北京市中级职称复习资料——固废方向.docx
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1、环境污染与防治专业基础与实务(中级)第一部分基础理论知识、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)熟悉水环境保护水环境保护有量和质两个方面。以水质保护为主,合理利用水资源,通过规划提出各种措 施与途径,使水体不受污染,以保证水资源的正常用途,满足水体主要功能对水质的要求。排水工程P43水体污染是指排入水体的污染物在数量上超过该物质在水体中的本底 含量和水体的环境容量,从而导致水的物理、化学以及微生物性质发生变化,使水体固有的生 态系统和功能受到破坏。造成水体污染的原因主要有:点源污染和面源污染两类。排水工程P13水体水质评价是根据监测取得的大量资料,对水体的水质所做出的综
2、合性的定量评价。通过对水体的水质评价能够判明水体被污染的程度,为制定水体的综合防治 方案提供科学依据。 水环境容量的定义是:在满足水环境质量标准的条件下,水体所能接纳 的最大允许污染物负荷量,又称水体纳污能力。(2)熟悉水循环基本原理在太阳能的作用下,海洋表面的水蒸发到大气中形成水汽,水汽随大气环流运动,一部分 进入陆地上空,在一定条件下形成雨雪等降水;大气降水到达地面后转化为地下水、土壤水和 地表径流,地下径流和地表径流最终又回到海洋,由此形成淡水的动态循环。这部分水容易被 人类社会所利用,具有经济价值,正是我们所说的水资源。通过水循环,海洋不断向陆地输送 淡水,补充和更新新陆地上的淡水资源
3、,从面使水成为了可再生的资源。水循环分为大循环和小循环从海洋蒸发出来的水蒸气,被气流带到陆地上空,凝结为雨、雪、雹等落到地面,一部分 被蒸发返回大气,其余部分成为地面径流或地下径流等,最终回归海洋。这种海洋和陆地之间 水的往复运动过程,称为水的大循环。仅在局部地区(陆地或海洋)进行的水循环称为水的小循 环。环境中水的循环是大、小循环交织在起的,并在全球范围内和在地球上各个地区内不停 地进行着。水循环的形成和影响因素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。地球上的水分布广泛,贮 量巨大,是水循环的
4、物质基础。由于地球上太阳辐射的强度不均匀,不同地区的水循环的情况 也就不相同。如在赤道地区太阳辐射强度大,降水量一般比中纬地区多,尤其比高纬地区多。影响水循环的因素很多。自然因素主要有气象条件(大气环流、风向、风速、温度、湿度 等)和地理条件(地形、地质、上壤、植被等)。人为因素对水循环也有直接或间接的影响。2、废水的来源与污染物(1)掌握废水的来源与特性污水是生活污水、工业废水、被污染的雨水的总称。生活污水是人类在日常生活中使用过的,并被生活废料所污染的水。工业废水是指在工矿企业生产活动中用过的水。业废水可分为生产污水与生产废水两类 生产污水是指在生产过程中形成、并被生产原料、半成品或是成品
5、等废料所污染,也包括热污 染(指生产过程中产生的、水温超过60的水);生产废水是指在生产过程中形成,但未直 接参与生产艺、未被生产原料、半成品或成品污染或只是温度稍有上升的水。生产污水需要 进行净化处理;生产废水不需要净化处理或仅需作简单的处理,如冷却处理。被污染的雨水,主要是指初期雨水。由于初期雨水冲刷了地表的各种污染物,污染程度很 高,故宜作净化处理。生活污水与生产污水的混合污水称为城市污水。(2)掌握污染物种类及水质指标污染物种类无机污染物:酸、碱及无机盐污染;氮磷的污染;硫酸盐和硫化物污染;氯化物污染;重 金属污染。有机污染物:油脂类污染;酚污染;表面活性剂污染。病原微生物:病原菌、寄
