第8章 机械制造业的环境保护第第8 8章章 机械制造业的环境保护机械制造业的环境保护8.1 概述8.2 机械工业的环境污染8.3 环境保护技术复习思考题第8章 机械制造业的环境保护8.1 概概 述述环境是人类赖以生存与发展的宇宙空间及其全部物质要素的综合体, 它是人类发展的物质基础, 它一方面以阳光、空气、水、土壤、生物、矿藏构成了人类繁衍发展的物质基础,一方面又承载着人类繁衍发展产生的各种作用的结果, 它拥有自我循环的巨大稳定性和自我调整的强大修复力。第8章 机械制造业的环境保护人类与环境相依为命, 人类在征服自然、改造社会的活动中, 一方面不断地通过科学技术革命有计划、有目的地利用环境资源发展经济, 提高人们的生活水平; 一方面又因全球性人口增长过快而带来生产与消费规模的急剧膨胀而使资源耗竭、环境恶化, 在不同程度地污染与破坏着自然环境, 当这种破坏性冲击超过地球本身的强大修复力时,就会引起许许多多的环境问题。这些人为的环境问题大致可以分成两大类, 一是不合理地开发利用自然环境所引起的对生态系统和自然环境的破坏; 二是工业生产过程造成的对环境的污染。第8章 机械制造业的环境保护环境污染来自天然和人为两个方面。 随着工业经济的飞速发展、人们生活水平的大幅度提高, 工业污染、农业污染、交通运输污染、生活污染四大类人为污染已成为造成环境污染的主要来源。尤其是工业污染已由点、面污染向全球污染扩展, 污染物品种、数量繁多, 并通过废水、废气、废渣、废热、噪声、振动、放射性等多种形式广泛污染着大气、水和土壤。第8章 机械制造业的环境保护工业污染物种多, 量大, 面广, 不但造成对人类的直接危害, 而且由于大量人工合成物质的生产和地下矿藏的开采, 破坏了地球上物质循环的平衡, 大量重金属、难降解有机物及致癌物在人类生活环境中循环、聚集, 从而对人类构成长期的和潜在的威胁。因此, 工业污染已成为对环境尤其是城市环境危害最大的人为污染源。第8章 机械制造业的环境保护工业生产中的每个环节, 如原料开发和生产, 各种加工过程生产中的燃烧过程、加热和冷却过程、成品整理过程以及原料或产品的运输与使用过程等, 都可能成为工业污染源, 即成为向环境排放污染物或对环境产生有害影响的场所、设备和装置。各种工业过程排出的废物含有不同的污染物, 虽然类别众多, 性质各异, 然而就其主要物理形态而论, 不外乎气、液、固三种形式, 即人们常说的工业“三废”废气、废水、废渣, 同时还伴随有噪音和振动的产生。这些污染对环境和人类造成很大的危害。因此, 加强环境保护意识, 有效防止污染,对人类的生存和企业的发展都是至关重要的。第8章 机械制造业的环境保护目前, 随着温饱问题的解决以及教育和信息交流程度的提高, 人们的环境觉悟提高得很快, 保护环境已成为人们的共识。人们逐步认识到, 环境质量是人类生活质量的一个重要组成部分, 人们不仅要有丰富的物质生活和精神生活, 还要有舒适的环境。如果人类赖以生存的环境遭到破坏, 人类的生存就会受到威胁, 经济发展不能以牺牲环境为代价,为了现代人和后代人的生存必须保护环境和改善环境。第8章 机械制造业的环境保护我国早已将环境保护定为国策, 以改进环境质量为目标, 把保证国家环境安全、保护人民身体健康、实行污染防治和生态保护作为环保工作的指导思想, 加大了环保的软件和硬件建设力度。第8章 机械制造业的环境保护所谓环境保护, 是指在经济建设中要保证合理地利用自然环境, 防治环境污染和生态破坏, 为人类造就清洁、适宜的生活和劳动环境, 保护人民健康, 促进经济发展。环境保护与生产技术是紧密相连的。环境保护的技术措施可促使生产制造技术的改革和发展; 生产制造技术的改革又可促进环境保护。因此各行各业都针对本行业的环境污染问题采取了一系列切实可行的措施, 机械制造业也根据本行业引起的“三废”和噪音污染采取了相应的措施。第8章 机械制造业的环境保护8.2 机械工业的环境污染机械工业的环境污染机械工业是为国民经济各部门制造各种装备的部门, 在机械工业的生产过程中, 不论是铸造、锻压、焊接等材料成型加工, 还是车、铣、刨、磨、镗、钻等切削加工都会排出大量污染大气的废气、污染土壤的废水和固体废物, 如金属离子、油、漆、酸、碱和有机物, 带悬浮物的废水, 含铬、汞、铅、铜、氰化物、硫化物、粉尘、有机溶剂的废气, 金属屑、熔炼渣、炉渣等固体废物, 同时在加工过程中还伴随着噪音和振动。第8章 机械制造业的环境保护机械工业中不同的生产过程所产生的环境污染物也不同。在材料的铸造成型加工过程中会出现粉尘、烟尘、噪音、多种有害气体和各类辐射; 在材料的塑性加工过程中锻锤和冲床在工作中会产生噪音和振动, 锻造炉有烟尘, 清理锻件时会产生粉尘, 高温锻件还会带来热辐射; 在材料的焊接加工中会产生电弧辐射、高频电磁波、放射线、噪音等, 会因电焊时焊条的外部药皮和焊剂在高温下分解而产生含较多Fe2O3和锰、氟、铜、铝的有害粉尘和气体, 还会出现因电弧的紫外线辐射作用于环境空气中的氧和氮而产生O3、NO、NO2等, 气焊时会因用电石制取乙炔气体而产生大量电渣; 熔炼有色金属时会产生相应的冶炼炉渣和含有重金属的蒸气和粉尘。第8章 机械制造业的环境保护在常见的材料车削、铣削、刨削、磨削、镗削、钻削、拉削等机械加工工艺过程中, 往往需要加入各种切削液进行冷却、润滑和冲走加工屑末。切削液中的乳化液使用一段时间后会变质、发臭, 其中大部分未经处理就直接排入下水道, 甚至直接倒至地表。