Unit 4 Environment Analysis
环境分析
Environmental analysis involves the performance of chemical, physical, and biological measurements in an environmental system. 在一个环境系统里，环境分析包括化学、物理以及生物测量的性能。This system may involve either the natural or the polluted environment, although the term “environmental analysis” is increasingly used to refer only to situations in which measurements are made of pollutants.这一系统不仅包含自然环境还包括污染环境，但是环境分析这个术语正在越来越多地用于污染物的测量.
Normally, four types of measurements are made: qualitative analysis to identify the species; quantitative analysis to determine how much of the species is present; speciation or characterization to establish details of chemical form and the manner in which the pollutant is actually present (such as being adsorbed onto the surface of a particle): and impact analysis in which measurements are made for the specific purpose of determining the extent to which an environmental impact is produced by the pollutants in question.通常，测量有四种形式：定性分析，以确定目前的物种；定量分析，以确定有多少物种存在；形态或性质，确定目前污染物的详细的化学组分和方法（如被吸附到表面的粒子）；和影响分析中测量的具体目的是确定在何种程度的环境影响所产生的污染物问题。
The overall objective of environmental analysis is to obtain information about both natural and pollutant species present in the environment so as to make a
realistic assessment of their probable behavior.环境分析的目的是为了制造一个可行的现实的评估，去获得目前在环境中自然和污染物的种类的相关信息，以便根据它们大致上的生活习惯做出切实的评估.In the case of pollutants, this involves assessment of their actual or potential environmental impact, which may be manifest in several ways. 有可能以多种方式显示出的污染物方面涉及到那些实际货物的评估或者潜在的环境影响。 Thus, a pollutant species may present a toxicological hazard to plants or animals. 因此，一个被污染的物种可能对植物或者动物造成危害。It may also cause contamination of resources (such as air, water, and soil) so that they cannot be utilized for other purposes. 它可能也会引起资源上的污染（比如大气、水和土壤）以致他们没法利用于其他目的。The effects of pollutants on materials, especially building materials, may be another area of concern and one which is often very visible and displeasing (for example, the defacing of ancient statues by sulfur dioxide in the atmosphere). 污染物对于原料的影响，特别是建筑材料，在某一区域是显然可见的，让人不愉快。（比如，大气中二氧化硫对古建筑的损害）A further area of environmental impact involves esthetic depreciation such as reduces visibility, dirty skies, and unpleasant odors. 未来环境影响分析的领域将降低，比如能见度的下降、天空的污染和难闻的气味。Finally, it is important to recognize that an environmental impact may not always be discernible by normal human perception so that detection may require sophisticated chemical or physical analysis.最后，重要的是认识到以人类正常的知觉可能难以辨别出环境之间的冲突，以致发现需要高精度的化学或者物理分析。
In order to provide a meaningful description of the general field of environmental analysis, this field may be considered from three point pf view: the basic concepts underlying the reasons for and choice of the analysis which are normally performed; the available techniques and methodology commonly used;
and the current status of capabilities in environmental analysis.为了提供环境分析的一般领域的一个意味深长的描述,这个领域也许从三个观点考虑： 强调分析的选择的原因为选择执行通常的基本概念; 常用的有价值的技术和方法; 和在当前状态下的环境分析能力。
Some of the philosophical concepts which form the bases for environmental analyses are as follow.一些来自环境分析基础的哲学概念如下：
Purpose目的
Collection and analysis of an environmental sample may be undertaken for the purpose of research or monitoring, or as a spot check. 为了研究或监测，一个环境样品的收集和分析可能被快速进行。A spot check analysis is used to obtain rapid information about the approximate extent or nature of an environmental problem.快速监测分析常被用于获得一个环境问题的大概范围和性质的信息。
Authenticity真实性
Whatever the information being sought, it is vitally important to obtain an authentic sample which represents the particular system being investigated. 无论什么被寻找的信息，得到代表被调查的特殊系统的一个可靠样品是极为重要。In fact, the ability to obtain an authentic sample is probably one of the most difficult aspects of any environmental analysis due to the considerable complexity and heterogeneity of most environmental systems.实际上，由于多数环境系统可观的复杂和非均匀性，获得一个可靠样品大概是所有环境分析最困难的方面之一。
Detection limits察觉限制
A statement of the detection limits which can be attained by the analytical method being employed must always be included in providing the results of any environmental analysis. This is because considerable confusion exists about the meaning of a “zero” level of concentration. In fact, it is probably never possible to state that none of the atoms or molecules of the species in question are present so that no true zero exists.察觉限制的一种陈述是被使用的分析方式所尝试，必须总是被包含在提供所有环境分析结果里面。这是因为关于“0”浓度的含义存在相当大的混乱。事实上，这也许是不可能实现的：物种里面没有原子或分子，所以没有真正的“0”浓度存在。
Precision and accuracy精确性与准确性
In reporting an environmental analysis it is also necessary to specify the precision and accuracy associated with the measurements. 在报道一个环境分析也需要确切的指明等测量相关的精确性和准确性。Thus, many environmental measurements involve comparison of results obtained in different systems or under different conditions (of temperature, time, pollutant concentration, and so on) in the same system so that it is necessary to establish whether two numbers which are different are in fact indicative of different conditions.这样，许多环境测量，包含获得不同系统或同一系统不同条件结果的比较，以至于，有必要找出两个不同类型数字在事实上是否不是不同条件的指示。
State of matter物质状态
In making an environmental analysis it is necessary to designate the physical form of the species being analyzed. 在决策环境分析，标明所分析物种的物理构成是有必要的。Most simply, this involves the actual state of matter in which the species exists (whether it is solid, liquid, or gas) since many species (both inorganic and organic) may exist concurrently in different states. 最简单的，由于许多物种（包括无机和有机）可能存在同时存在不同的形式，这涉及到存在的物种（无论是固体，液体或气体）的实际存在形态的问题。For example, certain organic gases can exist either as gases or adsorbed onto the surface of solid particles, and the analytical procedures employed for determination of each form are quite different.例如，某些有机气体可作为气体或吸附表面的固体颗粒存在，而确定各种形式采用的分析程序是完全不同。
Element/compound distinction元素、化合物的区别
One of the most strongly emphasized aspects of environmental analysis involves the distinction between a chemical element and the chemical compound in which that element exists. 环境分析中强调的一个重要方面涉及到化学元素和有元素存在化学物的区别。It is appropriate to establish the chemical form in which a given element exists in an environmental sample rather than simply to specify the fact that the element is present at a given concentration. 它明确地给出化学物在存在环境中的元素构成而不是简单给出元素现在的浓度。While such a concept is philosophically acceptable, analytical methodology has not reached the stage where specification of inorganic compounds preset at trace level can readily be achieved.当这样的概念在科学上被接受，分析方法还未达到很容易地精确测出无机化合物痕量存在的水平。
Particle surfaces颗粒表面
Where pollutant species are present in or associated with a condensed phase, it is sometimes necessary to establish whether the pollutant is part of the bulk system or present on its surface. 污染物存在或联系凝结的状态,有时需要去确定污染物是否在体积内或存在它表面.Such a consideration is particularly meaningful since material present on the surface of an airborne particle, for example, comes into immediate contact with the external environment, whereas that which is distributed uniformly throughout the particle is effectively present at a much lower concentration and can exert a much lower chemical intensity at the particle surface. 尤其意味深长的是因为物质存在与空中颗粒表面,例如直接与外部环境接触,然而在颗粒表面分布均匀在整个颗粒是有效地呈现在更低浓度和可以发挥更低的化学活性.Since airborne particles can be inhaled, surface predominance can result in high localized concentrations of chemical species at the points of particle deposition in the lung.由于可以吸入空中的颗粒,表面控制可以导致肺部颗粒沉积点化学物质局部浓度升高.
