《化工环境工程概论》课件第二章.doc

第二章 化工对环境的污染授课方式：讲课教学目标：使学生了解化工对环境造成的污染。教学重点：1 化工环境污染概况； 2 化工污染物种类及来源； 3 化工污染的特点。（水污染、大气污染、固体废物污染）教学难点：化工污染的特点。教学时数：2学时授课内容：第一节 化工环境污染概况（15分钟）化学工业是环境污染较为严重的部门，从原料到产品，从生产到使用，都有造成环境污染的因素。我国的工业污染在环境污染中占70%，然而，我国工业污染治理的发展还远远落后于工业生产的发展。到目前为止，我国工业废水治理率仅20%，工业废气治理率为56%，工业废渣治理率为50%。国外化工污染大体可以分为三个阶段：1 化学工业污染的发生期：大约在19世纪末，主要污染物是酸、碱、盐等无机污染物，有机污染物非常少，污染物质种类比较单一，环境问题尚不明显；2 化学工业污染的发展时期：从20世纪初到20世纪40年代，进入主要以煤为原料的煤化学工业时期，无机化学工业规模和数量不断扩大，有机化学工业也开始发展，有机污染对环境污染的影响加大，化学工业污染现象显得更加严重；3 化学工业污染的泛滥时期：从20世纪50年代开始，化学工业进入了以石油和天然气为主要原料的“石油化学时代”，污染类型由煤烟型转化为石油型污染，环境污染泛滥成灾。第二节 环境问题（30分钟）一、化工污染物的种类（10分）按产生的原因和进入环境的途径化学反应不完全所产生的废料副反应所产生的废料燃烧过程中产生的废气冷却水设备和管道的泄漏其他化工生产中排出的废物按污染物的性质无机化学工业污染有机化学工业污染按污染物的形态废气废水废渣化工“三废”二、化工污染物的主要来源（20分钟）1化工生产的原料、半成品及产品（1）化学不完全反应：所有化工生产原料有一个转化率的问题，“三废”实际上是生产过程中流失的原料、中间体。（2）原料不纯：化工原料本身纯度不够，杂质排放掉，造成环境污染。（3）“跑、冒、滴、漏”：生产设备、管道等封闭不严密；或由于操作水平跟不上；物料储存、运输及生产过程中的泄漏等。2化工生产过程中排放出的废物（1）燃烧过程：燃料的燃烧产生大量的废气和烟尘。（2）冷却水：直接冷却水中会含有化工物料 间接冷却防腐剂、杀藻剂、热污染（3）副反应：副产物回收困难，一般作为废料排弃。（4）生产事故造成的化工污染：设备事故、工艺过程事故等。第三节 化工污染的特点（45分钟）一、水污染的特点（25分钟）化工废水：化工生产过程中所排出的废水。包括生产废水较为清洁，不经处理即可排放或回用的化工废水（如冷凝水）；生产污水污染较为严重，需处理才可以排放的化工废水。化工废水的污染特点有毒性和刺激性生化需氧量（BOD）和化学需氧量（COD）都较高PH不稳定：时而强酸性，时而强碱性营养化物质较多：P、N过高废水温度较高：热污染油污染较为普遍恢复比较困难BOD即“生化需氧量”或“生物需氧量”，是水中有机物含量的一个间接指标。一般指在1L污水或待测水样中，微生物氧化、分解有机物所消耗的水中的溶解氧毫克数（其单位为 mg/L）。 BOD的测定条件一般规定在20下5昼夜，故常用 BOD5符号表示.消耗水中溶解氧，威胁水生生物的生存。COD化学需氧量，在一定条件下，用强氧化剂（K2Cr2O7、KMnO4)氧化水中有机物和其他一些还原性物质时所消耗氧化剂的量，以氧的每升毫克数表示。根据所用氧化剂的不同，表示为CODCr、CODMn.富营养化富营养化是一种氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。在自然条件下，随着河流夹带冲击物和水生生物残骸在湖底的不断沉降淤积，湖泊会从平营养湖过渡为富营养湖，进而演变为沼泽和陆地，这是一种极为缓慢的过程。但由于人类的活动，将大量工业废水和生活污水以及农田径流中的植物营养物质排入湖泊、水库、河口、海湾等缓流水体后，水生生物特别是藻类将大量繁殖，使生物量的种群种类数量发生改变，破坏了水体的生态平衡。大量死亡的水生生物沉积到湖底，被微生物分解，消耗大量的溶解氧，使水体溶解氧含量急剧降低，水质恶化，以致影响到鱼类的生存，大大加速了水体的富营养化过程。水体出现富营养化现象时，由于浮游生物大量繁殖，往往使水体呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等，这种现象在江河湖泊中叫水华，在海中叫赤潮。在发生赤潮的水域里，一些浮游生物暴发性繁殖，使水变成红色，因此叫“赤潮”。