 ) 19311975 日本富山县神通川流域，水体污染 土壤污染镉污染炼锌厂未处理的含镉废水排入河中5

3、当前人类面临的主要环境问题：A 人口问题：人口的急剧增加是当今环境的首要问题。1999 年世界人口突破了60 亿，人口比世纪初增长了4 倍，随着生活水平的提高，资源消耗并未等比例的增加，而是加速增长资源消耗。 1999 年比世纪初增长了10 倍。B 资源问题：土地资源在不断减少和恶化，森林资源不断缩小，生物物种在减少，某些矿产资源濒临枯竭等。C 生态破坏： 1 土地退化根本原因： 人口增长、 农业生产规模的扩大和强度增大、过度放牧以及人为破坏植被。后果：水土流失、沙漠化、土地贫瘠和盐碱化2 水土流失发生地区：干旱、半干旱、和半湿润地区。全世界有2500 万平方公里，占全球陆地的16.8%。3

4、土地沙漠化概念：非沙漠地区出现的风沙活动、沙丘起伏为主要标志的沙漠景观的环境退化过程。导致的后果：土地面积缩小、土地产出减少、降低了养育人口的能力。4 生物物种的消失如果森林砍伐、 沙漠化及湿地等的破坏按目前的速度继续下去，那么至21 世纪初将有100 万种生物从地球上永远消失。D 大气环境污染概念： 指温室气体过量排放造成的气候变化、广泛的大气污染和酸沉降、臭氧层破坏、有毒有害化学物质的污染危害及其越境转移等。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，包括自然排放和人为排放。人为排放为主。 酸雨的危害：a. 破坏森林生态系统

5、b. 破坏土壤的性质和结构c. 破坏水生生态系统 d.腐蚀建筑物和损害人体的呼吸系统和皮肤。2 .臭氧层的破坏形成原因： 含氯化学物质特别是氟氯烃进入大气会破坏同涡层的臭氧，除些之外， NOX、CH4 等也都会破坏臭氧层。危害：臭氧的减少将导致地面接收紫外线辐射量的增加，对健康和植物产生影响。 对人体的影响， 臭氧减少1%紫外线辐射所引起的白内障将使10 万人失明，并增加 3%的非黑瘤皮肤癌。对农作物的影响，臭氧减少25%，大豆产量将减少 2025%。控制对策： 1987 年 9 月， 24 国签署了蒙特利尔议定书3 温室气体及全球气候变化温室效应： 大气层中某些微量组分能使太阳的短波射透过，

6、加热地面， 而地面增温后所放出的热辐射，却被这些组分所吸收从而使大气增温。主要的温室气体：CO2、 CH4、N2O、CFC （氟氯烃）等，其中CO2 的作用占55%， CFC占 24%。危害： 全球气候变暖，海平面上升，改变降雨和蒸发体系，影响农业和粮食资源，改变大气环流进而影响海洋水流、导致富营养化地区的迁移、海洋生物的再生分布和一些商业捕鱼区的消失。E 有毒化学品贸易和危险废物管理 过去数十年中，化学品的生产和使用大大增加，现在的化学品国际贸易值每年超过200亿美元。 1987 年 2 月，环境署在伦敦召开了会议，通过了“国际化学品贸易中交流的伦敦准则” ，制定这个准则的目的是想在国际贸易

7、中通过情报交流，从而提高各国使用和管理的经验，以及确定进口化学品的安全性。F 生物多样性危机由于人类活动频繁，人类的足迹差不多已经遍及至世界每个角落，破坏了生物的生存环境，由于生物物种生境的不可逆转，生物正在以空前的速度灭绝。因此保护野生亲属的样品代表作为进行遗传选择和改良的基础是绝对必要的。G 淡水资源缺乏与水污染淡水资源在地球上分布的不均匀，导致许多地区缺水，又由于城市化和工业发展，需消耗大量的水，同时大量污染物的排放破坏了水体，更加加剧了水的供求矛盾。H 海洋污染海底石油的开采和运输过程中原油的泄漏以及地表径流进入海洋的大量有机物造成海洋污染，近年来频繁的赤潮是海洋污染的突出表现。6.环