乳化液中不仅含有油, 而且还含有烧碱、油酸皂、乙醇和苯酚等。 在材料切削加工过程中还会产生大量金属切屑和粉末等固体废物。第8章 机械制造业的环境保护在金属热处理及表面处理过程中, 高温炉与高温工件会产生热辐射, 退火和正火时加热炉有烟尘和炉渣产生, 淬火时不仅有油烟生成, 还会因为防止金属氧化而在盐浴炉中加入二氧化钛、硅胶和硅钙铁等脱氧剂而产生废渣盐, 在盐浴炉及化学热处理时会产生氢氧化钠等各种有害气体和高频电场辐射等。表面渗氮时, 用电炉加热, 并通入氨气, 存在氨气泄露的可能性。 第8章 机械制造业的环境保护表面氰化时, 将金属放入加热的含有氰化钠的渗氰槽中, 氰化钠有剧毒, 产生含氰气体和废水。表面(氧化)发黑处理时碱洗在氢氧化钠、碳酸和磷酸三钠的混合溶液中进行, 酸洗在浓盐酸、水、尿素混合溶液中进行, 将排出废酸液、废碱液和氯化钠气体。特种加工中的电火花加工和电解加工所采用的工作介质在加工过程中也会产生污染环境的废液和废气。第8章 机械制造业的环境保护为了改善金属制品的使用性能、外观以及不受腐蚀, 有的工件表面需要镀上一层金属保护膜, 电镀液中除含有铬、镍、锌、铜和银等各种金属外, 还要加入硫酸、氟化钠(钾)等化学药品。某些工件镀好后, 还需要在铬液中钝化, 再用清水漂洗。第8章 机械制造业的环境保护因此电镀排出的废液、废水中含有大量的铬、镉、锌、铜、银和硫酸根等离子。镀铬时, 镀槽会产生大量铬蒸气, 有氰电镀还会产生氰化钠这种有毒气体。在金属表面喷漆、喷塑料、涂沥青时, 有部分油漆颗粒、苯、甲苯、二甲苯、甲酚等未熔塑料残渣及沥青等被排入大气。也就时说在电镀涂漆中会产生酸雾及“三苯”溶剂和油漆的废气等, 会产生含有氰化物、铬离子、酸、碱的水溶液和含铬、苯等有机物的污泥。第8章 机械制造业的环境保护8.3 环境保护技术环境保护技术针对机械工业造成的环境污染, 各企业已陆续制定了各种切实可行的措施加以防治。首先是将污染物分成几大类, 如废气、废水、固体废料、噪音和振动, 然后分别根据各自实际情况采取相应措施。下面我们将从“三废”的治理和噪声的防治等方面着重介绍机械制造业的环境保护技术。第8章 机械制造业的环境保护8.3.1 工业废气的防治工业废气的防治 机械工业的废气主要产生于燃料的燃烧过程和生产加工过程。由于现今各机械工业生产的燃料、原料、过程和产品的多样化, 不断排入大气的污染物种类繁多, 组成复杂。 从排放量、影响范围和毒性等方面考虑, 对环境威胁最大的主要大气污染物是烟尘、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳及碳氢化合物等五种。第8章 机械制造业的环境保护存在于废气中的颗粒物和气体污染物的主要区别在于粒径大小不同, 从而使它们威胁环境的物理、化学和生物行为有所差别, 对付它们的办法(治理技术)也就有所不同。气体污染物是以分子大小分散于大气中的, 粒径约为万分之一微米数量级。废气中的颗粒包括固态和液态尘粒, 它们是以多个分子的凝聚(结合)态存在的; 其粒径范围可达0.0011000 m。 当尘粒的直径大于10 m时, 由于自重而易降落地面, 故称为降尘。粒径小于10 m的尘粒可长期飘浮于大气中, 通常称为飘尘。分散于大气中的固、液态微粒大多是小于1 m的, 由于它具有胶体的性质, 故称为气溶胶。第8章 机械制造业的环境保护由此可见, 机械工业排入大气中的污染物就其形态看有固态、液态和气态污染物。固态污染物则有各种大小不一、性质各异的粉尘粒子, 有的粒子粒径仅1 m, 人体吸入后可直达肺泡并长期储留, 对人体造成损害; 有的粒子却是很贵重的工业原料, 如有色金属氧化物原料。液态污染物主要有各种酸雾、各种有机溶剂液滴等。气态污染物则有硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、重金属、碳氢化物等, 也包括各类有机气体恶臭等。污染物质的形态不同,治理方法也不同。可以用机械和电等物理方法把污染物分离开来, 也可以用化合、分解等化学方法将有害污染物转为无害物, 乃至转变为有用物质。第8章 机械制造业的环境保护对排入大气中的固态污染物可以通过各种除尘器除去其中的颗粒, 对液态污染物可以采用各种除雾器捕集悬浮在废气中的各种悬浮液滴, 气态污染物的分离捕集设备主要有各种脱硫、脱氮设备, 也可以采用吸收、吸附、焚烧、冷凝及化学反应等方法净化工业有害气体。 第8章 机械制造业的环境保护1. 工业废气的除尘工业废气的除尘从废气中分离、捕集颗粒物的设备称为除尘器。采用除尘器除尘已成为机械工业防治工业性大气污染的一项重要技术措施, 其作用不仅是除去废气中的有害粉尘, 往往还可以回收废气中的有用物质, 以用于工业生产, 达到综合利用资源的目的。第8章 机械制造业的环境保护按照除尘机制, 可将除尘器分成四类: 机械式除尘器、电除尘器、 袋式除尘器和洗涤除尘器。 实际上, 在一种除尘装置中往往同时利用几种除尘机制, 所以一般是按其中的除尘机制进行分类命名的。此外, 根据除尘过程是否用水或其他液体清灰, 还可将除尘器分为干除尘器和湿除尘器两大类。近年来, 为提高对微粒的捕集效率, 陆续出现了综合几种除尘机制的多种新型除尘装置, 如荷电液滴湿式洗涤除尘器、荷电袋式除尘器等。目前, 这些新型除尘器仍处于试验研究阶段, 下面仅对几种常用除尘器的原理、结构和性能作简要介绍。