Availability有效性
While not one of the analyses normally performed by analytical chemists, determination of the availability of a chemical species is often necessary. 虽然有效性分析通常不是由分析化学家进行的,但是确定化学物质的有效性是有必要的.To exert a meaningful environmental effect, a pollutant species must almost always enter solution. 为了更好发挥环境效果,一个污染物必须总是进入溶液.For instance, toxic compounds associated with airborne particles must be dissolved by lung fluids
before either a local or systemic effect can be produced. 例如,有毒混合物和空中颗粒必须在产生局部或系统效果之前被肺液溶解.Thus, laboratory-scale simulation of the availability characteristics of a chemical species can provide a necessary link between its presence and its eventual impact.因此,实验室范围的化学物种有效性特征的模拟可以提供一个关于它的存在与最终影响之间的联系.
Environmental effect环境影响
The final link in the analytical/environmental effects chain involves determination of the actual environment effect produced.在分析环境影响的链子中,最后一个连接包含了实际产生环境影响的鉴定. In most cases, this involves some form of biological measurement or bioassay which determines the toxicological effect upon a biological organism.在大部分事件中,这包含了一些生物测定的形式或生物鉴定,以确定一个有机生物的毒性影响.Due to the expense, complexity, and time-consuming nature of bioassays, it is usual to substitute a chemical analysis for purposes of monitoring toxicological effects, and in setting standards for compliance. 由于生物鉴定的花费,复杂性和耗时性，所以经常用化学分析代替监控毒理学的作用目的,同时要设定遵守的标准.In doing so, however, it is necessary to establish a so-called dose-response relationship between the level of one or more pollutant species and the degree of toxic impact.然而,这样做的同时,是有必要建立一个关于一个或多个污染物的级别与毒性影响等级之间的作用--反应关系,
Unit 5 Type and Sources of Air Pollutants
空气污染物的类型和来源
What is air pollution? Air pollution is normally defined as air that contains one or more chemicals in high enough concentration to harm humans, other animals, vegetation or materials. 什么是空气污染 ？空气污染通常是指那种包含一种或多种化学物质富集到高浓度并足以伤害人类、其他动物、植物或材料的空气。There are two major types of air pollution.主要有两种类型的空气污染 。A primary air pollution is a chemical added directly to the air that occurs in a harmful concentration.初级空气污染是指有害的浓度直接进入到空气中的化学物质。It can be a natural air component, such as carbon dioxide, that rise above its normal concentration, or something not usually found in the air, such as a lead compound emitted by cars burning leaded gasoline. 这种化学物质可以是一个自然的空气成分，如超过了正常浓度的二氧化碳，，或通常不会在空气中发现的，如汽车燃烧含铅汽油所排放出来的主要尾气。A secondary air pollution is a harmful chemical formed in the atmosphere through a chemical reaction among air components.次生空气污染是指在大气中由气体成分之间发生化学反应的有害化学物质。Serious air pollution usually results over a city or other area that is emitting high levels of pollutants during a period of air stagnation.严重的空气污染通常是因为一个城市或其他地区在空气流动停滞期间排放了高浓度污染物。The geographic location of some heavily populated cities, such as Los Angeles and Mexico City, makes them particularly susceptible to frequent air stagnation and pollution buildup.一些人口稠密的城市的地理位置，例如洛杉矶和墨西哥城，使他们特别容易受到频繁的空气停滞和空气污染累积的影响。
We must be careful about depending solely on concentration values in determining the severity air pollutants.在仅从浓度来决定严重空气污染物方面，我们必须十分小心。 By themselves , measured concentrations tell us nothing about the danger caused by pollutants , because threshold levels , synergy, and biological
magnification are also determining factors.通过测出的浓度自身并不能告知我们有关污染物所带来的危险的信息，因为临界浓度、协同作用还有生物放大效应都是决定因素。In addition, we run into the issue of conflicting views of what constitutes harm. 除此之外，我们碰到关于什么才构成危害的问题的争论。
Major air pollutants following are the 11major types of air pollutants.
以下11个主要类型的空气污染物是主要空气污染物：
1 .Carbon oxides: carbon monoxide, carbon dioxide.
1. 碳氧化物： 一氧化碳 ， 二氧化碳。
2. Sulfur oxides: sulfur dioxide, sulfur trioxide.
2. 硫氧化物： 二氧化硫 ， 三氧化硫。
3. Nitrogen oxides: nitrous oxide, nitric oxide, nitrogen dioxide.
3. 氮氧化物： 一氧化二氮 ， 一氧化氮 ， 二氧化氮.
