1、 环境污染控制技术综述环境污染控制技术综述自然界的水循环 城市水环境建设与治理新技术研讨交流会城市水环境建设与治理新技术研讨交流会城市水环境建设与治理新技术研讨交流会城市水环境建设与治理新技术研讨交流会城市水环境建设与治理新技术研讨交流会城市水环境建设与治理新技术研讨交流会社会水循环 城市水环境建设与治理新技术研讨交流会城市水环境建设与治理新技术研讨交流会城市水环境建设与治理新技术研讨交流会城市水环境建设与治理新技术研讨交流会城市水环境建设与治理新技术研讨交流会城市水环境建设与治理新技术研讨交流会 城市水环境建设与治理新技术研讨交流会城市水环境建设与治理新技术研讨交流会城市水环境建设与治理新技
2、术研讨交流会城市水环境建设与治理新技术研讨交流会城市水环境建设与治理新技术研讨交流会城市水环境建设与治理新技术研讨交流会降降 水水蒸蒸 发发径径 流流海海 洋洋回回 水水处理工程处理工程水资源开发水资源开发城市用水城市用水自然水循环自然水循环社会水循环社会水循环城市水循环城市水循环 自然循环自然循环平衡平衡破坏破坏取水取水排放排放水污染控水污染控制工程制工程平衡平衡破坏破坏给水给水处理处理社会循环社会循环水的社会循环对自然（原始）循环的影响水的社会循环对自然（原始）循环的影响水循环的属性与特征1有限性（淡水资源、水环境容量）2可再生性（化学性质稳定、气液固和海陆空三相转变、周而复始、循环再生）
3、3价值性（生活、生产、生态服务、景观、文化娱乐功能，即直接经济价值和间接生态系统服务功能价值）4不可替代性（生命之源、农业命脉、工业血液、气候环境调节器）5利弊双重性（旱灾与洪灾）6时空分布不均匀性（雨量分布东南多，西北少）全球水资源形势全球水资源形势联合国有关组织对世界水资源状况做出全面评联合国有关组织对世界水资源状况做出全面评价时，采用以下主要指标：价时，采用以下主要指标： (1) 用水紧张指标用水紧张指标(Water Stress Index) 全球水资源形势全球水资源形势(2) (2) 以水资源开发利用程度作为用水紧张的分类指标以水资源开发利用程度作为用水紧张的分类指标 我国水资源状况
4、我国水资源状况水资源缺乏（人均仅世界平均值的水资源缺乏（人均仅世界平均值的1 14 4）城市人均占有的水资源量更低城市人均占有的水资源量更低时空分布不均时空分布不均水资源的有限性水资源的有限性全球水资源分布图全球水资源分布图水资源的可再生性水资源的可再生性自然再生（周期性）自然再生（周期性）人工再生人工再生 （解决水资源短缺的（解决水资源短缺的重要途径之一重要途径之一）Water of HydrospherePeriod of renewalWorld Ocean2500 yearsGround water1400 yearsPolar ice9700 yearsMountain glacie
5、rs1600 yearsGround ice of the permafrost zone10000 yearsLakes17 yearsBogs5 yearsSoil moisture1 yearsChannel network16 daysAtmospheric moisture8 daysBiological waterseveral hours水体污染水体污染 全世界多数河流都受到不同程度的污染，全世界多数河流都受到不同程度的污染，其中约有其中约有40%40%的河流稳定流量受到较为严重的的河流稳定流量受到较为严重的污染。全球每年水污染导致污染。全球每年水污染导致1010亿人患病，亿人患
6、病，300300万儿童因腹泻死亡。万儿童因腹泻死亡。 儿童与污水儿童与污水污染的河流污染的河流水体污染的污染源水体污染的污染源点源点源（Point Source pollution） 生活污水生活污水 工业废水工业废水非点源非点源（Non-point source pollution） 雨水（地面径流）雨水（地面径流） 水体污染的类型水体污染的类型需氧型污染需氧型污染 毒物型污染毒物型污染 富营养型污染富营养型污染 感官型污染感官型污染 其它其它 需氧型污染需氧型污染 原因（水体接纳了过量的有机物（能量）原因（水体接纳了过量的有机物（能量）途径（废水排放引起的点源污染）途径（废水排放引起的点源