第8章 机械制造业的环境保护1) 机械式除尘器机械式除尘器一般是指靠作用在颗粒上的重力或惯性力, 或两者结合起来捕集粉尘的装置, 主要包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器。机械式除尘器造价比较低, 维护、管理较简单, 结构装置简单且耐高温, 但对5 m以下的微粒去除率不高。第8章 机械制造业的环境保护(1) 重力沉降室。重力沉降室是靠重力使尘粒沉降并将其捕集起来的除尘装置。重力沉降室可分为水平气流沉降室和垂直气流沉降室, 如图8-1(a)、(b)所示。含尘气体流过横断面比管道大得多的沉降室时, 流速大大降低, 使大而重的尘粒得以缓慢落至沉降室底部。 重力沉降室可有效地捕集50 m以上的粒子, 除尘效率约40%60%。气体的流速通常采用0.22 m/s, 在处理锅炉烟气时, 气体流速不宜大于0.7 m/s。第8章 机械制造业的环境保护图 8-1 重力沉降室第8章 机械制造业的环境保护占地面积大、除尘效率低是重力沉降室的主要缺点, 但因其具有结构简单、投资少、维修管理容易及压力损失小(一般50150 Pa)等优点, 工程上可因地制宜地用它作为二线除尘的第一级。 第8章 机械制造业的环境保护(2) 惯性除尘器。惯性除尘器是使含尘气体冲击挡板后急剧改变流动方向, 从而借助尘粒的惯性将其从气流中分离出来的装置, 它们按结构可分为冲击式和反转式两类。冲击式慢性除尘器可分为单级型和多级型, 在这种设备中, 沿气流方向设置一级或多级挡板, 使气流中的尘粒冲撞挡板而被分离。反转式惯性除尘器可分为弯管型、百叶窗型和多隔板塔型, 如图8-2所示。惯性除尘器一般用于多级除尘中的第一级, 捕集密度和粒径较大的尘粒, 但因易堵塞, 故对粘结性或纤维性粉尘不宜采用。 第8章 机械制造业的环境保护图 8-2 惯性除尘器结构第8章 机械制造业的环境保护(3) 旋风除尘器。旋风除尘器又称离心式除尘器, 它是使含尘气体作旋转运动, 借助离心力作用将尘粒从气流中分离捕集的装置, 如图8-3(a)、(b)所示。旋转气流作用于尘粒上的离心力比重力大52500倍, 因此, 它能从含尘气体中除去更小的粒子, 而且在气体处理量相同的情况下, 该装置所占厂房空间亦较小。第8章 机械制造业的环境保护图 8-3 旋风除尘器第8章 机械制造业的环境保护旋风除尘器主要由进气口、筒体、锥体排气管等部分组成。按气流进入方式, 旋风除尘器常分为切向进入式和轴向进入式两种, 切向又可分为直入式和蜗壳式。轴向进入式是靠导流叶片促使气流旋转的, 在同一压力损失下, 其处理气体量是切向进入式的3倍,而且气流分布均匀, 所以主要用其组合成多管旋风除尘器, 用在处理气体量大的场合。第8章 机械制造业的环境保护旋风除尘器对于5 m以上的尘粒除尘率可达95%以上, 由于其具有结构简单, 制造安装和维护管理容易, 投资少, 占地面积小等优点, 常作为二级除尘系统中的预除尘、气力输送系统中的泄料分离器和小型工业锅炉除尘等而广泛地应用于各种工业部门。但旋风除尘器一般只适用于净化非粘结性和非纤维性的粉尘及温度在673K以下的非腐蚀性气体; 如果用于高温气体除尘, 则需要采取冷却措施, 或内壁衬隔热材料; 如果用于净化腐蚀性气体时, 则应采用防腐材料, 或内壁喷涂防腐材料。第8章 机械制造业的环境保护2) 电除尘器电除尘器是利用静电力实现粒子(固体或液体)与气流分离的装置。它与机械方法分离颗粒物的主要区别在于, 其作用力直接施加于各个颗粒上, 而不是间接地作用于整个气流。电除尘器有两种形式, 即管式和板式电除尘器。电除尘器正被大规模地应用于解决燃煤电站、石油化工和钢铁冶炼等行业的大气污染问题, 在回收有价值物质中也起着重要的作用。电除尘器的主要缺点是设备庞大, 耗电多, 投资高, 制造、安装和管理所要求的技术水平较高。第8章 机械制造业的环境保护3) 袋式除尘器袋式除尘器是利用天然或人造纤维织成的滤袋净化含尘气体的装置, 其除尘效率一般可达99以上。 其作用机理是按尘粒的力学特性, 具有惯性碰撞、截留、扩散、静电和筛滤等效应。虽然袋式除尘器是最古老的除尘方法之一, 但由于它效率高、性能稳定可靠、操作简单,因此获得了越来越广泛的应用, 同时在结构形式、 滤料、清灰和运行方式等方面都得到了发展。第8章 机械制造业的环境保护袋式除尘器的形式多种多样, 按滤袋形状分为圆筒形和扁平形两种; 按清灰方式分为机械掘动清灰式、逆气流反吹式和脉冲喷吹式等多种形式, 除第一种方式是靠振动过滤介质清除粉尘外, 其他三种方式都是从过滤介质上将粉尘吹除, 即用低压空气反应或用少量压缩空气脉冲喷吹。作为一种高效除尘器, 袋式除尘器广泛用于各种工业部门的尾气除尘中, 它比电除尘器的投资小, 运行稳定; 与文丘里洗涤除尘器相比, 它动力消耗小, 回收的干粉尘便于综合利用。 第8章 机械制造业的环境保护4) 洗涤除尘器 洗涤除尘器又称湿式洗涤除尘器, 它是用液体所形成的液滴、液膜、雾沫等洗涤含尘烟气, 使尘粒从烟气中分离出来的装置。此类装置具有结构简单、造价低、占地面积小和净化效率高等优点, 能够处理高湿、高温气体; 在去除颗粒物的同时亦可去除二氧化硫等气态污染物, 但应注意其管道和设备的腐蚀、污水和污泥的处理、烟气抬升高度减小等问题。 目前应用的洗涤除尘器种类虽多, 但应用最广的是重力喷雾洗涤除尘塔、旋风洗涤除尘器和文丘里洗涤除尘器。