4. Hydrocarbons (organic compounds containing carbon and hydrogen): methane, butane, benzene.
4. 碳氢化合物（有机含有碳氢化合物）： 甲烷 丁烷 苯。
5. Photochemical oxidants: ozone, PAN, and various aldehydes.
5. 光化学氧化剂： 臭氧，一组过氧酰基硝酸酯 和 各种醛。
6. Particulates (solid particles or liquid droplets suspended in air): smoke, dust, soot, asbestos, metallic particles (such as lead, beryllium cadmium), oil, salt spray, sulfate salts.
6. 颗粒（在空气中的固体颗粒或液滴悬浮）：烟雾，尘埃，烟尘，石棉，金属粒子（例如铅，镉铍），石油，盐雾，盐硫酸。
7. Other inorganic compounds: asbestos, hydrogen fluoride, hydrogen sulfide, ammonia, sulfur acid, nitric acid.
7. 其他无机化合物：石棉，氟化氢，硫化氢，氨气，硫酸，硝酸。
8. Other organic compounds: pesticides, herbicides, various alcohols, acids, and other chemicals.
8. 其他有机化合物： 杀虫剂，除草剂， 各种醇， 酸 和 其他化学品。
9. Radioactive substances: tritium, radon, emissions from fossil fuel and nuclear power plants.
9. 放射性物质： 氚， 氡， 矿物燃料排放物 和 核能发电厂。
10. Heat. 10. 热。 11. Noise. 11. 噪声。
The following table summarizes the major sources of these pollutants.
Carbon oxides Carbon Monoxide (CO) :
Forest fires and decaying organic matter; incomplete combustion of fossil fuels (about two-thirds of total emissions) and other organic matter in cars and furnaces; cigarette smoke森林火灾和腐烂的有机物质;不完全燃烧矿物燃料（约占三分之二的总量）和其他来自汽车和炉的有机质;香烟烟雾
Carbon dioxide (CO2) : Natural aerobic respiration of living organisms; burning of fossil fuels
自然有氧呼吸的生物体; 燃烧化石燃料
Sulfur oxides (SO2 and SO3) ：Combustion of sulfur-containing coal and oil in homes, industries and Power plants; smelting of sulfur-containing ores; volcanic eruptions 家庭、工厂和发电厂燃烧含硫的煤和石油；冶炼含硫矿石；火山爆发
Particulates dust soot and oil : 煤烟粉尘颗粒物和石油
forests fires , wind erosion, and volcanic eruptions; coal burning; farming, mining construction, road building ,and other land-clearing activities; chemical reactions in the atmosphere; dust stirred up by automobiles; automobile exhaust; coal-burning electric power and industrial plants 森林火灾，风蚀，和火山爆发; 燃
煤; 农业，采矿工程，道路建设，以及其他土地清理活动; 大气中的化学反应；汽车引发的粉尘 ；汽车尾气；燃煤电力厂房和工业厂房
Nitrogen oxides (NO and NO2):
High-temperature fuel combustion in motor vehicles and industrial and fossil fuel power plants; lighting 高温燃料燃烧机动车辆，工业和矿物燃料发电厂;照明
Photochemical oxidants 光化学氧化剂
Sunlight acting on hydrocarbons and nitrogen oxides
碳氢化合物和氮氧化物在阳光下反应
Hydrocarbons 碳氢化合物
Incomplete combustion fossil fuels in automobiles and furnaces; evaporation of industrial solvents and oil spills; tobacco smoke; forest fires; plant decay (about 85 percent of emissions ) 不完全燃烧化石燃料的汽车和火炉；蒸发的工业溶剂和石油泄漏；烟草烟雾；森林火灾；植物的腐烂（大约百分之85的排放）
Pesticides and herbicides :
Agriculture; forestry; mosquito control农业;林业;蚊虫控制
Asbestos:石棉Asbestos mining; spraying of fireproofing insulation in buildings;
deterioration of brake linings 石棉开采;防火隔热建筑的喷漆;制动片的变质
Metals and Metal Compounds: 金 属 和 金 属 化合 物
Mining； industrial processes; coal burning; automobile exhaust挖掘；工业生产过程;燃煤;汽车尾气
Hydrogen Sulfide (H2S): Chemical industry; petroleum refining化学工业;石油炼制
Ammonia (NH3) : Chemical industry; petroleum refining化学工业;石油炼制
Sulfuric Acid (H2SO4) :
Reaction of sulfur trioxide and water vapor in atmosphere; Chemical industry三氧化硫和水汽在大气中反应; 化学工业
Nitric Acid (HNO3) :
Reaction of sulfur trioxide and water vapor in atmosphere;
Chemical industry三氧化硫和水汽在大气中反应; 化学工业
Noise: Automobiles, airplanes, and trains; industry; construction
汽车，飞机，列车;产业建设
Other Inorganic Hydrogen Fluoride (HF) :Petroleum refining; glass etching; aluminum and fertilizer production
石油炼制;玻璃刻蚀;铝和化肥生产
Unit 7 Conventional Technology of Air Pollution Control
大气污染控制的常规技术
The principal means for control of particulate emissions from industrial sources are cyclones，electrostatic precipitators, fabric filters and scrubbers. 控制工业来源的颗粒物的排放的主要方法是利用旋风分离器、静电除尘器、布袋过滤器和洗涤器。In addition to these conventional devices, granular bed and panel bed filters have been applied to a limited extent and research is being conducted on devices or combinations of conventional devices, such as charged drop let scrubbers.除了以上的常规设备以外，颗粒层过滤器和平板过滤器在一定程度上得到应用，并且正在开展对设备或组合常规设备的研究，例如荷电液滴洗涤器。
Cyclones
旋风分离器
Cyclonic collectors are round conically shaped vessels in which the gas stream enters tangentially and follows a spiral path to the outlet. 旋风分离吸收器是圆锥形的容器，气体流切向进入并且顺着螺旋状的管道到出口。The spiral motion produces the
centrifugal forces that cause the particulate matter to move toward the periphery of the vessel and collect pm the walls and fall to the bottom of the vessel. 这种螺旋运动产生离心力，使颗粒物沿着容器的外围移动被聚集在壁面然后掉落在容器底部。 The centrifugal force is the major force causing separation of the particulate in a cyclone separator.离心力是引起颗粒物在旋风分离器里分离主要作用力。