6、生虫卵和病毒等。水质指标物理性指标:a)感官物理性状指标:如温度、色度、嗅和味、浑浊度、透明度等;b)其 他物理性水质指标:如总固体、悬浮固体、溶解性固体、可沉固体、电导率(电阻率)等。化学性指标:a) 一般的化学性水质指标,如pH、碱度、硬度、各种阳离子、各种阴离 子、总盐含量、一般有机物质等b)有毒的化学性水质指标,如各种重金属、氟化物、多环 芳燈、各种农药等c)氧平衡指标,如溶解氧DO、化学耗氧量COD、生化耗氧量BOD、 总耗氧量TOD等生物性指标:a)大肠菌群数(大肠菌群值)或大肠菌群指数b)病毒c)细菌总数(二)废水处理方法1、熟悉水污染对人类的危害水污染对人体健康造成的危害是严重
7、的,其中包括:慢性中毒和急性中毒。水体受化学毒 物污染后,通过饮用水或食物链便会造成中毒,如甲基汞中毒(水俣病),镉中毒(痛痛病), 碎中毒、氟化物中毒、农药中毒等。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、生物化学处理法物理处理法:利用物理作用分离污水中呈悬浮状态的固体污染物质。方法有:筛滤法、沉 淀法、上浮法、气浮法、过滤法和反渗透法等。化学处理法:利用化学反应的作用,分离回收污水中处于各种形态的污染物质(包括悬浮 的、溶解的、胶体的等)。主要方法有中和、混凝、电解、氧化还原、汽提、萃取、吸附、离 子交换和电渗析等。化学处理法多用于处理生产废
8、水。物理化学方法:系运用物理和化学的综合作用使废水得到净化的方法。混凝、气浮法、吸 附、离子交换和膜分离等。生物化学方法:是利用微生物的代谢作用,使污水中成溶解、胶体状态的有机污染物转化 为稳定的无害物质。主要方法可以分为两大类,即利用好氧微生物作用的好氧法(好氧氧化法) 和利用厌氧微生物作用的厌氧法(厌氧还原法)。前者广泛用于处理城市污水及有机性生产污 水,其中有活性污泥法和生物膜法两种;后者多用于处理高浓度有机污水与污水处理过程中产 生的污泥,现在也开始用于处理城市污水与低浓度有机污水。(2)掌握按处理程度分类:级处理、二级处理、三级处理级处理:主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质,物理
9、处理法大部分只能完成一级 处理的要求。经过级处理后的污水,BOD 一般可去除30%左右,达不到排放标准。级处 理属于二级处理的预处理。二级处理:主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(即BOD、COD物质), 去除率可达90%以上,使有机污染物达到排放标准。三级处理:是在级、二级处理后,进步处理难降解的有机物、磷和氮等能够导致水体 富营养化的可溶性无机物和溶解性盐类等。主要处理方法有生物脱氮除磷法、混凝沉淀法、砂 滤法、活性炭吸附法、离子交换法和电渗析法。三级处理是深度处理的同义语,但两者又不完 全相同,三级处理常用于二级处理之后。而深度处理以污水回收、再用为目的,在二级处理后 增加工艺
