摘要:二十一世纪的钟声已经敲响,回首二十世纪,我国经济获得了长足的发展,生产力水平大大提高。但是,传统模式下的生产力的提高在驱动经济增长和为企业带来的利润的同时,却使我们的地球家园变得千疮百孔,不堪重负。1987年,世界环境与发展委员会发布了长篇报告《我们共同的未来》。该报告首次提出了“可持续发展”的定义,即“既满足当代人的需要,又不对后代满足其需要的能力够成危害的发展”。 关键词:石家庄市 大气污染 原因分析 政府行为对策 一、概述 二十一世纪的钟声已经敲响,回首二十世纪,我国经济获得了长足的发展,生产力水平大大提高。但是,传统模式下的生产力的提高在驱动经济增长和为企业带来的利润的同时,却使我们的地球家园变得千疮百孔,不堪重负。 1987年,世界环境与发展委员会发布了长篇报告《我们共同的未来》。该报告首次提出了“可持续发展”的定义,即“既满足当代人的需要,又不对后代满足其需要的能力够成危害的发展”。这个定义鲜明的表达了两个基本观点: 人类要发展,尤其是贫困地区的发展; 发展要有限度,他不应危及后代人的发展。 石家庄市我国华北地区新型的一座现代化工业城市,是河北省政治、经济、文化、科技中心。总面积15848平方千米,总人口845万。其交通发达,京广、石太、石德铁路和京深、石港、石太高速公路交汇于此。近年来,石家庄市工业迅猛发展,人民生活水平显著提高。但是,经济的快速增长带来了严重的环境问题。 是他一跃成为全国著名的环境污染大市。而其中,尤以大气污染最为突出:尤其是在风力达到一定程度后,尘土满天飞舞,纵横肆虐,有些区域垃圾泛滥成灾。 二、 石家庄大气污染现状及原因分析 石家庄大气污染现状 近年来,随着城市工业的发展,大气污染日益严重,空气质量进一步恶化。河北省环境监测总站4月11日队本周空气质量检测表明,石家庄的首要污染物可吸入颗粒物(PM10)。由于它们直径很小,且夹杂着细菌,可以被人体吸入体内,引起疾病。同时,由于它们很轻,不宜沉降,总是漂浮在空中,阳光照射在这些微尘上,被吸收或散射,致使天空显得灰蒙蒙的,能见度明显下降。扬尘污染也比较严重,特别是雨后就更显得直观,汽车挡风玻璃上全是泥水,就连眼镜片上也满是泥水。由于少数地区垃圾处理不善,成堆的垃圾在地面上腐烂,随风一锤,一股恶臭扑鼻而来,让人倍觉恶心。工厂排出的废水、废气,也使大气污染受到不同程度的影响,给市民的工作和生活带来严重的不便。 石家庄大气污染原因分析 地形和气候因素是影响石家庄市大气质量的基本原因 石家庄位于河北省中南部,西依太行山脉,东、南、北均为辽阔的华北大平原。而与此同时,石家庄属温带大陆性季风气候,四季分明,具有冬季寒冷少雪,春季干旱多风,夏季炎热多雨,秋季晴朗凉爽等特征。这些特定的地理和气候因素,是石家庄的大气污染面临严峻的挑战。由于东南风的作用,石家庄上空的可吸入颗粒物和其他污染物质随风西移,当遇太行山脉的阻挡后,又转向东移,返回原地。而与此类似,当刮西北风的时候,由于太行山脉这一巨大的屏障,使西北风被拦截在山西境内,一些污染物质也无法被刮走,而只能继续停留在石家庄的上空。 城市建设是影响石家庄大气质量的重要原因 石家庄气体状态大气污染源调查表 根据对主要大气污染的分类统计分析,其主要来源可概括为三大方面:(1)燃料燃烧(2)工业生产过程(3)交通运输等。根据统计资料,以上三方面产生的大气污染所占的比例分别为70%、20%和10%。在直接燃料的燃烧中,燃烧排放的大气污染物数量约占燃料燃烧排放总量的96%,其中燃煤排放的烟尘、SO2、NOX和CO的数量占燃料燃烧排放比例分别为99%、93%、81%和97%。各种工业生产过程中产生的大气污染排放量虽仅占大气污染总排放量的1/5左右,但由于排放点比较集中。浓度较高,所以对工矿区或局部的大气污染较为严重。机动车等流动源在交通比较繁忙的街道,如裕华路、中山路等,可能造成CO、NOX和HC的严重污染。 (一)燃料燃烧。在石家庄,天然气在居民的生活中还没有普及,煤仍然是人们的首选燃料。而在燃煤市场上,高硫煤仍占主导地位。由于经济条件的限制,人们不可能放弃廉价的高硫煤而去购买环保型的低硫煤。这就造成SO2的大量排放。同时,由于石家庄地处华北,冬季寒冷,需要供暖,而一些单位为了省钱,实行自给自足的供暖制度,这就增加了煤的燃烧量,使大气背上了沉重的包袱。 (二)工业生产过程。近些年来,石家庄纺织工业发展迅速,是我国棉纺织工业基地之一,化学工业也是重点发展部门,有规模较大的华北制药厂和石家庄化肥厂,煤炭工业亦占有重要地位。这些性质的工矿企业即使石家庄的重点发展部门,也是污染最为严重的企业。而且这些工矿企业大多数集中在市区,如具有相当规模的华北制药厂和石家庄化肥厂等。此外,还有一些粉末冶金厂、印染厂也是石家庄大气污染的主力军。 (三)交通运输。近些年来,石家庄经济发展迅速,交通运输也随之发展。特别是近年来,私人轿车的数量急遽增多。但是,交通运输的发展带来了严重的环境问题。汽车的尾气中含有大量的CO,对人体的危害极大,特别是一些柴油大货车和冒烟车辆,排放的尾气中夹杂着大量的可吸入颗粒物,是导致疾病的重要因素。据中国科学院王玮博士介绍,一辆柴油车排放的尾气中,夹杂的可吸入颗粒物,几乎是100辆汽油差夹带的总和,是更严重的污染源。而石家庄却允许柴油车进城,促使空气中可吸入颗粒物的浓度急剧上升。 (四)市政建设。石家庄的马路普遍存在道路斜坡问题,即马路两侧的人行板道明显高于路面而且与路面垂直,呈“凹”字型。致使马路上的灰尘不能吹走,而且越积越多,这也是因发扬陈天气的直接原因。据资料统计,城区扬尘中的可吸入颗粒物占总量的40%左右,人们却对裸露地面,建筑工地,拆迁工地以及砂石料场造成的扬尘姑息迁就,始终未能采取有效的措施从根本加以治理。此外,工业废水中的化学成分也极容易发生化学反应,产生对人体有害的气体。 (五)工业布局。石家庄的一些工矿企业大多数集中在城区的东北部,还有一些分布在市区的不同区域。这些工矿企业的分散性是整个城区的大气污染受到不同程度的影响。 (六)绿化。石家庄作为一个新兴的工业城市,绿化还没有跟上工业发展的步伐。只有政府、一些企事业单位,机关团体内部绿化已基本达标,而整个城区的绿化却远远达不到要求。南二环只是近两年来才栽了几批树,其他地方也还是光秃秃的。 市场失灵。所谓市场失灵是指市场存在不完整性(例如:垄断实力的存在,生产要素缺乏流动性,巨大外部型的存在,缺乏知识和信息等)导致市场经济作用被削弱的现象。也就是使市场经济不能实现其理论上的好处的情况。从可持续发展的角度说,外部性是市场失灵的重要因素。外部性是指个人或一个经济单位所承受的收益和成本是另外的个人和经济单位行为的直接结果,而没有得到任何补偿的情况。如一个化肥厂对大气造成污染但老百姓去被迫承受大气污染所造成的损害。由此可见,市场失灵也导致了大气污染。 政府政策失灵。政府并不是万能的,政府决策失灵同样会产生环境问题。例如:河北省政府打算把石家庄建设成为闻名全国“药都”,而制药厂是污染极为严重的企业,这个政策导向势必会对石家庄的大气污染造成不良的影响。 全民对环境的认识不够 目前,人们对环境保护存在很多认识上的误区。如对环境问题的潜伏性、长期性、紧迫性和艰难性认识不足,对政府的环境保护政策不理解,由于市民认识上的不足和思想上的不重视,导致他们行为上的不够积极,不够配合。如在石市东南部的尖岭村,本身道路坑洼不平,尘土飞扬,再加上村民自身素质不高,垃圾随处可见。特别是每逢集市过后,更是满地狼藉,叫村民和过路人苦不堪言。 三 政府行为对策 在生态破坏和环境污染日益严重的今天,“经济发展靠市场,环境保护靠政府”的说法已被广为接受。环境资源配置的失灵,要求政府加大环境保护行政监督力度,采取有效的行政、经济、法律、教育等手段,发挥其在解决环境问题上的重要作用。入世后,我们的环境管理方式将会受到冲击,因此,必须更新观念,提高认识,适应新的形势和环境。 1、完善政府机构职能,使宏观与微观有机结合。可持续发展战略的实施要求几乎所以政策领域的变革,改变过去各个部门封闭的、分割地制定和实施经济、社会、环境政策的做法,把环境保护与其他政策的制定和执行结合起来,这样做既有利于环境本身,又可以提高其他政策的效能,这就要求石家庄市政府建立环境管理体系,其绩效分布如顶图: 政府要依照此体系,完善机构设置。实行环境质量行政领导负责制,明确各部门职责,对政府及职能部门和企事业单位的工作人员违反环保法规的各项具体行为进行界定。对违反环保法律、法规或贯彻不力导致辖区环境质量下降的部门、机关给予相应处分,使领导的“乌纱帽”和其所负责的区域环保是否达标挂上钩。此外,还要给环保部门下放实权,权责明确,才能贯彻有力。 2、搞好监督调查工作,统一布局,分类管理。治理环境污染,必须坚持预防为主、防治结合的原则,实现全面规划,合理布局。 政府环保部门应切实做好环境的监测调查工作。近日河北省环境监测中心站针对日益严重的室内环境污染监督检疫站。今后,对于类似的机构要进一步完善,以加强对空气污染原的监控;实施城市空气质量周报或日报预报,使社会有关各方及时了解可能出现的空气污染情况。使一些污染物排放较大的单位和对空气污染物敏感的人群能预做准备。采取必要的应对措施,并可为环境管理决策提供及时、准确全面的环境质量信息。同时,政府可以投资兴建以监控、信息、检测等三大系统为核心的环境指挥中心,配备机动车尾气遥感监测车,加强环境监理标准化建设。 立足现有规律、规章和制度,制定和完善地方性法规,加强环境执法监督。为使环境保护工作根深蒂固的开展起来,建立适应可持续发展和市场经济的有利于环境保护的环境法律体系是必不可少的。政府可制定一系列相应政策法规完善这一体系(注意既要有综合性法规,又要对各方面进行明确规定,而且要随着科技的发展不断修改。)在此基础上实行环境执法监督,以国家环境政策、法律、法规和标准为依据,围绕国家环保工作重心,结合石家庄环保工作重点,运用国家法律赋予的权利和石家庄市政府授予的行政管理权限,以石家庄市环保局为主体,在有关部门的配合下对一切与环境保护有关的经济行为进行有效的监督动。 3、针对石家庄市大气污染的几个主要方面原因采取相应防治措施,强化管理。 政府应利用经济手段来治理工矿企业。企业是各种污染物的主要产生者和排放者,这就要求企业在追求经济利益的同时,采取切实措施以削减排污量,实现经济效益、社会效益和环境效益的统一。使企业改变观念,拚弃环境保护部经济的成见,树立起重视环境更益于经济的观念。宣传和执行“污染者付费、利用这补偿、开发者保护、破坏者恢复”的原则。对破坏环境和随意排放污染物或超过国家规定标准的单位,按照污染种类,数量和程度进行罚款或征收排污费;对排放污染物损坏群众健康或造成财产损失的排污单位,责令向受害者赔偿损失;对利用废弃物生产的产品给以减免税收或其他经济上的优惠;实行开发利用自然资源予以征税收费等制度。 制定严格的标准,控制扬尘和废气污染。关闭不合格的砂石料场,对于建筑工地拆迁工地要求工程承包商在工地周围加高护屏,并在四周的临时交通道路上铺盖沥青;对一些非回镇土要随时运出市区。要求运货车加盖遮篷,以免建筑材料散落街头。各公司要采用现代化的电子过滤塔等先进设备来净化含油脂灰及有害的二氧化硫的废气。化工厂应利用管道将生产过剩中产生的废煤气及其他含有臭味的气体,经过管道输送到煤站燃烧,变成无害的碳酸气体和水蒸气,然后经过高大的烟囱排向高空。制药厂应建立有害气体的回收循环装置,利用回收利用可制成石膏。对工厂和服务性行业制定和执行新的氮氧化合物和挥发性有机化合物排放量标准和燃料的质量鉴定标准。除此之外,政府应加快无燃煤区的建设,将石家庄市中心区(和平路、体育大街、槐南路和仓安路;维明街围和区域)基本建成无燃煤区,并逐步将整个市区建成无燃煤区。同时,政府应下令,对一些具备集中供热条件的单位,必须集中供热。 利用行政手段削减机动车污染。政府应执行严格的地方规章制度,禁止销售未达国家尾气排放标准的汽车,淘汰尾气超标车;安装电喷和三元催化装置;加快机动车燃料改造, 使用天然及电力等清洁能源;同时,可以开设电车等无污染车辆。对一些新增公共汽车要购置以天然气为燃料的清洁型车型,建设天然气加油站。禁止拖拉机、机动三轮车及非市区牌号的摩托车进入市区。 政府应严格规划解决石家庄的道路斜坡问题。一方面,在新建道路工程中,尽量避免道路斜坡问题。同时,对一些已形成道路斜坡问题的主干道,政府可以责令有关部门用花坛取代栅栏,并在道路两侧种上树,以达到防止尘沙和净化空气的双重功效。另一方面,可以增设洒水车的数量,用洒水车把一些处理过的污水洒在马路上,一日几次。 调整工业布局实现工业布局园区化。政府要加大力度,逐步改变不合理的工业布局,在城区实施“优二兴三”的产业政策,把工业重心移向开发区,发展工业园区,严格执行产业发展导向政策和“三同时”规定。限制一些敏感区域兴办有污染的工业项目,对一些重污染企业要实行搬迁、停产、转产或限期整改等政策。扩大石市经济技术开发区和高新技术产业开发区的规模。 4. 对城市交通和公共设施警醒合理的规划管理。 政府要加大投入。 增加对公共设施的投入。政府可对一些公共设施增加资金投入,如在一些公园、广场兴建喷泉、消防水池等。在适当的地点开设无车区和商业步行街,以减少汽车的流动量。 政府应增加资金投入来治理城市垃圾。政府可以投资在一个小区设置几个垃圾投放点,每天定时投放垃圾,同时政府可以投资开发垃圾产业。当然,出路垃圾也必须坚持以预防为主,防治结合的方针,不能走先污染后治理的路子,政府可以让企业在生产时就考虑到为减少垃圾创造条件,如减少包装,或改一次性包装为重复使用的包装。对一些自然无法分解的垃圾,可以进行焚烧,但一定要严格限制焚烧厂的粉尘和废气排放,烟囱要价高,而且要安装废气过滤装置,把排入大气的有毒物质减少到最低限度。 加强城市绿化工作,建立城市立体绿化体系。在石家庄范围内大规模植树种草,在搞好垂直绿化的基础上,实行立体绿化。随着工业的发展和人民生活方式的变迁,使内绿化已显得十分重要因为许多新建住宅和办公楼都有很多污染物质,其中有些会释放有害气体或尘粒污染空气,它们包括许多种燃料、木材、建材、办公设备、家具、地毯及化工清洗剂等。另外,植物、宠物或房间空调系统也会带有细菌,这些细菌会破坏室内的空气质量。立体绿化就是事室内、地面、楼顶、墙体形成一个立体的绿化网,以阻止细菌霉菌的生长。此外,化学制品应受到限制,如油漆燃料及杀虫剂等。 5. 广泛利用宣传、教育等手段提高公民的素质和环保意识。环境保护关系到全民族的生存和发展,保护环境实质就是保护生产力。各地区各部门都要进一步提高对环境保护工作重要性的认识,进一步加强环境保护宣传教育,广泛普及和宣传环境科学知识和法律知识,切实增强市民的环保意识和法制观念,提高其保护环境的自觉性。(1)各地区各部门必须把环境保护法律知识作为干部职工培训的重要内容,提高各级领导干部和人民群众遵守环境保护法律法规的自觉性。各级政府应把环保业绩作为考核政府官员政绩的主要指标,让各级政府把环保提上日程。(2)大中小学要积极开展环境教育。(3)建立公众才与机制,发挥社会团体的作用,鼓励公众参与环境保护工作,检举和揭发各种违反环境保护法律法规的行为。(4)报纸广播电视等新闻媒介应当及时报道和表彰环境保护工作中的先进典型,公开揭发和批评污染、破坏生态环境的违法行为。对严重污染破坏生态环境的单位的个人予以曝光,发挥新闻舆论的监督作用。(5)各级政府可以在居民小区设置宣传栏,宣传环保方面的法律法规,充分调动群众的自觉性。 6.大力发展环保科技,推动环保产业的发展。 积极发展科技兴环保企业。我国已经加入WTO,国内所有企业都要面临经济全球化的挑战和考验,那种仅凭人力资源、劳动力价格低廉去打开国际市场的办法是缺乏远见的,以民众的低收入额为代价的竞争,其出发点就不对,其可持续性等更值得怀疑。大量增强企业的科技内涵才是做根本的出路。面对环保领域企业数量小多、规模小的特性,大力发展科技型环保企业更是当务之急。政府应加强对环保企业科技化的支持和政策引导。(1)在财政税收政策上向企业的科技开发行为倾斜,如果通过相应的监督监察机制确证企业投资与技术开发,那么这种投资的税收可以减免;如果经过相应的论证,企业投资与某项技术研究可以促进整个地区整个行业的技术进步,那么可以取得政府的优惠贷款甚至贴息贷款。(2)在环境领域,面向环保企业设立技术研发课题,并有配套的资金保障。(3)选择有规模、有丰富实践经验、具有技术研究基础的环保企业作为重点扶持对象,有的放矢发挥最佳作用。 鼓励支持环境保护和治理污染方面的科技研究和科技发明并力求将研究成果转化为实际成果。 加强同其他地区和国家的联系与合作。 引进国外投资,弥补资金短缺的现状;积极开展与其他地区和国家间的技术交流与合作,研究与应用新形式的环保理念与技术;聘请国内外知名环境专家参与我市环境整治开发治理工作规划的制定等等。