The cyclonic collectors are generally of two types: the large diameter, lower efficiency cyclones, and the small diameter, lower efficiency cyclones, and the small diameter, multitube high-efficiency units. 旋风分离除尘器大致分为两种：大径低效分离器和小径多管高效分离器。The larger cyclones have lower efficiencies especially on particles less than 50 um. 大直径的旋风分离除尘器的效率会比较低特别是对直径小于50微米的颗粒。However, they have low initial cost and usually operate at pressure drips of 1 to 3 inches of water. 但是，它们的运行成本较低，一般在1到3英寸水柱的压力降下运行。The multitube cyclones are capable of efficiencies exceeding 90% but the cost is higher and their pressure drop is usually 3 to 5 inches of water. 多管式的旋风分离除尘器效率通常能够达到90%以上，不过它的运行成本就比较高，一般在3到5英寸水柱的水压降下运行。They are also more susceptible to plugging and erosion. 它们经常被堵塞和更加容易受到腐蚀。The large cyclones are often used as a part of the process when the gas stream is heavily laden with part of the product such as in coal dryers, alfalfa dehydrators and milling operations. 大直径的旋风分离除尘器经常用作于当气流里充满产物的一部分时的过程，比如煤干燥器、紫苜宿脱水器、碾磨的运转。They are widely used in grain elevators, sawmills, asphalt plants and detergent manufacture. 它们被广泛运用于谷物运输、锯木、沥青制造装置和清洁剂的生产中。
Fabric Filters
布袋过滤器
Fabric filter systems, i.e., baghouses, usually consist of tubular bags made of woven synthetic fabric or fiberglass, in which the dirty gases pass through the fabric while the particles are collected on the upstream side by the filtering action of the fabric. 布袋过滤器系统，例如，布袋除尘器，通常由合成纤维或玻璃纤维制成的管状布袋组成，含尘气体通过布袋时颗粒物在纤维的过滤作用下累计在布袋上游。 The dust retained on the bags is periodically shaken off and falls into a collecting hopper for removal.定期将留在布袋里的尘土敲下并让它掉入收集漏斗以便清除。
Fabric filters usually provide very high collection efficiencies, exceeding 99.5%, at pressure drops usually ranging from 4 to 6 inches of water. 布袋过滤器通常有较高的除尘效率，超过99.5%，压力降一般在4~6英寸水柱之间。The amount of filter area required is often based on an air-to-cloth ratio of 11.5 to 3.0 cfm of gas/ft2 of cloth. 必需的过滤面积经常基于11.5~3.0cfm/ft2 布的气布比。The maximum operating temperature for a baghouse is 550°F using fiberglass bags. 利用玻璃纤维制成布袋除尘器最高的运行温度是550°F。However , there may also be a minimum temperature limitation so as to maintain the g as temperature 50°F to 75°F to above the dew point. 然而，也存在最低的温度限制使得气体温度维持在高于露点温度50°F到75°F之间。Inlet dust loadings range from 0.1 to 10.0 grains/ft3 of gas. 进口粉尘浓度在0.1~10.0grains/ft3 气体之间。Higher concentrations in some industries are removed by a precleaning device, such as a low efficiency cyclone. 在某些工厂里高浓度的含尘气体要先用预洗涤装置分离，比如低效旋风分离器。
The baghouse has found wide application in many industries, including mining operations, food processing, grain elevators, soap and detergents, plastics manufacture and numerous other. 布袋分离器已经在很多工业领域中得到广泛的应用，包括采矿业，食品加工，谷物提升，肥皂和清洁剂，塑料制造以及众多其他工业。Some of the industries that employ large baghouse operations are carbon black, cement, electric arc furnaces, foundry cupolas and nonferrous smelting operations.一些工业生产使用大型布袋除尘器运作，例如碳黑，水泥，电弧炉，炼铁炉和有色技术冶炼作业。
Gas cleaning by fabric filtration is suited for applications where dry particulates are handled or where water in the process gases is in the vapor stage. 布袋过滤净化气体适用于干燥颗粒物少的情况或者水在工业废气中是蒸汽状态的情况。The basic filter collector or baghouse is capable of operating in excess of 99% efficiency, although satisfactory operation of the system is contingent upon the characteristics of the gas stream and the particulate matter being removed. 尽管系统是否良好地运转视气流的特性和颗粒物的分离量而定，但标准过滤器或者布袋除尘器能运行达到99%的效率。Basically, the unit consists of compartments containing rows of filter bags or tubes. 运作单元主要由包含一排排的过滤袋或者滤管的过滤单元组成的。
Wet Scrubbers
湿式洗涤器
Wet collectors use water“sprays”to collect and remove particulate matter.湿式洗涤器利用水喷雾收集和分离颗粒物。Here are many variations of wet collectors but
they may generally be classified as low of high energy scrubbers. 湿式洗涤器有很多种类，但是它一般分为低能和高能洗涤器。Low energy scrubbers of 1 to 6 inches of pressure drop may consist of simple spray tower, packed tower or impingement plate tower. 压降在1至6英寸的低能洗涤器可能是简单的喷雾塔，填料塔或撞击板塔组成。The water requirement may be 3 to 6 gal/1,000ft³ of gas and collection efficiencies can exceed 90 to 95%.水的要求是3至6 gal/1000ft ³的气体，收集效率可以超过90至95 ％。The lower energy scrubber finds frequent application in incinerators, fertilizer manufacturing, lime kilns. And iron foundries.低能洗涤器在焚化装置，肥料生产，石灰炉和铸铁车间得到广泛的应用.