第8章 机械制造业的环境保护2. 工业有害气体的净化技术工业有害气体的净化技术控制工业有害气体的污染, 应该重视减少污染物产生和对已产生的污染物进行净化两方面的技术措施。工业有害气体的净化过程就是从废气中清除气态污染物的过程, 它包括化工及有关行业中通用的一系列单元操作过程, 涉及流体输送、热量传递和质量传递。废气中的颗粒物及其他杂质会给气体净化装置的操作带来困难, 当颗粒物负荷大时更是如此。第8章 机械制造业的环境保护颗粒物会引起设备和管道的堵塞, 因此安装旋风除尘器、袋式除尘器等一类预处理设备, 是解决这个困难的一种方法, 也可以设计适当的装置同时处理有害气体和颗粒物。要处理含几种有害气体的废气, 净化系统必须既能处理其中的每一种成分, 也能够处理其组合成分。如果在工艺中要回收某些物质, 则需要在回收前先行分离, 这就使设计更为复杂。净化工业有害气体的基本方法有五种, 即吸收、吸附、焚烧、冷凝及化学反应。第8章 机械制造业的环境保护液体吸收法是指用选定的液体高效吸收有害气体。吸收设备主要有填料塔、板式塔、喷洒吸收器和文丘里吸收器。填料为陶瓷、金属或塑料制成的环、网; 板式塔有鼓泡式和喷射式。固体吸附法是指利用多孔吸附材料净化有毒气体。常用吸附剂有活性炭、活性氧化铝、分子筛、硅胶、沸石等。吸附装置有固定床、流动床和流化床。吸附方式可为间歇式或连续式。可用吸附法去除的污染物质见表8-1。第8章 机械制造业的环境保护表8-1 可用吸附法去除的污染物质第8章 机械制造业的环境保护直接燃烧法以可燃性废气本身为燃料, 实现燃烧无害化, 燃烧时使用通用型炉、窑、火炬等设备。热力燃烧法借助添加燃料来净化可燃性废气, 燃烧时使用炉、窑等设备。催化燃烧法利用催化剂改善燃烧条件, 实现可燃性废气的高效净化。催化剂有铂、钯、稀土及其他金属或氧化物。 冷凝回收法利用制冷剂将废气冷却液化或溶于其中。常用制冷剂有水、冷水、盐水混合物、干冰等。冷凝装置有直接接触冷凝器、间壁式换热器、空气冷却器等。第8章 机械制造业的环境保护气体净化方法的选择主要取决于气体流量及污染物浓度, 应尽可能地减少气体流量和提高污染物浓度, 以降低处理费用。对于浓度较高的气体, 可考虑先进行预处理, 但要与不设预处理的大型净化系统进行经济比较, 除非有其他的考虑, 如回收贵重物质, 或需要预先冷却热废气, 一般一个净化系统的一次投资总比两个或几个净化系统来得便宜。因此在选择处理方法和工艺流程之前, 要充分考虑待处理工业有害废气的种类、浓度、流量及废气中是否含有贵重物质等因素, 进行综合比较来决定, 应当优先考虑如何减少污染物的产生量。第8章 机械制造业的环境保护开发无害新能源, 改变燃料构成, 革新能源利用设备, 改进燃烧技术等, 是减少空气污染的重要途径。加强工矿企业重点污染源的工艺改革和进行污染源的综合治理和利用, 既能提高原材料的利用率, 又能减少污染物; 污染源的综合治理和利用, 应包括技术管理、工艺改革、综合利用和积极治理等几个组成部分。第8章 机械制造业的环境保护3. 废气中液态污染物的除雾技术废气中液态污染物的除雾技术废气中液态污染物的除雾设备主要包括四大类: 一是惯性力除雾装置, 包括折板式除雾器、重力式脱水器、弯头脱水器、旋风脱水器、旋流板脱水器; 二是湿式除雾器, 几乎所有的湿式气态污染物处理装置和除尘器均可用作湿式除雾装置; 三是过滤式除雾装置, 包括网式除雾器和填料除雾器; 四是静电除雾器, 分为管式和板式两类。第8章 机械制造业的环境保护在折板式除雾器中, 气流通过挡板、折流板、折流体, 因流线的偏折, 使雾滴碰撞到挡板被捕集下来。弯头脱水器是借助于气流在弯头中折转90或180时产生的惯性力将雾滴甩出, 主要用于文丘里管后面的脱水。旋风脱水器用于雾滴较细(最小雾滴为5 m)而除雾要求较高的场合, 几乎所有的旋风除尘器均可用作脱水器。第8章 机械制造业的环境保护根据除雾脱水的特点也可做成结构简化的体形较小的旋风脱水器; 网式除雾器中的丝网除沫器净化硫酸有工程实效; 板网除沫器被广泛用于铬酸雾的净化处理工程; 填料除雾器常用于各种酸雾, 特别是硫酸雾的净化。各种用于液体吸收的填料塔, 如填充鲍而环、拉西环、鞍形填料、丝网填料、实体波纹填料、栅条填料等的填料塔可用作除雾器。第8章 机械制造业的环境保护8.3.2 工业废水的防治工业废水的防治机械工业废水主要包括两大类: 一类是相对洁净的废水, 如空调机组、高频炉的冷却水等, 这种工业废水可直接排入下水道, 但最好采用冷却或稳定化措施处理后供循环使用; 另一类是含有毒、有害物质的废水, 如电镀、电解、发蓝、清洗排出的废水, 这种工业废水必须经过处理, 达到国家规定的允许排放标准后才能排入下水道, 更不得采用稀释方法达到国家标准。第8章 机械制造业的环境保护1. 工业废水防治的基本原则工业废水防治的基本原则(1) 改革工艺和设备, 严格操作, 实行回收和综合利用, 以尽可能减少污染源和流失量。 (2) 实行清污分流。量大而污染轻的废水如冷却废水等, 不宜排入下水道, 以减轻处理负荷和便于实现废水回用。 第8章 机械制造业的环境保护(3) 剧毒废水和一般废水分流, 便于回收和处理。此外, 应打破厂际和地域界线, 尽可能实行同类废水的联合处理, 或实行以废治废。同时还应按目标要求对必须排放的废水进行净化处理。一般情况要求将排水中的污染物控制在“工业排放标准”的范围之内。 