8、境荷尔蒙环境中存在一些能像激素一样影响人体和动物体内分泌功能的物质，叫“环境激素”，又译为“环境荷尔蒙” ，学名“内分泌干扰物”。可以是天然的，也可以是人工的。第一章BOD： 水中有机污染物被好氧微生物分解至无机物时所消耗的溶解氧的量叫做生化需氧量，单位mg/L O2 COD:在一定的严格的条件下，水中各种有机物质与外加的强氧化剂（K2Cr2O7,KMnO4 等） 作用时，所消耗的氧量，叫做化学需氧量，用氧的mg/L 数来表示。TOD：水样中的有机物在900C 高温下燃烧变成稳定的氧化物时所需的氧量，叫做总需氧量，结果以氧的mg/L 计。TOC ：将水样在900950C 高温下燃烧，有机碳即氧

9、化生成二氧化碳，测量所生成的二氧化碳的量，即得水样中的总有机碳值，单位以C的 mg/L 计。水体富营养化： 是湖泊分类和烟花的一个概念，它是指湖泊的老化和消失。藻类生长的限制因素是P和 N,水中 N、P增加，会使水中藻类过量生长，随后藻类死亡和随之而来异养微生物的代谢活动， 使得水中的DO被迅速耗尽，造成水体质量恶化和水生态环境结构破坏，这就是水体富营养化现象。第三章好氧：是指这类生物必须在有分子态氧气（O2）的存在下，才能进行正常的生理生化反应 . 厌氧： 是指在无分子态氧存在的条件下，能进行正常的生理生化反应的生物，如厌氧细菌、酵母菌等 . 活性污泥： 向生活污水注入空气进行曝气，并持续一

10、段时间以后，污水中即生成一种絮凝体。这种絮凝体主要是由大量繁殖的微生物群体所构成，它有巨大的表面积和很强的吸附性能，称为活性污泥活性污泥法的基本组成曝气池：反应主体二沉池： 1）进行泥水分离，保证出水水质2）保证回流污泥，维持曝气池内的污泥浓度。回流系统： 1） 维持曝气池的污泥浓度；2） 改变回流比， 改变曝气池的运行工况。剩余污泥排放系统：1）是去除有机物的途径之一；2）维持系统的稳定运行。供氧系统：提供足够的溶解氧活性污泥中的微生物细菌 : 是活性污泥净化功能最活跃的成分；真菌 : 具有分解碳水化合物、脂肪、蛋白质的功能；但大量异常增殖会引发污泥膨胀现象其它微生物：原生动物、后生动物（

11、P98）；在净化污水系统中：细菌是第一承担者，原生动物是第二承担者。微生物的增殖曲线增长曲线的四个阶段适应期 : （延迟期或调整期）：微生物的细胞内各种酶系统对环境的适应过程. 对数增长期 : 活性污泥能量水平很高，活性污泥处于松散状态. 减数增长期 : 营养物不过剩， 它已成为微生物生长的限制因素活性污泥水平的能量低下，污泥絮凝。内源呼吸期能量水平极低， 微生物活动能力非常低，絮凝体形成速率增大，处理水显著澄清，水质良好。污泥体积指数（SVI）曝气池出口处混合液经30 分钟静沉后， 1g 干污泥所形成的污泥体积，单位 :ml/g 。污泥沉降比（ SV ）是指将曝气池中的混合液在量筒中静置30