The high energy scrubber, or Venturi, imparts high velocity to the gas stream by means of converging-diverging duct section, and contact the stream with injected water.高能洗洗涤器或者文丘里管，用收缩—扩大管截面的方法给气流提供高速，与上面注入的水流接触。The high velocities provide increased collection efficiency, up to 99.5%, but the pressure drop may range from 10 to 60 inches of water. This requires a draft fan with high power input. 高速供给提高了吸收效率，高达99.5%，但是压力将会达到10~60英寸水柱，这就要求有一个高能输入的引风机。The Venturi scrubber is often used in conjunction with steel furnaces, pulp mills and foundry cupolas.文丘里洗涤器经常应用于炼钢炉、造纸厂和炼铁炉中。
The wet scrubbers can provide high collection efficiency but may involve treatment of liquid wastes with settling ponds.湿洗涤器可提供高效率，但可能涉及治疗液体废物的沉淀池。They also saturate the gas stream and produce a resultant steam plume. 他们还浸透的天然气流和由此产生蒸汽柱。The principal mechanisms involved in wet scrubbing are： increasing the size of the particles by combination
with liquid droplets thereby increasing their size so they may be collected more easily ，and \\or trapping them in liquid film and washing them away.湿洗的主要原理是：越来越多的小粒子的结合成液滴从而增加其大小，以便可以更容易地收集他们，或者用液膜捕获他们和洗去他们。
Electrostatic Precipitators
静电除尘器
Gas cleaning by electrostatic precipitation is particularly suited for gas streams which can be easily ionized and which contain either liquid or solid particulate matter. 静电除尘器的气体清除尤其适合容易带电的气流和包含液体或固体的带电物质。 The method of removal consists of passing the particle-laden gas through an electrostatic field produced by a high voltage electrode and grounded collection surface.去除方法为使载满微粒的气体通过一个高压电极和接地捕集板产生的静电区域。The gas is ionized by the high voltage discharge and the particulate matter is charge by the interaction of the gas ions.气体被高压电极电离，同时气体离子的相互作用使颗粒物带上电荷。The particle migrate to the collecting surface which has an opposite polarity and neutralized.接着颗粒物移动到与它相反的极性收集板上，然后中和。
The operating principle of electrostatic precipitation thus requires three basic steps :(1)electrical charging of the suspended particulate matter; (2)collection of the charged particulate matter on a grounded surface ;（3）removal of the particulate matter from the collecting surfaces by mechanical or flushing with
liquids. 因此静电的操作原理需要三个基本步骤：(1) 悬浮颗粒物的电能交换；(2)带电粒子物质在接地板的收集；(3)通过机械刮除或者用水冲洗收集表面的颗粒物质。
Unit 10 水污染与治理
1854年英国伦敦爆发了大规模的流行性霍乱。此事明确地证实了污水和疾病之间的关系。当初以公共健康为目的所采取的污染控制，依然是许多地区的主要目的。然而，水资源的保持，产鱼区的防护，以及娱乐活动用水的维持在今天也成为关注的焦点。紧随第二次世界大战之后所产生的城市人口密度突增和工业化进程的加剧，都使得水污染问题越见明显。致使对于水污染的关注程度在70年代中期达到了顶峰。
水污染是一个不准确的术语，它并未指出污染物的种类和来源。而我们处理废水问题的方式往往取决于以下几个方面：污染物是否需要氧气，是否助长藻类，是否有传染性，是否有毒，或者仅仅是否好看。水源的污染可能直接来自生活污水的排放或工厂污水排放（点源），也可能间接地由空气污染、农业排水或城市排水（非点源）所引发。