综上所述, 有效治理废水的首要问题是最大限度地减少废水量, 其次是采取净化措施以降低污染物浓度, 并充分考虑其处理的合理性和效率, 充分发挥天然水域的自净能力。第8章 机械制造业的环境保护2. 工业废水处理的主要措施工业废水处理的主要措施1) 对废水源的处理方法工业废水的性质随行业和规模的不同有很大差别。在工厂生产不稳定时, 每天或每月变动较大, 废水量与水质也随之变动。处理工业废水, 首先必须努力降低废水排放前的污浊物的数量, 所用方法有以下几种: 第8章 机械制造业的环境保护(1) 减少废水量。具体措施是: 废水分类。根据污浊程度和污浊物的种类, 在废水源对废水分类, 把废水划分为需要处理的废水和不需要处理的废水。 节约用水。节约用水就是减少废水量。废水的循环使用是节约用水的有力手段。 改变生产工序。有时改变生产工序可以大幅度减少废水量和降低废水浓度。第8章 机械制造业的环境保护(2) 降低废水浓度。 废水中所含污浊物, 在不少情况下有一部分是原料、产品、副产品和废物。这些物质应尽量回收, 不要弃于废水中。 具体措施是: 改变原料。使用产生污浊物少的原料。 改变制造过程。例如, 在粉碎工序中改为不用水的方法, 就能减少污浊物数量。第8章 机械制造业的环境保护 改良设备。 通过改良设备, 提高产品的原材料利用率来减少污浊物数量。 回收副产品。过去, 从经济观点出发, 把没有价值的东西丢到废水中; 但从防止污浊的观点来看, 应把它们作为副产品回收利用, 转化为有用的东西。 第8章 机械制造业的环境保护2) 对废水的处理方法废水处理大体上可分为除去悬浮固体物质的、除去胶态物质的和除去溶解物质的三种。在方法上有物理方法、化学方法、物理化学方法和生物化学方法。表8-2所示为工业废水处理方法的分类。第8章 机械制造业的环境保护表8-2 工业废水处理方法的分类第8章 机械制造业的环境保护在工厂废水处理上用得较多的是沉淀法, 它是利用水中悬浮颗粒在重力场作用下下沉, 以达到固液分离的一种方法。沉淀法一般应用在以下几个装置中: (1) 废水预处理装置。如主要去除水中密度大于水的无机颗粒(如砂子、煤渣)的沉砂装置, 其主要类型有平流式沉砂装置。(2) 废水进入生物处理前的初次沉淀装置和生物处理后的二次沉淀装置。前者主要去除废水中的悬浮固体, 后者将生化反应中的微生物从水中分离出来, 使水澄清。沉淀装置的主要类型有平流式、辐流式、竖流式和斜管式。第8章 机械制造业的环境保护(3) 污泥处理阶段的污泥浓缩装置。若废水中含有密度小于水的杂质, 可利用杂质的上浮特性, 将其从水中分离出去。最常见的是利用上浮分离装置处理含油废水。由于油和水的密度不同, 油水很易分层, 上层为油,下层为水, 可采用一般的油水分离装置处理。若废水中有乳化剂存在, 油滴和水滴表面由乳化剂形成一层稳定的薄膜, 油和水无法分层, 形成乳浊液。此时必须先利用粗粒化装置破乳, 使油滴增大, 进而上浮与水分层, 然后将其从水中分离出去。第8章 机械制造业的环境保护若废水中的污染物密度非常接近甚至略小于水的密度, 利用沉淀装置和上浮分离装置都无法取得满意的处理效果, 此时可利用气浮分离装置。 在气浮分离装置中, 大量微小的气泡粘附于杂质颗粒上形成密度小于水的浮体, 浮体上升至水面, 从而将杂质从水中分离出来。因此, 利用气浮分离工艺必须具备三个基本条件: (1) 必须从水中提供足够的微小气泡。第8章 机械制造业的环境保护(2) 必须使废水的污染物呈悬浮状态, 必要时可采用混凝剂。(3) 必须使气泡与杂质产生粘附作用, 否则应采用表面活性剂等对颗粒进行改性。气浮分离工艺广泛应用于废水处理中, 如去除水中的油滴、纤维及其他悬浮状颗粒等; 回收污水中的有用物质; 替代二次沉淀池, 分离活性污泥; 用于有机及无机污水的物化处理工艺中。第8章 机械制造业的环境保护气浮分离装置的主要类型有压力溶气气浮装置、真空气浮装置、分散空气气浮装置和电解气浮装置, 其中压力溶气气浮装置应用最广泛。离心分离装置在废水处理中常用于分离水中的悬浮物(固体颗粒和油滴), 主要有旋流分离器和离心分离机两大类。过滤在废水处理中既可用于活性炭的吸附和离子交换等深度处理过程之前的预处理, 也可用于化学混凝和生物处理后的最终处理。第8章 机械制造业的环境保护根据我国工业废水的排放标准, 允许排放废水的pH值应在69之间。凡废水含有pH值超出规定范围的都应加以处理。很多废水往往含有酸或碱, 且酸碱的量差别往往很大。通常将酸的含量大于3%5%的废水称为废酸液, 将碱的含量大于1%3%的废水称为废碱液。废酸液和废碱液应加以回收和利用。低浓度的含酸废水和含碱废水回收的价值不大, 可采用中和法处理。中和法是将酸性废水用碱中和, 碱性废水用酸中和, 以调整pH值处于中性范围。广泛使用的污泥处理装置有浓缩污泥的连续浓缩装置、泥脱水过滤装置、日晒或加热干燥装置、焚烧装置等。第8章 机械制造业的环境保护3. 废水处理方法的选择废水处理方法的选择对于废水治理的总体方案的确定是一个比较复杂的问题, 需要综合考虑, 应符合有效治理的基本原则。对于必须外排的废水, 其处理方法的选择主要考虑水质状况和处理要求。 第8章 机械制造业的环境保护首先应通过现场调查和采样分析, 明确废水的类型、成分、性质数量和变化规律等。然后按水质情况和具体要求明确处理程度和确定处理方法。