7、污染）后果（直接和间接）后果（直接和间接）防止措施防止措施 （生物处理）（生物处理）常用的废水处理方法常用的废水处理方法物理处理法物理处理法 沉淀，气浮，过滤，离心沉淀，气浮，过滤，离心化学处理法化学处理法 中和，混凝，氧化还原，离子交中和，混凝，氧化还原，离子交换换生物处理法生物处理法 好氧，厌氧好氧，厌氧废废水水处理处理技技术术厌氧厌氧废水废水好氧好氧物化及物化及高级处理高级处理污泥污泥( (有机有机) )( (无机无机) )( (放流放流) )自自动动操操作作提升效率提升效率资资源源回回收收厌氧处理系统厌氧处理系统厌氧污泥床厌氧污泥床废水处理厂自动化废水处理厂自动化系统稳定化设备系统稳定
8、化设备自动监控设备自动监控设备化学氧化化学氧化水回收再利用水回收再利用高效率电解高效率电解线上回收设备线上回收设备污泥污泥调理调理污泥再利用污泥再利用特殊生物固定化系特殊生物固定化系统统MBRMBR污水生物处理污水生物处理 ( (装置装置) )生物生物絮凝剂絮凝剂污水污水反应反应沉降沉降分分离离澄清澄清污泥污泥无无毒性毒性可生物分解可生物分解排放水排放水 污水处理方法分类污水处理方法分类有机废水有机废水物理化学处理物理化学处理生物处理生物处理高浓度高浓度厌氧厌氧低浓度低浓度/特殊条件特殊条件好氧好氧悬浮悬浮微生物浓度低微生物浓度低需回流需回流/沉淀沉淀固定固定微生物浓度低微生物浓度低曝气曝气/
9、传氧困难传氧困难本土化本土化(UASB,AFB)BioNETNEW APPROACH Membrane应用技术具有价格优势具有价格优势重金属废水处理技术重金属废水处理技术重金属废水重金属废水物理化学处理物理化学处理混凝混凝/沉淀沉淀浮除浮除.污泥污泥处理处理资源化资源化(价格高价格高)于水相中回收污染物于水相中回收污染物处理不同浓度及不同处理不同浓度及不同 成本效益技术的整合成本效益技术的整合 (行业水质特性的分析与掌握行业水质特性的分析与掌握)水回收水回收资源再生资源再生无污泥无污泥/省钱省钱5.1 环境工程技术方法环境工程技术方法 厌氧生物处理厌氧生物处理 1.1.先进生物先进生物 好氧生
10、物处理好氧生物处理 处理技术处理技术 厌氧厌氧好氧生物组合处理好氧生物组合处理 2.2.高级氧化技术高级氧化技术 3.3.膜分离技术膜分离技术 生物氧化方式生物氧化方式发酵发酵C6H12O6 2CH3COCOOH+4H CH3COCOOH 2CH3CHO+2CO2 2CH3CHO+4H 2CH3CH2OH 总反应式为：C6H12O6 2CH3CH2OH+2CO2 其中，葡萄糖为供氢体，乙醛为最终受氢体。 无氧呼吸无氧呼吸 无氧呼吸 无机盐呼吸 延胡索 酸呼吸 硝酸盐呼吸 （兼性厌氧细菌） 硫酸盐呼吸 （专性厌氧细菌） 硫呼吸 （专性和兼性厌氧细菌） 碳酸盐呼吸 （专性厌氧细菌） 铁呼吸 （专性
11、和兼性厌氧细菌） NO2，NO，N2O，N2 NO3 SO32，S2O32，S3O62，H2S SO42 S2 S0 Fe2 Fe3 CH3COOH CO2,HCO3 产乙酸细菌 产甲烷细菌 CH4 CO2,HCO3 琥珀酸 延胡索酸 有氧呼吸有氧呼吸通过化学或物理的方法将游离的细胞或微生物定位于限定的空间区域加以固定，使之成为不溶于水但仍具有高生物活性固定生长体的一项新技术。维持高浓度生物量、处理效率高、稳定性强、产泥量少、无污泥膨胀、固液分离效果好、装置容积小、运行费用低、出水水质好吸附法、包埋法、共价结合法、交联法又称载体结合法，通过物理吸附、化学吸附或离子结合将微生物固定于非水溶性载体
12、。使用具有高吸附能力的吸附剂将微生物细胞吸附并使之固定化，实际上是将微生物细胞附着于固定化载体上，细胞与载体不起任何作用。使细胞处于解离状态下，通过离子键合作用固着在离子交换剂上。将酶或细胞包埋在多孔载体内部而制成固定化酶或细胞的方法。将细胞包埋在各种凝胶内部的微孔中而使细胞固定的方法。将细胞包埋在由各种高分子聚合物制成的颗粒内而使细胞固定的方法。利用化学结合的方法使微生物细胞固定化。使用双功能或多功能的试剂直接与酶分子表面反应基团进行反应，使细胞彼此交联，形成网状结构。该法微生物细胞与载体之间的连接键很牢固，使用过程中不会发生脱落，稳定性良好。微生物细胞表面上官能团和固相支持物表面的反应基团
13、之间形成化学共价键连接，从而达到固定化。采用密闭塔式容器，根据亨利分压定律，以简单的加压手段提高污水中的溶解氧，增大了活性微生物量，提高了微生物活性。压力生物氧化法基本流程图（1）能够保持高溶解氧浓度，提高微生物活性，增加活性微生物量，保持最大的微生物去除率。通过调整压力与供气量两个参数能够在很广的有机物浓度范围内保证高溶解氧浓度。（2）效率高，能耗低，出水可达到国家一级排放标准。（3）占地面积小，剩余污泥量少，抗冲击负荷，操作简单。（4）本流程还有一个突出特点，全系统实现了能量综合利用。压力生物氧化塔的出水溶有大量气体，可直接进行气浮或化学混凝气浮处理；塔的出气仍有一定压力，引入调节池进行预
