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环保工程

环保工程

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2018-3-2     浏览次数:    

环保工程:

       环境工程(Environmental Engineering)是研究和从事防治环境污染和提高环境质量的科学技术。环境工程同生物学中的生态学、医学中的环境卫生学和环境医学,以及环境物理学和环境化学有关。由于环境工程处在初创阶段,学科的领域还在发展,但其核心是环境污染源的治理。


主要有水体污染控制、生活用水供给、大气污染控制、固体废物处置等。


水体污染控制

       水体的污染并没有严格的定义和固定不变的标准。可以要求水体水质:①维持自然状态;②符合饮用水原水要求;③适于鱼类的生存和繁殖;④适于农业灌溉;⑤适于游泳和其他水上文体活动;⑥符合各种工业用水原水的要求;⑦不呈现不洁状态等。对于这些水体的水质,许多国家都规定有具体的要求。中国颁布有《地面水环境质量标准》,作为控制水体污染的依据。水体污染源主要来自生活污水、工业废水、农业废水和降水引起的地面径流;滨海地区的地下水体,还有海水入侵。水体污染物主要有:①病原体,如病菌、病毒和寄生虫卵等;②来源于动植物的有机物,如动植物排泄物、动植物残体、机体的组分等,它们在水体中的细菌作用下消耗溶解氧;③植物养料,主要有氮、磷化合物,将使潺湲的水体出现富营养化;④有毒有害的化学品,如含氯农药(DDT、六六六等)、表面活性剂、重金属盐类、放射性物质等;⑤其他,如油脂、酸、碱、温水,悬浮物等(见废水水质)。进入水体的污染物,有些在微生物的作用下能够降解,如生活污水中有机物,在细菌的作用下大多转化为重碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐等无机物;有些不能降解,如大多数无机污染物。水体的降解作用、稀释作用和周围环境的换质作用(如从水面上的空气中吸收氧),使得受污染的水体水质趋于复原的能力,称为自净能力。当污染物量不超过自净能力时,水体基本上维持正常状态;当超过自净能力时,水体就会呈现不洁状态。
       水体污染的控制措施,除加强污染源的管理,以降低废水量和污染量外,政府应制定和颁布法规以控制废水的排放,如中国政府制定和颁布了《中华人民共和国水污染防治法》、《工业“三废”排放试行标准》等法规。城镇应建设完善的排水管系和废水处理厂,并制定和实施管理制度。工业布局和工艺要考虑环境要求。生产废水必须处理后出厂(见工业废水治理),废水再用,特别是建立废水灌溉系统,是防止废水污染水体的有效途径。


生活用水供给

       饮用水的品质直接影响人体健康。城镇应建设完善的给水系统,向居民供应符合《生活饮用水卫生标准》的饮用水(见用水水质)。给水水源的严格保护、原水的完善处理(见给水处理厂)和给水管网的精心养护(见给水管网养护)是确保供水水质优良的有力措施。


大气污染控制

       大气污染对不同范围内的大气质量要求是不同的。空旷地区应当保持空气的自然质量。城区的空气应当有较高的质量。污染源的局部空间特别是车间内部空气质量的要求可以低些,但不应危害工作人员或居民的健康。中国颁布了《大气环境质量标准》、《工业企业设计卫生标准》等规章以便控制大气污染。大气污染有局部性的,如室内污染、个别烟囱的污染;有地区性的,如城市交通污染。由于空气是流动的,局部性的污染可以成为地区性的,地区性的污染范围扩展后,甚至成为全球性的。