这些藻类有恶臭、有毒，鱼不能食用。藻类遮蔽阳光，使水底生植物因光合作用受到阻碍而死去，腐败后放出氮、磷等植物的营养物质，再供藻类利用。这样年深月久，造成恶性循环，藻类大量繁殖，水质恶化而有腥臭，造成鱼类死亡。水体富营养化的危害主要表现在三个方面。(1)富营养化造成水的透明度降低，阳光难以穿透水层，从而影响水中植物的光合作用和氧气的释放，同时浮游生物的大量繁殖，消耗了水中大量的氧，使水中溶解氧严重不足，而水面植物的光合作用，则可能造成局部溶解氧的过饱和。溶解氧过饱和以及水中溶解氧少，都对水生动物(主要是鱼类)有害，造成鱼类大量死亡。(2)富营养化水体底层堆积的有机物质在厌氧条件下分解产生的有害气体，以及一些浮游生物产生的生物毒素(如石房蛤毒素)也会伤害水生动物。(3)富营养化水中含有亚硝酸盐和硝酸盐，人畜长期饮用这些物质含量超过一定标准的水，会中毒致病等等。我国湖泊、水库和江河富营养化的发展趋势非常迅速。19781980年大多数湖泊处于中营养状态，占调查面积的91.8%，贫营养状态湖泊占3.2%，富营养状态湖泊占5.0%。短短10年间，贫营养状态湖泊大多向中营养状态湖泊过渡，贫营养状态湖泊所占评价面积比例从3.2%迅速降低到0.53%，中营养状态湖泊向富营养状态过渡，富营养化湖泊所占评价面积比例从5.0%剧增到55.01%1。例子：昆明滇池水质在20世纪50年代处于贫营养状态，到80年代则处于富营养化状态，大型水生植物种数由50年代的44种降至20种，浮游植物属数由87属降至45属，土著鱼种数由15种降至4种。二、大气污染的特点（10分钟）化工废气：化工生产过程中排放的气体。易燃、易爆气体较多：醛、酮、易聚合的不饱和烃排放物大都有刺激性或腐蚀性：SO2、NOx、Cl2、HF浮油粒子种类多、危害大：粉尘、烟气和酸雾等化工废水的污染特点三、固体废物对环境污染的特点（10分钟）废渣：工矿企业的生产过程中所排放出的丢弃物质。按来源可分为：冶金废渣、采矿废渣、燃料废渣、化工废渣。工业废渣对环境的污染：1 对土壤的污染：直接污染。存放废渣占用场地，在风化作用下到处流散，既污染土壤，又会导致农作物受到影响。土壤受到污染很难恢复，甚至永远变为不毛之地。2 对水域的污染：间接污染。废渣通过人为投入、被风吹入、雨水带入等途径进入地面水或渗入地下水，破坏水质。3 对大气的污染：间接污染。在一定温度下，由于水分作用，是废渣中的某些有机物分解，产生有害气体扩散到大气中，造成大气污染。四、化工污染防治途径要有效控制污染源，应从两个方面考虑：一是减少排放；二是加强治理。HgSO41采用少废无废工艺，加强企业管理如制造乙醛，用乙炔为原料，硫酸汞最催化剂，利用水合法： CHCHH2O CH3-CHO由于此法易造成汞污染，改用乙烯作原料，利用直接氧化法：CH2CH21/2O2CH3CHO此法不用汞作催化剂，从而避免汞污染。改变原料线路、生产方法的同时，改进生产设备也是实现清洁生产、控制污染源的重要途径。另外，提高设备、管道的严密性，加强企业的管理，提高操作人员的素质，减少原料产品漏损，降低污染程度。生产过程采用密闭循环系统是防治化工污染的发展方向。在生产过程的废物通过一定的治理技术，重新回到生产系统加以利用，避免污染物排入周围环境，同时提高原料的利用率、产品的产率。这种密闭循环系统又称“零排放”系统，既可降低原料的消耗，又减少污染物危害。2加强废物综合利用的资源化要实现化工的可持续发展，必须走由“末端治理”向“清洁生产”转变的道路，加强废物的资源化利用。清洁生产是指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等措施，从源头削减污染，提高资源利用效率，减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。 是要从根本上解决工业污染的问题，即在污染前采取防止对策，而不是在污染后采取措施治理，将污染物消除在生产过程之中，实行工业生产全过程控制。清洁生产的定义包含了两个全过程控制：生产全过程和产品整个生命周期全过程。对生产过程而言，清洁生产包括节约原材料和能源，淘汰有毒有害的原材料，并在全部排放物和废物离开生产过程以前，尽最大可能减少它们的排放量和毒性。对产品而言，清洁生产旨在减少产品整个生命周期过程中从原料的提取到产品的最终处置对人类和环境的影响。思考题：1人类与环境的辩证统一关系表现在哪里？ 2化工污染物的特点是什么?