14、曝气，做到对空气一次加压多次使用。（5）特别适用于处理由于某种条件的影响而不能采用厌氧法处理但又有较好可生化性的高浓度有机废水。生物活性炭催化氧化处理废水过程，包括了活性炭的物理吸附有机污染物，又包括了微生物的氧化分解和解析作用，还包括了有机物在活性炭表面被催化氧化过程，实际上是将物理化学法、生物化学法和化工技术综合应用在处理废水过程中。 生物活性炭催化氧化处理废水过程，包括了活性炭的物理吸附有机污染物，又包括了微生物的氧化分解和解析作用，还包括了有机物在活性炭表面被催化氧化过程，实际上是将物理化学法、生物化学法和化工技术综合应用在处理废水过程中。 臭氧化能够改变有机物生色基团的结构，并通过形
15、成活性炭易于吸附的中间产物，强化了活性炭的脱色、除浊能力；降解去除部分有机物，并使大部分难生物降解的高分子有机物氧化为可生物降解的小分子有机物；臭氧易分解生成氧气，使水中溶解氧充足，有利于后续的生物降解作用。臭氧生物活性炭比普通生物活性炭能够更有效地去除有机物，其脱色、除浊能力亦优于普通生物活性炭，具有臭氧化、生物氧化、活性炭吸附三者的协同作用效果。 光催化氧化： 对水中含氮有机物、表面活性剂等有很好的去除效果，能有效地 将有机物转化为H2O，CO2，PO43+，NO3等无机小分子。多相光催化与生化法联用： 将多相光催化作为生化法的前处理步骤，可提升毒性大、生物法 难以降解的废水的可生物降解性
16、，以利于后续生物处理； 将多相光催化作为生化法后序处理，可除去废水中难以或不能生 化的COD，达到深度处理废水的目的。国内外大量研究和实践证明，活性污泥具有良好的吸附和絮凝作用。活性污泥不同于一般吸附剂，它组成复杂，又具有生物活性，其吸附作用为生物吸附，既包括生物污泥对溶解性物质的吸附和吸收作用，也包括微细颗粒物质在污泥表面的附着作用，以及被污泥絮体包裹的作用。迄今为止，对于活性污泥的吸附和絮凝作用的研究主要集中在对其悬浮状态的研究上，特别是对生物吸附降解工艺（AB法）和利用活性污泥强化一级处理的研究上，由于产生的污泥量较大，并且当污泥吸附积累较多的重金属离子和有毒有害生物难降解有机物质时，使
17、得污泥的活性降低，从而影响总体的净化效果。微氧生物吸附-好氧生物氧化联合工艺重点研究了活性污泥床在污染物去除中的作用，是一种高效低耗的污水净化工艺。1973年，美国首先成功地将基因在体外重组并通过质粒转入细菌内，进行无性繁殖，基因工程从此应运而生。基因工程，又称基因重组技术，是按人们的设计将不同生物的基因分离后在体外人工剪切，再和载体（质粒、嗜菌体、病毒）DNA拼接，然后转入微生物或其它生物细胞内进行扩增，并使转入细胞内的基因得到表达的技术。美国培育的基因工程“超级菌”，几小时便可降解掉自然菌种需1a才能降解的水上浮油。日本将嗜油酸单孢杆菌的耐汞基因转入腐臭单孢杆菌。该菌株能把汞化物吸收到细胞
18、内，用它处理污水就能解决被汞污染的环境问题，又使汞得以回收。5.1.1 厌氧生物处理厌氧生物处理 76 52 72 24脱氢脱氢 4脱氢脱氢 28 20 第一阶段第一阶段 第二阶段第二阶段 第三阶段第三阶段复杂有机物复杂有机物溶解性小分子有机物溶解性小分子有机物（有机酸、醛、酮）（有机酸、醛、酮）乙酸乙酸CH4H2乙乙 酸酸 I 甲酸 类 甲醇 产 甲胺 通过不同 废水或污泥 蛋白质 氨基酸 物 乙酸等 途径转化 中不溶态大 多 糖 C6H12O6 为 CH4、 分子有机物 脂 类 甘油 II 丙酸 CO2等 脂肪酸 类 丁酸 CO2 、 H 产 乳酸 和乙酸 物 乙醇等 水解阶段 酸化阶段
19、气化阶段 酸化 I 酸化 II 不完全厌氧消化(酸发酵) 发 酵 菌 发 酵 菌 甲 烷 菌 产氢 产乙 酸菌 (1) 厌氧生物处理厌氧生物处理 有机物厌氧生物降解过程有机物厌氧生物降解过程阶段阶段菌类菌类发酵段发酵段第一阶段第一阶段厌氧水解发酵厌氧水解发酵阶段阶段兼性或专性水解发兼性或专性水解发酵菌酵菌产酸段产酸段（酸性发酵段）（酸性发酵段）第二阶段第二阶段产酸脱氢阶段产酸脱氢阶段产氢产酸菌产氢产酸菌第三阶段第三阶段产甲烷阶段产甲烷阶段厌氧甲烷菌厌氧甲烷菌产甲烷段产甲烷段（碱性发酵段）（碱性发酵段）(2) 厌氧生物处理的优缺点厌氧生物处理的优缺点 适合处理高浓度有机废水和固体废弃物适合处理高