2011年[9]Jiakuan Yang*,Xinfeng Zhu,R Vasant glycol-mediated synthesis of PbO nanocrystal from PbSO4:A major component of lead paste in spent lead acid Chemistry and Physics,2011,2011,131,336-342 [10]Yin Yang,Jiakuan Yang*,Jiaolan Zuo,Shu He,Xiao Yang,Kai model,Water Research,2011,45(11):3439-3452 [11]Haiyu Yang,Jingyang Liu,Jiakuan Yang*.Leaching copper from shredded particles of waste printed circuit of Hazardous Materials,2011,187,393-400 [12]Kai Zhang,Jianwen Liu,Wanchao Liu,Jiakuan Yang*.Preparation of glass-ceramics from molten steel slag using liquid-liquid mixing [13]Jianwen Liu,Danni Yang,Linxia Gao,Xinfeng Zhu,Lei Li,Jiakuan Yang *.Effect of iron doped lead oxide on the performance of lead acid of Power Sources,2011,196,8802-8808 [14]*, and of pretreatment process on the properties of phosphogypsum-based composite Conference 2011,Hong Kong,5 Symposium,in Cancun,Mexico,1-3,Dec,2011.[16]刘欢,杨家宽*,时亚飞,李野,何姝.不同调理方案下污泥脱水性能评价指标的相关性研究.环境科学,2011,32(11):3394-3399 [17]刘欢,李亚林,时亚飞,李野,何姝,杨家宽*.无机复合调理剂对污泥脱水性能的影响.环境化学,2011,30(11):1877-1882 [18]时亚飞,杨家宽*,李亚林,刘欢,毛苇,侯海攀,李野,何姝.基于骨架构建的污泥脱水/固化研究进展.环境科学与技术,2011,34(11):70-75 [19]杨丹妮,刘建文,高林霞,朱新锋,李磊,杨家宽*高性能铅酸蓄电池用电极活性物质的研究.蓄电池,2011,(3):111-115 [20]刘万超,张校申,江文琛,朱新锋,杨家宽*.拜耳法赤泥粒径分级预处理的研究.环境工程学报,2011,5(4):921-924 [21]熊唯,刘鹏,刘欢,时亚飞,侯海攀,杨家宽*.污泥调理剂的研究进展.化工环保,2011,31(6):501-505 [22]杨寅,谢浩,何姝,王韶锋,李野,杨家宽*.基于数值模拟的污水处理厂能耗优化研究.城镇水务,2011,(05):15-19 [23]张凯,邓超,刘万超,刘建文,杨家宽*.A novel process of preparing glass-ceramics directly from molten steel slag.宝钢技术研究(英文版),2011,(2):9-14 2010年[1] Wanchao,Liu,Jiakuan Yang,Xiao Bo. Review on treatment and utilization of bauxite residues in China. International Journal of Mineral Processing,2009,93,220-231.[2] Ying Yang,Yingying Wu,Xiao Yang,Kai Zhang,Jiakuan Yang. Flow field prediction in full-scale Carrousel oxidation ditch by using computational fluid dynamics. Water Science & Technology,2010,62⑵,256-265.[3] Wanchao Liu,Xinfeng Zhu,Xiaosheng Zhang,Jiakuan Yang. Size separation of pretreatment and alumina recovery from Bayer red mud. XXV Interantional Mineral Processing Congress (IMPC) 2010 Proceedings,Brisbane,Queensland,Australia,6-10 September,2010.[4] Jiakuan Yang,Xiao Yang,Wanchao Liu,Xinfeng Zhu,Jianwen Liu. Preparation of autoclaved bricks based on gold mine tailings. Fresenius Environmental Bulletin,accepted.[5] Yin Yang et al. Study on two operating conditions of a full-scale oxidation ditch for optimization of energy consumption and effluent quality by using CFD model,Water Research,Submitted.[6] Haiyu Yang,Jingyang Liu,Jiakuan Yang. Leaching copper from shredded particles of waste printed circuit boards. Journal of Hazardous Materials,submitted.[7] Jiakuan Yang et al. Durability of autoclaved construction materials of cement-sewage sludge-fly ash. Cement and Concrete Composite,年[1] Jiakuan Yang,Bo Xiao,Aldo R. Boccaccini. Preparation of low melting temperature glass-ceramics from municipal waste incineration flyash,Fuel,2009,88,1275-1280[2] Jiakuan Yang,Wanchao Liu,Lili Zhang,Bo Xiao. Preparation of load-bearing building materials from autoclaved phosphogypsum. Construction & Building Materials,2009,23: 687-693[3] Wanchao Liu,Jiakuan Yang,Bo Xiao. Application of Bayer red mud for iron recovery and building material production from alumosilicate residues. Journal of Hazardous Materials,2009,161: 474-478[4] Xinping Zhou,Jiakuan Yang,Fen Wang,Bo Xiao. Economic analysis of power generation from floating solar chimney power plant. Renewable and Sustainable Energy Reviews,2009,doi: .[5] Xinping Zhou,Jiakuan Yang. Temperature field of solar collector and application potential of solar chimney power systems in China. Journal of the Energy Institute,accepted[6] Xinping Zhou,Jiakuan Yang,Bo Xiao,Guoxiang Hou,Fang Xing. Analysis of chimney height for solar chimney power plant. Applied Thermal Engineering,2009,doi: .[7] Xinping Zhou,Jiakuan Yang,Reccab M. Ochieng,Xiangmei Li,Bo Xiao. Numerical investigation of a plume from a power generating solar chimney in an atmospheric cross flow. Atmospheric Research,2009,doi: .[8] 杨家宽,谢永中,刘万超,段光福,林显龙,杨斌. 改性磷石膏蒸压砖制备工艺及其机理研究. 建筑材料学报,2009,12⑶: 352-355[9] 杨家宽,朱新锋,刘万超,杨海玉,肖波. 废铅酸电池铅膏回收技术的研究进展. 现代化工,2009,29⑶: 32~372008年[1] Jiakuan Yang,Dudu Zhang Jian Hou,Baoping He,Bo Xiao. Preparation of glass-ceramics from red mud in the aluminium industries. Ceramics International. 2008,34: 125-130[2] Jiakuan Yang,Bo Xiao. Development of unsintered construction materials from red mud wastes produced in the sintering alumina process. Construction & Building Materials,2008,22: 2299-2307[3] Xinping Zhou,Jiakuan Yang,Bo Xiao,Xiaoyan Shi. A special climate around a commercial solar chimney power plant. Journal of Energy Engineering,ASCE,2008,134⑴: 6-14[4] 刘万超,杨家宽,肖波. 拜耳法赤泥中铁的提取及残渣制备建材的实验研究. 中国有色金属学报,2008⑴: 187-192[5] 舒娟娟,杨家宽,黄雯,肖波. 磁性负载改良型纳米TiO2的制备及其光催化性能. 有色金属,2008,60⑷: 26-292007年[1] Xinping Zhou,Jiakuan Yang,Bo Xiao,Guoxiang Hou. Simulation of a pilot solar chimney power equipment. Renewable Energy,2007,32,1637-1644[2] Xinping Zhou,Jiakuan Yang,Bo Xiao,Guoxiang Hou. Experimental study of the temperature field in a solar chimney power setup. Applied Thermal Engineering,2007; 27: 2044-2050[3] Xinping Zhou,Jiakuan Yang,Bo Xiao. Improving natural ventilation in a combined solar house with a solar chimney and a solar water collector. Journal of the Energy Institute,2007,80,55-59[4] 杨家宽,侯健,姚昌仁,陈凡,肖波. 烧结法赤泥道路材料工程应用实例及经济性分析. 轻金属,2007⑵: 18-21[5] 杨家宽,肖明丹,周敏,周敏,何宝平,张杜杜,肖波. 垃圾焚烧飞灰熔制微晶玻璃固定化与资源化研究. 玻璃与搪瓷,2007,35⑶: 1-5[6] 周敏,杨家宽,肖明丹,张杜杜,何宝平,肖波. 垃圾焚烧飞灰浸出特性及固化试验的研究. 环境工程学报,2007⑵: 119-123[7] 何宝平,杨家宽,周敏. 同时作为热种子和药物载体的生物陶瓷的研制. 玻璃与搪瓷,2007,35⑴: 15-18[8] 何宝平,杨家宽,杨述华,肖波,周敏. 具有药物缓释功能的新型热种子的研制. 材料科学与工程学报,2007⑸: 736-738[9] 黄雯,杨家宽,范双艳. 活性炭负载TiO2的甲苯光催化降解性能研究. 工业催化,2007⑽: 56-59[10] 舒娟娟,杨家宽,黄雯,肖波. 磁性负载改良型纳米TiO2的制备及光催化反应器的研发. 环境保护科学,2007⑸: 27-29[11] 杨斌,杨家宽,唐毅,谢永中,肖波. 粉煤灰和生石灰对生活污水污泥脱水性能影响研究. 环境科学与技术,2007,30⑷: 98-99[12] 郑莹,杨家宽,段光福,肖波,肖明丹. 铸造旧砂蒸压砖的研制. 铸造,2007⑼: 1001-1004[13] 饶磊,杨家宽,肖明丹. 钢渣微晶玻璃显微硬度性能研究. 功能材料,2007(增刊),38,3782-37852006年[1] Zhou XP,Yang JK,Xiao B,Yuan XD. Temperature field of solar collector in China''''s first pilot solar chimney thermal power setup. Proceedings of World Renewable Energy Congress,Conference,Florence,Italy,August 2006[2] Zhou XP,Yang JK,Xiao B,Yuan XD. Current study status and application potential of solar chimney thermal power systems in China. Proceedings of World Renewable Energy Congress,Conference,Florence,Italy,August 2006[3] 杨家宽,陈凡,侯健,肖波,刘伟,齐波. 赤泥高等级路面基层材料的工程应用. 中国市政工程,2006⑸: 7-9[4] 杨家宽,侯建,齐波,刘伟,肖波. 铝业赤泥免烧砖中试生产及产业化. 环境工程,2006⑷: 52-55[5] 周敏,杨家宽,肖明丹,张杜杜. 垃圾焚烧飞灰熔融固化技术. 环境卫生工程,2006⑸: 1-3[6] 周新平,杨家宽,肖波. 依山建造斜体太阳能烟囱的构想. 可再生能源,2006⑷: 9-11[7] 周新平,杨家宽,肖波. 太阳能烟囱发电试验装置内流场的CFD模拟研究. 热力发电,2006⑶: 23-26[8] 李雪飞,杨家宽. 含铬污泥酸浸方法的对比研究. 江苏技术师范学院学报,2006⑵: 26-28[9] 杨家宽,郑广富,沈学勤. 高校全英语(或双语)教学模式探讨. 大学教育科学,2006⑹: 49-51[10] 黄雯,杨家宽,舒娟娟. 纳米TiO2光催化降解低浓度有机废气的研究. 2006年全国太阳能光化学与光催化学术会议,广州,2006年,11月[11] 舒娟娟,杨家宽,黄雯. 磁性负载易分离纳米TiO2光催化反应器的研发. 2006年全国太阳能光化学与光催化学术会议,广州,2006年,11月[12] 舒娟娟,李素媛,黄雯,杨家宽. 低浓度有机废气纳米TiO2光催化处理技术. 工业安全与环保,2006,32⑾: 4-6[13] 杨家宽(第四作者). 生物质能循环经济技术. 化学工业出版社,2006(ISBN 7-5025-7597-9)2005年[1] 杨家宽,张杜杜,侯健,邢国,肖波. 赤泥-粉煤灰微晶玻璃晶化行为研究. 材料科学与工艺,2005⑹: 616-619[2] 杨家宽,王梅,齐建召,肖波. 铸造旧砂制备免烧砖及经济性分析. 环境工程,2005⑶: 81-82[3] 杨家宽,肖波,刘年丰,李进军,何归丽. WASP6预测南水北调后襄樊段的水质. 中国给水排水,2005⑼: 103-104[4] 杨家宽,肖波,刘年丰,章北平,李进军,何归丽. WASP6水质模型软件用于汉江襄樊段水质模拟研究. 水资源保护,2005⑷: 8-10[5] 杨家宽,肖波,袁旭东,李劲. 太阳能烟囱技术抽取地下水研究. 可再生能源,2005⑶: 39-40[6] 周新平,杨家宽,肖波. 太阳能烟囱发电装置的CFD模拟. 可再生能源,2005⑷: 8-11[7] 齐键召,杨家宽,王梅,肖波. 赤泥做道路基层材料的试验研究. 公路交通科技,2005⑹: 30-33[8] 王梅,杨家宽,侯健. 赤泥粉煤灰免烧免蒸砖的原料与制备. 矿产综合利用,2005⑷: 30-34[9] 杨家宽(第五作者). 生态容量及环境价值损失评价. 化学工业出版社,2005(ISBN 7-5025-7020-9)2004年[1] 杨家宽,张杜杜,侯健,邢国,肖波. 热处理条件对赤泥微晶玻璃表面晶化和体积晶化的影响. 材料热处理学报,2004⑹: 20-24[2] 杨家宽,王梅,何归丽,杨述华,肖波. 热处理条件对FeO-Fe2O3-CaO-SiO2体系铁磁微晶玻璃显微组织的影响. 材料热处理学报,2004⑵: 48-51[3] 杨家宽,王梅,何归丽,杨述华,肖波. FeO-Fe2O3-CaO-SiO2体系铁磁微晶玻璃的磁性及生物活性. 功能材料,2004年(增刊),35: 2282-2286[4] 杨家宽,张杜杜,肖波. 高掺量赤泥-粉煤灰微晶玻璃研究. 玻璃与搪瓷,2004⑸: 9-11[5] 朱新锋,杨家宽,肖波,王秀萍. 