化学上所谓的纯水仅仅是水分子的集合。无论在野外的河流或湖泊、云层或雨水中，还是在下雪期间，极地的冰帽地区，这种物质在自然界均不能找到。然而在实验室中可以制备非常纯净的水，但是存在一定的困难。因为水极易接受和容纳外来物质。
城市污水，也被称作生活污水，是一种复杂的混合物。它包含水（通常超过99％）以及悬浮或溶解的有机和无机污染物。这些污染物的浓度通常很低并且以mg/L来表示，也就是说，每升混合物含有多少毫克污染物。重量与体积比也常用来表示在水、废水、工业废水和其它稀释溶液中的污染物浓度。
微生物 任何地方只要存在适合的食物，充足的湿度和适当的温度，微生物即可大量繁殖。而生活污水为各种各样的微生物提供了一个理想的环境。这些微生物主要是细菌，某些病毒和原生动物。废水中的大多数微生物是无害的，并且可借助生化过程，将有机物转化为稳定的最终产物。但是当一些人患有可通过有毒废水传播的传染性疾病时，其排泄物所携带的致病病原体，极有可能成为污水的组成部分。虽然在发达国家，类似于水传播的细菌性疾病，例如霍乱、伤寒和肺结核，病毒性疾病例如传染性的肝炎和原生虫引起的痢疾，已经不再是问题，但是在那些经过适当处理过的污水不能被公共利用的地区仍然存在着很大威胁。对于少量存在的病原体的检测是相当困难和耗时的。其标准做法是检测存在于包括人类在内的（数十亿）热血动物肠胃中的有机物。
(选)固体 √废水中的总固体（包括有机的和无机的）是指液体部分被蒸发，并且在103℃烘干至恒重的残余物。区分可溶性固体和悬浮固体的方法，是通过蒸发过滤的和没有通过过滤的废水样品来进行的。两种烘干样品质量的差值即表示悬浮物的质量。将残留物在550℃温度下保持15分钟以进一步分类，剩余的灰代表了无机物，失去的挥发物则代表有机物的重量。
AA悬浮固体（SS）和挥发性的悬浮固体（VSS）是最有用的。SS和BOD（生化需氧量）是废水的受污染程度及其过程性能的指标。VSS可以指示废水中有机物的含量，也可以衡量在生化过程里活性的微生物群。
无机成分 废水中常见的无机成分包括：
1．氯化物和硫酸盐。常见于人类排放的废水和废物中。
2．氮和磷。以各种形式（有机的和无机的）存在于来自人类排放的废物，和含磷的清
洁剂。
3．碳酸盐和碳酸氢盐。通常以钙盐和镁盐的形式出现在水和废物中。
4．有毒物质。砷，氰化物和在工业废水中可以找到的有毒无机物：Cd（镉）、Cr（铬）、Hg（汞）、Pb（铅）、Zn（锌）等重金属。
除了这些化学成分，溶解气体的浓度，尤其是氧气，用pH值所表示的H离子的浓度也是其它引起废水注意的指标。
（定义：TOC、COD、BOD）
有机物 生活污水中的有机物90％是由蛋白质和碳水化合物组成。这些可生物降解的物质包括人类的尿和排泄物、洗涤槽的食物残渣、土和洗澡的脏物、洗衣用水和洗烫水，及各种肥皂、洗洁精和其他清洁产品。
AA各种指标用来衡量废水中有机物浓度。一种方法是基于废水中的有机碳的总量（即总有机碳TOC）。总有机碳是由样品中有机碳被强氧化剂氧化成二氧化碳的数量与已知的总有机碳的标准数量的比较所决定的。
AA常见的另一种方法是根据把氧化物转化成稳定的最终产物所需要的氧气。因为需氧量正比于污水中现存的氧化物，它可以用于废水浓度的相对衡量。通常确定废水需氧量的两种方法是COD（化学需氧量）和BOD（生化需氧量）的测定。化学需氧量，是用化学方法氧化有机物的需氧量。而生化需氧量，是通过适应环境的微生物的以生物的方式降解废水中的有机物的需氧量。
AA在水污染控制理论中，生化需氧量是最重要的参数。生化需氧量用于测定有机物污染，是评估生物反应需氧量的基础和反应过程的指标。
我们可以直接地测定水或者废水中的有机物含量（例如测定总有机碳），但是这并不能告诉我们有机物是否有被生物降解。为了测定可生物降解的有机物量，我们用一种间接的方法，也就是在一个封闭的系统里，测定将有机物转化（氧化）成二氧化碳和水所用的生长的微生物群的耗氧量。耗用的氧气，或生化需氧量，正比于有机物的转化量。因此，生化需氧量是系统中生物降解有机物的相对衡量。因为生物氧化过程可以无限次地进行，最终生化需氧量的测定被限定为20天，这个时间能够满足95%或以上的微生物氧气需求。但是过程时间过长，致使生化需氧量的测定没有效用。所以一种五天式的测定，即将水样置于20℃的黑暗环境五天，作为生化需氧量的标准。生化需氧量的反应速度取决于存在的废水类型、温度以及假设其随着存在的有机物（有机碳）的数量的变化趋势
Unit12 水的净化
水分子是没有记忆力的，所以谈论被污染和被净化的饮用水的次数是没意义的，例如分子的逐渐损耗。而当我们饮水的时候到底它有多纯净才是最重要的。
水的净化已经发展为一项复杂的和尖端的技术。然而，污水净化的本质的总方法是容易理解的，在某些情况下也是明显的。
水里面的杂质分类为悬浮的，胶体的，或者是溶解的。悬浮的颗粒物是大得足够沉降下来或者可以被过滤掉的。胶体的颗粒物和溶解的颗粒物是更难除去。一是可以用某些方法使小的颗粒物结合起来变成大的颗粒物，然后把大的颗粒物作为悬浮物来进行处理。二是可以把它们转换为气体，从水中排放到大气中。不论采取哪一种方法，必须记住，提升
水或用泵将水输送到通过过滤床都需要能量。
以上面原则作为依据，来考虑用来净化城市废水的程度。第一步是收集系统。水中的废物有各种各样的来源，例如家庭的，医院的，学校的含有食品的残余物，人类的排泄物，纸，肥皂，清洁剂，脏物，布，其他各种各样的杂物，当然还有微生物。这种混合物就叫做生活污水。（“生活污水”这个形容词是很不合适的，因为它没有描述污水的情况；它可能是指那些废物排放出来的地方）。这些污水有时跟商业建筑废水，工业废水和雨水混合在一起，一同流进废水的管路网络里面去。某些系统将雨水和生活污水分开，另一些系统又将两者结合起来。结合的网络式是比较便宜的，而且适合干燥的天气，但在暴雨时，总的体积很容易超过污水处理厂的容量，所以某些水就允许溢流出去和直接排放到河流里面去。
初级处理
当生活污水到达污水处理厂时，它首先通过一系列的滤网以除去如老鼠，葡萄柚似的大物体，和在接下来的处理时期里，通过一架磨碾机以减少剩下的物体的尺寸使其足够小能有效地被处理。下一步是设置一系列的沉淀池以除去初始的粗沙，例如雨水从路面带进的沙子，然后，慢慢地任何其它的悬浮固体—包括在一个小时能沉淀下来的有机营养物。直到这个阶段，称为初级处理，相对地便宜但并未完成净化的程度。