20、浓度有机废水和固体废弃物优点优点： 无需供氧，能耗及运行成本低无需供氧，能耗及运行成本低 过程可产生过程可产生CHCH4 4，可作为燃料，可作为燃料 处理程度不高，还未达到排放标准处理程度不高，还未达到排放标准缺点缺点： 不能脱氮除磷不能脱氮除磷 细胞增殖慢，生化降解速率低细胞增殖慢，生化降解速率低(3) 厌氧生物反应器的发展厌氧生物反应器的发展 第一代第一代（1881188119501950年）年） 化粪池化粪池 双层厌氧消化池双层厌氧消化池 加温搅拌消化罐加温搅拌消化罐 圆筒形厌氧消化池圆筒形厌氧消化池 蛋形厌氧消化池蛋形厌氧消化池h4h3h2h1Dd2d1(3 ) 厌氧生物反应器的发展厌
21、氧生物反应器的发展 第二代第二代（1951195119901990年）年）厌氧滤池（厌氧滤池（AFAF） 上流式厌氧污泥床（上流式厌氧污泥床（UASBUASB） 厌氧附着膨胀床（厌氧附着膨胀床（AAFEBAAFEB） 厌氧流化床（厌氧流化床（AFBAFB）上流式厌氧污泥床（上流式厌氧污泥床（UASBUASB） UASB布置结果示意图布置结果示意图布水区布水区反应区反应区三相分离区三相分离区超高超高(3 ) 厌氧生物反应器的发展厌氧生物反应器的发展第三代第三代（19901990年至今）年至今） 厌氧膨胀颗粒污泥床（厌氧膨胀颗粒污泥床（EGSBEGSB） 厌氧内循环反应器（厌氧内循环反应器（ICI
22、C） 厌氧折流板反应器（厌氧折流板反应器（ABRABR） 复合式厌氧反应器（复合式厌氧反应器（UASB+AFUASB+AF） 序批式厌氧反应器（序批式厌氧反应器（ASBRASBR）(4 ) 厌氧生物过程研究重点厌氧生物过程研究重点（1 1）污泥停留时间（）污泥停留时间（SRTSRT）与水力停留时间）与水力停留时间 （HRTHRT）相分离，提高容积负荷）相分离，提高容积负荷（2 2）提高生物）提高生物底物之间的传质效率底物之间的传质效率（3 3）低浓度城市生活污水处理）低浓度城市生活污水处理5.1.2 好氧生物处理好氧生物处理 合成代谢合成代谢 微生物微生物 分解代谢分解代谢有机物有机物+O2细
23、胞组成细胞组成CO2+H2O+NH3+N+PO43-NH3-N NO2-N(1) 好氧生物处理的优缺点好氧生物处理的优缺点 反应速度快，适合处理中低浓度有机废水反应速度快，适合处理中低浓度有机废水优点优点: (COD2000mg/l) : (COD NO2- + H2O + 2H+ 第二步：第二步：NO2- + 0.5O2 - NO3-第一步：第一步：6NO3- + 2CH3OH - 6NO2- + 2CO2 + 4H2O第二步：第二步：6NO2- + 3CH3OH - 3N2 + 3CO2 + 3H2O + 6OH-NitrosomonasNitrobacterDenitrifierDeni
24、trifier常规意义下的硝化过程常规意义下的硝化过程常规意义下的反硝化过程常规意义下的反硝化过程氮的生物转化过程氮的生物转化过程氮的生物转化过程氮的生物转化过程第一步：第一步：NH4+ + 1.5O2 - NO2- + H2O + 2H+ 第二步：第二步：NO2- + 0.5O2 - NO3-第一步：第一步：6NO3- + 2CH3OH - 6NO2- + 2CO2 + 4H2O第二步：第二步：6NO2- + 3CH3OH - 3N2 + 3CO2 + 3H2O + 6OH-NitrosomonasNitrobacterDenitrifierDenitrifier降低曝气量降低曝气量25%降
25、低碳源需求降低碳源需求40%短程反硝化过程短程反硝化过程氮的生物转化过程氮的生物转化过程SHARON工艺工艺氮的生物转化过程氮的生物转化过程厌氧氨氧化厌氧氨氧化NH4+NO2-NO3-N2ANAMMOX是九十年代后期正式确认发现的、全新的氨是九十年代后期正式确认发现的、全新的氨氮生物氧化代谢途径和模式。在氮生物氧化代谢途径和模式。在ANAMMOX过程中，经过程中，经过不完全硝化反应的过不完全硝化反应的氨氮和亚硝酸盐氮氨氮和亚硝酸盐氮会在一种特殊菌种的会在一种特殊菌种的作用下相互结合而生成作用下相互结合而生成氮气氮气，从而达到高效去除氨氮的效果。，从而达到高效去除氨氮的效果。氮的生物转化过程氮的
