我们在环境资源、环境容量方面,总量虽大但人均量相当小。我国经济生产的特点是工业技术水平整体不高,工业生产的能源和资源消耗及污染排放量高,乡镇企业比重逐渐增大,但其“三废”(废气、废水、废渣)基本没有经过任何处理而四处排放,污染十分严重。
我国能源结构中煤炭仍占70%左右,煤烟对大气污染程度不易减轻,环保治理技术水平落后,严重地制约着环保工作的深入开展。人们认识到既不能走“先污染、破坏,后治理,恢复”的道路,也不应该走“边污染,边治理”的道路,而应该是采取积极的态度。“全面规划,合理布局,综合利用,化害为利,依靠群众,大家动手,保护环境,造福人民”的中国环境保护方针,明确了环境污染的综合防治思想,是将环境作为一个有机整体,根据当地的自然条件,按照污染物的产生、变迁和归宿的各个环节,采取法律、行政、经济和工程技术相结合的措施,防治结合,以防为主,以期最大限度地合理利用资源、减少污染物的产生和排放,用最经济的方法获取最佳的防治效果,以实现资源、环境与发展的良性循环。
具体讲,保护环境,一靠管理、二靠资金、三靠技术。环境污染的治理,归根结底要依靠科学技术的进步。化学工作者在提高环保治理技术水平,保护环境质量中发挥了重要作用。他们从事的是对物质变化规律的研究,运用化学理论、技术,并与其他学科结合,逐步掌握环境污染物的污染规律,对产生环境污染的污染物的特性提供信息,制定相应的环境质量标准。例如:开展环境分析方法和方法标准化的研究,建立高灵敏度、高选择性、快速、自动化程度高的监测方法;开发新材料、新能源、用洁净新工艺(绿色化学工艺)代替经典工艺;在制定污染物向环境排放量标准的同时与其他手段相结合,积极开展处理和利用废物的技术研究,变废为宝。
一、废气的处理
大气污染物绝大部分是由化石燃料燃烧和工业生产过程产生的,一般可通过下列措施防止或减少污染物的排放。①改革能源结构,积极开发无污染能源(太阳能、地热能、海洋能、风能等),或采用相对低污染能源(天然气、沼气等);②改进燃煤技术和能源供应办法,逐步采取区域采暖、集中供热的方法,这样既能提高燃烧效率,又能降低有害气体排放量;③采用无污染或低污染的工业生产工艺;④及时清理和合理处置工业、生活和建筑废渣,减少地面扬尘;⑤加强企业管理,注意节约能源和开展资源综合利用,并要减少事故性排放和逸散;⑥植树造林,这是治理大气污染、绿化环境的重要途径。
即使采取上述措施,仍会有污染物排入大气,因此,对各种污染源要进行治理,控制其排放浓度和排放总量,使其不致超过该地区的环境容量。
《中华人民共和国大气污染防治法》是于1988年6月开始实行的。随着我国的能源消费量不断增长,烟尘的年排放量已达2000万吨,二氧化硫年排放量超过1800万吨。1995年又重新修改了该法,其重点体现在:强化燃煤污染防治,规定不仅要防治由燃煤造成的烟尘污染,也要控制二氧化硫及氮氧化物污染,遏制区域性的酸雨污染;加强机动车排气污染防治,限制生产和使用含铅汽油;强调采用清洁生产工艺,规定国家对严重污染大气环境的落后生产工艺和设备实行淘汰制度;对城市饮食服务业的环境保护管理提出了要求。该法还规定了国家有利于大气污染防治以及综合利用活动的经济、技术政策和措施。这部大法的重新颁布、实施必定会更有效地推动我国的大气污染防治工作。
二、废水的处理