10、。二、大气污染防治基础理论知识(一)大气污染物的形成1、熟悉大气污染(1)了解地球大气层:大气组成和大气结构大气组成:大气是有多种气体混合而成的,其组成可以分为三部分:干燥清洁的空气、水 蒸气和各种杂质。干洁空气的主要成分是氮、氧、氮和二氧化碳气体,其含量占全部干洁空气 的99.996% (体积);敏、氮、氯、甲烷等次要成分只占0.004%左右。大气结构:大气结构是指大气在垂直方向和水平方向上气象要素分布不均匀性的状况。在 垂直方向上,根据温度、成分、电荷等物理性质,同时考虑大气垂直运动的情况。将大气分为 对流层、平流层、中间层、暖层、散逸层等5个层次,即为大气的垂直分层。在水平方向上, 在对
11、流层内,由于受纬度、海陆和地形等因素的影响,可以划分出物理属性比较均匀的各类气 团,如热带海洋气团、热带大陆气团、极地海洋气团、极地大陆气团等;在冷气团与暖气团交 绥的地带却形成气象要素和天气状况变化剧烈的锋面。(2)掌握大气污染的概念大气污染指由于人类活动或自然过程使得某些物质进入大气中,呈现出足够的浓度,达到 了足够的时间,并因此而危害了人体的舒适、健康和人们的福利,甚至危害了生态环境。(3) 了解大气污染的特点:局部、区域性、全球性局部地区污染:局限于小范围的大气污染,如受到某些烟囱排气的直接影响;地区性污染:涉及到个地区的大气污染,如工业区及其附近地区或整个城市大气受到污 染;广域污染
12、:涉及到比个地区或大城市更广泛地区的大气污染;全球性污染:及到全球范围的大气污染(4)熟悉大气污染的危害:对生物、材料和气候的危害对生物:大气污染主要是通过三条途径危害生物的生存和发育的:是使生物中毒或枯竭 死亡,是减缓生物的正常发育,三是降低生物对病虫害的抗御能力。植物在生长期中长期接 触大气的污染,损伤了叶面,减弱了光合作用;伤害了内部结构,使植物枯萎,直至死亡。各 种有害气体中,二氧化硫、氯气和氟化氢等对植物的危害最大。大气污染对动物的损害,主要 是呼吸道感染和食用了被大气污染的食物。其中,以碑、氟、铅、缶等的危害最大。大气污染 使动物体质变弱,以至死亡。大气污染还通过酸雨形式杀死士壤微
13、生物,使土壤酸化,降低土 壤肥,危害了农作物和森林。大气污染物主要通过三条途径危害人体:一是人体表面接触后受到伤害,二是食用含有大 气污染物的食物和水中毒,三是吸入污染的空气后患了种种严重的疾病。其中以第三种途径最 为重要。大气污染物对人体健康的危害主要表现为引起呼吸道疾病。在突然的高浓度污染物作 用下,可造成急性中毒,甚至在短时间内的死亡。长期接触低浓度污染物,会引起支气管炎、 支气管哮喘、肺气肿和肺癌等病症。对材料:大气污染物对金属制品、油漆涂料、皮革制品、纸制品、纺织品、橡胶制品和建 筑物等的损害也是严重的。这种损害包括玷污性损害和化学性损害两个方面。玷污性损害主要 是粉尘、烟等颗粒物落
14、在器物上面造成的,有的可以清扫去除,有的很难去除,如煤油中的焦 油等。化学性损害是由于污染物的化学作用,使器物和材料腐蚀或损坏。颗粒物因其固有的腐 蚀性,或惰性颗粒物进入大气后因吸收或吸附了腐蚀性化学物质,而产生直接的化学性损害。 大气中的SO2、NOx及其生成的酸雾、酸滴等,能使金属表面产生严重的腐蚀,使纺织品、纸 品、皮革制品等腐蚀破损,使金属涂料变质,降低其保护效果。对气候:大气污染物对气候能够产生大规模、全球性的影响,如COZ等温室气体引起温 室效应,SO2、NOx排放产生酸雨,(5)熟悉全球性大气污染问题:酸雨、温室效应、臭氧层破坏酸雨:pH小于5.6的雨、雪或其他形式的大气降水(如