通常将处理程度分为三级: 一级处理主要指在预处理基础上去除水中的悬浮固体物、浮油以及进行pH值的调整等, 这属于初级处理, 常常作为进一步处理的准备阶段, 而对于有机物和重金属污染轻微的废水, 可作为主要处理形式; 二级处理主要去除可生物降解的有机物和部分胶体污染物, 用以减少废水的BOD(生化需氧量)和部分COD(化学需氧量), 通常采用生物化学法处理, 或采用混凝法和化学沉淀法处理, 这是化工废水处理的主体部分; 第8章 机械制造业的环境保护三级处理主要去除生物难以降解的有机污染物和无机污染物, 常用活性炭吸附、化学氧化以及离子交换与膜分离技术(反渗透)等, 这是一种深度处理法, 一般是在二级处理的基础上进行的。应当指出, 对于一些成分单纯的废水, 往往只要采用某一单元技术, 如含铬废水用离子交换法除铬, 没有必要分成一级、二级和三级。然而, 大多数成分复杂或成分虽单纯但浓度较大且要求处理程度高的废水, 则往往采用多种方法联用。例如, 对于高浓度的含酚废水可先用萃取法回收酚, 再用生物法处理。第8章 机械制造业的环境保护8.3.3 工业固体废物污染的防治工业固体废物污染的防治机械工业废物是在生产活动中产生的, 主要包括灰渣、污泥、废油、废酸、废碱、废金属、灰尘等, 还有七类有害物质, 即汞、砷、镉、铅、6价铬、有机磷和氰。由于工业固体废物往往包含多种污染成分, 而且长期存在于环境中, 在一定条件下, 还会发生化学的、物理的或者生物的转化, 如果管理不当, 不但会侵占土地, 还会污染土壤、水、大气, 因此需要实行从产生到处置的全过程管理, 包括污染源控制、运输管理、处理和利用、储存和处置。第8章 机械制造业的环境保护1. 工业固体废物污染源的控制工业固体废物污染源的控制机械工业固体废物污染源的控制是对机械工业固体废物实行从产生到处置全过程管理的第一步。其主要措施是尽量采用低废或无废工艺, 以最大限度地减少固体废物的产生量,对于已产生的工业固体废物, 则必须先搞清其来源和数量, 然后对废物进行鉴别、分类、收集、标志和建档。第8章 机械制造业的环境保护2. 工业固体废物的运输工业固体废物的运输在对工业固体废物进行鉴别、分类、收集、标志和建档后, 需从不同的产生地把废物运送到处理厂、综合利用设施或处置场。对于废物处置设施太小、废物产生地点距处置设施较远或本身没有处置设施的地区, 为便于收集管理, 可设立中间储存转运站。运输方式分公路、铁路、水运或航空运输等多种, 具体可根据当地条件进行选择。对于非有害性工业固体废物, 可用各种容器盛装, 用卡车或铁路货车运输; 对于有害废物, 最好是采用专用的公路槽车或铁路槽车运输。第8章 机械制造业的环境保护3. 工业固体废物的处理和利用工业固体废物的处理和利用1) 工业固体废物的预处理机械工业固体废物多种多样, 其形状、大小、结构及性质各异。为了进行处理、利用或处置, 常须对工业固体废物进行预处理。预处理的方法很多, 例如, 处理或处置前的浓缩及脱水、处置前的压实、综合利用前的破碎及分选等。适当的预加工处理还有利于工业固体废物的收集和运输, 所以预处理是重要的且具有普遍意义的处理工序。第8章 机械制造业的环境保护(1) 压实。该方法是利用压力来提高工业固体废物容重的一种预处理方法。通过压实处理可大大减少包装容器的数量, 提高搬运效率, 减小进行无害化处理及最终处置的废物的体积。压实器一般都由一个供料单元和一个压实单元组成。供料单元负责接受工业固体废物原料并将其转入压实单元; 压实单元有一个压头, 在液压传动下通过高压将废物压实。第8章 机械制造业的环境保护常用的压实器有水平式压实器、三向垂直式压实器、回转式压实器、袋式压实器等。为获得较高的压缩比, 要根据废物的性质、压实器的性能以及后续处理要求选择适宜的压实器。 不过压实仅适用于那些压缩性大而复原性小的废料, 如金属加工业排出的各种松散废料。金属类废料的压缩过程如图8-4所示。通过这一流程使不同形状的金属切屑、尾料等废料形成体积小、密度大并有适当尺寸的坯块, 可再进行回炉熔炼。第8章 机械制造业的环境保护图 8-4 金属类废料的压缩过程第8章 机械制造业的环境保护(2) 破碎。这是利用外力缩小固体废物颗粒尺寸的一种方法。破碎程度一般用物料破碎前后颗粒的最小尺寸之比即破碎比来表示。破碎常作为分选、焚烧、利用和填埋处置的前处理而被广泛采用。通过破碎处理可使工业固体废物颗粒尺寸均匀, 使容重比和表面积增加, 进而提高焚烧效率, 便于分选回收有用金属及提高填埋处置的密度。用于工业固体废物的破碎机一般兼有冲击、剪切、挤压和摩擦等作用中的两种或两种以上的作用。金属类废物具有脆性,宜采用剪断破碎和冲击破碎, 塑料、橡胶类物质在低温下变脆, 可采用低温破碎。第8章 机械制造业的环境保护(3) 分选。为了利用工业固体废物中的有用成分, 或将有害成分分离出去, 在对工业固体废物进行处理、利用和处置之前常需进行分选处理。分选处理中工业固体废物可以按物质种类的不同分成两种或两种以上, 也可以按粒度不同分成两种或两种以上。分选效果的好坏可根据回收率来确定。回收率一般用单位时间内分选机排料口排出的某一组分的量与进入分选机的此组分的量之比来表示。一般是利用物料的某些特性, 例如磁性、漂浮性、粒径大小等来进行分选。根据这些特性形成了多种多样的分选方法, 例如筛分、重选、磁选、浮选等。第8章 机械制造业的环境保护(4) 浓缩与脱水。工业废水处理过程会产生大量污泥。