污染水体的污染物主要来自城市生活污水、工业废水和径流污水。这些污水若不经处理就排入地面水体,会使河流、湖泊受到严重污染。因此必须先将其输送至污水处理厂进行处理后排放。但这些污水水量非常大,若全部经污水处理厂进行处理,投资极大,因此应尽量减少污水和污物的排放量。如在工业生产中尽可能采用无毒原料,可杜绝有毒废水的产生;若使用有毒原料,则应采用合理的工艺流程和设备,消除逸漏,以减少有毒原料的流失量;重金属废水,放射性废水,无机毒物废水和难以生物降解的有机毒物废水,应与其他量大而污染轻的废水如冷却水等分流;剧毒废水在厂内要进行适当预处理,达到排放标准后才能排入下水道;冷却水等相对清洁的废水,则在厂内经过简单处理后循环使用。这样既可减少工业废水排放量,减轻污水处理厂的负荷,又可达到废水回用,节省水资源的目的。
排放到污水处理厂的污水及工业废水,可利用多种分离和转化进行无害化处理,其基本方法可分为物理法、化学法、物理化学法和生物法。各种方法的简要基本原理和单元技术列入表2-2。
基本方法基本原理单元技术物理法物理或机械的分离过程过滤,沉淀,离心分离,上浮等化学法加入化学物质与污水中有害物质发生化学反应的转化过程中和,氧化,还原,分解,混凝,化学沉淀等物理化学法物理化学的分离过程汽提,吹脱,吸附,萃取,离子交换,电解电渗析,反渗透等生物法微生物在污水中对有机物进行氧化,分解的新陈代谢过程活性污泥,生物滤池,生物转盘,氧化塘,厌气消化等废水按水质状况及处理后出水的去向确定其处理程度。废水处理程度可分为一级、二级和三级处理。
一级处理由筛滤、重力沉淀和浮选等物理方法串联组成,主要是用以除去废水中大部分粒径在0.1mm以上的大颗粒物质(固体悬浮物),且减轻废水的腐化程度。经一级处理后的废水一般还达不到排放标准,故通常作为预处理阶段,以减轻后续处理工序的负荷和提高处理效果。
二级处理是采用生物处理方法(又称微生物法)及某些化学法,用以去除水中的可降解有机物和部分胶体污染物。
在自然界中,存在大量依靠有机物生存的微生物,它们具有氧化分解有机物的巨大能力。生物法处理废水就是利用微生物的代谢作用,使废水中的有机污染物氧化降解成无害物质的方法。
二级处理中采用的化学法主要是化学絮凝法(或称混凝法)。废水中的某些污染物常以细小悬浮颗粒或胶体颗粒的形式存在,很难用自然沉降法除去。向废水中投加凝聚剂(混凝剂),使细小悬浮颗粒的胶体颗粒聚集成较粗大的颗粒而沉淀,与水分离。常用的凝聚剂有硫酸铝(Al2(SO4)3),明矾(硫酸铝钾),硫酸亚铁(FeSO4),硫酸铁(Fe2(SO4)3)),三氯化铁(FeCl3)等无机凝聚剂和多种有机聚合物(高分子)凝聚剂。经过二级处理后的水一般可达到农灌标准和废水排放标准。但水中还存留一定量的悬浮物、生物不能分解的有机物、溶解性无机物和氮、磷等藻类增殖营养物,并含有病毒和细菌,因而还不能满足较高要求的排放标准,也不能直接用作自来水,要作为某些工业用水和地下水的补给水,则需要继续对水进行三级处理。
三级处理可采用化学法(化学沉淀法、氧化还原法等)、物理化学法(吸附、离子交换、萃取、电渗析、反渗透法等),这是以除去某些特定污染的一种“深度处理”方法。
化学法就是通过化学反应改变废水中污染物的化学性质或物理性质,使之发生化学或物理状态的变化,进而将其从水中除去。例如化学沉淀法,就是利用某些化学物质作沉淀剂,与废水中的污染物(主要是重金属离子)进行化学反应,生成难溶于水的物质沉淀析出,从废水中分离出去。如可用石灰(Ca(OH)2)与废水中Cd2+,Hg2+等重金属离子形成难溶于水的氢氧化物沉淀:Cd2++Ca(OH)2Cd(OH)2+Ca2+Hg2++Ca(OH)2Hg(OH)2+Ca2+利用沉淀反应除去废水中污染的重金属离子,是水溶液中主要化学反应之一,也是沉淀-溶解平衡的应用。