26、生物转化过程ANAMMOX : SHARON工艺的最佳搭档工艺的最佳搭档氮的生物转化过程氮的生物转化过程同步硝化反硝化同步硝化反硝化进水进水强化硝化强化硝化沉淀池沉淀池出水出水回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥同步硝化同步硝化反硝化反硝化微环境理论好氧反硝化菌理论中间产物理论（N2O）厌氧好氧生物组合处理的应用实例厌氧好氧生物组合处理的应用实例（1）厌氧（）厌氧（A）好氧（）好氧（O）脱氮工艺）脱氮工艺（2）A2/O生物脱氮除磷工艺生物脱氮除磷工艺（3）SBR法（序批式活性污泥法）法（序批式活性污泥法）（4）短程硝化反硝化（）短程硝化反硝化（SND）（5）厌氧氨氧化）厌氧氨氧化（6）SHARON
27、Anammox工艺工艺3. 生物脱氮除磷工艺的发展生物脱氮除磷工艺的发展磷的生物转化过程磷的生物转化过程Poly-p糖原糖原HAcPHBPO43-ATPNADH2Poly-p糖原糖原PHBPO43-ATPNADH2N2NO3-细胞物质合成细胞物质合成a) 厌氧段厌氧段DPB释磷释磷b) 缺氧段缺氧段DPB反硝化除磷反硝化除磷反硝化除磷反硝化除磷氮磷同时去除的转化过程氮磷同时去除的转化过程进水进水好氧池好氧池缺氧池缺氧池沉淀池沉淀池出水出水回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥Wuhrmann脱氮工艺（O/A）碳源不足碳源不足1932年进水进水缺氧池缺氧池好氧池好氧池沉淀池沉淀池出水出水回流污泥回流污
28、泥剩余污泥剩余污泥A/O工艺1973年BardenphoBardenpho工艺工艺 进水进水好氧池好氧池缺氧池缺氧池沉淀池沉淀池出水出水回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥好氧池好氧池缺氧池缺氧池混和液回流混和液回流1973年进水进水出水出水好氧池好氧池缺氧池缺氧池沉淀池沉淀池回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥好氧池好氧池缺氧池缺氧池混和液回流混和液回流厌氧池厌氧池Phoredox工艺1976年厌氧厌氧好氧好氧出水出水进水进水剩余污泥剩余污泥缺氧缺氧回流污泥回流污泥 A2/O工艺工艺内循环内循环 1980年厌氧厌氧好氧好氧出水出水进水进水剩余污泥剩余污泥缺氧缺氧回流污泥回流污泥 内循环内循环 倒置倒
29、置A2/O工艺工艺 硝酸盐在缺氧区消耗殆尽，消除了硝态氮对后续厌氧池硝酸盐在缺氧区消耗殆尽，消除了硝态氮对后续厌氧池的不利影响；的不利影响； 微生物厌氧释磷后直接进入生化效率较高的好氧环境，微生物厌氧释磷后直接进入生化效率较高的好氧环境，吸磷动力得到了更有效的利用。吸磷动力得到了更有效的利用。进水进水缺氧池缺氧池好氧池好氧池沉淀池沉淀池出水出水回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥厌氧池厌氧池混和液回流混和液回流混和液回流混和液回流UCT工艺工艺1983年进水进水缺氧池缺氧池1缺氧池缺氧池2沉淀池沉淀池出水出水回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥好氧池好氧池厌氧池厌氧池混和液回流混和液回流混和液回流混和
30、液回流MUCT工艺工艺1987年出水出水进水进水厌氧池厌氧池缺氧池缺氧池沉淀池沉淀池回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥好氧池好氧池缺氧池缺氧池进水进水 67混和液回流混和液回流33JHB工艺工艺1991年BCFSBCFS工艺流程示意图工艺流程示意图 废水 )PO ,NH (COD,- 344+ 出水 剩余 污泥 沉淀池 厌氧 循环 A 循环 B 污泥回流 好氧 缺氧 混合 同时硝化与反硝化同时硝化与反硝化 反硝化除磷反硝化除磷接触 循环 C 磷沉淀 化学磷污泥 分离液 较较UCT工艺增加了两个反应池工艺增加了两个反应池在线分离、离线沉淀（化学）除磷单元在线分离、离线沉淀（化学）除磷单元二沉池二沉
31、池脱磷污水脱磷污水处理水处理水原水原水石灰石灰磷混合反应池磷混合反应池聚磷污泥脱磷污水聚磷污泥脱磷污水侧流处侧流处理污泥理污泥磷厌氧磷厌氧释放池释放池剩余污泥剩余污泥二沉池回流污泥二沉池回流污泥曝气池曝气池曝气池曝气池除磷回流污泥除磷回流污泥磷沉淀池磷沉淀池Phostrip工艺工艺其它脱氮除磷工艺其它脱氮除磷工艺初沉池初沉池曝气池曝气池终沉池终沉池原污水原污水溢流溢流浓污泥浓污泥回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥出水出水EASC工艺工艺剩余污泥剩余污泥初沉池初沉池厌氧推流池厌氧推流池终沉池终沉池硝化硝化/反硝化反硝化曝气池曝气池中沉池中沉池初沉污泥初沉污泥内循环内循环回流污泥回流污泥出水出水进水