原污泥的含水率很高, 一般为96%99.8, 体积很大, 对输送、处理及进一步利用都不方便, 因此必须对其进行脱水处理。污泥中的水主要以间隙水、毛细水、吸附水和颗粒内部水四种状态存在, 可根据后续处理工艺要求采用不同的脱水方法, 如浓缩法、机械脱水法、加热脱水法等。第8章 机械制造业的环境保护2) 工业固体废物的无害化处理对有害的工业固体废物必须进行无害化处理, 使其转化为适于运输、贮存和处置的形式,不致危害环境和人类健康。无害化处理的方法有化学处理、焚烧、固化等。(1) 化学处理。这是通过化学反应破坏固体废物的有害成分, 使之无害化的一种处理方法。化学处理方法包括氧化与还原、中和与化学沉淀等。化学处理方法通常只适用于处理有单一成分或几种化学特性类似成分的废物。对于混合废物则可能达不到预期的目的。第8章 机械制造业的环境保护利用有害物质在化学反应过程中能被氧化或还原的性质, 可通过氧化还原方法将它转变成无害或少害的新物质, 从而达到处理的目的。氧化反应适于处理主要成分容易氧化的有害废物。一些普通的氧化剂, 如氯、过氧化物、臭氧和高锰酸钾等都可以用于对有害物质的处理。例如, 含砷废物经过高锰酸钾和硫酸铜处理后可明显改善水泥固化体的浸出性能。还原反应适于处理含有容易还原成分的有害废物。常用的还原剂有煤炭、某些有机物及硫化铀等无机物。第8章 机械制造业的环境保护中和是最普通的化学处理方法, 主要用来处理具有腐蚀性的酸性或碱性废物。中和药剂的选择及中和反应设备的设计与废水处理大体相同。化学沉淀是指通过化学反应或调节pH值使有害成分转变为难溶的物质沉淀下来。例如, 废酸中的溶解铜可通过调节pH值有效地沉淀下来; 利用硫化物可去除重金属; 石灰或氯化钙则可用来去除氟化物。第8章 机械制造业的环境保护(2) 焚烧。焚烧是通过高温对可燃性固体废物进行破坏的一种无害化方法, 也是有机物的深度氧化过程。通过焚烧可使废物的重量和体积减少80以上, 使有毒、有害的成分无害化, 还可回收部分热能用于供热或发电。第8章 机械制造业的环境保护(3) 固化。固化也称为化学稳定化, 是指通过物理化学方法将有害废物固定或包容在惰性固化基材中的无害化处理过程。固化处理的机制十分复杂, 有的是通过控制温度、压力或调节pH值使污染物化学转变或引入到某种稳定的晶格中去; 有的是通过物理过程把污染成分直接掺入到惰性基材中去; 有的兼有上述两种过程。固化是从放射性废物处理发展起来的一项无害化或少害化处理方法。第8章 机械制造业的环境保护除了可固化放射性废物外, 还可固化多种无机有毒、有害废物, 如电镀污泥、汞渣、铬渣等。理想的固化产物应具有良好的抗渗透性、良好的机械特性以及抗浸出性。这样的固化产物可直接进行安全土地填埋处置, 也可作建筑的基础材料或道路的路基材料。根据固化基材及固化过程, 固化方法可分为水泥固化、石灰固化、热塑性材料固化、有机聚合物固化、自胶结固化和玻璃固化、陶瓷固化、合成岩固化等。第8章 机械制造业的环境保护3) 工业固体废物的利用工业固体废物具有二重性, 弃之为害, 用则为宝。尤其是对那些具有较高资源价值的废物, 更应尽量加以综合利用。综合利用是指通过回收、复用、循环、交换以及其他方式对工业固体废物加以利用, 它是防治工业性污染、保护资源、谋求社会经济持续稳定发展的有力手段。工业固体废物综合利用的途径很多, 主要有生产建筑材料、提取有用金属、制备化工产品、用作工业原料、生产农用肥料和回收能源等。第8章 机械制造业的环境保护特定固体废弃物是指一些数量巨大、有一定回收价值且必须用专门化的方式加以处理的固体废弃物, 通常指废旧金属、塑料、橡胶及其制品等。从资源化角度进行处理, 首先要使它们物尽其用, 最大限度地延长其使用周期, 有的虽不能直接延长使用周期, 但可通过处理间接地延长使用周期。第8章 机械制造业的环境保护废旧金属是机电产品在生产、使用过程中不断产生的废物, 如来自切削过程的切屑、金属粉末、边角余料、残次品以及铸件浇冒口、报废工具和机床(或零部件)、各种锈蚀损坏的钢铁结构物品等。处理废旧金属的方法通常是先进行分拣, 对某些尚有使用价值的部分进行修复或改制后重新使用, 再把有色金属和黑色金属分开后回炉熔炼。第8章 机械制造业的环境保护在重金属电镀污泥被塑料固化的工艺流程中, 废旧塑料处理方法与一般资源化处理方法相类似, 而电镀污泥的处理关键是将含水率95%以上的电镀污泥干燥和球磨的工艺。污泥干燥方法是先将电镀厂回收的电镀污泥经自然干化厂、干燥机烘干即可球磨, 污泥粉末与塑料粉末以一定比例混合配料, 最后可以压制成型或注塑成型为一定形态的产品。第8章 机械制造业的环境保护4) 工业固体废物的处置工业固体废物的处置, 是为了使工业固体废物最大限度地与生物圈隔离而采取的措施,是控制工业固体废物污染的最后步骤, 它起着十分关键的作用。常用的处置方法有海洋处置和陆地处置两大类。海洋处置包括海洋倾倒和海上焚烧。陆地处置分为土地耕作、工程库或贮存池贮存、土地填理和深井灌注等。对于放射性固体废物, 一般应根据其放射性、半衰期、物理及化学性质选择相应的处置方法。常用的处置方法有海洋处置、深地层处置、工程库储存和浅地埋葬处置等。第8章 机械制造业的环境保护8.3.4 工业噪声的防治工业噪声的防治 1. 噪声及其危害噪声及其危害 在机械工业中, 噪声是一种十分严重的环境污染问题, 长期在噪声超标的环境中工作, 会使人耳聋、消化不良、食欲不振、血压增高, 会影响语言交谈、思考和睡眠, 降低工作效率, 影响安全生产, 因此必须加强噪声的防治。