负载型TiO2催化剂的制备及性能研究. 材料与工程学报,2004⑹: 863-866[6] 朱新锋,杨家宽,肖波,王秀萍. 强化TiO2光催化技术研究进展. 化工环保,2004⑹: 421-425[7] 王梅,杨家宽,齐建召. 工业废渣生产免烧免蒸砖的应用与开发. 新型建筑材料,2004⑿: 18-21[8] 朱新锋,杨家宽,肖波. 燃烧法合成二氧化钛的初步研究. 功能材料,2004年(增刊):2019-2021[9] 朱新锋,杨家宽, 肖波. 大颗粒纳米晶TiO2催化剂的制备及光催化性能研究. 功能材料,2004年(增刊): 1986-1989[10] 朱新锋,杨家宽,肖波. 强吸附性负载TiO2光催化剂及其性能研究. 功能材料,2004年(增刊): 1951-19532003年[1] 杨家宽,李劲,肖波,张建峰,马志云. 太阳能烟囱发电新技术. 太阳能学报,2003⑷: 565-570[2] 杨家宽,肖波,姚鼎文,王秀萍. 钢渣铸造成型资源化技术研究. 有色金属,2003(增刊):68-70[3] 杨家宽,肖波,唐东羚,王秀萍. 钢渣基微晶玻璃制备与显微结构分析. 材料科学与工程学报,2003,21⑴: 34-36[4] 杨家宽,肖波,王秀萍. 利用钢铁炉渣制备微晶玻璃技术. 有色金属,2003⑶: 130-133[5] 杨家宽,肖波,姚鼎文,王秀萍. 黄磷渣热态直接成型资源化. 化工环保,2003⑴: 38-42[6] 杨家宽,肖波,姚鼎文,王秀萍. 黄磷渣微晶玻璃制备及显微结构分析. 矿产综合利用,2003⑵: 40-43[7] 张建锋,杨家宽,肖波,王秀萍. 太阳能烟囱发电技术及展望. 可再生能源,2003⑴: 5-7[8] 杨家宽,李进军,张建锋,肖波. 太阳能烟囱发电装置温度场和流场的数值模拟研究. 2003年中国太阳能学会学术年会论文集. 上海: 上海交通大学出版社,2003: 471-474[9] 杨家宽,张建锋,李进军,肖波.. 太阳能烟囱发电装置建造和试验研究. 2003年中国太阳能学会学术年会论文集. 上海: 上海交通大学出版社,475-4782002年[1] 杨家宽,肖波,姚鼎文,王秀萍. 钢渣直接熔制高档陶瓷产品. 环境工程,2002⑸: 41-42[2] 杨家宽,肖波,王秀萍. 黄磷渣资源化进展与前景. 矿产综合利用,2002⑸: 37-40[3] 杨家宽,肖波,王秀萍. 工业废渣制备矿渣微晶玻璃进展. 玻璃与搪瓷,2002⑹: 47-52[4] 杨家宽,朱新锋,肖波,王秀萍. 磁性悬浮负载型TiO2光催化剂制备及其性能研究. 2002年全国太阳能光化学与光催化学术会议,北京:238-239[5] 刘兴立、肖波、杨家宽. 焦炉煤气的余热利用. 能源工程,2002⑵: 37-39[7] 孙萍、肖波、杨家宽、王秀萍. 微波在环境保护中的应用化工环保,2002⑵: 71-752001年[1] 杨家宽,姚鼎文,肖波,王秀萍. 废石膏与氯化钾焙烧法制硫酸钾新工艺. 化工环保,2001⑹: 365-366[2] 吴启兵,杨家宽,肖波,郭晓丹. 钢渣热态资源化利用新技术. 工业安全与环保,2001⑼: 11-12[3] 冷成保,肖波,杨家宽,柳小荣,孙萍. 暗河式生活垃圾干发酵处理研究. 环境工程,2001⑷: 45-472000年及以前[1] 杨家宽,黄乃瑜,李焰. 消失模废气净化设备研制. 热加工工艺,2000⑷: 41-42[2] 杨家宽,黄乃瑜,李焰. 负压消失模工艺中EPS热解产物的研究. 特种铸造及有色合金,2000⑷: 22-24[3] 杨家宽,黄乃瑜,李焰,杨应凯. 消失模铸造工艺回用旧砂性能的研究. 铸造技术,2000⑹: 3-5[4] 杨家宽,黄乃瑜,李焰. 消失模车间废气净化处理中工艺参数的研究. 特种铸造及有色合金,1999⑶: 5-8[5] 杨家宽,李焰,孔令文,黄乃瑜. 消失模车间废气净化处理中催化剂的选择. 铸造,1999⑺: 9-12[6] 杨家宽,李焰,唐东羚,黄乃瑜. 裂解气相色谱法分析铸造用聚苯乙烯泡沫塑料热分解产物. 色谱,1998,16⑶: 241-243[7] 杨家宽,樊自田,黄乃瑜. 从“夕阳工业”到先进制造技术. 自然辩证法研究,1998,14⑷: 59-62[8] 杨家宽,李焰,黄乃瑜. 气化模车间卫生状况及废气净化方法. 铸造,1998⑶: 44-46[9] 杨家宽,李焰,宋象军,黄乃瑜. 气化模材料热分解特性研究现状及展望. 特种铸造及有色合金,1997⑸: 31-34[10] Yang Jiakuan,Li Yan,Huang Naiyu. Behavior of Thermal Decomposition of EPS in the Lost Foam Casting Process. Proceedings of the International Conference on EPC Technology,Beijing,1998
浅谈汽车尾气排放的控制摘要:发动机燃烧后排放出的废气是我国城乡大气污染的重要源头之一。本文主要论述了几种降低废气对环境的污染的措施。关键词:汽车尾气环境控制随着我国汽车工业的迅速发展,汽车保有量也在急剧增加,汽车现已成为人类重要的运输工具,它提高了社会生产效率,改善了人们的生活质量。汽车在促进经济繁荣,给人民生活带来方便的同时,也给环境带来了负面影响。它给人类赖以生存的环境带来了日益严重的危害,发动机燃烧后排放出的废气污染了大气环境。据统计,在我国大城市大气污染中,汽车尾气排放量已占大气污染源85%左右,全球10个大气污染最严重的城市中,我国就占了7个。因此,控制汽车尾气排放,治理城市大气污染已成为我国各市刻不容缓的重要任务。控制汽车尾气排放是一项庞大而复杂的系统工程,它与汽车的设计、制造、使用、维护保养、燃油品质等直接相关,同时也与城市交通管理以及财税政策密切相关。要抓住每一个影响汽车污染排放的环节,才能使汽车污染排放得到有效的控制。1严格执行废气排放的国家标准和地方标准与法规通过法规和标准来约束汽车制造厂家和改造维修厂家,以此来推动汽车制造技术水平,特别是排放技术的进步。从2000年开始,我国就开始加大控制汽车尾气排放的力度,实施了相当于欧Ⅰ标准的国家第一阶段排放标准(简称“国Ⅰ”),2004年开始实施相当于欧Ⅱ标准的第二阶段排放标准(简称“国Ⅱ”)。目前国家环保总局已公布轻型汽车自2007年7月1日起实施国Ⅲ号、国Ⅳ号(与欧洲Ⅴ号接近)标准。这些标准的实施将会使汽车尾气排放的污染大为减少。2改进燃料品质燃料的品质与汽车发动机的燃烧过程和燃烧效果有直接关系,改进燃料品质是控制汽车排放污染相当重要的途径之一。首先是淘汰含铅汽油,四乙基铅是一种低号汽油抗爆剂,它随着排气进入大气后,通过呼吸或食物链进入人体,并蓄积在体内,引发各种疾病,特别是对儿童和孕妇的危害极大,我国已在2000年7月1日起全面禁止使用铅汽油。另外还要对车用汽油中的硫含量、烯烃和芳香烃含量以及饱和蒸汽压加以限制,以减少有害气体的生成,减少汽油的蒸发。此外,汽油中加入清洁剂,减少胶质和沉积物,也是改善燃烧的措施之一。为进一步调整能源消费结构,开发石油替代资源,更有效降低汽车尾气污染物的排放,目前,在我国部分省市已经开始推广车用乙醇汽油,即在90%的车用无铅汽油中加入10%的燃料乙醇,可以替代10%的车用无铅汽油。使用一部分燃料乙醇替代车用无铅汽油,即能改善汽车尾气排放,同时也改善了我国能源结构,推动了可再生能源的发展。3增加排气净化的附加装置采取的措施有加装尾气催化净化装置,即借助催化器作用,使催化器与尾气排放中的污染物通过化学反应生成对人体没有直接伤害的物质,最常见的是三元催化器。采用高能电子点火装置,即通过精确控制汽油机点火提前和提高点火能量,以创造理想的燃烧条件,从而减少发动机的污染排放。采用电子控制燃油喷射,即将发动机空燃比控制在最佳理论值附近,使发动机无论在任何环境条件和何种工况下都能精确地控制混合气的浓度,使汽油得到完全充分燃烧,从而降低废气中有害成分的含量。4推行代用燃料用天燃气或者液化石油气等气体作为燃料来替代汽油、柴油,由于气体燃料含硫、氮等杂质少,燃烧完全,可显著减少汽车污染物的排放,而且燃料系统是封闭的,不存在燃料蒸发现象,因此受到广泛欢迎。燃气汽车也被称为清洁能源车、环保汽车、绿色汽车,推行代用燃气车改造已成为控制汽车尾气排放污染的措施之一。5加强对在用车的检查和维护,推行I/M制度I/M制度即在用车检查和维护制度,是通过立法、标准、科学的质量控制、质量保证体系和管理机制,对在用车进行定期或不定期的排放检测,发现排放超标车和篡改排放控制装置的车辆,责令其限期进行修理,使在用车最大限度的发挥自身的排放净化能力。汽车排放污染仅仅是车辆性能指标不稳定或恶化的一种表征,其内在原因是多方面的,对排放超标的汽车,必须要由有经验的技术人员按作业规范认真对其进行检测、诊断、判明故障点。在消除相应故障的同时,有针对性地对汽车故障的相关部位认真进行检查维护作业,使汽车恢复正常的工作状态,减少和消除因故障或参数变化造成的排放超标。6优先发展公共交通发展公共交通,减少市区、特别是市中心的车流量,是减少汽车污染物排放、改善城市大气环境质量的有效措施。尽管我国道路建设有了很大发展,道路系统逐步完善,但是仍满足不了车辆迅猛发展的需要。交通阻塞问题仍然十分严重,城市汽车经常在怠速、低速、加速、减速等排放恶劣的情况下工作,加重了城区特别是城区道路的空气污染,同时也造成能源的浪费。7广泛宣传、提高驾驶员的环保意识如果驾驶员都有保护环境的意识,都懂得怎样驾驶汽车可以减少排气污染,我们的环境会大有改观。汽车排放控制涉及的范围极其广泛,需要得到全社会的关心和支持。抓好排放控制的各个环节,每个单位、每个部门、每个公民都应积极参与支持汽车污染的控制,使减少汽车排气污染成为每个人的自觉行动,为保护和改善大气环境质量做出努力,共同营造一个美好家园。1] 周雁飞. 敬礼,农经干部[J]. 农村财务会计 , 2005,(03) [2] 李小荣. 城市污水处理行业发展建设问题探讨[J]. 山西建筑 , 2002,(05) [3] 高俊. 浅谈如何控制工程造价[J]. 苏盐科技 , 2003,(03) [4] 郑翠萍. 浅谈做好水利事业单位财务管理工作的重要性[J]. 浙江水利科技 , 2000,(S1) [5] 严民政, 侯涛, 孙映君. 谈工程质量控制[J]. 平原大学学报 , 2000,(02) [6] 青山不墨千秋画 绿水无言万古诗——房山区长沟镇环境兴镇[J]. 前线 , 2006,(01) [7] 朱正德. 把生产现场作为质量控制的主战场[J]. 汽车工业研究 , 1996,(06) [8] 赵杰. 建设工程项目的投资控制[J]. 山西建筑 , 2004,(07) [9] 李贤弼. 建设工程造价全程控制浅谈[J]. 交通科技 , 2004,(03) [10] 徐猛. 汽车尾气排放的测试[J]. 企业标准化 , 2004,(08)
近年来随着经济的发展 ,化工企业的大量新起 ,在加上环保投资力度的不够 ,导致了大量工业有机废气的排放 ,使得大气环境质量下降 ,给人体健康来严重危害 ,给国民经济造成巨大损失 ,因此 ,需要加大对有机废气的处理。对有机废气的治理 ,人们早就有研究 ,而且已经开发出一些卓有成效的控制技术 ,如广泛采用并且研究较多的有热破坏法、 冷凝法、 吸收法等 ,近年来形成的新控制技术有生物膜法、 电晕法、 等离子体分解法等。1、热力燃烧法在高温下有机废气与燃料气充分混和,实现完全燃烧。适用于处理高浓度、小气量的可燃性气体,净化效率高,有机废气被彻底氧化分解,缺点:设备易腐蚀,处理成本高,易形成二次污染;2、催化燃烧法在催化剂的作用下,使有机废气中的碳氢化合物在温度较低的条件下迅速氧化成水和二氧化碳,达到治理的目的。缺点:催化剂易中毒,投入成本高;3、吸收法利用有机废气易溶于水的特性,废气直接与水接触,从而溶解于水,达到去除废气的效果。适用于水溶性、有组织排放源的有机气体,工艺简单,管理方便,设备运转费用低,缺点:产生二次污染,需对洗涤液进行处理;净化效率低;4、吸附法利用吸附剂吸附功有机废气,适用于处理低浓度有机废气。 净化效率高,成本低。缺点:再生较困难,需要不断更换;5、生物法利用微生物的生命过程把废气中的气态污染物分解转化成少或甚至无害物质。自然界中存在各种各样的微生物,几乎所有无机的和有机的污染物都能转 化。生物处理不需要再生和其他高级处理过程,与其他净化法相比,具有设备简单、能耗低、安全可靠、无二次污染等优点,但不能回收利用污染物质。6、低温等离子体技术介质阻挡放电过程中,等离子体内部产生富含极高化学活性的粒子,如电子、离子、自由基和激发态分子等。废气中的污染物质与这些具有较高能量的活性基团发生反应,最终转化为CO2和H2O等物质,从而达到净化废气的目的。适用范围广,净化效率高,尤其适用于其它方法难以处理的多组分恶臭气体,如化工、医药等行业。电子能量高,几乎可以和所有的恶臭气体分子作用;运行费用低;反应快,设备启动、停止十分迅速,随用随开。缺点:一次性投资较高、安全隐患。7、光催化氧化介绍光氧催化处理技术是利用特种紫外线波段(C波段),在特种催化氧化剂的作用下,将废气分子破碎并进一步氧化还原的一种特殊处理方式。废气分子先经过特殊波段高能紫外光波破碎有机分子,打断其分子链;同时,通过分解空气中的氧和水,得到高浓度臭氧,臭氧进一步吸收能量,形成氧化性能更高的自由羟基,氧化废气分子。同时根据不同的废气成分配置多种复合惰性催化剂,大大提高废气处理的速度和效率,从而达到对废气进行净化的目的。
1、冷凝回收法:把有机废气直接导入冷凝器经吸附、吸收、解板、分离,可回收有价值的有机物,该法适用于有机废气浓度高、温度低、风量小的工况,需要附属冷冻设备,主要应用于制药、化工行业,印刷企业较少采用。2、吸附法:(1)直接吸附法:有机废气经活性炭吸附,可达95%以上的净化率,设备简单、投资小,但活性炭更换频繁,增加了装卸、运输、更换等工作程序,导致运行费用增加。(2)吸附-回收法:用纤维活性炭吸附有机废气,在接近饱和后用过热水蒸汽反吹,进行脱附再生;本法要求提供必要的蒸汽量。(3)吸附-催化燃烧法:此法综合了吸附法及催化燃烧法的优点,采用新型吸附材料(蜂窝状活性炭)吸附,在接近饮和后引入热空气进行脱附、解析,脱附后废气引入催化燃烧床无焰燃烧,将其彻底净化,热气体在系统中循环使用,大大降低能耗。本法具有运行稳定可靠、投资省、运行成本低、维修方便等特点,适用于大风量、低浓度的废气治理,是目前国内治理有机废气较成熟、实用的方法。3、直接燃烧法:利用燃气或燃油等辅助燃料燃烧,将混合气体加热,使有害物质在高温作用下分解为无害物质;本法工艺简单、投资小,适用于高浓度、小风量的废气,但对安全技术、操作要求较高。4、催化燃烧法:把废气加热经催化燃烧转化成无害无臭的二氧化碳和水;本法起燃温度低、节能、净化率高、操作方便、占地面积少、投资投资较大,适用于高温或高浓度的有机废气。5、吸收法:一般采用物理吸收,即将废气引入吸收液进净化,待吸收液饱和后经加热、解析、冷凝回收;本法适用于大气量、低温度、低浓度的废气,但需配备加热解析回收装置,设备体积大、投资较高。6、纳米微电解氧化法:纳米微电解净化技术采用纳米级加工的压电性材料,在具有一定湿度的情况下,可以通过微电解电场产生纳米微电解材料的电性吸附并释放出大量羟基负离子对气体中的需氧类污染物进行净化,不仅可以去除空气中大部分有机物,而且还能分析如氨氮、硫化氢等无机臭气。7、热力燃烧法:使用蓄热式热力氧化炉RTO进行处理有机废气,可以达到高效节能的双重效果。适合处理有机废气的范围广,处理效率高。RTO设备目前已经广泛用于涂布、印刷、喷涂、医药等行业。
微生物降解(生物废气处理)是指利用微生物消化和代谢有机废气中的污染物。利用微生物菌种的生长繁殖特性吸收有机废气作为营养物质的新技术。生物法处理有机废气工艺的核心是生物膜。其基本原理是采用微生物繁育技术,经过培养、驯化、富集形成多种类特殊的微生物菌种,然后将这些微生物菌种接种在多孔的填料表面,形成生物膜层。当含有多种挥发性有机物的废气流经填料塔时,由于扩散作用,废气中的污染物质转移到生物膜上;在适宜的环境条件下,此生物膜进行生长、繁殖过程通过微生物酶进行生物化学反应,将废气中的有机成分作为营养物质并使之降解为二氧化碳、水和细胞组成物质,从而达到净化废气的目的。生物法废气处理设备适用于城市污水处理厂、污水泵站、污水处理厂(站)、石化、医药化工、食品加工、喷涂、印刷、纺织印染、皮革加工等生产行业的恶臭和废气处理。生物法废气处理设备的优点:一、设备简单,运行成本低,运行维护费用低,安全性能高二、有了长期的生物填料,微生物可以在洗涤液中的营养和气体中的气味上生长,而不需要额外的营养。生物膜生态条件稳定,单位体积生物量大,微生物群落具有较强的生物吸附和生物氧化能力,抗冲击能力强,恶臭物质分解速度快,分解效率高;三、塔体采用模块化结构,现场施工,安装方便;四、独特的配气方式,配气均匀,净化效率高达90%。五、低能量消耗和无二次污染转移。六、运行时间越长,微生物对废气更适应,处理效果越好、越稳定
工业企业氮氧化物废气的治理方式分析论文
1 氮氧化物废气的介绍
氮氧化物是指一系列由氮元索和氧元素组成的化合物, 通常用分子式NOx 进行统一表示,它主要包括N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5 等几种。大气中NOx 主要以NO、NO2 的形式存在。
氮氧化物在自然界存在具有广泛性,任何燃烧过程都可以使空气中的O2 与N2 相互作用生成NO,经过进一步氧化形成NO2,而许多工业上使用硝酸进行表面处理以及进行硝化的作业都会产生大量的NO2。