32、进水CPSC 工艺流程工艺流程大气污染控制工程技术大气污染控制工程技术 大气污染主要污染因子为：大气污染主要污染因子为：PMPM1010( (或或TSPTSP) )、SOSO2 2、 NONO2 2或或( (NOxNOx) )及该地及该地区大气污染的特征污染物，超大城市区大气污染的特征污染物，超大城市污染因子还包括污染因子还包括O O3 3。大气污染源主要可分为以下三类 ：工业污染源工业污染源生活污染源生活污染源交通污染源交通污染源SOSO2 2的危害的危害 由于人为排放的二氧化硫等酸性气体进入由于人为排放的二氧化硫等酸性气体进入大气，造成局部地区大气中的二氧化硫富集，在大气，造成局部地区大气
33、中的二氧化硫富集，在水凝结过程中溶解于水形成亚硫酸，经某些污染水凝结过程中溶解于水形成亚硫酸，经某些污染物的催化作用及氧化剂的氧化作用生成硫酸，随物的催化作用及氧化剂的氧化作用生成硫酸，随雨水降下形成酸雨。雨水降下形成酸雨。1、中国电力面临的环境压力The environmental pressure of electricity industry in China1.1 1.1 电力电力SOSO2 2减排是解决我国酸雨问题的关键减排是解决我国酸雨问题的关键。我国目前是世界三大酸雨区之一。我国目前是世界三大酸雨区之一。PHPH值小于值小于5.65.6的区域面积已占全国的区域面积已占全国面积的面
34、积的40%40%。两控区面积占全国面积的。两控区面积占全国面积的11.4%11.4%；我国的酸雨是硫酸型的，煤炭的不清洁燃烧是造成酸雨的主要原因；我国的酸雨是硫酸型的，煤炭的不清洁燃烧是造成酸雨的主要原因；20002000年我国年我国SO2SO2排放量为排放量为19951995万吨，其中电力行业的万吨，其中电力行业的SO2SO2排放量占总排放量占总排放量的排放量的40%40%左右。左右。“两控区两控区”中国家控制的重点污染企业中，电厂所占比例较大。中国家控制的重点污染企业中，电厂所占比例较大。2、可持续发展对策： Strategy of electricity sustainable deve
35、lopment 2.1我国能源消费结构 Primary energy consumption mix0%20%40%60%80%100%19801985199019952000natural gashydropowercrude oilraw coal酸雨的形成酸雨的形成石油石油 煤煤 燃燃 烧烧CO2 SO2 SO3 雨水雨水.霜霜.雹雹.露等露等酸雨的危害实例录酸雨的危害实例录: :1. 501. 50年前年前, ,故宫太和殿台阶的栏杆上雕刻着各式各样故宫太和殿台阶的栏杆上雕刻着各式各样精美浮雕花纹还清晰可见精美浮雕花纹还清晰可见, ,而现在却大多是模糊不清而现在却大多是模糊不清, ,部分
36、已成光板部分已成光板2.2.巫山在一场大雨过后巫山在一场大雨过后, ,整个山体上暴露的石块全部整个山体上暴露的石块全部被腐蚀近被腐蚀近1 1厘米厘米.3.19953.1995年年, ,几场酸雨过后几场酸雨过后, ,我国四川奉节县我国四川奉节县9 9万亩华山万亩华山松全部枯死松全部枯死, ,重庆面山的重庆面山的2.72.7万亩马尾松死亡过半万亩马尾松死亡过半. . 控制酸性污染物排放和酸雨污染的主要途控制酸性污染物排放和酸雨污染的主要途径有：径有： 1 1对原煤进行洗选加工，减少煤炭中的硫含量；对原煤进行洗选加工，减少煤炭中的硫含量； 2 2优先开发和使用各种低硫燃料，如低硫煤优先开发和使用各种
37、低硫燃料，如低硫煤和天然气；和天然气； 3 3改进燃烧技术，减少燃烧过程中二氧化硫改进燃烧技术，减少燃烧过程中二氧化硫和氮氧化物的产生量；和氮氧化物的产生量； 4 4采用烟气脱硫装置，脱除烟气中的二氧化采用烟气脱硫装置，脱除烟气中的二氧化硫和氮氧化物；硫和氮氧化物； 5 5改进汽车发动机技术，安装尾气净化装置，改进汽车发动机技术，安装尾气净化装置，减少氮氧化物的排放。减少氮氧化物的排放。3.1.1 SO3.1.1 SO2 2污染控制污染控制技术技术 国内外防治国内外防治SOSO2 2污染污染的方法主要有：清洁生的方法主要有：清洁生产工艺、采用低硫燃料、燃料脱硫、燃料固硫产工艺、采用低硫燃料、燃