15、雾、露、霜)称为酸雨。酸雨的 形成主要是因化石燃料燃烧和汽车尾气排放的SC2、NOx,在大气中形成硫酸和硝酸,又以雨、 雪、雾等形式返回地面,形成“酸沉降”。酸雨的危害是破坏森林生态系统和水生态系统,改 变土壤性质和结构,腐蚀建筑物,损害人体呼吸道系统和皮肤系统。欧洲、北美和东亚地区的 酸雨危害较重,我国的西南、华南和东南地区的酸雨危害也相当严重。温室效应:大气中的二氧化碳和其他微量气体如甲烷、氧化二氮、臭氧、氟氯碳CFCS、 水蒸气等,可以使太阳短波辐射几乎无衰减地通过,但却可以吸收地表的长波辐射,由此引起 全球气温升高的现象,成为“温室效应”,上述那些微量气体成为“温室气体”。臭氧层破坏:
16、大气中臭氧含量仅占亿分之一,主要集中在离地面2025km的平流层中, 并成为臭氧层。臭氧层具有强烈吸收太阳紫外线的功能,从而保护地球上的各种生命的存在、 繁衍和发展。氟氯碳、NOx等物质向大气排放逐渐增多,是导致臭氧层破坏的主要原因。2、大气污染物的分类和成因(1)掌握大气污染物的分类:颗粒污染物和气态污染物颗粒污染物a)粉尘:系指悬浮于气体介质中的细小固体粒子。通常是由于固体物质的破碎、分级、 研磨等机械过程或土壤、岩石风化等自然过程形成的。粉尘粒径一般在1200pm之间。大于 10 pm的粒子,靠重力作用能在较短时间内降到地面,成为降尘。小于10 pm的粒子,能长期 地在大气中漂浮,成为飘
17、尘。b)烟:通常指冶金过程形成的固体粒子的气溶胶。在生产过程中总是伴有诸如氧化之类 的化学反应,其熔融物质挥发后生成的气态物质冷凝后变生成各种烟尘。烟的粒子是很细的, 粒径范围一般为0.011pm。c)飞灰:系指由燃料燃烧后产生的烟气带走的灰分中分散得较细的粒子。灰分系含碳物 质燃烧后残留的固体渣,在分析测定时假定他是完全燃烧的。d)黑烟:通常指由燃烧产生的能见气溶胶,不包括水蒸气。以林格曼数、黑烟的遮光率、 沾污的黑度或补集的沉降物的质量来表示黑烟。黑烟的度范围为0.051pm。e)雾:一般指小液体粒子的悬浮体,由于液体蒸汽的凝结、液体的雾化以及化学反应等 过程形成的,如水雾、酸雾、碱雾、油
18、雾等,水滴的粒径范围在200pm以下。f)总悬浮微粒:指大气中粒径小于100pm的所有固体颗粒。气态污染物:以二氧化硫为主的含硫化合物、以氧化氮和二氧化氮为主的含氮化合物、 碳的化合物、碳氢化合物及卤素化合物。(2)掌握主要大气污染物的来源大气污染物的来源可分为自然污染源和人为污染源两类。自然污染源是指自然原因向环境释放的污染物,如火山喷发、森林火灾、飓风、海啸、土 壤和岩石的风化及生物的腐烂等自然现象形成的污染源。人为污染源是指人类生活活动和生产活动形成的污染源。人为污染源按照空间分布可分为: 点源及面源。按照人们的社会活动功能不同,可将人为污染源分为生活污染源、工业污染源、 农业污染源和交
19、通运输污染源三类。根据对主要大气污染物的分类统计分析,大气污染源有可 概括为三大方面:燃料燃烧、业生产和交通运输。前两类污染源成为固定污染源,交通运输 工具则成为流动源。生活污染源:主要是生活中的炉灶、热水器、采暖锅炉等。日常生活中,人们由于生活需 要使用这些设备时,必须燃用化石燃料。然而,液体燃料和气体燃料使用中,或煤的质量差, 灰和硫的含量高,燃烧过程会排放出大量的烟尘和一些有害气体物质。再由于城市居住人口稠 密,燃料使用量多,排放的污染物数量相当可观,危害有时甚至比工业生产所产生的污染还严 重。此外,城市垃圾在焚烧过程中产生的废气,以及堆放过程中由于厌氧分解排出二次污染物 都将污染大气。