2 氮氧化物废气的危害
对生物的危害
氮氧化物(NOx) 中的N0 对人类身体内的血红蛋白有很强的亲和力,NO 进入血液中后,取代将氧在血红蛋白里的位置,与血红蛋白牢固地结合在一起,从而臭氧层形成致癌物,引起支气管炎和肺气肿等病变,对人类的呼吸道系统造成损伤。还会对植物或动物造成损伤甚至死亡。
形成化学烟雾
氮氧化物(NOx) 在阳光的催化作用下,容易与碳氢化合物发生复杂的化学反应形成O3,产生光化学烟雾。造成对大气的严重污染,甚至导致人们出现眼睛红肿、咳嗽、喉痛、皮肤潮红等症状,严重者心肺衰竭。
破坏臭氧层
氮氧化物(NOx) 中的N2O 能转化为NO,破坏臭氧层,其产生过程可以用方程式表示:NO+O3=NO2+O2,O+NO2=NO+O2总的反应方程式为O+O3=O2( 其中NO 起催化作用)。上述反应不断循环,使得其中的活性O 原子被光照分解,从而造成对臭氧层的破坏。
氮氧化物(NOx) 中的NO,遇水生成HNO3、HNO2,并随雨水到达地面,形成酸雨或者酸雾;使慢性咽炎、支气管哮喘发病率增加,使儿童免疫功能下降,同时可使老人眼部、呼吸道患病率增加。受酸雨的影响使农作物大幅度减产,大豆、蔬菜中的产量和蛋白质含量下降。
3 氮氧化物废气的治理方法
3..1 气相反应法
还原法
还原法分为选择性催化还原法和选择性非催化还原法。选择性催化还原法是在一定温度和催化作用下,利用NH3、C 等做还原剂,选择性地将NOX 还原为无害的N2 和H3O。因为这种方法对大气的影响不大,所以是目前脱硝效率较高,最成熟且应用最广的脱硝技术。
而选择性非催化还原法是指在一定的温度范围内,在无催化剂的作用下,通过注入NH3、C 等还原剂选择性地NOX 还原为无害的N2 和H3O。二者的主要区别在于温度的控制和有无催化剂的作用。由于选择性非催化还原法对温度的控制较为严格,目前常用尿素代替NH3 作原剂,可使NOX 降低50% ~ 60%。
低温等离子分解法
低温等离子分解技术是利用电子束法和脉冲电晕的方法,放电产生的高能活性粒子撞击NOX 分子,产生自由基并同时脱除NOX 和SO2,化学键断裂分解为O2 和N2 的方法。采用低温等离子体技术不仅容易实现,而且处理范围广、效果好,还能节约能源和设备,还不会造成二次污染。因此在氮氧化物(NOX)的治理方面已逐渐引起人们的重视,具有广阔的发展前景。
电子束照射法
电子束照射法是在烟气中加入少量氨气或甲烷气的情况下,利用电子加速器产生的高能电子束辐照烟气,将烟气中的NOX和SO2 转化成硫酸铵和硝酸铵的`一种烟气脱硫脱硝技术。电子束照射工艺是工业烟气中去除NOX 的有效方法之一。它的优点是脱除SO2 和NOX,还能回收副产物(H4NO3)加以利用,而且不产生废水,具较高的脱除率。
液体吸收法
液体吸收NOX 的方法有很多,应用也比较广泛,常用的有水、碱溶液、稀硝酸、浓硫酸等。
由于NOX 极难溶于水,所以用水作吸收剂,吸收效率低。此方法仅可用于气量小、净化要求不高的场所,不能应用于工业企业氮氧化物废气的治理。用稀硝酸作吸收剂对NOX 进行物理吸收和化学吸收,可以回收NOX,有一定的经济效益,但耗能较高,在工业企业中使用率也不高。用NaOH 作吸收液是效果最好的,但由于受价格、来源、操作难易等因素的影响,所以,工业上用Na2CO3 代替NaOH 作吸收液。
与其他方法相比,液体吸收法具有操作工艺及设备简单,而且投资少等优点,且具有一定的经济效益,但它的净化效果差。
吸附法
吸附法是利用吸附剂对NOX 的吸附量随温度或压力的变化而变化的原理, 通过改变反应器内的温度或压力, 来控制NOX 的吸附和解吸反应, 以达到将NOX 从气源中分离出来的目的。常见的吸附剂有分子筛、活性碳、天然沸石、硅胶及泥煤等。
根据再生方式的不同, 吸附法可分为变温吸附法和变压吸附法两种。其中有些吸附如硅胶、分子筛、活性碳等,兼有催化的性能,能将废气中的NO 催化氧化为NO2,然后可用水或碱吸收而得以回收,对NO 的去除有促进作用。但因吸附容量小,吸附剂用量多,设备庞大,再生频繁等原因,应用不广泛。
微生物法
微生物净化氮氧化物是近年来国际上研究的一种新烟气脱硝技术,包含有硝化和反硝化两种机理。废气的生物化净化过程是利用脱氮菌的生命活动来除废气中的NOX。适宜的脱氮菌在有外加碳源的情况下, 以氮氧化物为氮源, 将氮氧化物同化为有机氮化合物, 成为菌体的一部分( 合成代谢), 也能使脱氮菌本身获得生长繁殖。而通过异化反硝化作用,则会使最终NOX 转化为N2。
4 结语
中国已经进入节能减排的新时期, 为了减少工业企业氮氧化物废气对大气的污染, 烟气脱硝新技术的研究与开发为进一步治理NOX 的污染提供了许多新的途径,各种经济有效的高技术烟气脱硝方法将会不断出现。但目前,还需要针对我国国情,考虑经济承受能力以及当地的资源等因素,选择最佳的治理方法。这些方法的发展和完善将会对工业企业氮氧化物废气的治理作出极大的贡献。
1、污水除油的必要性随着经济发展和人们生活水平的提高,城市污水的水质也在发生着变化,污水中动植物油及矿物油等油类物质逐渐增多。据有关资料报道,到2000年,我国已建成并投入运行的城市污水处理厂约180座,设计处理能力达到1050×104m3 /d,其中二级生化处理能力约750×10 4m3 /d,这些污水处理厂大多存在着油类物质的污染问题[1];尤其是一些中小城镇的污水处理厂,由于其水量较小,水质波动较大,在用水高峰期,大量餐饮污水进入处理厂,对污水处理厂的正常运行产生严重影响。以西南科技大学污水处理厂为例,该厂占地20亩,日处理能力1×104m3/d,服务人口30000人左右,采用改进型三沟式氧化沟工艺。该污水处理厂在设计过程中没有考虑进水中的油类物质,但自2003年5月运行以来,发现进水中油类物质逐渐增多,尤其是学校教师公寓和两个学生食堂完工以后,其状况更加严重。在过去的三年间,每到冬季,油类物质覆盖整个氧化沟表面,严重影响了氧化沟的充氧效率和出水水质状况,对进水中油类物质的测定发现其含量在86mg/L~420mg/L之间,其中夏季进水中油的平均含量为120mg/L,冬季为210mg/L。2 污水的除油方法分析目前,国内外对含油污水治理的研究方法主要有以下三类:化学处理法、物理处理法和生化处理法。化学处理法主要包括化学混凝法、化学沉淀法、催化氧化法及各种方法的结合运用;物理处理法包括离心分离法、过滤和超过滤法、澄清法和气浮法;生化法包括生物接触氧化法、生物转盘法、活性污泥法等[2]。 化学处理法化学处理法主要指投加一定的化学物质,使其与水中的油类物质发生絮凝、沉淀或催化氧化等反应,达到将油类物质从水中去除的目的。目前,在污水的除油过程中,化学法的研究主要集中在新型的絮凝剂的开发方面[3~8]。絮凝剂主要包括无机和有机絮凝剂,在无机絮凝剂方面,大庆石化总厂炼油厂曾对铁盐在炼油污水处理中的应用进行了研究[3],认为在浮选投加复合聚合铝铁,在浮选除油的同时还具有除硫作用。有机絮凝剂主要包括非离子、阴离子、阳离子、两性离子有机聚合物等类型,由于分子量大,吸附悬浮物及胶质能力强,形成的絮体尺寸大,沉降快,用量少,且产生的污泥量少,易脱水,对处理水不产生负面影响,近年来备受青睐。在其应用方面,已经批量生产的主要是聚丙烯酰胺(PAM)、聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)和曼尼期反应的阳离子聚丙烯酰胺。在对有机絮凝剂的研究方面,唐善法等人利用丙稀酰胺与二甲基二烯丙基氯化铵、烷基二甲基烯丙基氯化铵进行多元共聚对聚丙烯酰胺进行阳离子化和疏水改性而合成的JH系列絮凝剂具有良好的絮凝除浊、破乳除油和去除有机物的能力[4];段宏伟等人利用改性环乙环丙阳离子聚醚等合成的RD-1反相破乳剂对污水中油类的去除具有较好的效果[5];除此之外,还有对二硫代氨基甲酸盐等絮凝剂的研究[6~8]。近几年,污水除油方法在能量化学领域也有研究[9~12],如磁化学技术的研究[9~11],废水中的浮油或分散油可使用被服油膜磁粉法和油层悬浮磁粉过滤法来处理。前者是用一些化学物质对磁性颗粒进行表面处理,使其表面被服一层亲油和疏水性物质的薄膜,磁种吸附油后,用磁场回收磁种即可除油;后者是利用吸附油膜的磁粉,或吸附油的磁种层来过滤油,通过磁场来固定滤层,为增加滤层与污水中油珠的碰撞,可使用交变磁场。另外,在电化学方面[11,12],可运用直接电解、间接电解、电化学吸附与脱附等方法对污水进行除油。 物理处理法物理处理法是污水除油系统中应用最多的一类方法,其核心思想是采用物理的方法达到油水的分离。在污水的除油过程中,物理法的研究主要集中在油水分离器的研究开发,其中包括浮选技术及浮选器、旋流技术及旋流器、膜技术及膜器等方面。 浮选技术浮选净化技术是国内外正在深入研究与不断推广的一种水处理新技术[13~15]。浮选除油就是在水中通入空气或其它气体产生微细气泡,使水中的一些细小悬浮油珠及固体颗粒附着在气泡上,随气泡一起上浮到水面形成浮渣,从而完成固、液分离的一种新的除油方法。根据在于水中形成气泡的方式和气泡大小的差异,浮选处理法大体上可分为四大类,即溶气浮选法、诱导浮选法、电解浮选法和化学浮选法,其详细分类及每种方法的优缺点如表1所示。表1浮选处理方法的分类方法名称具体方法浮选成因主要优点主要缺点溶气浮选法加压溶气浮选法 真空浮选法在加压下,使气体溶解于污水,又在常压下释放出气体,产生微小气泡。在减压下,使溶解于水中的气体释放出来,产生微小气泡。气泡的尺寸小、均匀、操作稳定、设备简单、管理维修方便、除油率高上浮稳定、絮凝体破坏可能性小、能耗小流程较复杂、停留时间长、设备庞大、操作麻烦 溶气量小、操作及结构复杂诱导浮选法机械鼓气浮选法叶轮浮选法 射流浮选法让气体通过无数个微小的孔隙或缝隙,产生微小气泡。叶轮转动产生负压吸入气体,并依靠其剪切力使吸入气体变成小气泡。依靠水射器的作用使污水中产生微小气泡能耗小、浮选室结构简单。 溶气量大、停留时间短、处理速度高于溶气浮选工艺、除油效率高、设备造价低、耐冲击负荷。噪声小、工艺简单、总体能耗低、产生气泡小、除油效率好于叶轮式需投加表面活性剂才能形成微小气泡、使用范围受限、微孔易堵。浮选中必须添加浮选助剂、气泡大小不均匀、可能产生些无效气泡、制造维修麻烦。水射器要求高电解浮选法电解浮选法电絮凝浮选法选用惰性电极,使污水电解产生微小气泡。选用可溶性电极(Fe、Al等)在阳极上产生微小气泡,在阴极上有混凝作用的离子气泡小、除油率高。 气泡小、浮选与絮凝同时进行、除油率高极板损耗大、运行费用高。 同上化学浮选法化学浮选法依靠物质之间的化学反应,产生微小气泡(生成CO2,O2)。设备投资低、气泡量易于控制、尤适用于悬浮物含量高的污水污泥量增加、劳动强度大。 旋流技术水力旋流器是利用油水的密度差,在液流高度旋转时受到不等离心力的作用而实现油水分离的。含油污水切向进入圆筒涡旋段,并沿旋流管轴向螺旋态流动。在同心缩径段,由于圆锥截面的收缩,使流体增速,并促使已形成的螺旋流态向前流动,由于油和水的密度差,使水沿着管壁旋转,而油珠移向中心。流体进入细锥段,截面不断缩小,流速继续增大,小油珠继续移到中心汇成油芯。流体进入平行尾段,由于流体恒速流动,对上段产生一定的回压,使低压油芯向溢流口排出,而水则从净水出口排出。其工作原理见图1。图1 水力旋流器的工作原理示意图国外水力旋流除油研究始于1967年,经过多年的科学研究和工程应用,现已进入重大技术发展阶段。目前,美国 Conoco公司、Krebs公司、Kvanemer公司、Mpe公司、Amoco公司,澳大利亚 BWN Vortoil 公司,瑞典 ALFALAVAL公司都开始生产油水旋流分离器。国内许多研究单位和企业也先后开展了水力旋流器的研制工作,如西安交通大学、西南石油学院、四川大学、大庆石油学院、大连理工大学、江汉石油机械研究所、河南石油勘探局设计院、胜利油田设计院、大港油田设计院、江都环保器材厂、沈阳新阳机器制造厂等单位[16~22]。 膜技术膜处理技术是最近兴起的一项污水除油的新技术[22,23],其核心思想是利用半透膜作选择障碍层,允许某些组分透过而保留混合物中的其他组分从而达到分离目的的技术总称。它具有设备简单、操作方便、无相变、无化学变化、处理效率高和节能等优点,已作为一种单元操作在污水除油过程中日益受到人们的重视。在膜技术的研究应用方面,天津天膜技术工程公司曾采用中空纤维超滤膜对含油污水进行处理研究[23],表明中空纤维超滤膜用于处理经过预处理的含油量较低的污水较为理想,而对未经过处理的含油量高的污水除油除浊效果较好;中国计量科学研究院利用一种破乳功能膜处理含油污水,取得较好效果[24]。但在膜技术应用中,都不同程度的存在膜的清洗问题。 生化处理法生化处理是利用水中的微生物处理污水中的有机污染物的一种工艺,现有的污水处理厂的生物处理单元,对污水中的油类物质有部分去除效率,但去除率较低。目前生物技术在污水除油中的应用主要集中在筛选优化、培养和驯化嗜油微生物菌种。新疆环境监测中心通过利用餐饮服务业的含油污水培养筛选出28株具有较强除油能力的菌种进行研究,发现将其回接污水后,平均除油率达68%,其优选菌种回接污水24h后的除油率达90 %,而同批污水自然存放10d后的除油率仅为29%。采用选培优良菌种集中快速处理,可以显著提高此类污水的处理效率[25]。3 除油方案探讨针对西科大污水厂的油类物质,2003年~2005年冬季我们曾采用水力冲刷氧化沟表面和在沉砂池前投加石灰的方法进行实验。水力冲刷虽然可以暂时使氧化沟表面的油类物质吸附在污泥表面沉淀下来,但在下一个运行阶段油类物质会重新布满池面;沉砂池前投加石灰可以减少氧化沟中的油污,但石灰同时会对部分微生物产生抑止,其产生的沉淀物质在沉砂池中很难沉淀下来,带到氧化沟后容易堵塞沟中微孔曝气器,因此投加量受到限制,而其他的絮凝剂有存在价格偏高的问题。为了暂时避免氧化沟的缺氧问题,我们将氧化沟出水堰的挡板去掉,使漂浮的油污随出水进入接触池,在接触池的起端清捞。可以说上述的措施并未达到理想的除油目的。在选择除油方案时,我们也考虑了水力旋流器等物理方法,但由于其细格栅和沉砂池之间的空间限制以及昂贵的能耗费用和分离出来的油类的去向等问题的困扰,故未能采用。由于西科大污水厂的油类的来源较为单一,我们考虑在两个学生食堂外的设置隔油池,分离出来的油污和食堂的潲水一起集中处理;同时在污水厂氧化沟中培养驯化嗜油微生物,通过微生物技术对其余的油类进行处理,从而达到节约费用,提高除油效率的目的。4 结论 污水处理厂除油的方法很多,目前在化学、物理及生化处理方法方面均有研究应用。 中小城镇的污水处理厂由于存在资金困难等因素,在设计过程中往往没有考虑除油设施,而运行中油类的污染又直接影响其处理效果,因此其除油措施的实施必须结合各厂的具体情况。 对于油类物质来源比较单一的城镇污水处理厂,从源头治理会起到简单、经济和实用的效果。 微生物技术作为一种新兴的技术,在污水除油领域的研究应用正在不断深化,筛选优化、培养和驯化嗜油微生物菌种对于中小型污水处理厂的除油具有节能、高效等优点。
可以从这个角度来写,制作饮料时我们需植物的果实,植物细胞细胞壁的成分是纤维素和果胶,能分解纤维素的微生物就能分解果肉细胞的纤维素,从而提高果汁的产量。
废水生物处理法
随着工业的发展,污水成分已愈来愈复杂。某些难降解的有机物质和有毒物质,需要运用微生物的方法进行处理,污水具备微生物生长和繁殖的条件,因而微生物能从污水中获取养分,同时降解和利用有害物质,从而使污水得到净化。废水生物处理是利用微生物的生命活动,对废水中呈溶解态或胶体状态的有机污染物降解作用,从而使废水得到净化的一种处理方法。废水生物处理技术以其消耗少、效率高、成本低、工艺操作管理方便可靠和无二次污染等显著优点而备受人们的青睐。
定义
利用微生物的代谢作用除去废水中有机污染物的一种方法,亦称废水生物化学处理法,简称废水生化法。由于传统治理方法有成本高、操作复杂、对于大流量低浓度的有害污染难处理等缺点,经过多年的探索和研究,生物治理技术日益受到人们的重视。随着耐重金属毒性微生物的研究进展,采用生物技术处理电镀重金属废水呈现蓬勃发展势头,根据生物去除重金属离子的机理不同可分为生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法以及植物修复法。
特点
1、用生物方法去除有机物最经济;
2、90%废水处理工艺属于生物处理工艺;
3、水中氨氮用生物处理方法去除最有效;
4、绝大多数工业废水也是以生物处理方法为主
分类
生物化学法
生物化学法指通过微生物处理含重金属废水,将可溶性离子转化为不溶性化合物而去除。硫酸盐生物还原法是一种典型生物化学法。该法是在厌氧条件下硫酸盐还原菌通过异化的硫酸盐还原作用,将硫酸盐还原成H2S,废水中的重金属离子可以和所产生的H2S反应生成溶解度很低的金属硫化物沉淀而被去除,同时H2SO4的还原作用可将SO42-转化为S2-而使废水的pH值升高。因许多重金属离子氢氧化物的离子积很小而沉淀。有关研究表明,生物化学法处理含Cr6+浓度为30—40mg/L的废水去除率可达—。有人还利用家畜粪便厌氧消化污泥进行矿山酸性废水重金属离子的处理,结果表明该方法能有效去除废水中的重金属。赵晓红等人用脱硫肠杆菌(SRV)去除电镀废水中的铜离子,在铜质量浓度为 mg/L的溶液,当pH为时,去除率达。 [2]
生物絮凝法