38、料脱硫、燃料固硫及烟气脱硫等。及烟气脱硫等。 其中，其中，烟气脱硫烟气脱硫居主要地位。居主要地位。SOSO2 2污染控制工程技术污染控制工程技术 含硫的矿物燃料（主要是煤），燃烧后产生的含硫的矿物燃料（主要是煤），燃烧后产生的SO2烟气排出，其中烟气排出，其中SO2含量达到含量达到3.5%以上，以上，便可以采用一般接触法制便可以采用一般接触法制H2SO4的流程进行反应，的流程进行反应，既可控制既可控制SO2对大气的污染，又可回收硫磺，即对大气的污染，又可回收硫磺，即所谓所谓烟气脱硫烟气脱硫HGPHGP (Hue Gas Desulfurization (Hue Gas Desulfurizat
39、ion) )流流程，亦有书将排烟中去除程，亦有书将排烟中去除SO2的技术简称的技术简称“排烟排烟脱硫脱硫”（Flue Gas DesulfurizationFlue Gas Desulfurization) )。目前烟气。目前烟气脱硫方法有一百多种，可用于工业上的仅有十几脱硫方法有一百多种，可用于工业上的仅有十几种。种。 用于工业装置上的排烟脱硫应注意以下几个原则：用于工业装置上的排烟脱硫应注意以下几个原则：（1 1）工艺原理及流程应简单，装置紧凑，易于操作和管理；）工艺原理及流程应简单，装置紧凑，易于操作和管理；（2 2）具有较高的脱硫效率，能长期连续运转，经济效果好，）具有较高的脱硫效率，
40、能长期连续运转，经济效果好，节省人力，占地面积小；节省人力，占地面积小；（3 3）脱硫过程中不产生二次污染物，回收产物应无二次污染；）脱硫过程中不产生二次污染物，回收产物应无二次污染；（4 4）脱硫用的吸收剂价格便宜且又易获得；）脱硫用的吸收剂价格便宜且又易获得；（5 5）在工艺方法选择上应尽可能考虑到回收有用的硫资源。）在工艺方法选择上应尽可能考虑到回收有用的硫资源。 脱硫方式 1 燃烧前脱硫：通过洗煤等可以减少40%的无机硫。2 燃烧时脱硫： （1）型煤固硫技术：加入固硫剂氧化钙与二氧化硫和三氧化硫生成硫酸钙。 （2）循环硫化床脱硫技术。3 燃烧后脱硫：即烟气脱硫。应用最为广泛的技术。 2
41、、可持续发展对策（续） Strategy of electricity sustainable development 2.2. 可采用的技术手段：Available technology2.1.1 控制燃煤电厂控制燃煤电厂SO2排放排放 燃烧前 燃烧中 燃烧后 低硫煤 IGCC 超超临界机组 超临界机组 循环硫化床 增压循环硫化床 烟气脱硫 减少 SO2 减少 SO2 减少 SO2 图 2-1 火电厂 SO2控制过程示意图 2、可持续发展对策（续） Strategy of electricity sustainable development 2.2 可采用的技术手段 Available t
42、echnology天然气发电：天然气发电：净效率已经提高到净效率已经提高到55%-58%55%-58%，最先进机组的效率可，最先进机组的效率可以达到以达到60%60%。是我国今后需要发展的重点技术。是我国今后需要发展的重点技术。核电核电水电水电可再生能源发电：可再生能源发电：由于可再生能源在减排温室气体方面的突出贡由于可再生能源在减排温室气体方面的突出贡献，越来越受到各国政府的重视献，越来越受到各国政府的重视。2、可持续发展对策（续）Strategy of electricity sustainable development 2.3 成本因素cost factor污染物风电天然气电站煤 电
43、不 脱硫煤电脱硫排放量排放量排放量排放量二氧化硫（g/kWh）00.255.380.4-0.8上网电价（元/kWh）0.80.40.330.352、可持续发展对策:Strategy of electricity sustainable development :环境对策：环境对策： 基本原则：优化火电结构，大力发展水电，适当发展核电，基本原则：优化火电结构，大力发展水电，适当发展核电，积极利用可再生能源发电。积极利用可再生能源发电。 优化火电结构的主要技术措施：优化火电结构的主要技术措施：关停小火电机组关停小火电机组改造老机组，提高经济和环保效益改造老机组，提高经济和环保效益加快发展高效、低污
