《化工工艺学》教案第六章三废治理

第六章三废治理化学工业是对环境中的各种资源进行化学处理和转化加工的生产部门，其产品和废弃物从化学组成上讲都是多样化的，而且数量也相当大。

这些废弃物在一定浓度以上大多是有害的，有的还是剧毒物质，进入环境就会造成污染。

有些化工产品在使用过程中也会引起一些污染，甚至比生产本身所造成的污染更为严重、更为广泛。

化工生产中废弃的污染物一般随废水、废气排出，或以废渣的形式排放(即所谓的“三废”)，根据生产工艺的不同，同一种污染物的排出形式并不是一成不变的。

如一些挥发性有机物往往以蒸汽的形式排出，但也有在废水中排出的；在废水中常含有重金属离子，但重金属也可以作为粉尘随废气排出，或者混在废渣中排出。

污染物排入环境中，造成水体、大气和土壤的污染。

水污染、大气污染和土壤污染是相互联系的。

污染物在水环境、大气环境和土壤环境之间不断地时行互相迁移、循环。

大气污染物质可以通过若干途径(如自然沉降、降雨雪降落等)转移到水体和土壤，水中的一些污染物又可以挥发逸出。

污水把污染物质带入土壤，而土壤中的一些污染物又可以随水渗透到水域中去。

废渣也能随风飘扬，扩散到大气和水域。

三废的产生和监控第一节三废及其治理原则一、化工三废的产生、分类及特点(1)化工废弃物的分类。

化学工业中所产生的废弃物，可以按聚集在一起时的状态来分类，也可按它们被处理和利用的办法来分类。

其中最常用且又合理的是按聚集状态来分类，即将废弃物分为固体废物、液体废物和气体废物三大类，也就是我们通常意义上的“三废”。

固体废物，这是些成粉末状、灰状、块状或凝固状的废物。

属于这一类的有：残渣，灰渣，飞灰和烟灰，塑料丢弃物，废橡胶，选矿后留下的含金属的矿渣，有腐渣的有机物等。

液体废弃物大都是些被污染的水体或其它废溶液，其中溶有盐类、碱类、酸和有机物，也包括分散的“油”液和含有悬浮的颗粒状杂质。

属于这一类的主要是生产中排出的废水或用过了的有机溶剂和有机液体。

，气体形式的废物，这是一些工业锅炉、干燥设备、通风设备所排出的气体以及化学生产过程中分离出来的气体等等。

属于这一类的有：各种烟，各种气味的气体，或雾状的固体或液体弥散颗粒，以及含N0。

S02、HCl、HF等的烟雾，含尘气体，有机物蒸汽，含有有毒物质的蒸汽空气混合气体。

除上述三类主要的形式外，还有一类较特殊的废弃物，即成泥浆状的废弃物，它既不能算作液体，也不能算作固体。

通常它们是松散的或呈细粒晶体状的糊，其中含有(按质量计) 20％～80％的水，不预先经过加工处理(干燥、冻结等)就较难运输。

属于这一类的有：过滤、沉淀后的残渣，废液中和处理或特殊加工处理后产生的泥浆等。

化工废物的“毒性程度”是一个重要的概念或参数。

所谓毒性程度，指的是化学或化工废物对生物界的影响。

首先，是指对人类的影响，其次是对动植物的影响。

根据毒性程度的大小，化学或化工废物可以分为无害的、有毒的和剧毒的几种。

实际上，所有的化学或化工废物几乎都是有毒的，它所产生的影响的大小取决于人所接触到的剂量或自然环境中所具有的浓度。

此外，许多化学物质无论是在组织中还是在周围环境中，许多都有能积累的特点，从而越来越加剧了毒性的作用。

(2)化工三废的来源。

虽然产生化工污染物的原因和污染物进入环境的途径有多种多样，但概括讲，化工污染物的主要来源大致可分为以下两个方面。