生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。微生物絮凝剂是一类由微生物产生并分泌到细胞外,具有絮凝活性的代谢物。一般由多糖、蛋白质、DNA、纤维素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物质构成,分子中含有多种官能团,能使水中胶体悬浮物相互凝聚沉淀。至目前为止,对重金属有絮凝作用的约有十几个品种,生物絮凝剂中的氨基和羟基可与Cu2+、 Hg2+、Ag+、Au2+等重金属离子形成稳定的鳌合物而沉淀下来。应用微生物絮凝法处理废水安全方便无毒、不产生二次污染、絮凝效果好,且生长快、易于实现工业化等特点。此外,微生物可以通过遗传工程、驯化或构造出具有特殊功能的菌株。因而微生物絮凝法具有广阔的应用前景。 [2]
生物吸附法
生物吸附法是利用生物体本身的化学结构及成分特性来吸附溶于水中的金属离子,再通过固液两相分离去除水溶液中的金属离子的方法。利用胞外聚合物分离金属离子,有些细菌在生长过程中释放的蛋白质,能使溶液中可溶性的重金属离子转化为沉淀物而去除。生物吸附剂具有来源广、价格低、吸附能力强、易于分离回收重金属等特点,已经被广泛应用。 [2]
需氧生物处理法
利用需氧微生物在有氧条件下将废水中复杂的有机物分解的方法。生活污水中的典型有机物是碳水化合物、合成洗涤剂、脂肪、蛋白质及其分解产物如尿素、甘氨酸、脂肪酸等。这些有机物可按生物体系中所含元素量的多寡顺序表示为 COHNS。
生物体系中这些反应有赖于生物体系中的酶来加速。酶按其催化反应分为:氧化还原酶:在细胞内催化有机物的氧化还原反应,促进电子转移,使其与氧化合或脱氢。可分为氧化酶和还原酶。氧化酶可活化分子氧,作为受氢体而形成水或过氧化氢。还原酶包括各种脱氢酶,可活化基质上的氢,并由辅酶将氢传给被还原的物质,使基质氧化,受氢体还原。水解酶:对有机物的加水分解反应起催化作用。水解反应是在细胞外产生的最基本的反应,能将复杂的高分子有机物分解为小分子,使之易于透过细胞壁。如将蛋白质分解为氨基酸,将脂肪分解为脂肪酸和甘油,将复杂的多糖分解为单糖等。此外还有脱氨基、脱羧基、磷酸化和脱磷酸等酶。
许多酶只有在一些称为辅酶和活化剂的特殊物质存在时才能进行催化反应,钾、钙、镁、锌、钴、锰、氯化物、磷酸盐离子在许多种酶的催化反应中是不可缺少的辅酶或活化剂。
在需氧生物处理过程中,污水中的有机物在微生物酶的催化作用下被氧化降解,分三个阶段:第一阶段,大的有机物分子降解为构成单元──单糖、氨基酸或甘油和脂肪酸。在第二阶段中,第一阶段的产物部分地被氧化为下列物质中的一种或几种:二氧化碳、水、乙酰基辅酶A、α-酮戊二酸(或称 α-氧化戊二酸)或草醋酸(又称草酰乙酸)。第三阶段(即三羧酸循环,是有机物氧化的最终阶段)是乙酰基辅酶A、α-酮戊二酸和草醋酸被氧化为二氧化碳和水。有机物在氧化降解的各个阶段,都释放出一定的能量。
在有机物降解的同时,还发生微生物原生质的合成反应。在第一阶段中由被作用物分解成的构成单元可以合成碳水化合物、蛋白质和脂肪,再进一步合成细胞原生质。合成能量是微生物在有机物的氧化过程中获得的。
厌氧生物处理法
主要用于处理污水中的沉淀污泥,因而又称污泥消化,也用于处理高浓度的有机废水。这种方法是在厌氧细菌或兼性细菌的作用下将污泥中的有机物分解,最后产生甲烷和二氧化碳等气体,这些气体是有经济价值的能源。中国大量建设的沼气池就是具体应用这种方法的典型实例。消化后的污泥比原生污泥容易脱水,所含致病菌大大减少,臭味显著减弱,肥分变成速效的,体积缩小,易于处置。城市污水沉淀污泥和高浓度有机废水的完全厌氧消化过程可分为三个阶段(见图)。在第一阶段,污泥中的固态有机化合物借助于从厌氧菌分泌出的细胞外水解酶得到溶解,并通过细胞壁进入细胞中进行代谢的生化反应。在水解酶的催化下,将复杂的多糖类水解为单糖类,将蛋白质水解为缩氨酸和氨基酸,并将脂肪水解为甘油和脂肪酸。第二阶段是在产酸菌的作用下将第一阶段的产物进一步降解为比较简单的挥发性有机酸等,如乙酸、丙酸、丁酸等挥发性有机酸,以及醇类、醛类等;同时生成二氧化碳和新的微生物细胞。
反应原理
第一、二阶段又称为液化过程。第三阶段是在甲烷菌的作用下将第二阶段产生的挥发酸转化成甲烷和二氧化碳,因此又称为气化过程,其反应可用下式表示:
一些有机酸或醇的气化过程举例如下:
乙酸:
CH3COOH─→CO2+CH4
丙酸:
4CH3CH2COOH+2H2O─→5CO2+7CH4
甲醇:
4CH3OH─→CO2+3CH4+2H2O
乙醇:
2CH3CH2OH+CO2─→2CH3COOH+CH4
为了使厌氧消化过程正常进行,必须将温度、pH值、氧化还原电势等保持在一定的范围内,以维持甲烷菌的正常活动,保证及时地和完全地将第二阶段产生的挥发酸转化成甲烷。
生物化学反应的速度直接受温度的影响。进行厌氧消化的微生物有两类:中温消化菌和高温消化菌。前者的适应温度范围为17~43℃,最佳温度为32~35℃;后者则在50~55℃具有最佳反应速度。
近年来,厌氧消化处理法发展到应用于处理高浓度有机废水,如屠宰场废水、肉类加工废水、制糖工业废水、酒精工业废水、罐头工业废水、亚硫酸盐制浆废水等,比采用需氧生物处理法节省费用。
利用生物法处理废水的具体方法有活性污泥法、生物膜法、氧化塘法、土地处理系统和污泥消化等
水生物处理实际是水体自净的强化 ,在去除了污水中的污染物后 ,必须将微生物从水中分离出来 ,这种分离主要是通过微生物本身的絮凝和原生动物、轮虫等的吞食作用完成的。本文主要介绍微生物在生活污水处理中的应用,及几种主要的污水生物处理技术。 生活污水可生化性相对较高,所以采用生化法处理效果比较好。大多数城市污水处理厂的原水主要是生活污水,其中掺杂的工业污水只占相当小的一部分,所以生化法一直是城市污水处理厂的首选工艺。 生活污水是一大污染源。生活污水中含有大量的无机物和有机物。无机物如氯化物、硫酸盐、磷酸盐和钠、钾、钙、铁等碳酸盐,有机物有纤维素、淀粉、脂肪、蛋白质和尿素等。排放入环境中促使浮游植物生长和大量繁殖,形成赤潮和水华。 利用微生物处理污水实际就是通过微生物的新陈代谢活动,将污水中的有机物分解,从而达到净化污水的目的。微生物能从污水中摄取糖,蛋白质,脂肪,淀粉及其它有机化合物作为微生物的营养物质,经过一系列的酶促反应,这些有机物在微生物体内得到分解利用,有些合成微生物自身的结构和功能物质,有些则为微生物提供所需的能量。微生物新陈代谢类型有需氧型和厌氧型两种,因此,污水生物处理方法分为好氧生物处理和厌氧生物处理. 好氧生物处理是在水中有溶解氧存在的条件下,借好氧和兼性厌氧微生物(其中主要是好氧菌)的作用来进行的。在处理过程中,绝大多数的有机物都能被相应的微生物氧化分解。用好氧法处理污水,基本上没有臭气,处理所需的时间比较短,如果条件适宜,—般可去除BOD九成以上 。 厌氧生物处理是在无氧的条件下,借厌氧和兼性厌氧微生物(其中主要是厌氧菌)的作用来分解污水中有机物的,也称厌氧消化或厌氧发酵。厌氧生物处理主要应用于有机污泥和高浓度有机污水的处理。由于是密闭发酵,所以在处理过程中不影响周围环境;同时隔绝空气又加以高温发酵,可以钉死寄生虫卵和致病菌;并且可以产生生物能源甲烷。因此厌氧消化法近年来渐渐受到重视,但由于所需时间长,对设备要求严格,因而影响其迅速推广。 在污水处理中,通常是以有机物在氧化过程中所消耗的氧量这一综合性指标来表示有机污染物的浓度,如生化需氧量和化学需氧量。生化需氧量是指在特定的温度和时间微生物分解污水中有机物所消耗的氧量,称为生化需氧量。生化需氧量约占生化需氧总量的一大半,故采用生化需氧量来表示污水中可降解有机物的浓度是比较合适的。但污水中有机物并不是都能较快降解的,在工业废水中,可以结合化学需氧量等指标表示有机污染物的浓度。 只有生化需氧量高的废水才适宜采用生物处理,化学需氧量很高但生化需氧量不高的废水不宜采用生物处理。对于有毒的废水,只要毒物能降解,就可用生物法处理,关键是控制毒物浓度和驯化微生物。 污水生物处理方法包含活性污泥法、生物膜法、生物接触氧化法、厌氧生物化学法、固定化微生物法,生物处理法通常配合化学混凝处理效果更好,化学混凝药剂处理法资料至望采纳.
浅谈汽车尾气排放的控制摘要:发动机燃烧后排放出的废气是我国城乡大气污染的重要源头之一。本文主要论述了几种降低废气对环境的污染的措施。关键词:汽车尾气环境控制随着我国汽车工业的迅速发展,汽车保有量也在急剧增加,汽车现已成为人类重要的运输工具,它提高了社会生产效率,改善了人们的生活质量。汽车在促进经济繁荣,给人民生活带来方便的同时,也给环境带来了负面影响。它给人类赖以生存的环境带来了日益严重的危害,发动机燃烧后排放出的废气污染了大气环境。据统计,在我国大城市大气污染中,汽车尾气排放量已占大气污染源85%左右,全球10个大气污染最严重的城市中,我国就占了7个。因此,控制汽车尾气排放,治理城市大气污染已成为我国各市刻不容缓的重要任务。控制汽车尾气排放是一项庞大而复杂的系统工程,它与汽车的设计、制造、使用、维护保养、燃油品质等直接相关,同时也与城市交通管理以及财税政策密切相关。要抓住每一个影响汽车污染排放的环节,才能使汽车污染排放得到有效的控制。1严格执行废气排放的国家标准和地方标准与法规通过法规和标准来约束汽车制造厂家和改造维修厂家,以此来推动汽车制造技术水平,特别是排放技术的进步。从2000年开始,我国就开始加大控制汽车尾气排放的力度,实施了相当于欧Ⅰ标准的国家第一阶段排放标准(简称“国Ⅰ”),2004年开始实施相当于欧Ⅱ标准的第二阶段排放标准(简称“国Ⅱ”)。目前国家环保总局已公布轻型汽车自2007年7月1日起实施国Ⅲ号、国Ⅳ号(与欧洲Ⅴ号接近)标准。这些标准的实施将会使汽车尾气排放的污染大为减少。2改进燃料品质燃料的品质与汽车发动机的燃烧过程和燃烧效果有直接关系,改进燃料品质是控制汽车排放污染相当重要的途径之一。首先是淘汰含铅汽油,四乙基铅是一种低号汽油抗爆剂,它随着排气进入大气后,通过呼吸或食物链进入人体,并蓄积在体内,引发各种疾病,特别是对儿童和孕妇的危害极大,我国已在2000年7月1日起全面禁止使用铅汽油。另外还要对车用汽油中的硫含量、烯烃和芳香烃含量以及饱和蒸汽压加以限制,以减少有害气体的生成,减少汽油的蒸发。此外,汽油中加入清洁剂,减少胶质和沉积物,也是改善燃烧的措施之一。为进一步调整能源消费结构,开发石油替代资源,更有效降低汽车尾气污染物的排放,目前,在我国部分省市已经开始推广车用乙醇汽油,即在90%的车用无铅汽油中加入10%的燃料乙醇,可以替代10%的车用无铅汽油。使用一部分燃料乙醇替代车用无铅汽油,即能改善汽车尾气排放,同时也改善了我国能源结构,推动了可再生能源的发展。3增加排气净化的附加装置采取的措施有加装尾气催化净化装置,即借助催化器作用,使催化器与尾气排放中的污染物通过化学反应生成对人体没有直接伤害的物质,最常见的是三元催化器。采用高能电子点火装置,即通过精确控制汽油机点火提前和提高点火能量,以创造理想的燃烧条件,从而减少发动机的污染排放。采用电子控制燃油喷射,即将发动机空燃比控制在最佳理论值附近,使发动机无论在任何环境条件和何种工况下都能精确地控制混合气的浓度,使汽油得到完全充分燃烧,从而降低废气中有害成分的含量。4推行代用燃料用天燃气或者液化石油气等气体作为燃料来替代汽油、柴油,由于气体燃料含硫、氮等杂质少,燃烧完全,可显著减少汽车污染物的排放,而且燃料系统是封闭的,不存在燃料蒸发现象,因此受到广泛欢迎。燃气汽车也被称为清洁能源车、环保汽车、绿色汽车,推行代用燃气车改造已成为控制汽车尾气排放污染的措施之一。5加强对在用车的检查和维护,推行I/M制度I/M制度即在用车检查和维护制度,是通过立法、标准、科学的质量控制、质量保证体系和管理机制,对在用车进行定期或不定期的排放检测,发现排放超标车和篡改排放控制装置的车辆,责令其限期进行修理,使在用车最大限度的发挥自身的排放净化能力。汽车排放污染仅仅是车辆性能指标不稳定或恶化的一种表征,其内在原因是多方面的,对排放超标的汽车,必须要由有经验的技术人员按作业规范认真对其进行检测、诊断、判明故障点。在消除相应故障的同时,有针对性地对汽车故障的相关部位认真进行检查维护作业,使汽车恢复正常的工作状态,减少和消除因故障或参数变化造成的排放超标。6优先发展公共交通发展公共交通,减少市区、特别是市中心的车流量,是减少汽车污染物排放、改善城市大气环境质量的有效措施。尽管我国道路建设有了很大发展,道路系统逐步完善,但是仍满足不了车辆迅猛发展的需要。交通阻塞问题仍然十分严重,城市汽车经常在怠速、低速、加速、减速等排放恶劣的情况下工作,加重了城区特别是城区道路的空气污染,同时也造成能源的浪费。7广泛宣传、提高驾驶员的环保意识如果驾驶员都有保护环境的意识,都懂得怎样驾驶汽车可以减少排气污染,我们的环境会大有改观。汽车排放控制涉及的范围极其广泛,需要得到全社会的关心和支持。抓好排放控制的各个环节,每个单位、每个部门、每个公民都应积极参与支持汽车污染的控制,使减少汽车排气污染成为每个人的自觉行动,为保护和改善大气环境质量做出努力,共同营造一个美好家园。1] 周雁飞. 敬礼,农经干部[J]. 农村财务会计 , 2005,(03) [2] 李小荣. 城市污水处理行业发展建设问题探讨[J]. 山西建筑 , 2002,(05) [3] 高俊. 浅谈如何控制工程造价[J]. 苏盐科技 , 2003,(03) [4] 郑翠萍. 浅谈做好水利事业单位财务管理工作的重要性[J]. 浙江水利科技 , 2000,(S1) [5] 严民政, 侯涛, 孙映君. 谈工程质量控制[J]. 平原大学学报 , 2000,(02) [6] 青山不墨千秋画 绿水无言万古诗——房山区长沟镇环境兴镇[J]. 前线 , 2006,(01) [7] 朱正德. 把生产现场作为质量控制的主战场[J]. 汽车工业研究 , 1996,(06) [8] 赵杰. 建设工程项目的投资控制[J]. 山西建筑 , 2004,(07) [9] 李贤弼. 建设工程造价全程控制浅谈[J]. 交通科技 , 2004,(03) [10] 徐猛. 汽车尾气排放的测试[J]. 企业标准化 , 2004,(08)
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有机废气处理,又称VOCs废气处理。因有机废气成分复杂程度、废气排气量大小、废气浓度高低不同,有机废气处理解决方案及其所用废气处理设备也有所不同。
废气介绍:有机废气,又称VOCs废气,即挥发性有机化合物(volatile organic compounds)。普通意义上的VOC就是指挥发性有机物;但是环保意义上的定义是指活泼的一类挥发性有机物,即会产生危害的那一类挥发性有机物。
主要成分:烃类、卤代烃、氧烃和氮烃,它包括苯系物、有机氯化物、氟里昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等。
主要来源:工业半导体、微电子、电子厂、涂装厂、化工厂、制药厂等行业。
主要危害:对人的危害:短时间吸入会令人感到头痛、恶心、呕吐、乏力等症状,严重时会出现抽搐、昏迷,并会伤害肝脏、肾脏、大脑和神经系统,造成记忆力减退等严重后果。当浓度过高时,也可引起致死性急性的中毒,多环芳烃的有机物还有强烈的致癌性。
对环境的危害:VOC是和臭氧形成的关键前体物,具生理毒性。污染源排放的VOC与工业尾气、烟尘、粉尘、自然扬尘等一次污染物,经光化学反应生成二次污染物光化学烟雾,长q漂浮在空气中会形成雾霾。另外,光化学反应发出的热加上工业设施排放的热,一定程度上破坏了云雾变为雨雪的冷凝条件,导致雾气增多、雨雪减少。此外,有些二次污染物具有吸水性,加上一些光化学反应会形成细小水滴,也加剧了浓雾形成。
活性炭吸附:该技术能高效吸收苯、醇、酮、酯、汽油类等有机废气,适用于大风量低浓度的废气治理。该方法是利用活性炭本身高强度的吸附力,结合风机作用将有机废气分子吸附住,对苯、醇、酮、酯、汽油类等有机溶剂的废气有很好的吸附作用。
适用浓度:0-300 mg/m3
适用风量:1000-100000 m3/h
处理效率:80-90%
性能特点:
沸石转轮吸附:该技术利用沸石特定孔径对于有机污染物具有吸附、脱附能力的特性,使原本具大风量、低浓度的VOCs废气,经沸石转轮浓缩转换成小风量、高浓度的气体,可以降低后端终处理设备的运行成本。
适用浓度:<2000 mg/m3
适用风量:5000-200000 m3/h
处理效率:>93%
浓缩倍数:5-25倍
性能特点:
RTO(蓄热式热氧化炉)
该技术采用热氧化法处理有机废气,适用于大风量、中低浓度、成分复杂的有机废气处理,用陶瓷蓄热床换热器回收热量。蓄热床通过换向阀交替换向,将由燃烧室出来的高温气体热量蓄留,并预热进入蓄热床的有机废气。预热到一定温度(≥760℃)的有机废气在燃烧室发生氧化反应,生成无害的二氧化碳和水,得到净化。
适用浓度:≤4000 mg/m3
适用风量:≤150000 m3/h
处理效率:95-99%
热回收率:>95%
性能特点:
RCO(蓄热式催化燃烧)
该技术是在催化剂的作用下,将VOCs在200~400℃的低温条件下分解为CO2和H2O,是净化碳氢化合物废气、消除恶臭的有效手段之一。该技术也可应用于活性炭吸附浓缩催化燃烧系统,用于替代催化燃烧和加热器部分。
适用浓度:≤10000 mg/m3
适用风量:≤50000 m3/h
处理效率:95-99%
热回收率:95-97%
性能特点:
除此之外,运用z多的就是吸附法+燃烧法的处理方式。
为了确保方案和报价的优z性,请您提供以下数据:废气产生工艺、废气成分、废气浓度、废气风量、所需达到处理效果(如XXX国j标准)、占地面积等。
希望此次回答对您有所帮助!此方案为格林斯达环保集团提供,未经许可禁止转载、摘抄!