二级处理
接下来的一系列步骤，是设计通过加速生化作用的某种形式来较大程度地减少溶解的或微小的悬浮有机物。分解需要氧气和微生物以及一种两者都易接近营养物的环境。达到这个目标的一种装置是滴滤池。这种装置，长管在由岩石填充而成的滤床上缓慢的旋转，通过持续地喷洒来分布这些污水。
另一个技术是活性污泥过程。废水，经过初级处理后，泵到一个混合空气和含有细菌的污泥几个小时的曝气池。生化作用与发生在滴滤池的相似。污泥中的细菌代谢转化成有机氧物；原生虫，作为二级消费者，吃掉细菌。处理过的水流到一个含有细菌的固体沉降的沉淀池去，然后返回到曝气池。某些污泥必须被排放以维持一个稳定的状态。相对滴滤池来说，活性污泥需要占地少的面积，因为它需要曝气较小的面积，没有发出臭味。
生化处理所排放的废水仍然含有细菌，和不适合排放到清洁的水源，更不用说饮用。因为微生物完成其工作，现在就可以杀死他们了。最后一步是消毒过程，一般是加氯。氯气，在最后排放前加入到排水15至30分钟，就可以杀灭99%以上的有害细菌。
三级或高级处理
尽管此时的废水已经通过初级和二级处理，得到了相当大程度的净化，但是这些处理仍然不合适应对某些水污染的复杂方面。首先，生活污水里面有很多污染物是不能清除的。无机的离子，例如硝酸盐和磷酸盐，仍然在处理过的水中;这些物质，正如我们所看到的，可以作为植物的营养物和水体的营养成分。
用于应付这些麻烦废水的处理方式是必需专门除去这类污染物，而且它们一般很昂贵。如下描述几种这些技术。
1． 混凝和沉淀
正如在生物处理的讨论中我们早前提及的，将小的颗粒物转变成的大的能够快速沉淀的颗粒物是很有好处的。所以它跟无机污染物同样道理。各种各样的无机胶体颗粒是喜欢水的（亲水的）并且具有相当的粘附性；由于它们的粘附性它们一起带走很多其他难以在
合理时间内沉降下来的胶体颗粒物。这个过程被称为絮凝。石灰，矾和某些铁盐都是这些所谓的絮凝剂。
2． 吸附
吸附是气体分子或液体分子粘附到固体表面的过程。这个过程是具有选择性的—不同种类的分子以不同的方式粘附在任何固体。对于净化水，那些有着大的表面积并且结合倾向于有机污染物的固体是必需的。选择的物质是活性碳，它能够特别有效地除去产生令人讨厌的味道和臭味的化学品。这些化学品包括那些难以生物降解的氯代烃。
3． 其他氧化剂
高锰酸钾和臭氧用于氧化那些抵抗空气中微生物的氧化的水中废物。臭氧有一个很重要的优点就是它仅存的副产物是氧气。
4． 反渗透
渗透是一个水通过一种不透过溶解离子的膜的过程。在正常的过程中，系统倾向于一个平衡状态，在这个平衡状态中膜的两边的浓度是相同的。这意味着水从纯净的一边流到富集污染物的一边。这并不是我们所希望的，因为这个过程增加了被污染的水的数量。然而，假如高压是加到富集污染物的一边，这个过程可被逆转，纯净水就被挤压通过这个膜，并且这样就除去了溶解的离子或者其他溶解的污染物。
Unit13 污水处理工艺
现代科技最伟大的成就之一既是在很大程度上减少了水传染性疾病如霍乱和伤寒的发
生率。这些病已不再像过去那样是公众健康最大的危险。其发展的关键在于认识到公用水域是人为污染主要传染源。但是这种污染可以通过更有效地水处理工艺和更好的废水处置方法来消除。
今天的水工艺设备是为连续供应可持续饮用水而设计的。完成整个过程需要注意四个重要问题：水源的选择、水质的保护，工艺方法的使用以及再污染的防治。而阻止地下水和地表水污染常用的预防措施是，禁止排放生活排污和雨水的下水道接近水库，安装栅栏以防止保护娱乐用水被污染，还有就是在水库注水后限制使用肥料和杀虫剂。
隔离、混凝/絮凝、沉淀、过滤和消毒是地表水处理的主要单元。水工艺处理实现了一个或者多达三个主要任务：除去细小的颗粒物，如沙粒和泥土、有机物质、细菌，还有藻类；除去溶解性物质，如一些引起色度和硬度的物质；还有就是除去或者破坏致病菌和病毒。实际的水处理过程要按照水源的种类和水质的要求去选择。
有时，原水浊度很低，可以用普通沉降法（不含化学物质）来去除一些大的颗粒物，再用过滤来去除那些难以沉降的少量颗粒物。然而，通常情况下，原水中颗粒过小难以通过沉淀和简单过滤在短时间内去除。为了弥补这一点，加入化学药品以混凝/絮凝这些小的胶体颗粒，使其形成可以在沉淀池内沉降或者可以被过滤器直接去除的较大颗粒物。
AA颗粒物的去除
适用于污水颗粒物去除的单元操作包括阻隔、沉淀、混凝/絮凝和过滤。
阻隔是指去除木块、树枝、碎屑和小鱼等类似物的固体物。它是污水处理的第一阶段。如果允许这些残骸进入处理设备会导致水泵的损坏或者阻塞水管和水渠。水的引入口的位
置会低于湖泊或者江河水面的目的也是为了排除漂浮物和减少由于冰块而造成的物理破坏。
AA沉淀是最古老也是应用最广泛的水处理方法。它是利用自由沉淀去除水中颗粒物。这是相对简单和便宜的，可以在圆的、方的、矩形的水池里实现。先前认为，沉淀处于混凝和絮凝之后（对于高混浊的水）或者完全省略（对于中等混浊的水来说）。地表水悬浮物颗粒物直径在10-1~10-7毫米之间变化。这个尺寸正好也是微小沙粒和细小粘土颗粒各自的大小。引起水浊度的颗粒物直径在10-4毫米以上，而10-4毫米以下的颗粒影响水的色度和味道。
AA混凝/絮凝是一个化学物理过程，那些太小的用普通沉降法不能去除的颗粒具有在这个过程中失去稳定性能成团的特点，从而能较快地沉淀。大部分悬浮颗粒太小以至于沉淀到池底需要几天或者几周。甚至这些胶体粒子不能够通过普通沉淀法沉降。
【英译中】混凝是使胶体粒子脱稳的化学过程。确切机理并未完全探究清楚，但是总概念是向含有负电荷的水中加入带正电荷的化学物质。其结果是中和水中反粒子从而降低胶体之间相互排斥的趋势。分散混凝剂需要几秒钟的快速混合。悬浮物的慢速混合称为絮凝，这种沉降可以促进粒子直接的接触。并且可以在混凝/絮凝池内通过旋转桨的旋转来实现，或利用水力压力直接在池内折流板周围形成。深度在3~4米之间的混凝/絮凝池的滞留时间是20~40分钟。通过混凝/絮凝联合的化学/物理过程，不能被简单沉降池沉降的胶体颗粒可以聚集形成一种大颗粒状的絮状物。在沉降过程中，将会出现可以捕获微小非凝固态颗粒的不规则形状的毛绒状物质。硫酸铝是最通常的凝结剂，有机聚合物也可以单独作为混凝剂，或者与明矾起来改善絮凝效果。在絮状物被去除的过程中，它一般从混凝/絮凝池转移到沉淀池中，或直接被过滤。