一方面是化工生产的原料、中问体、半成品及成品。

①化学反应不完全。

未反应的原料，因回收不完全或不可回收而被排放掉，排放后会对环境造成污染。

②原料不纯。

原料有时本身纯度不够，其中含有杂质，这些杂质因不需要参加反应，在原料净化过程中或反应之后，最终也要排放掉。

③跑、冒、滴、漏。

由于生产设备、管道等封闭不严密，或者由于操作和管理的不善，物料在储存、运输以及生产过程中，往往造成泄漏，习惯称之为跑、冒、滴、漏现象。

这一现象的出现不仅要造成经济损失，而且也造成环境污染。

另一方面是化工生产过程中排放出的废弃物。

①燃料燃烧。

化工供热和化工炉在燃烧过程中，不可避免要有大量的烟气排出。

烟气中除含有粉尘之外，还含有其它有害物质，对环境危害极大。

②冷却水。

化工生产过程中常常需要大量的冷却水。

而当采用直接冷却时，冷却水直接与被冷却的物料接触，很容易使水中含有化工原料，而成为污染物质。

在冷却水中往往要加防腐剂、杀藻剂等化学物质。

同时，大量热废水排入水域，导致水体温度上升，造成水中溶解氧的减少，降低水体自净能力，使得一些毒物如氰化物、重金属离子的毒性加剧。

热废水污染还可以加速细菌繁殖。

③副反应。

化工生产中，在进行主反应的同时，经常还伴随着一些人们所不需要的副反应。

副反应产物(副产物)虽然有的经过回收之后，可以成为有用的物质，但是往往由于副产物数量不大，而成分比较复杂，要进行回收必将会带有许多困难，经济上需要耗用一定的经费，所以往往在产物的分离过程中以高低沸物、滤饼、尾气等形式作为废料排弃，而弓l起环境污染。

④反应的转化物和添加物。

许多化工生产过程中，反应的转化物有时形成“炉渣”或“釜渣”不被利用。

有时在化工生产过程中，还需要加入一些不参加反应的物质，如各种溶剂、催化剂等，这些物质随着废弃物排放，同样也会造成环境污染。

⑤分离过程。

分离过程是化工生产中几乎必不可少的过程，不仅分离掉副产物、未反应物和杂质，有时由于分离效率的限制，原料和产品也会出现在分离的废弃物中，如精馏塔釜下脚料过滤器的残渣、旋风分离器的尾气等等。

(3)化工三废的特点。

①水污染的特点。

化工生产过程中所排放的工业废水，由于数量巨大，划‘自然水域的污染和生物的危害都是极其严重的。

化学工业排放的废水对环境污染的特点，概括起来说，有以下几个方面：a．有害性。

化工废水中会有一些有害的物质，如氰、砷、汞、酚、铬、铅和水溶性有机物等。

b．好氧性。

化工废水有时会含有醇、醛、酮、醚、酯和有机酸及环氧化合物等，进入水源后进行化学氧化和生物氧化，需氧量很高，即化学耗氧量(COD)与生物耗氧量(BOD)都很高，消耗水中大量的溶解氧。

c．酸、碱性。

化学生产排放的废水，有的呈酸性，有的呈碱性，而pH值又不稳定。

d．富营养性。

化工废水中有时含有过量的磷、氮等，造成水源中富营养化，使水中藻类和微生物大量繁殖，在水面上有时会漂浮着成片的“水花”或“红潮(赤潮)”，使水中氧的溶解量大大减少，造成废水的严重缺氧；同时藻类死亡后，发生腐烂，也使水质恶化、发臭。

e．油覆盖层。

石油化工废水，经常含有油类物质和一些有机溶剂，它们比水轻，不溶于水，在水面上形成油覆盖层。

f．高温。

化工生产过程中，化学反应经常是在高温下进行，导致排放的废水温度也比较高，当有大量热量的废水进入水源后，引起水温升高，使水中溶解氧降低，从而破坏了水生生物的生存条件。