一、国内外研究现状和发展趋势有机废气种类繁多,来源广泛,治理难度大,一次性投资和操作费用高,基本上无回收利用价值。成分复杂的有机废气则更加难以净化、分离和回收。挥发性有机化合物(VOCs)作为有机化合物主要分支,是指在常温下饱和蒸气压大于70Pa、常压下沸点在260℃以内的有机化合物。从环境监测角度来讲,指以氢焰离子检测器测出的非甲烷烃类检出物的总称,包括烃类、氧烃类、含卤烃类、氮烃及硫烃类化合物。VOCs种类繁多,分布面广,根据部分国外主要环境优先污染物名录,VOCs占80%以上。日本1974-l985年环境普查表明,在检出的化学毒物中,卤代烃类最多共52种,一般烃类次之共43种,含氮有机物(主要是硝基苯和苯胺类化合物)共40种,以上三类占总检出毒物的70%。VOCs污染严重,与NOx、CnHm在阳光作用下发生光化学反应,吸收地表红外辐射引起温室效应;破坏臭氧层形成臭氧空洞,引起人体致癌和动植物中毒。随着VOCs污染范围的不断扩大和人们对其危害的逐步认识,1979年联合国欧洲经济委员会在日内瓦召开跨国大气污染会议,重点讨论了VOCs控制问题,1991年11月通过了《VOCs跨国大气污染议定书》,要求签字国以1988年VOCs排放量为基准,到1999年每年削减30%;1990年,美国修订了清洁空气法(CAA),要求到2000年将VOCs的排放量减少70%。为此,开发VOCs替代产品,寻找VOCs控制最优技术已成为解决VOCs污染的必由之路。随着世界各国对VOC污染的日益重视和环保法规不断严格VOC的排放标准,其治理技术亦在逐渐改进和完善。(一)有机废气治理技术早在1925年欧洲就开发出固定床活性碳吸附装置,1958年日本也开始使用该项技术。这是一种非常经典、成熟的方法,可用于治理任何浓度的常温有机废气,但处理低浓度、大风量有机废气时,设备庞大,不经济。对于排气温度较高的高浓度有机废气的治理,首先由美国于1950年开发成功以天然气为燃料的直接燃烧技术。1965年日本与美国合作,将该项技术引入日本。该法需将有机废气加热到760℃,方可将有机溶剂氧化分解为无害的CO2和H2O,其缺点是燃料费高,故在欧美等天然气便宜的地区应用广泛。后来人们开发出催化燃烧技术,由于催化剂的作用可在300—350℃的低温下将有机溶剂氧化分解,因此大大降低了燃料费并且产生的NOx量非常少。其缺点是需对废气中易引起催化剂中毒的物质和粉尘进行前处理,另外,在催化燃烧装置中使用的热交换器换热效率较低,约在50%。为了提高热效率,降低运行成本,美国于1975年开发出换热效率在90%以上的蓄热式燃烧装置。由于其运行费用的降低,因此,可用于治理中等浓度有机废气。随后欧洲也开展了该项技术的开发。日本针对美国蓄热燃烧方式又开发出催化燃烧装置的改良型——蓄热催化氧化方法,并于1977年由日铁化工机首先售出产品。该产品可较经济地对高、中浓度的、温度较高的有机废气进行治理。总体而言,按照处理的方法,有机废气处理的方法主要有两类:一类是回收法,另一类是消除法。回收法主要有炭吸附、变压吸附、冷凝法及膜分离技术,回收法是通过物理方法,用温度、压力、选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来分离VOC的。消除法有热氧化、催化燃烧、生物氧化及集成技术;消除法主要是通过化学或生化反应,用热、催化剂和微生物将有机物转变成为CO2和水。1、回收技术(1)炭吸附法炭吸附是目前最广泛使用的回收技术,其原理是利用吸附剂(粒状活性炭和活性炭纤维)的多孔结构,将废气中的VOC捕获。将含VOC的有机废气通过活性炭床,其中的VOC被吸附剂吸附,废气得到净化,而排入大气。当炭吸附达到饱和后,对饱和的炭床进行脱附再生;通入水蒸汽加热炭层,VOC被吹脱放出,并与水蒸汽形成蒸汽混合物,一起离开炭吸附床,用冷凝器冷却蒸汽混合物,使蒸汽冷凝为液体。若VOC为水溶性的,则用精馏将液体混合物提纯;若为水不溶性,则用沉析器直接回收VOC。因涂料中所用的“三苯”与水互不相溶,故可以直接回收。炭吸附技术主要用于废气中组分比较简单、有机物回收利用价值较高的情况,其废气处理设备的尺寸和费用正比于气体中VOC的数量,却相对独立于废气流量;因此,炭吸附床更倾向于稀的大气量物流,一般用于VOC浓度小于5000PPM的情况。适于喷漆、印刷和粘合剂等温度不高,湿度不大,排气量较大的场合,尤其对含卤化物的净化回收更为有效。(2)冷凝法冷凝法是最简单的回收技术,将废气冷却使其温度低于有机物的露点温度,使有机物冷凝变成液滴,从废气中分离出来,直接回收。但这种情况下,离开冷凝器的排放气中仍含有相当高浓度的VOC,不能满足环境排放标准。要获得高的回收率,系统需要很高的压力和很低的温度,设备费用显著地增加。冷凝法主要用于高沸点和高浓度的VOC回收,适用的浓度范围为>5%(体积)。(3)膜分离技术膜分离系统是一种高效的新型分离技术,其流程简单、回收率高、能耗低、无二次污染。膜分离技术的基础就是使用对有机物具有选择渗透性的聚合物膜,该膜对有机蒸气较空气更易于渗透10-100倍,从而实现有机物的分离。最简单的膜分离为单级膜分离系统,直接使压缩气体通过膜表面,实现VOC的分离,但单级膜因分离程度很低,难以达到分离要求,而多级膜分离系统则会大大增加设备投资。MTR开发了一种新型的集成膜系统,仅使用单级膜,就可以大大提高回收率,并降低系统的费用。该技术结合压缩冷凝和膜分离两种技术的特点,来集成实现分离。用压缩机先将进料气提高到一定压力,然后将进料气送到冷却器冷凝,使部分VOC冷凝下来,冷凝液直接放入储罐。离开冷凝器的非凝气体仍含相当数量的有机物,并具有很高的压力,可以作为膜渗透的驱动力,使膜分离不再需要附加的动力。将非凝气送到膜系统,有机选择渗透膜将气体分成两股物流,脱除了VOC的未渗透侧的净化气被排放;渗透物流为富集了有机物的蒸汽,该渗透物流循环到压缩机的进口。系统通常可以从进料气中移出VOC达99%以上,并使排放气中的VOC达到环保排放标准。该系统的特点是末渗透物流的浓度独立于进料气的浓度,该浓度由冷凝器的压力和温度决定。(4)变压吸附技术该技术利用吸附剂在一定压力下,先吸附有机物。当吸附剂吸附饱和后,进行吸附剂的再生。再生不是利用蒸汽,而是通过压力变换来将有机物脱附。当压力降低时,有机物从吸附剂表面脱附放出。其特点是无污染物,回收效率高,可以回收反应性有机物。但是该技术操作费用较高,吸附需要加压,脱附需要减压,环保中应用较少。回收技术的适用范围:粒状活性炭主要用于脂肪和芳香族碳氢化合物、大部分含氯溶剂、常用醇类、部分酮类和酯类等的回收。常见的有:苯、甲苯、二甲苯、己烷、庚烷、甲基乙基酮、丙酮、四氯化碳、醋酸乙酯等,活性炭纤维吸附则可回收苯乙烯和丙烯晴等反应性单体,但费用较粒状活性炭吸附要高的多。吸附法已广泛用在喷漆行业的“三苯”、醋酸乙酯、制鞋行业的“三苯”,印刷行业的甲苯、醋酸乙酯、电子行业的二氯甲烷和三氯乙烷的回收。炭吸附法要求废气中的VOC不能超过5000PPM,并且湿度不能>50%;当浓度>5000PPM时,则需在吸附前稀释,对部分酮、醛、酯等含活性的物质不适用,该类VOC会与活性炭或在活性炭表面发生反应,堵塞炭孔,使活性炭失活。冷凝法对高沸点的有机物效果较好,对中等和高挥发的有机物回收效果不好,该法适合VOC浓度>5%的情况,回收率不高。而大部分废气中均存在水分,温度低于0℃时会结冰,降低系统的可靠性,故很少单独使用。膜分离方法适合于处理较浓的物流,即%<VOC浓度<10%,膜系统的费用与进口流速成正比,与浓度则关系不大。它适于高浓度、高价值的有机物回收,其设备费用较高。工业上已经从聚烯烃装置的冲洗气中回收烯烃单体和氦气。在环保领域,从加油站回收碳氢化合物;从制冷设备、气雾剂及泡沫塑料的生产和使用过程中回收CFC,从PVC加工中回收氯乙烯单体。此技术非常有前途,随着新高效膜的出现和系统造价的降低,它会成为一种重要的回收手段。2、消除技术(1)热氧化热氧化系统就是火焰氧化器,通过燃烧来消除有机物的,其操作温度高达700℃-1,000℃。这样不可避免地具有高的燃料费用,为降低燃料费用,需要回收离开氧化器的排放气中的热量。回收热量有两种方式,传统的间壁式换热和新的非稳态蓄热换热技术。间壁式热氧化是用列管或板式间壁换热器来捕获净化排放气的热量,它可以回收40%-70%的热能,并用回收的热量来预热进入氧化系统的有机废气。预热后的废气再通过火焰来达到氧化温度,进行净化,间壁换热的缺点是热回收效率不高。蓄热式热氧化(简称RTO)回收热量采用一种新的非稳态热传递方式。主要原理是:有机废气和净化后的排放气交替循环,通过多次不断地改变流向,来最大限度地捕获热量,蓄热系统提供了极高的热能回收。在某个循环周期内,含VOC的有机废气进入RTO系统,首先进入耐火蓄热床层1(该床层已被前一个循环的净化气加热),废气从床层1吸收热能使温度升高,然后进入氧化室;VOC在氧化室内被氧化成CO2和H2O,废气得到净化;氧化后的高温净化气离开燃烧室,进入另一个冷的蓄热床层2,该床从净化排放气中吸收热量,并储存起来(用来预热下一个循环的进入系统的有机废气),并使净化排放气的温度降低。此过程进行到一定时间,气体流动方向被逆转、有机废气从床层2进入系统。此循环不断地吸收和放出热量,作为热阱的蓄热床也不断地以进口和出口的操作方式改变,产生了高效热能回收,热回收率可高达95%,VOC的消除率可达99%。(2)催化燃烧催化燃烧是一种类似热氧化的方式来处理VOC的,它净化有机物是用铂、钯等贵金属催化剂及过渡金属氧化物催化剂来代替火焰,操作温度较热氧化低一半,通常为250℃-500℃。由于温度降低,允许使用标准材料来代替昂贵的特殊材料,大大地降低设备费用和操作费用。与热氧化相似,系统仍可分为间壁式和蓄热式两类热量回收方式。间壁式催化燃烧是在催化床后设一个换热器,该换热器在降低排放气温度的同时,也预热含VOC的有机废气,其热回收达60%—75%。该类氧化器早已用于工业过程。蓄热催化燃烧(简称为RCO)是一种新的催化技术。它具有RTO高效回收能量的特点和催化反应的低温操作及能量有效性的优点,将催化剂置于蓄热材料的顶部,来使净化达到最优,其热回收率高达95%-98%。RCO系统性能的关键是使用专用的催化剂,浸渍在鞍状或是蜂窝状陶瓷上的贵金属或过渡金属催化剂,允许氧化发生在RTO系统温度的一半,既降低了燃料消耗,又降低了设备造价。现在,有的国家已经开始使用RCO技术进行有机废气的消除处理,很多RTO设备已开始转变成RCO,这样可以削减操作费用达33%-75%,并增加排放气流量达20%-40%。(3)集成技术(炭吸附+催化氧化)对于大流量、低浓度的有机废气,单一使用上述方法处理费用太高,不经济。利用炭吸附具有处理低浓度和大气量的优势,先用活性炭捕获废气中的有机物,然后用小得多流量的热空气来脱附,这样可使VOC富集10—15倍,大大地减少了处理废气的体积,使后处理设备的规模也大幅度地降低。把浓缩后的气体送到催化燃烧装置中,利用催化燃烧适于处理较高浓度的特点来消除VOC。催化燃烧放出的热量可以通过间壁换热器,来预热进入炭吸附床的脱附气,降低系统的能量需要量。该技术利用炭吸附处理低浓度和大气量的持点,又利用催化床处理适中流量、高浓度的优势,形成一种非常有效的集成技术。国内也已开始利用此技术,用于喷漆、印刷和制鞋等排放大流量、低浓度有机废气行业的治理。消除技术的使用范围:(1)热氧化热氧化系统在700℃-1000℃下操作,适于流量为2000-50,000m3/h,VOC浓度为100-2000PPM的情况。间壁式较蓄热式的优点是,用简单的金属换热器来捕获热量,仅在几分钟即达到所需的操作条件,最适于循环操作。蓄热热氧化具有非常高的氧化温度,可以处理难以热分解的有机物,该系统98%-99%的VOC消除率是很常见的。热回收效率为85%-95%。仅需少量或不需燃料即可运行,特别是对具有相对低VOC含量的气体,它们比间壁热氧化费用更低。热氧化的缺点是:①在高温燃烧中产生了NOx,它也为危险排放物,需要进一步治理;②较慢的热反应;③不能满意地处理卤化物,必需加后处理装置洗涤塔,来处理酸性气体;④进气浓度不能>25%LEL;⑤高的设备投资费用。(2)催化氧化催化氧化是在比热氧化低的温度下进行,通常为250℃-500℃,其处理能力为2000-20,000 m3/h,适于VOC浓度为100-2000 PPM,其消除效率高达95%以上。低的操作温度结合间壁换热器,可以降低启动所需的燃料。催化燃烧较热氧化有几个优点:①反应温度较热氧化低一半,节省了燃料;②停留时间短,降低了设备尺寸;③由于燃料减少,生成的CO也少,CO和VOC一起被转换;④较热氧化系统需更少的启动和冷却时间;⑤低的操作温度,排除了NOx的生成;⑥因温度降低,允许使用标准材料来代替昂贵的特殊材料,RCO系统的整个机械寿命将增加。催化氧化也有不足:①催化剂易被重金属或颗粒覆盖而失活;②处理卤化物和硫化物时,会产生酸性气体,需用洗涤塔进一步处理;③废催化剂如不能循环使用,也要处理;④进气浓度不能>25%。(3)集成技术(炭吸附+催化燃烧)炭吸附进行VOC回收已广泛用于喷漆、印刷和电子工业等行业,消除率可达90%-95%,但对低浓度废气,从经济上考虑,回收不经济,故采用消除技术。集成技术的优点就是用较低的费用来处理低浓度、大气量的废气,通过浓缩废气,降低了需处理废气的体积,用较小体积的催化燃烧氧化器来处理大流量的废气,降低设备费用和操作费用。该法也有不足,此技术均不适合废气中含有高活性、易反应的VOC和相对湿度大于50%的情况,对含卤化合物的废气仍需使用后处理设备。由此可见,上述各种方法各有其优缺点和适用对象,现对其中几种常用方法的优缺点汇总比较如下。治理方法 主要优点 主要缺点热力燃烧法 TO 1. 净化效率高2. 可净化各种有机废气,不需要预处理,不稳定因素少,可靠性高3. 在废气浓度高、设计合理的条件下,可回用热能 1. 处理温度高,能耗大2. 存在二次污染3. 燃烧装置、燃烧室、热回收装置造价高,维修较难4. 处理大流量、低浓度废气能耗过大,运行费用高RTO 1. 具有TO的各项优点,但对复杂的有机废气需要预处理2. 能耗远低于TO,可处理大流量低浓度废气 1. 处理温度比TO低,但仍较高,因而仍有少量二次污染2. 造价较高3. 占地面积大催化燃烧法 CO 1. 净化效率高,无二次污染2. 能耗较低,在相同条件下约比TO低50%,因而运行费用低 1. 用电能预热时,不能处理低浓度废气2. 催化剂成本高,且有使用寿命限制3. 