12、 分钟，其沉淀污 泥与原混合液的体积比，一般以% 表示；正常数值为2030% 。 污泥膨胀：是指活性污泥质量变轻、膨大，沉降性能恶化，在二沉池中不能 正常沉淀下来， SVI 异常增高，可达 400 以上。 有机物被生物降解的历程：结构简单、小分子、可溶性物质，直接进入细 胞壁；结构复杂、大分子、胶体状或颗粒状的物质，则首先被微生物吸附，随 后在细胞外酶的作用下被水解液化成小分子有机物，再进入细胞内。 影响好氧生物处理的主要因素: 1）溶解氧：约 1 2）水温：15 3） 营养物质：BOD5 N P = 100 5 1 （好氧工艺）； 其它无机营养元素： K、Mg 、Ca、S、Na等；微量元素：

13、Fe、Cu、Mn 、Mo 、Si、 硼等； 4）pH值：一般好氧微生物的最适宜pH在 6.5之间； pH 4.5 时， 真菌将占优势，引起污泥膨胀； 5）有毒物质（抑制物质）重金属、氰化物、H2S 、卤族元素及其化 合物；酚、醇、醛等 6）有机负荷率：污水中的有机物本来是微生物的食物，但太多时，也会不 利于微生物。 7）氧化还原电位： 好氧细菌：+300-400 mV ，至少要求大于 +100 mV 。厌氧细菌：要求小于 +100 mV ，对于严格厌氧细菌，则小于 -100 mV ，甚 至小于 -300 mV 。 厌氧法的影响因素 控制厌氧处理效率的基本因素有两类: 一类是基础因素 : 包括微

14、生物量(污泥浓度 ) 、 营养比、 混合接触状况、 有机负荷等；另一类是环境因素 : 如温度、 pH值、氧化还原电位、有毒物 质等。产甲烷细菌是决定厌氧消化效率和成败的主要微生物，产甲烷阶段是厌 氧过程速率的限制步骤。 活性污泥处理系统的运行方式： 1、传统活性污泥法（普通活性污泥法）2、阶段曝气活性污泥法 3、再生曝气活性污泥法系统4、吸附再生活性污泥法系统 5、延时曝气活性污泥法6、高负荷活性污泥法 7、完全混合活性污泥法8、多级活性污泥法系统 9、深井曝气池活性污泥法系统10、浅层曝气活性污泥法系统 11、纯氧曝气活性污泥法系统 请说明好氧生物处理的作用机制： 1、好氧生物处理过程的生化

15、反应方程式 2、分解与合成的相互关系： 1）二者不可分，而是相互依赖的； a、分解过程为合成提供能量和前物，而合成则给分解提供物质基 础；b、分解过程是一个产能过程，合成过程则是一个耗能过程 2) 对有机物的去除，二者都有重要贡献； 3）合成量的大小，对于后续污泥的处理有直接影响； 3、有机物被生物降解的历程（比较重要） 结构简单、小分子、可溶性物质，直接进入细胞壁； 结构复杂、大分子、胶体状或颗粒状的物质，则首先被微生物吸附，随后在 细胞外酶的作用下被水解液化成小分子有机物，再进入细胞内。第四章请说明厌氧生物处理的原理：废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物(包括兼氧微生物）的作

16、用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程，也称为厌氧消化厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程，依靠三大主要类群的细菌，即水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的联合作用完成。厌氧法的优缺点（1）应用范围广因供氧限制， 好氧法一般只适用于中、低浓度有机废水的处理，而厌氧法既适用于高浓度有机废水，又适用于中、低浓度有机废水。有些有机物对好氧生物处理法来说是难降解的，但对厌氧生物处理是可降解的，如固体有机物、着色剂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，曝气费用随着有机物浓度的增加而增大，而厌氧法不需要充氧，而且产生的沼气可作为能源。废水有机物达一定浓度后，沼气能量可以抵偿消耗能量。研究表明，当原水BOD5达到1500mg/L 时，采用厌氧处理即有能量剩余。有机物浓度愈高，剩余能量愈多。一般厌氧法的动力消耗约为活性污泥法的1/10 。（3）负荷高通常好氧法的有机容积负荷为2-4 kgBOD/(m3d)，而厌氧法为2-lO kgCOD/(m3 d)，高的可达 50