44、染的大型火电机组加快发展高效、低污染的大型火电机组3、我国电力的清洁生产： Clean electricity production 换烧低硫煤：积极燃用低硫煤。换烧低硫煤：积极燃用低硫煤。2000年，电煤平均含硫量约年，电煤平均含硫量约0.89%,比比1998年的电煤平均含硫量降低了约年的电煤平均含硫量降低了约0.2%.烟气脱硫：根据电力行业现有火电机组结构状况和我国煤炭洗烟气脱硫：根据电力行业现有火电机组结构状况和我国煤炭洗选水平，烟气脱硫至少是近五年内电力行业实现目标的首要选选水平，烟气脱硫至少是近五年内电力行业实现目标的首要选择。目前我国加装脱硫设施的机组大约有择。目前我国加装脱硫设施
45、的机组大约有10001000万千瓦。万千瓦。超临界机组（超临界机组（SCSC）：已建成或即将建成）：已建成或即将建成8 8台超临界机组。台超临界机组。表 我 国 燃 煤 电 厂 已 建 或 在 建 的 脱 硫 设 施电 厂 名 称机 组 容 量万 千 瓦脱 硫 方 式四 川 白 马 电 厂25喷 雾 干 燥法重 庆 珞 璜 电 厂 一 期2 36湿 式 石 灰石 法山 东 黄 岛 电 厂10喷 雾 干 燥法山 东 德 州 热 电 厂12荷 电 干 式喷 射 法辽 宁 抚 顺 电 厂20炉 内 喷 钙太 原 第 一 热 电 厂20简 易 湿 法四 川 内 江 电 厂10循 环 硫 化床四 川 成
46、 都 热 电 厂10电 子 束 法重 庆 珞 璜 电 厂 二 期2 36湿 式 石 灰石 法深 圳 西 部 电 厂30海 水 脱 硫重 庆 电 厂2 20湿 式 石 灰石 法浙 江 半 山 电 厂2 12.5湿 式 石 灰石 法北 京 第 一 热 电 厂2 41t/h循 环 硫 化床南 京 下 关 电 厂2 12.5L IFA C 法贵 阳 电 厂50脱 硫 除 尘一 体 化陕 西 韩 城 第 二 电 厂60湿 法江 苏 望 亭 电 厂30湿 式 石 灰石 法上 海 外 高 桥 电 厂2 30湿 法北 京 石 景 山 电 厂2 20湿 法福 建 漳 州 后 石 电 厂2 60海 水 脱 硫福
47、建 漳 州 后 石 电 厂4 60海 水 脱 硫广 东 沙 角 A 厂30湿 式 石 灰石 法山 东 青 岛 电 厂 二 期2 30海 水 脱 硫1980-2000年火电厂SO2排放趋势1980-2000年 火 电 厂 主 要 大 气 污 染 物 排 放 趋 势 图050010001500200025001980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000火 电 装 机 容 量 （ 10万 千 瓦 ）燃 原 煤 量 （ 100万 吨 ）二
48、氧 化 硫 排 放 量 （ 万 吨 ）4、电力清洁生产的规划目标 The planning of clean electricity projects加大脱硫力度：加大安装脱硫设施的比例是电力工业当前满足总量指标的主要途径。预计到十五末,国家电力公司系统投运和在建脱硫装机总容量将达到2150万千瓦, 循环流化床（CFBC）：我国目前正在建设300MW CFBC机组，并积极引进相关的设计制造技术，预计2004年投入运行。增压循环流化床（PFBC）：我国目前正在进行15MW PFBC的示范试验，100MW工业示范机组正在筹备建设之中。整体煤汽化联合循环（IGCC）：我国目前正在筹建300400MW
49、 IGCC示范电站，同时积极引进相关的设计建造技术。4、电力清洁生产的规划目标（续） The planning of clean electricity projects水电 ：2001年我国水电装机8300万千瓦。根据规划，到2010年，我国水电装机将达到1.1亿千瓦，届时水电的开发率可达到30%左右。核电：2001年我国核电装机210万千瓦，初步规划，到2010年，我国核电装机将达到2000万千瓦。燃气电站：根据规划，“十五期间”我国燃气电站新开工1000万千瓦，其中，投产规模大约为400万千瓦。风电：根据规划到2005年我国风电装机将达到120万千瓦烟气脱硫烟气脱硫(Hue Gas De
50、sulfurization(Hue Gas Desulfurization) )按应用脱硫剂的形态分为：按应用脱硫剂的形态分为： 干法脱硫干法脱硫：采用粉状或粒状吸收剂、吸附：采用粉状或粒状吸收剂、吸附剂或催化剂；剂或催化剂； 湿法脱硫湿法脱硫：采用液体吸收剂洗涤烟气，以：采用液体吸收剂洗涤烟气，以除去除去SO2。干法干法 优点：净化后烟气温度降低很多，从烟囱优点：净化后烟气温度降低很多，从烟囱向大气排出时易扩散，无废水问题；向大气排出时易扩散，无废水问题； 缺点：脱硫率低。缺点：脱硫率低。湿法湿法 优点：脱硫率高，易操作控制；优点：脱硫率高，易操作控制； 缺点：存在废水后处理问题，烟气经洗涤