消毒 √优、缺点
为了确保水中没有有害细菌，消毒是必需的。氯化消毒是消毒公共用水的最常用的方法。来自氯气或次氯酸盐的足量的氯原子被增加到处理过后的水中去杀死致病的细菌。氯气是一种可靠的，相对便宜的和容易使用的消毒方法。其它的消毒剂包括氯胺，二氧化氯，其它的卤素，臭氧，紫外线的光和高温。在法国已经被广泛地应用的臭氧氧化方法，尤其是在天然有机物存在的场合作为预加氯的替代品。在北美现在正在被获得认可。虽然有效，但是臭氧不会因为长期的消毒面遗留永久的残余物。
臭氧氧化是指加入臭氧对水消毒，臭氧是无机和有机杂志具有强烈的氧化性。气好是因为它不像氯气一样处理后留下味道和气味。
溶解性物质的去除
曝气是用来除去地下水中过量的铁和锰。这些物质引起味道和颜色总是干扰洗涤，玷污管道装置，而且在输水总管中促进铁细菌的生长。通过空气气泡进入水中，或通过喷洒引起空气和水接触，溶解性的铁和锰（Fe2+,Mn2+）被氧化成一种溶解性水的形式（Fe3+,Mn3+），它们被析出然后能在一个沉淀池或过滤器中被去除。曝气也可以去除由硫化氢气体所引起的气味。
水的软化是将水除去硬度的一个过程，硬度的产生由于二价金属离子的存在（尤其是钙离子和镁离子），水的硬化正是由于水与土壤或岩石接触反应的结果，对于在有二氧化碳存在下的石灰石，水的硬化更为明显。
活性炭是一种很好的吸附剂被广泛用于水处理中来除去有机污染物。活性炭的制备要
经过两个过程。第一，适合的基本材料例如木头，泥炭块，植物材料，或者在缺少空气中被加热炭化的骨头。然后在存在空气，二氧化碳的情况下，加热这种炭化的物质使其有活性，或者蒸发烧掉其含有的任何焦油来增大它的气孔。用活性炭吸附气体、液体、以及固体的去除效果会受水的温度、pH值和有机物的复杂性的影响。
反渗透（RO）是指以自然渗透逆方向通过半透膜的过程。因为渗透膜可以去除了溶解盐，所以反渗透的最主要应用是用于脱盐。然而，这过程中的有机原材料，细菌和病毒也被去除了，所以反渗透在污水处理中的应用还有待进一步发展改进。
Unit 18 固体废物的来源和类型
随着数据的组成和产生率，固体废物的来源和类型的知识，是与固体废物管理相关的功能元素的设计和操作的基础。
固体废物来源
固体废物的来源，在一般情况下，有关土地使用和分区。虽然可以开发任意数量的来源分类，已发现有用以下几类：
（1）住宅，（2）商业，（3）市，（4）工业，开放地区（5），（6）污水处理厂，及（7）农业。典型的废物发电设施，活动，或与这些来源中的每个相关的位置列于表4-1。产生的废物，这是讨论的类型也确定。
固体废物的种类
的固体废物，是包容一切，包括所有来源，类型的分类，组成，和属性。
被排出的废物可能在另一个环境的显著价值，但他们很少或根本没有价值，谁愿意出售他们的养着。为了避免混乱，长期拒绝，常常交替使用长期的固体废物，不使用这个文本。
由于随后进行的讨论的基础上，将有助于定义的各类固体废物的产生（见表4〜1）。重要的是要知道，固体废物的定义和分类方面大大不同的文学。
因此，使用公布的数据，需要相当的照顾，判断和常识。以下定义的目的是作为指导，并不意味着要在科学意义上的任意或精确。
食品垃圾食品垃圾的动物，水果，蔬菜残渣处理，准备，烹饪，吃的食物（也称为垃圾）。这些废物的最重要的特征是，他们高度腐烂，并会迅速分解，尤其是在温暖的天气，。
通常情况下，分解会导致臭味的发展。在许多地方，这些废物腐烂的性质会显著影响的固体废物收集系统的设计和操作。
此外，以住宅产生的食品废物的数量，产生相当数量的食堂和餐厅，大型机构，如医院和监狱设施，并与食品市场，包括批发和零售商店和市场相关的设施。
垃圾垃圾分为可燃和不可燃的固体废物的家庭，机构，商业活动等，不包括食品废物或其他高度腐烂的材料。
通常情况下，可燃垃圾，包括材料，如纸张，纸板，塑料，纺织，橡胶，皮革，木材，家具，花园装饰。不燃垃圾包括物品，如玻璃，陶器，铁罐，铝罐，铁和其他有色金属，和污垢。
灰烬和残留材料，剩余的取暖，做饭的目的，从木材，煤炭，焦炭，并在住宅，商店，机构，和工业和市政设施等可燃废物燃烧可燃废物处置被归类为灰烬和残留物。
从电厂的残留通常不包括在这一类。灰烬和残留物通常是罚款，粉状物料，炉渣，熟料，以及少量的烧毁和部分燃烧的材料组成。玻璃，陶器，以及各种金属还发现，从市政焚化炉的残留物。
拆卸和从夷为平地的建筑物和其他结构的建筑废物废物被列为拆建废料。从个人住宅，商业楼宇和其他结构的建设，改造，和维修的废物被列为建筑废料。
这些废物往往是作为垃圾分类。生产数量难以估计和变量组成，但可能包括泥土，石块，混凝土，砖，石膏，木材，带状疱疹，以及水管，暖气，及零件。
特殊废物，如街头垃圾，路边乱抛垃圾，市政垃圾箱，追赶盆地碎屑，动物尸体，和被遗弃的车辆乱抛垃圾废物被列为特殊废物。
因为它是无法预测会被发现死的动物和被遗弃的汽车，这些废物往往确定为来自非特异性扩散源。这是在住宅的来源，这也是弥漫性的，但具体废物的产生，是一个经常性的事件。
处理厂废物从水中的固体和半固体废物，废水和工业废物处理设施，包括在此分类。这些材料的具体特点不尽相同，这取决于治疗过程中的性质。
目前，他们的收藏是不是最负责固体废物管理的市政机构负责。然而，在未来，它预计，他们的处置将成为一个在任何固体废物管理计划的主要因素。
农业废物废物和残留物多样化的农业活动造成的 - 如行的种植和收获，现场，和树和藤蔓作物，牛奶的生产，屠宰动物的生产，以及饲养场的运作统称农业废弃物。
目前，这些废物的处置是不是大部分市，县的固体废物管理机构的责任。然而，在许多地区，畜禽粪便处理已成为一个关键问题，特别是从饲养场和奶制品。
危险废物化学，生物，易燃，易爆，放射性废物，造成重大的危险，立即或随着时间的推移，人类，植物或动物的生命被归为危险。
通常情况下，发生这些废物作为液体，但他们常常在发现气体，固体，或污泥的形式。在所有情况下，这些废物必须处理和处置非常谨慎和小心。
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