复杂废气需预处理RCO 1. 净化效率高,无二次污染2. 在各种燃烧法中能耗最低,废气浓度在时即能无耗运行3. 能处理各种有机废气 1. 整体式占地面积小,但维修困难2. 分体式占地面积大3. 整体式不宜用于高浓度(4g/m3),否则催化床会超温4. 复杂废气需预处理吸附法 1. 可净化大流量低浓度废气2. 对单一品种废气可回收溶剂3. 运行费用较低 1. 吸附剂需补充和再生2. 对温度较高废气需先行冷却3. 复杂废气需预处理4. 管理不便5. 存在二次污染6. 安全性差吸收法 1. 对亲水性溶剂蒸汽用水作吸附剂时,设备费用低,运行费低,安全2. 可用油、酯等吸收苯类废气,净化率高3. 适用于大流量低浓度废气 1. 用水作吸附剂时,需要对产生的废水进行处理2. 吸收、脱吸控制管理复杂(二)低浓度、大风量有机废气的治理技术在使用有机溶剂的行业中,象汽车涂装、印刷等工业排放的有机废气,其特点是有机溶剂浓度低、风量大,若采用上述方法都将使用庞大的设备,耗用大量经费。目前世界上对这类低浓度、大风量的有机废气,主要采用下面几种方法进行治理。(1)蜂窝轮式浓缩系统这种系统于1977-1979年由日本开发成功,瑞典的Munter、Zeol公司也于1985-1986年开发成功并销售。1990年左右随着对有机溶剂排放实行更严格的总量控制后,欧美地区也从日本引进该技术,其市场急剧扩大。该系统采用蜂窝轮,连续不断地将低浓度、大风量的排气中的有机溶剂吸附、分离。然后,再用小风量的热风脱附得到高浓度、小风量的含有机溶剂气体。浓缩后的气体再与小型的催化燃烧或活性炭回收装置组合,构成经济的处理系统。该系统的关键部件是一圆筒形吸附轮,其是由活性炭或疏水性沸石加工成波纹状,再卷制形成蜂窝构造。整个蜂窝轮分为吸附区和再生区,工作中以非常低的速度连续转动,含有机溶剂的废气通过吸附区时有机溶剂被吸附,净化气体排出。轮子吸附的有机溶剂,随着轮的转动被送到再生区,由120-140℃的热风加热脱附,随热风排出。由于脱附风量远小于吸附风量,因此脱附后气体中的有机溶剂浓度可以增加10-20倍。脱附后的排气只要用吸附风量十几分之一的装置就可以进行处理了。该系统体积小,费用低,在国外已成为治理低浓度、大风量有机废气的首选方法,并得到广泛应用。但其引进价格昂贵,在我国推广经济上难以承受。国内有的研究单位取其净化工艺的优点,将主要设备进行改造使之适用我国。如研究采取了以数个填充了蜂窝状活性炭的固定吸附浓缩装置,取代蜂窝轮浓缩装置的办法,通过数个固定床之间的吸附,脱附过程切换,完成蜂窝轮转动所起的作用。因这种方法没有转动部件,不存在动密封问题,所以设备制造简单,维修方便,价格便宜并发挥了原工艺中浓缩作用的优点。在邮电部邮票印制局引进法国六色印刷机废气治理中,采用该工艺设备完成了处理风量21000—30000 m3/h规模的微机全自动控制工业试验,通过2年的运行考验,取得满意结果。为我国治理低浓度、大风量有机废气提供了一种适用的方法。(2)液体吸收法该法是通过有机废气与液体吸收剂接触,使其中的有机溶剂被吸收剂所吸收,再经解吸,将有机溶剂除去或回收,井使吸收剂获得再生重复利用。由于工艺中可选用比吸附,催化燃烧装置处理气体能力大数倍的塔式吸收设备,因而设备的体积可做得小很多,设备费也低。但很难找到理想吸收剂,原因是有机溶剂一般都属非极性物质,它们与极性的水分子之间将产生互相排斥作用而难以溶解,而对有机溶剂溶解度较大的油类或芳烃萃取剂,一般价格较高,有些还有异味。国内曾有人研究在水中添加表面活性剂等活性组分的办法,来提高对有机溶剂的溶解度。研究表明,以这种吸收剂来处理含苯喷漆尾气是可行的,但这一实验室研究结果未得到推广应用,这可能与吸收容量很有限的吸收剂的再生问题尚未解决有关。国内前些年使用以柴油等油类及芳烃萃取剂为吸收液的有机废气吸收装置,曾在工业上有些应用实例,但都因吸收剂本身损耗大造成运行成本高或饱和后的吸收剂无法处理而下马。液体吸收法在国外使用也很少,报导亦不多。曾见有关日本印刷厂使用液体吸收法的报导,使用的吸收剂是含有催化剂的液体,使用结果运转费用较低,但有待进一步提高效率。由于液体吸收尚存在诸多问题有待解决,使其应用受到限制。(3)生物处理法生物脱臭从20世纪40—50年代开始就在德国和美国开发成功。在日本也在1970年左右开始进行土壤脱臭法和活性污泥脱臭法的研究,并已开发出各种装置,得到实际应用。该方法是由微生物将有机溶剂分解。因耗能非常低,运转费也很便宜而受到人们重视,特别是在欧洲,以德国为中心进行技术开发,应用实例逐渐增多。其缺点是对各种有机溶剂具有选择性,使其应用领域受到限制。目前,已在废水处理厂、饲料加工厂等场合,用于硫化氢、低分子醛类、乙醇及有机酸等极性物质的脱臭。用于彩色胶卷乳剂涂布干燥过程中产生的甲醇、乙酸乙酯的治理也取得很好效果。用于处理非亲水性的甲苯、二甲苯等芳香族化合物的生物处理技术也已开发成功。该方法与其它方法相比,占地面积大是其另—缺点。(4)其它方法除上述3种已经工业化的方法外,还有2种尚处于实验室研究阶段。a) 固体膜分离净化法该法是用膜分离来净化有机废气,气体的膜分离过程是利用被分离组分对膜的渗透性能差异实现的。国内科学家已进行了以管式硅橡胶膜分离处理含苯废气的研究,测定出二甲苯对空气的分离因子,井推导出分离因子与流过管式膜分离器的气体雷诺数关系。利用膜分离方法将低浓度有机废气富集,然后加以回收或以催化燃烧方法处理的研究,目前处于实验室研究阶段。研究结果表明,对甲苯、二甲苯的脱除,净化率可达到90%,浓缩比可达10-20倍,可大大降低处理低浓度、大风量苯系物废气成本。故膜分离技术用于低浓度、大风量含苯系物废气处理不失为一种经济有效的新途径。b) 光催化氧化技术国外科学家利用臭氧作为辅助氧化剂,进行了光催化氧化苯的研究,以及各种光催化氧化反应为补偿技术的治理含苯、甲苯、二甲苯、乙基苯废气的研究。研究表明,光催化氧化反应同活性炭吸附、催化燃烧法等补偿技术相比,具有经济潜力。治理低浓度、大风量有机废气,无论采用哪种方法,耗用资金都较高。相比之下,目前较经济有效、应用最广的是活性炭吸附浓缩与催化燃烧组合法或活性炭吸附浓缩与活性炭回收有机溶剂组合法。固体膜分离法尚处在实验室研究阶段。生物处理法因其耗能低、运转费便宜,受到各国重视,工业应用实例和应用领域在不断扩大,是一种很有应用前景的技术。有鉴于此,针对低浓度、大风量有机废气的治理问题,杭州西子环保设备厂于1988年开发研制了蓄热式(换向型)催化燃烧器。该燃烧器采用了整体结构,经过两年的努力于1990年获得成功。1991年经浙江省科委鉴定后被评为省级新产品,并获得国家专利,1992年被评为国家级重点新产品,1996年获得国家环保局环境保护最佳实用技术(A类)。该燃烧器采用陶瓷作为蓄热材料,在相对表面积达到150-200m2/m3时,换热效率为90-95%,远远超过间壁式(列管式或板式)的换热效率,因而能耗明显降低。当废气浓度达到1-时,即可无耗运行,故运行成本极低。基本上而言,这是一种技术先进、结构新颖、高净化率、低能耗的VOC污染治理设备。但是整体式RCO也存在一些重大的缺点,其中换向时余气未能得到治理是换向型设备的共有问题,另外,维修也比较困难,在废气连续浓度高于4 g/m3时,催化床温度会升到600-700℃,如果长时间在高温下工作,对催化剂的寿命会有影响。此外,设备自重较大,也是其缺点。为解决整体式结构所存在的问题,该厂也相继成功开发了分体结构的催化净化器,(该产品2002年经浙江省科技厅鉴定)从而较好地解决了废气浓度高低波动时燃烧器的适应性问题,如废气浓度较高(超过3 g/m3)时,可在上部空间将热气体引出排放或回用,这一点是整体式RCO难以做到的,此外,分体式结构的维修、更换催化剂和电热管也比整体式方便,而且也较好地解决了换向时的余气治理问题。但设备的占地面积大,主机的占地面积几乎增加一倍,造价也高,控制也较复杂。
是的,印染污水处理技术研究属于化学工程与工艺范畴,因此可以作为化学工程与工艺论文的题目。
我国是印染纺织第一大国,而印染行业又是工业废水排放大户,据不完全统计,全国印染废水每天排放量为×106~×106t。印染废水具有水量水质变化大、有机污染物含量高、色度深、pH波动大等特点,过去常采用成本较低的生化法处理即可满足较低的排放标准。1处理印染废水的物理方法常用的处理印染废水的物理方法主要包括吸附、混凝、膜处理等。通常地,吸附和膜处理技术作为生物处理的深度处理技术;而混凝技术视具体情况可以放在生物处理工段的前面,也可以放在后面。这些技术都可取得较好的效果。不过一般来说此类技术只是对废水中的污染物进行了相间转移,并没有从根本上消除污染,而且相应材料消耗较大,增加了处理成本,限制了大范围的推广应用。吸附法当印染废水与多孔性物质混合或通过由其颗粒组成的滤床时,污染物就会进入多孔物质的孔隙内或者是黏附在表面而被除去。吸附法适用于低浓度印染废水,多用于深度处理。应用最多的吸附剂是活性炭,但单独采用活性炭吸附处理印染废水的成本很高。近些年来研究的重点主要在于寻找开发新型廉价易得的吸附剂,并对其进行改性来提高吸附性能,其种类和主要性能如表1所示。混凝法混凝工艺流程简单,操作管理方便。但由于染料品种繁多,单一混凝剂难以适应成分复杂的印染废水,因此开发新型高效无毒混凝剂,对现有药剂进行改性,争取做到一剂多用是目前该技术发展的趋势。目前常用的絮凝剂包括无机絮凝剂、有机絮凝剂及生物絮凝剂。无机絮凝剂主要有铝盐、铁盐等低分子混凝剂以及聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁等高分子混凝剂。传统的铝盐混凝一直占主导地位,其絮体小、形态稳定,对大部分染料废水处理效果比较理想,但反应较慢,受温度影响较大且有毒性;铁盐反应快、絮体大、易失稳沉淀,对疏水性染料脱色效率高,但对亲水性染料脱色不理想,投加量不当会使水体呈现黄色,COD去除率低。有人围绕着铁磁性物质展开研究,通过磁种混凝使非磁性污染物获得磁性,实现磁分离来缩短时间。等〔1〕将炼钢过程中产生的废渣粉碎(其成分中含有磁性铁氧化物)来处理纺织废水,沉降速度较FeCl3或PAC大10倍,对色度、SS、TOC、COD、总氮和总磷的去除率都较高;贾宏艺等〔2〕利用磁性纳米Fe3O4颗粒的超顺磁特性,在外加磁场的作用下将磁颗粒、亚铁盐及有机物形成的混凝体迅速沉降下来,COD去除率较只投加亚铁盐时高15%。有机高分子絮凝剂较无机絮凝剂絮凝速度快且稳定,用量少,受共存盐类、pH及温度影响小,产生的残渣也较少,因此应用前景更加广泛。主要品种有聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚胺等,由于合成高分子有毒性,因而天然无毒的高分子絮凝剂如壳聚糖日益受到重视。但壳聚糖只能溶解于弱酸性溶液,溶解度较小,在壳聚糖分子上引入基团对其进行改性,增强壳聚糖的螯合能力已经成为必然趋势。刘运学等〔3〕对比了羧甲基壳聚糖和壳聚糖对某毛巾厂印染废水的混凝处理效果,在相同工艺条件下前者得到的脱色率和COD去除率都优于后者。近些年生物絮凝剂发展迅猛,其对水中胶体和悬浮物具有絮凝作用,且无二次污染,具有高效、无毒、絮凝对象广泛、脱色效果独特等优点,但是成本较高,技术上还存在一些问题。膜分离膜分离技术由于无相变、设备简单、操作方便等优点,迅速发展日趋成熟并已形成工业化规模,但不适宜直接处理印染废水,否则极容易造成严重的膜污染且难以再生;膜分离技术多用于深度处理,降低和去除残存的有机物、色度并脱除无机盐分,分离前段工艺中形成的微生物、絮凝物或是投加的固体催化剂,与其他技术联用的效果极好,出水可以达到回用标准。丛利泽等〔4〕采用混凝沉淀法对COD高达2500mg/L,色度高达10000倍的印染废水进行预处理,后接膜生物反应器与纳滤膜分离系统组合工艺,处理后COD降到30mg/L,NH3-N降到8mg/L,色度为0,其中纳滤膜主要分离色素等生物难降解小分子物质。浙江某公司〔5〕采用超滤-反渗透联用处理印染废水,超滤可去除部分有机物及色度,更主要是去除可能污堵反渗透膜的胶体、细菌、病毒等杂质,延长了反渗透膜的清洗周期和寿命;反渗透可去除98%的盐分,完全去除硬度,同时对COD、色度也具有极高的去除作用,出水完全达到纯水标准。2化学氧化方法化学氧化能够使印染废水中的有机染料发生化学反应而被分解,常用的氧化剂包括O2、O3、ClO2、H2O2、新生态MnO2等。这些氧化剂都能与染料发生氧化还原反应,但由于成本高或效率低导致费用昂贵,于是人们纷纷添加催化剂来提高其氧化性能,通过产生氧化活性更高的˙OH来提高其氧化能力。印染废水中染料的颜色来源于染料分子的共扼体系—含不饱和基团—N=N—、C=C、—N=O、C=O、C=S—、—CH=N—等的发色体〔6〕。˙OH的标准氧化电位高达,是除元素氟以外最强的氧化剂,能够有效打破共扼体系结构,使之变成无色的有机分子,无选择地将绝大多数有机物彻底氧化成CO2、H2O和其他无机物。光化学氧化法光化学氧化印染废水不受盐离子种类、有机物浓度和pH波动的影响,无二次污染,操作条件温和。利用紫外光照射在TiO2的表面产生˙OH进而氧化有机污染物是当前实验室内最主要的方法,但对于色度较高的印染废水由于光透过性较差而使处理效果不够理想。于是研究重点正在从利用紫外光的光催化氧化向利用可见光的光敏化氧化转变。因为染料本身就是一种光敏化剂,能够被可见光激发向TiO2转移电子,形成的导带电子被水中的氧捕获,进而形成˙O2-和˙OH,这样协助催化剂被间接激发,从而扩大了可利用光的波长范围,甚至可以直接利用太阳光,极大地降低了处理成本。在实验室内采取的措施有:改变光收集装置透镜聚焦〔7〕、复式抛物线集光器〔8〕、镀发光剂〔9〕、联合类Fenton技术〔8-10〕等,这些都得到了良好的处理效果。在突尼斯占地50m2的光敏化氧化工艺中试装置的运行结果表明,太阳光能够去除难降解有机物和色度〔11〕,甚至较实验室内有更高的效率(量子产率达15%),并提高了废水的可生化性,这在阳光充沛的地区具有极大的意义,只是太阳光的光效率过低,使得处理设施占地面积庞大。电化学氧化法关于电化学氧化的研究主要集中在对电极的改进上,以提高电极材料的催化性能,提高电流效率降低能耗。温轶等〔12〕以碳纳米管电催化电极做阳极,不锈钢片为阴极分解处理含活性艳红X-3B的模拟印染废水,在酸性条件下当电流密度为20mA/cm2时可以有效电催化氧化有机染料。等〔13〕以铌/硼掺杂金刚石为阳极来处理4种偶氮染料,与Pt/Ti相比,电耗更低,效率更高,脱色率高达90%。