②大气污染的特点。

化工生产过程中排放的气体(化工废气)，通常含有易燃、易爆及有毒、有臭味、有刺激性的物质，造成大气污染。

其污染特点主要有以下几点：a．易燃、易爆性。

化工废气中，有的含有易燃、易爆物质，若不采取适当的措施进行处理，容易引起火灾，爆炸事故。

b．有毒性、刺激性、腐蚀性。

化工生产排放出的有毒、有刺激性和腐蚀性的气体物质种类很多，如S02、N0。

、HCl、C12、H2S等。

它们直接危害人体健康，同时对生产设备及建筑物有腐蚀作用，并且对农业生产也有破坏作用。

c．含尘。

排放的气体中有时有固体粉尘，同样会造成大气污染。

不仅粉尘粒子本身是有毒有害的，即使无毒的粉尘，同样会对人体健康带来危害。

而粉尘与有毒气体的同时排放，危害性将更加严重。

此外，粉尘浓度大至某个程度，容易发生爆炸，造成重大损失。

③固体废弃物和对环境污染的特点。

固体废弃物通常又称为废渣。

所有化工生产在各个阶段排出的工业废渣，它们对环境造成的污染，主要体现在以下几点：a．对土壤的污染。

存放废渣需要占用大量的土地，在自然界的风化作用下到处流散，尤其是有毒的废渣，既使土壤受到污染，又可导致农作物等受到污染，污染物转入农作物或水域后，会给人类带来极大危害。

b．对水域的污染。

工业废渣对水域的污染，表现在毒物可能渗入地下水或由地面雨水、风等带入水域。

c．对大气的污染。

化工废渣在堆放过程中，在温度、水分的作用下，某些有机物发生分解，产生有害气体扩散到大气中，对大气造成污染。

2．化工三废的监控对化工三废的监控，实际上就是对排放化工三废的工业污染源进行监控。

通过对工业污染源的监控，可以有效地控制污染物的排放量，减少对环境的污染；随时掌握污染物的性质和数量，了解污染物对环境要素和生态系统的影响程度，预测环境质量的变化趋势，并借以调整企业生产排污情况，满足环境保护的需要，同时为后续的三废治理提供科学的依据。

要对污染源进行有效监控，应将整个企业作为一个有机整体，综合考虑建立有效的综合控制管理体系，在化工设计中，要设计自动监控系统。

例如本书即将介绍的丙烯腈生产，当发现系统有故障，会自动启动废气焚烧系统。

此外，对已经实现治理的三废，也要加强监控，如同一个企业的质量保障体系一样，如监控污水处理装置，监控废气收集和焚烧装置等。

除了现场采样之外，还可以采用“生物监控”，如在有废气排放地点养鸟，在处理过的污水中养鱼等等。

二、三废治理原则对于三废的防治，在进行工艺设计和工程设计时，要把三废治理作为重要环节，做到“三同时”，即同时设计、同时施工、同时投产。

对于已经投产的企业，如果三废不加治理时，可以指令限期治理，不然可以令其停产。

治理三废的积极的思路就是改造工艺，使其不产生无法治理或难以治理的三废；其次是“三废”资源化，回收利用或生产出新的产品(过去称综合利用产品)，万不得已则使之无害化。

这是总的原则。

1．采用先进工业技术，控制产生污染(1)对有严重污染的原料路线、生产方法进行改革。

化工生产中采用的某些原料、催化剂以及生产过程中的中间产物，是有毒有害的，直接污染生产环境，长期危害操作人员健康。

因此，力图实现工艺改革，采用无害或低害的原料路线，并相应改变工艺生产方法。

隔膜电解法代替水银电解法，就免除了汞污染。

有些生产中由于使用大量酸、碱、溶剂、氨等，造成严重的污染。

如用次氯酸化法生产环氧乙烷，需要排放大量的石灰浆和含有机氧化物的废水；采用乙烯直接氧化制环氧乙烷，污染显著减轻。

(2)改变造成污染的产品品种。

有些化工产品在生产和使用过程中有毒有害，污染环境，需要采用改革产品品种的措施。

农药生产在这方面的例子是显著的。

如以往使用的无机砷、有机汞农药以及六六六、滴滴涕等有机氯制剂，现在已禁止生产和使用。

(3)改变设备、改进操作。

为减少和消除污染，需要对污染环境的生产设备进行改造。

如在冷却、洗涤操作上，采用直接接触式设备，会产生大量的废水，如改用问接冷却器进行问接冷却，可有效地减少污染物的排放量。

’电解食盐水工业中产生的氯气，过去用直接喷淋水冷却的方法去除氯气中的水蒸气，在喷淋过程中水与氯气直接接触，有一部分氯气溶解于水，因而排放出来的废水中含有一定量的氯。