第8章 机械制造业的环境保护2. 噪声防治技术噪声防治技术为了采取必要而充分的噪声防治对策, 并有效地加以实施, 必须根据正确的噪声防治计划进行。其顺序如下: (1) 确认发生噪声污染的地点, 做出该地区的听觉试验、测定噪声级以及频谱分析等噪声实态调查。(2) 探查噪声发生源, 并调查和确认是哪台机器的什么部位。第8章 机械制造业的环境保护(3) 决定降噪目标(与现状相比降低几分贝为好)。(4) 研究降低噪声的方法, 实施最有效的措施。传播噪声的三要素是声源、传播途径和接受者。噪声的防治也应从这三方面入手。第8章 机械制造业的环境保护3. 对声源采取的措施对声源采取的措施噪声控制最积极、最有效的方法自然是从声源上进行控制, 即提供低噪声的设备、装置、产品。从声源上控制噪声通常有两种途径: 一是采用彻底改进工艺的办法, 将产生高噪声的工艺改为低噪声的工艺, 如用气焊、电焊替代高噪声的铆接, 用液压替代冲压等; 另一种方法是在保证机器设备各项技术性能基本不变的情况下, 采用低噪声部件替代高噪声部件, 使整机噪声大幅度降低, 实现设备的低噪声化。 第8章 机械制造业的环境保护对常见的三类噪声声源有以下三个类型, 对应每种噪声声源，按照其发生机理，采取相应的工艺措施，以使从根源上去除或使之降低。1) 对一次固体噪声的措施由于强制力在机械和装置内部周期地反复使用, 就成为激振源而产生波动传播开去, 在多数情况下, 机械的一部分以固有频率共振发出很大的噪声, 这叫一次固体噪声, 应采取以下措施: 第8章 机械制造业的环境保护(1) 产生激振力的根源。(2) 研究降低激振力的方法。(3) 进行绝缘, 使波动不能在相减表面传播。(4) 改变噪声发射面的固有频率。(5) 使噪声发射面减振。(6) 盖上隔离振动的覆盖物。第8章 机械制造业的环境保护2) 对二次固体噪声的措施机械内部发生的噪声声波使壁面发生振动, 发射出透射音, 这叫做二次固体噪声。这样的情况也是很多的, 需采取以下措施: (1) 除去在机械内部产生空气压力变动的根源。(2) 加强壁面隔音和内部吸音。(3) 壁面加上隔音绝缘层(盖上吸声物或隔音材料)。(4) 设置隔音盖。第8章 机械制造业的环境保护3) 对空气声的措施像由开口部(吸气口、放气口、其他)发射出来的噪声那样, 没有固体振动的噪声叫空气声。对此, 应采取以下措施: (1) 降低压力和流速等。(2) 装置消声器或吸音道等。(3) 缩小开口部, 降低发射功率, 或利用指向性改变方向。第8章 机械制造业的环境保护4. 噪声传播途径的处理噪声传播途径的处理噪声传播途径的处理应根据具体情况采取不同措施。通常有以下几种方法: (1) 吸声处理。 吸声处理也称吸声降噪处理, 是指在噪声控制工程中, 利用吸声材料或吸声结构对噪声比较强的房间进行内部处理, 以达到降低噪声的目的。但这种降噪效果有限, 其降噪量通常不超过10 dB。第8章 机械制造业的环境保护(2) 隔声处理。 这种方法是用隔声材料或隔声结构将声源与接受者相互隔绝起来, 降低声能的传播, 使噪声源引起的吵闹环境限制在局部范围内, 或在吵闹的环境中隔离出一个安静的场所。这是一种比较有效的噪声防治技术措施。例如把噪声较大的机器放在隔声罩内, 在噪声车间内设立隔声间、隔声屏、隔声门、隔声窗等。(3) 隔振。 这种方法在机器设备基础上安装隔振器或隔振材料, 使机器设备与基础之间的刚性连接变成弹性连接, 可明显起到降低噪声的效果。第8章 机械制造业的环境保护(4) 阻尼。这种方法在板件上喷涂或粘贴一层高内阻的弹性材料, 或者把板料设计成夹层结构, 当板件振动时, 由于阻尼作用使部分振动能量转变为热能, 从而降低其噪声和振动。(5) 消声器。 消声器是降低气流噪声的装置, 一般接在噪声设备的气流管道中或进排气口上。第8章 机械制造业的环境保护5. 噪声的个人防护措施噪声的个人防护措施当在声源上和传播途径上难以达到标准要求, 或在某些难以进行控制但对接受者来说必须加以保护的场合时, 往往采取个人防护措施, 其中最常用的方法是佩带护耳器耳塞、耳罩、头盔等。一副好的护耳器应满足下列要求: 具有较高隔音值(又称声衰减量), 佩带舒适、方便, 对皮肤无刺激作用, 经济耐用。 第8章 机械制造业的环境保护综上所述, 机械工业环境污染量大、面广、种类繁多、性质复杂、对人危害大, 具体地表现在工业废水对水环境的污染, 工业废气对大气环境的污染, 工业固体废物对环境的污染及噪声的污染四个方面。事实证明, 采取“先污染, 再治理”或是“只治理, 不预防”的方针都是有害的, 既会使污染的危害加重和扩大, 还会使污染的治理更加困难。第8章 机械制造业的环境保护因此,防治工业性环境污染的有效途径是“防”和“治”结合起来, 并强调以“防”为主, 采取综合性的防治措施。从事本行业的每一个人都应意识到问题的严重性, 尽可能将污染消灭在工业生产过程中, 大力推广无废、少废的生产技术, 大力提高资源、能源的利用率, 大力开展废物的综合利用, 使工业发展与防治污染、环境保护互相促进。第8章 机械制造业的环境保护复复 习习 思思 考考 题题1. 机械制造业都有哪些常见的环境污染？2. 常见的除尘设备有哪几种？各有何优缺点？3. 工业废水防治的主要措施有哪些？4. 对工业固体废料常采用哪些处理手段？5. 工业噪声的防治应从哪三方面入手？