       大气污染会造成降尘量增加,能见度降低,树木生长不良,甚至枯萎。但是,最主要的危害是影响人类健康,轻则致病,重则死亡。由大气的硫污染引起的1952年伦敦烟雾事件,造成4000人死亡。大气污染引起的酸雨,伤害植物,腐蚀建筑物,受害面积较广,正引起严重关注。
       大气污染源主要是矿物燃料(煤、石油、燃气)的燃烧。某些工业生产过程排放的污染物也污染大气,但一般只影响附近地区。大风和车辆行驶造成尘土飞扬,有时也污染大气(见交通工程)。火山爆发是另一个污染源。
       大气污染物主要有:①烟尘。一切非气态污染物的统称,也称颗粒物,主要是粉尘和烟。粉尘一般来自表土。烟是不完全燃烧的产物,主体是碳粒,吸附有其他杂质。烟尘的危害是降低大气的一般质量和能见度。但是,加铅汽油燃烧时形成的铅粒和工业生产中的粉尘和烟雾,可以直接致病。②一氧化碳。燃料燃烧不完全的产物,是无色、无臭、有毒的气体,略轻于空气,扩散较快。在交通繁忙的城市,地面空气中的一氧化碳来自汽车,浓度有时高达10~100ppm,而在浓度为10ppm的空气中生活8小时,就可能影响人们的精神活动。③二氧化硫。含硫矿物燃料燃烧的产物。在中国主要来自烧煤的锅炉和炉灶。腐蚀器物,刺激呼吸道。用烟囱向高空扩散时,常氧化为三氧化硫,形成硫酸或硫酸盐,溶入雨滴,会出现pH值低于5的酸雨。④氮氧化物。一氧化氮、二氧化氮等氮氧化物是燃料在高温下燃烧的产物,大气中的氮在高温下能氧化成一氧化氮,进而转化为二氧化氮。氮氧化物在大气光化学反应中是反应物,浓度高时直接影响健康。⑤碳氢化合物。一般是汽油燃烧不完全的产物。浓度较低不直接危害健康,但在大气光化学反应中是反应物。⑥光化学反应氧化剂。在阳光照射下氮氧化物和碳氢化合物的反应产物,臭氧、一氧化氮、二氧化氮、过氧乙酰硝酸酯(PAN)、甲醛、丙烯醛、硝酸等的混合体,是二次污染物。它们的污染参数是总氧化剂。含光化学反应氧化剂的烟雾称光化学烟雾,曾造成严重危害,对健康的综合影响尚在研究中。浓度在约0.1ppm就有刺激眼膜和呼吸道的症状。此外,硝酸可能是造成酸雨的另一个因素。⑦二氧化碳。在通常情况下大气中的二氧化碳,由于植物的光合作用和生物的呼吸作用,浓度一般处于平衡状态。然而日益增加的矿物燃料燃烧量使大气中的二氧化碳浓度呈上升趋势。由于二氧化碳有温室效应,有人认为有可能引起地球大气平均温度增加、极冰融化,造成严重的环境问题。
       大气污染的控制措施,造林和城市绿化有助于大气质量的改善,营造防风林带可以防止尘土扩散。但大气污染的防治主要在于:①能源革新。有可能时,用无污染能源(太阳能、风能、地热水能、电能和蒸汽),或低污染能源(燃气和油类)替代煤。煤的分配也要顾及污染控制,低硫煤应分配给炉灶和小型燃烧设备,较易采用防止污染措施的大型燃烧设备应分配含硫较高的煤。含硫高的燃料可用脱硫技术降低硫含量。燃气的脱硫技术见城市燃气净化。②设备和操作的革新。革新除尘设备有助于烟尘量的降低,提高燃烧设备的效率可以降低一氧化碳和碳氢化合物的污染量。火焰温度的控制,可以减少氮的氧化和二氧化碳的分解。汽车废气污染的防治主要依靠革新汽车的燃烧系统,已进行了大量的研究,仍在不断革新中。汽车废气中的铅粒只有不用加铅汽油才能消除。③废气处理。是大气污染防治的最后手段。烟气中的粉尘可以用过滤、洗涤、离心分离、静电沉降、声波沉降等方法与气流分离。去除烟气中的二氧化硫有多种方法:将石灰石粉末吹入燃烧室,与二氧化硫化合成灰分;用碱性物质吸收或吸附二氧化硫,然后利用;在催化剂作用下燃烧烟气,使二氧化硫转化为三氧化硫、烟气冷却时与冷凝水结合为硫酸。烟气中的氮氧化物也可用化学方法去除。


固体废物处置

焚化
       固体废物的处置方法有掩埋、焚化或加工利用。焚化也可以看作是一种处理方法。因为灰烬仍要处置。固体废物特别是垃圾的收集和储放既要花钱少,又要不影响环境卫生。①农业固体废物(秸秆、畜粪)一般都是有机物,中国农村历来用作饲料、燃料和肥料。2010年以来,用沼气发酵法处理农业固体废物。沼气是清洁方便的燃料,残渣是良好的肥料。工业固体废物量少时,常作为垃圾处理。量多时,先考虑利用(见工业废渣及其应用);无法利用时才掩埋或焚化。有毒有害的废物掩埋前要经过无害化处理,无法处理的密封后掩埋。③城市垃圾是城市中固体废物的混合体。在中国,厨房剩余物质习惯上和垃圾分别收集,用于喂猪和肥田。处置垃圾的方法主要是掩埋,少数焚化,也用于堆肥。掩埋包括填地、填坑、改沼泽地为场地和弃之于海。弃海即使未见不良后果,远期堪虑。以往掩埋垃圾和简单的倾弃相近,继续污染环境并造成鼠患。要求每日倾弃的垃圾当天用泥土掩盖并压实,称卫生掩埋。垃圾掩埋场绿化后,经过10年或更长的时间可在上面建房。掩埋场上可用卫生掩埋法造假山,可增加垃圾掩埋量,美化环境。采取废旧物资回收措施,可以减少垃圾的数量。
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