等〔14〕利用硼掺杂金刚石拉西环形阳极在双极滴流塔反应器中处理碱性红29,其分解率达99%,最优的条件下脱色率和COD去除率分别为和91%,而电流密度仅1mA/cm2。实际印染废水往往含有大量无机盐类,导电性较强,无需额外投加电解质。研究表明,当废水中含有卤化物时电解效率会提高,其中NaCl影响最大,不仅能降低电耗,利于絮凝,还能在阳极形成ClO-继续氧化。等〔15〕还发现Na2SO4也有相似效果可生成S2O32-,但效果没有NaCl明显。另外通过电解产生的O2或是外界提供的O2还可以在阴极上还原产生H2O2,类似与Fenton试剂联用。JunshuiChen等〔16〕将Fe2+换成Co2+,获得了更强的催化能力,对溴邻苯三酚红的分解更加迅速。电化学方法处理印染废水快速高效,优点众多,但由于价格昂贵,实际应用并不多,目前着重在对微观机理、中间产物及其毒性的研究。湿式氧化法湿式氧化法(WAO)是在高温高压条件下,利用溶解的氧气将废水中有机物氧化的方法。该工艺操作条件苛刻,对反应器要求严格,且停留时间较长。旨在降低反应温度和压力的湿式催化氧化技术(CWAO)近年来受到广泛的重视和研究。如何使反应条件变得更加温和是湿式催化氧化工艺的关键。有人投加H2O2、O3等氧化性物质来降低操作条件,也有人制备高效催化剂尝试在常压较低温度下处理染料溶液。Sung-ChulKim等〔17〕以10gAl-Cu柱状黏土催化H2O2处理1000mg/L的活性蓝19溶液,常压、80℃下,20min内可完全将其去除,还抑制了Cu的溶出。YanLiu等〔18〕在常温常压下向500mg/L的甲基橙模拟染料废水通入空气,采用Fe2O3-CeO2-TiO2/γ-Al2O3作为催化剂,脱色率、COD去除率和TOC去除率分别可达、和;HongzhuMa等〔19〕在常压、35℃、pH=5的条件下,用CuO-MoO3-P2O5催化氧气处理300mg/L的甲基橙溶液,脱色率仅有55%,而在相同条件下亚甲基蓝10min的脱色率就可达。法Fenton试剂是由H2O2与Fe2+混合组成的氧化体系,H2O2在酸性条件下(一般pH<)被Fe2+或Fe3+催化分解产生高活性的˙OH和˙O2H,同时Fe离子还具有絮凝作用。等〔20〕采用Fenton法处理印染纺织废水时发现Fe离子絮凝的效果远大于自由基的氧化作用。此技术去除效率高,易操作,但是酸性的反应环境会造成设备腐蚀,因此在排放前须进行中和处理,且出水中Fe2+排放浓度高。李绍锋等〔21〕采用Fenton试剂对9种活性染料所配水样进行处理,pH在3~5之间,Fenton试剂对9种染料的降解效果均较好,色度去除率达90%以上,COD去除率在40%~80%之间。反应后的UV-VIS吸收光谱区已无N=N双键及芳香结构的特征吸收,说明染料分子中此部分结构已被Fenton试剂彻底破坏。单独采用Fenton试剂氧化印染废水中的有机物时H2O2的消耗量过大,处理成本高,一般需与其他技术联用。近年来有人在Fenton工艺里引入紫外〔20〕、草酸盐等或是固定催化剂〔22-24〕,可进一步增强其氧化能力、扩大适用的pH范围和抑制Fe的溶出。JiyunFeng等〔25〕把Fe涂在斑脱土上作为光Fenton催化剂氧化偶氮染料OrangeⅡ,脱色率100%,TOC去除率达50%~60%。án等〔8〕对比了光Fenton技术在投加草酸盐与否时处理活性蓝4溶液的效果,发现前者有助于创造低pH氛围,提高了反应速率,且COD、TOC的去除率都优于后者。微波诱导催化氧化法微波是指波长为1mm~1m、频率为300~300000MHz的一种电磁波。在液体中微波能使极性分子高速旋转,产生热效应;许多磁性物质如过渡金属及其化合物、活性炭等对微波有很强的吸收能力,常作为诱导化学反应的催化剂,当受微波辐射时不均匀的表面会产生许多“热点”,其能量比其他部位高得多,诱导产生高能电子辐射、臭氧氧化、紫外光解和非平衡态等离子体等多种反应,可以产生高温并形成活性氧化物质,从而使有机物直接分解或将大分子有机物转变成小分子有机物。张国宇等〔26〕以颗粒活性炭为催化剂微波诱导氧化雅格素红BF-3B150%染料废水,较单独使用微波氧化和活性炭吸附两者时都具有明显的优越性,最优条件下色度和COD去除率分别为、。微波辐射能有效解吸活性炭表面的有机物,使活性炭再生并有利于有机物的消解和回收再利用。但是活性炭的机械强度较差,微波、高温及水力扰动都会使其结构受到破坏甚至破碎,从而影响了其催化活性和寿命。近些年来所使用的催化剂逐渐转到金属及其化合物,例如张惠灵等〔27〕用CuO/γ-Al2O3替换活性炭,效果明显,当掺杂CeO2后脱色率又提高30%,还延长了催化剂的使用寿命;洪光等〔28〕以改性氧化铝诱导微波氧化处理雅格素蓝BF-BR染料,催化活性和使用寿命均优于颗粒活性炭。超声催化氧化法超声处理效果不受溶液色度影响,并可能实现完全褪色和100%矿化。超声空化能在液体中产生局部高温高压、高剪切力,诱使水分子及染料分子裂解产生˙OH自由基,另外溶解在溶液中的N2和O2也可以发生自由基裂解反应产生˙N和˙O自由基,进一步引发各种反应,使水中有机物矿化成无机物或转换成易生物降解的小分子化合物,还有可能促进絮凝。由于超声波产生的自由基浓度有限,能量转化率低,效果并不理想〔29〕,目前多使用催化剂〔30〕或者与其他氧化技术联用来提高效率。等〔31〕发现超声提高了光催化分解酸性橙52的效率和TOC的去除率,并且不受Cl-的影响,可能是超声波增加了催化剂的表面积,提高了传质速度,同时在催化剂表面生成的H2O2有利于产生˙OH。Ki-TaekByun等〔32〕在多泡声致发光条件下30min内去除亚甲基蓝,较普通TiO2催化UV快得多,但同时证实了微气泡在崩溃瞬间发出的光对染料的氧化几乎不起作用。JianhuiSun等〔33〕研究表明超声可以显著增加低Fe2+浓度的Fenton试剂氧化酸性黑1的能力,最适条件下30min去除率达到,避免了普通Fenton含铁污泥的问题。üyer等〔34〕发现超声对O3和UV有催化作用,可以提高O3的传质,同时在催化剂表面生成的H2O2有利于产生˙OH,当3种方法协同作用时,酸性红7的分解速率大大提高。符德学等〔35〕采用超声协同钛铁双阳极电解体系氧化含有碱性湖蓝5B的印染度水,集超声空化、阳极催化氧化、电生自由基氧化和电絮凝等技术于一体,COD去除率达到,脱色率达到。3结束语上述方法用来处理印染废水各有优劣,物理法总体上处理成本较高,其中的吸附法和膜分离技术适合于作为深度处理技术;化学氧化处理效率高、二次污染较少,越来越受到青睐,但直接用于生产则费用昂贵,这限制了这些高效技术的实际应用。比较有效的处理工艺是将化学氧化技术与生化技术结合,充分发挥各自的优势,通过物化处理减少印染废水的生物毒性,提高可生化性,再采用处理成本较低的生化法进一步处理。吸附法和膜分离技术作为出水要求严格的工艺或回用水技术较为合适。更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作,提升中标率,您可以点击底部官网客服免费咨询:
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生物强化脱色处理印染废水的中试研究 (国家环境保护水污染控制工程技术<浙江>中心,浙江杭州310007)摘要:为解决印染废水生化处理效果差的难题,开发了复合水解酸化/悬浮生物滤池的印染废水生化处理工艺,并在此基础上投加专性脱色菌进行生物强化脱色处理。结果表明,在稳定运行条件下,系统对色度的去除率提高了10% ~20%,对色度的总去除率达到80%以上,对COD的去除率达到90%左右。可见,通过生物强化技术提高生化处理的脱色能力是可行的。关键词:印染废水;复合水解酸化;悬浮生物滤池;脱色 中图分类号: X703文献标识码: C文章编号:1000-4602(2010)23-0091-03印染废水成分复杂、生物降解性差,用传统的生物法处理难度大,因此开发新工艺及新技术提高生物降解效率是印染废水处理的研究热点[1~4]。生物处理效果取决于有效微生物的活性和数量,生物强化技术通过向生物处理系统内引入具有特定功能的微生物,能提高有效微生物的浓度,增强对难降解污染物的降解能力,提高降解速率[5]。 复合厌氧反应器(AHR)是在第二代反应器的基础上开发的第三代水解厌氧反应器,AHR反应器的下部是高浓度的颗粒污泥,上部是由填料及附着的生物膜组成的滤料层,二者的结合很大程度上提高了反应器的有效容积、降低了污泥流失、提高了处理效率[6];悬浮生物滤池采用悬浮生物填料,对微生物具有良好的吸附和网捕作用,能有效减少微生物的流失,具有广泛的应用前景[7]。笔者选用复合水解酸化/悬浮生物滤池作为生化处理工艺,并在此基础上投加专性脱色菌种,同时采用脉冲布水技术,强化了布水过程中废水与微生物的接触,提高了传质效率,且不增加额外的运行费用,将该工艺应用于实际印染废水处理中试,取得了较好的处理效果。1材料和方法1·1废水水质及菌种 废水取自绍兴某棉布印染企业调节池,该废水成分复杂、污染物浓度高、可生化性差,废水中含有活性染料、还原染料、直接染料等多种染料及助剂,其pH值为12~14、水温约为40℃,为保证进水水质稳定,采用延时继电器控制提升泵每隔1 h采水1次,其综合水质如下: COD为1 000~2 800 mg/L、BOD5为300~500 mg/L、SS为150~200 mg/L、色度为300~1 000倍。接种污泥取自绍兴污水处理厂的污泥浓缩池。专性菌种是从印染废水及工业废水处理厂的活性污泥中筛选、分离得到的高效脱色菌株,对印染废水具有良好的脱色效果[7]。1·2试验装置与方法 中试采用复合水解(A) /悬浮生物滤池(O)串联工艺(见图1),用延时继电器控制提升泵,将调节池废水泵入储水池,不同时间段的废水在储水池内均匀水质、水量,并调节其pH≤10后泵至脉冲布水器。后者储存3~5 min的水量后将水瞬间布入水解酸化池底部,与厌氧菌及兼氧菌充分接触,将不溶性颗粒分解为可溶性物质、大分子物质分解为小分子物质,从而提高废水的可生化性,为后续好氧处理奠定基础,同时破坏染料的发色基团,去除废水的色度。A段出水溢流到O段,在O段填料与充氧废水充分接触,利用生物膜上微生物的新陈代谢作用,将废水中的有机物去除。 复合水解酸化池的总有效容积为2 m3,填充区容积为1m3,填充尺寸为1 cm×1 cm×1 cm的立方体悬浮生物填料;悬浮生物滤池的有效容积为,填充尺寸为2 cm×2 cm×2 cm的填料。1·3取样及分析方法 定期取组合工艺的进水、A池及O池出水,分析COD、色度、pH的变化情况。COD:重铬酸钾法;BOD5:微生物膜法; pH:便携式pH计;色度:稀释倍数法。2结果与讨论2·1生物强化对去除COD及色度的影响 试验考察了生物强化脱色前、后系统对COD及色度的去除效果(见图2)。在稳定运行阶段,A段的停留时间为14 h,O段的停留时间为10. 5 h,中试分两个阶段进行:第一阶段未投加脱色菌(18~34d),第二阶段为脱色菌强化处理期(35~52 d),其中前5 d为挂膜阶段。 由图2可以看出,在中试期间,进水COD浓度波动较大,生物强化前好氧出水的COD浓度基本稳定在150 mg/L左右,强化后出水COD浓度稳定在100 mg/L左右,略低于强化前的。进水色度为300~1 000倍,强化脱色后好氧出水色度由110~180倍逐渐降低到100倍以下。 投加脱色菌后,系统对COD的去除率未发生明显变化,而对色度的去除率由70%左右提高到80%以上,最高达到90%。可见,脱色菌可有效提高生化系统对色度的去除率,但对COD的去除无明显促进作用。2·2生物强化脱色的机理分析 图3为A段及O段生物强化脱色前、后系统对COD及色度的去除率变化曲线。 由图3可以看出, A段未投加脱色菌时,对COD和色度的去除率曲线基本重合,而投加脱色菌后A段的脱色率提高,且对COD和色度的去除率曲线分离。这是由于未投加脱色菌时,A段对COD的去除主要是通过去除非溶解性SS而实现的[6、8],而SS浓度的高低与表观色度的大小成正比,因此对COD与色度的去除率基本重合;投加脱色菌后,由于投加的脱色菌不能以染料分子作为直接碳源,而只能破坏其发色基团,将其还原分解为苯胺类化合物,再通过好氧工艺使这些物质矿化,且脱色率对SS去除率的依赖性降低,因此脱色率曲线与COD去除率曲线分离。 由图3还可知,生物强化脱色前、后O段的脱色率无明显变化,而对COD的去除率却略微增加,这符合脱色菌将染料分解为苯胺类化合物,再通过好氧工艺降解的推测。同时也反映出废水中残留的染料量占全部COD浓度的比例较低,而这也符合印染废水的特点。3结论①采用复合水解酸化/悬浮生物滤池作为生化处理工艺,并在此基础上投加专性微生物菌种,同时采用脉冲布水技术,当A段停留时间为14 h、O段停留时间为10. 5 h时,系统对色度的去除率可达到80%以上,对COD的去除率为90%左右。②生物强化脱色后,系统脱色率提高了10%~20%,且脱色菌不能以染料为直接碳源,只能将其还原分解为苯胺类化合物,再经好氧工艺使其矿化,故对COD的去除率提高不明显。③采用生物强化脱色技术能有效提高生化处理的脱色率,可有效降低深度处理费用,为废水的资源化利用奠定了基础。参考文献:[1]谢春生,黄瑞敏,肖继波,等.曝气生物滤池—纳滤深度处理印染废水的研究[J].中国给水排水, 2007, 23(15): 69-72.[2]洪俊明,洪华生.厌氧—好氧MBR组合工艺处理蒽醌活性染料废水[J].中国给水排水, 2008, 24(1): 51-53.[3]王白杨,张卓,何慧.生物/化学/物理联合工艺处理高温印染废水并回用[J].中国给水排水, 2008, 24(17):75-78.[4]尤隽,任洪强,严永红.厌氧/缺氧/好氧工艺处理印染废水[J].中国给水排水, 2007, 23(18): 63-64.[5]马放,郭静波,赵立军,等.生物强化工程菌的构建及其在石化废水处理中的应用[ J].环境科学学报,2008, 28(5): 885-891.[6]李晓东,孙铁珩,李海波,等.低温处理生活污水的复合厌氧工艺研究[J].安全与环境学报, 2008, 8(1):40-43.[7]白俊跃,徐灏龙.悬浮生物滤池A/O工艺处理印染废水[J].印染, 2008, (9): 31-33.[8]杨健,居志华,吴敏.复合式厌氧反应器预处理低温城市合流制污水中试[J].中国给水排水, 2007, 23(5):58-61.