20、工业污染源:大气污染的个重要来源,主要包括工业用燃料燃烧及业生产过程排放的 废气,对大气的危害最严重。火力发电厂、钢铁业、石化企业、建材工业等各种类型的矿 企业,在原材料及产品的运输、粉碎以及由各种原料制成成品的过程中,排放出的大量废气均 含有不同的污染物进入大气中。如化工企业排出含有硫化氢、碳氢化合物、含氮化合物、氟化 氢、氯化氢、甲醛、氨等有害气体;火电厂排放的废气中就含有CO、SO2、NO与粉尘等多种 污染物。虽然不同的工业企业排放出不同的大气污染物,但生产过程中消耗的能源主要由燃烧 化石燃料提供,这是造成大气污染的源泉。农业污染源:包括施用某些有机氯农药和氮肥分解产生的氮氧化物,以及农
21、用燃料燃烧的 废气对大气的污染。化学肥料和农药的使用是农业生产过程对大气的主要污染主要物。如施用 的氮肥一方面可直接从土壤表面挥发成气体进入大气,而入土壤内的有机氮或无机氮则在土壤 微生物的生化作用下可转化为氮氧化物进入大气,从而增加了大气中氮氧化物的含量;某些有 机氯农药施用于水中,能悬浮在水面,并同水分子起蒸发而进入大气;此外,稻田释放的甲 烷,也会对大气造成污染。交通污染源:是指交通运输工具如汽车、摩托、飞机、火车及船舶等。这些交通工具使用 汽油、柴油等燃料,燃烧过程中排放的含有氮氧化物、碳氧化物、碳氢化合物、含铅污染物、 苯并固花等有害物质。由于汽车和摩托数量众多,遍及全球人类居住区的
22、各个角落,因此排 放的污染物也最多。些业发达的国家和城市中,汽车和摩托已成为十分重要的,甚至是主 要的大气污染源。这些污染物排放到大气中,在阳光照射和一定条件下,还可在光化学反应作 用下生成光化学烟雾,成为二次污染物的主要来源之一。其余的交通工具数量也相当大,流动 性来往频繁,故排出的污染物总量也是不容忽视的。(3)掌握粉尘的物理性质粒径分布:亦称分散度是指粉尘中各种粒径的粒子所占的百分比。按粉尘颗粒数量计量的 叫计数粒径分布,按重量计量的叫计重粒径分布。密度:即粉尘的质量与同体积的4水质量之比,排掉粉尘中的空隙之后测出的密度叫真 密度,不排粉尘中空隙测出的密度叫假密度或堆积密度。比电阻:指粉
23、尘本体与其表面化学膜电阻率之和。可磨性:指粒尘被研磨的难易程度,用待测粉尘与标准粉尘在相同条件下研磨消耗能量或 时间之比值表示。安息角(静止角、自然角):系指粉尘自然堆放在水平面上形成圆锥体的底角。粘度:系指粉尘之间层对另层的粘结。亲水性:指粉尘与水接触时被水湿润的程度。亲水性与粉尘本身的成分、粒度、荷电状态、 温度等有关。爆炸极限:指粉尘在空气中遇有高温、明火等发生爆炸的最低质量浓度,如心粉的爆炸极 限为 !14.0g/m3o含水率:指单入体积粉尘中含有水分的数量。比表面积:指单入质量粉尘中含有的内表面积与外表面积之和。粉尘形状:诸如片状、纤维状、球形等。(二)大气物理化学基础1、大气污染物
24、扩散与气象的关系(1) 了解地球大气特征大气圈的垂直结构是指气象要素的垂直分布情况,可将带全分为五层。地球 表面到1001400km。a)对流层:对流层是大气圈最低的层。由于对流程度在热带要比寒带强烈,故对流层 的厚度随纬度增加而降低。赤道处约1617km,中纬度地区约1012km,两极附近只有89km。 对流层的主要特征是:对流层虽然较薄,却集中了整个大气质量的3/4,和几乎全部水蒸气, 主要的大气现象都发生在这层,他是天气变化最复杂、对人类活动影响最大的层。大气 温度随高度增加而降低,每升高100m降温0.65。空气具有强烈的对流运动,主要由于下 垫面受热不均及其本身特性造成的。温度和湿度
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