環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)英語翻譯第三版鐘理.doc

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第二單元 環(huán)境工程 這本書主要關(guān)于什么？ 這本書的目標(biāo)是使工程和科學(xué)的學(xué)生了解學(xué)科間的研究環(huán)境問題：它們的起因，為什么它們被關(guān)注，我們怎么控制它們。這本書包括： ● 描述環(huán)境和環(huán)境系統(tǒng)意味著什么 ● 關(guān)于環(huán)境破壞基礎(chǔ)原因的信息 ● 理解環(huán)境問題本質(zhì)和能夠定量計算它們所必要的基本科學(xué)知識 ● 目前運用在水,空氣,污染問題的環(huán)境控制技術(shù)的狀況 ● 我們目前在很多關(guān)于理解和控制人類活動、自然之間復(fù)雜相互作用的科學(xué)知識上存在著相當(dāng)大的空白 ●很多環(huán)境問題能運用目前的技術(shù)消除或減少，但因為社會缺少意愿這么做或在很多例子中因為缺乏資源去這樣做，這些環(huán)境問題沒有被處理 一些重要的定義： 在這本書中，它們第一次被使用，定義被以大寫或印刷成黑體字的形式展示 環(huán)境是圍繞在我們周圍的物質(zhì)生命的棲息地，在這兒我們能看到,聽到,觸摸,聞到,和品嘗到 系統(tǒng)依據(jù)韋氏字典,被定義為“一組或一系列能形成一個整體或者有機整體的相互關(guān)聯(lián)的事物”，例如，太陽系統(tǒng)，灌溉系統(tǒng)，供應(yīng)系統(tǒng)，世界和宇宙。 污染被定義為“在大氣，水或土地中的物質(zhì)的，化學(xué)的或生物的特性的不合意的改變，這一改變有害地影響人類或其它生物的健康，生存，或活動”。 當(dāng)改進環(huán)境質(zhì)量的目標(biāo)被用來改進人類福利，“環(huán)境”一詞擴展成包括所有的社會，經(jīng)濟和文化方面的內(nèi)容。這一擴展在許多真實情況下是不可行的以及在一本被設(shè)計為一學(xué)期課程的教科書中也是不實際的。我們對環(huán)境問題的考察因此限于我們對“環(huán)境”的定義。 系統(tǒng)的相互作用 許多不同的環(huán)境問題都與水，空氣或土地系統(tǒng)有關(guān)聯(lián)。許多這些問題都只適用于這些系統(tǒng)中的一個，這為這些種類中的細目分類提供了充分的理由。這樣的分類也更有用于及易于理解一個系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)問題。而且，這樣做是明智的，這是因為由于管理上的和行政上的原因，這些有關(guān)空氣污染，水供應(yīng)，廢水處理和固體廢物處理的子域通常由政府機構(gòu)分別處理。 很遺憾的是，很多重要的環(huán)境問題不僅僅限制于空氣，水或土地系統(tǒng)，還包括系統(tǒng)間的相互作用。現(xiàn)在舉個例子，酸雨問題起源于從發(fā)電站煙囪，冶煉廠和汽車尾氣中向大氣排放的含硫二氧化物和氮氧化物。接著這些氣體由氣流運輸?shù)綇V闊的區(qū)域，降雨“將它們洗去”，產(chǎn)生了有害于水生生命，森林和農(nóng)作物的酸雨。兩個有關(guān)于系統(tǒng)間相互作用引起的環(huán)境問題有：空氣中的二氧化碳的增加的全球問題，及通常具有地域性質(zhì)的酸雨問題。 環(huán)境問題 許多對我們生活標(biāo)準(zhǔn)的主要改進能被歸因于科學(xué)和技術(shù)的運用。這里舉一些例子，你能想出其它例子嗎？ ●生產(chǎn)更多及更好質(zhì)量的食物 ●創(chuàng)造能避免極端環(huán)境的保護所和生存空間 ●快速和可靠的運輸方法的建立 ●各種交流系統(tǒng)的發(fā)明 ●代替人類和動物體力的機器的發(fā)明 ●安全水的供應(yīng)和廢物處理 ●對很多傳染疾病的消除 ●通過在發(fā)達國家運用改進的水技術(shù)對大部分水傳染的疾病的消除 ●通過更好的生產(chǎn)力（帶來的）閑余時間的有效性，為文化的，娛樂的活動提供機會。 ●避免例如洪水，干旱，地震，火山爆發(fā)的自然災(zāi)害的最壞影響 然而，通過這些改進，已經(jīng)帶來了不良的負面影響，例如耕地的喪失，消失的森林，環(huán)境的污染和抵抗控制的新生物。很多影響起初被認為只是有害的小事現(xiàn)在被認為是對自然和人類的潛在威脅。在農(nóng)業(yè)社會，人們基本上與自然和諧相處，栽培食物，收集木材，制造來源于土地的衣服和工具。來源于動物和人類的廢物被歸還于土地作為肥料。很少有水、土地或者空氣污染問題的發(fā)生。 古代城市，特別是像羅馬帝國的城市，有供水和處置廢物的系統(tǒng)。古羅馬的大排泄溝中的溝渠供應(yīng)古代羅馬城市（大約有1百萬人）安全水，這是最有名及在這些系統(tǒng)中最早建造的下水道的例子之一。古代城市的城市技術(shù)似乎已經(jīng)被那些建造城市的歐洲人遺忘了很多個世紀。水供應(yīng)和廢物處理被忽略，導(dǎo)致了很多痢疾，霍亂，傷寒和其它水傳染疾病的爆發(fā)。直到19世紀中期，（人們）才認識到對 攜帶著致病生物的 污染廢水的錯誤處理，自從19世紀發(fā)生于英國、歐洲和北美的工業(yè)革命以來，日益俱增的城市化和工業(yè)化加劇了環(huán)境問題。城市化及工業(yè)化這兩個現(xiàn)象，都是當(dāng)時不能處理的水及空氣污染的基本原因。 在接著的幾十年，發(fā)生于發(fā)達國家中水質(zhì)及部分廢水的治理技術(shù)的快速發(fā)展，導(dǎo)致了水污染疾病事件的急劇減少。注意所有廢物被排放進環(huán)境，因而污染了我們的水，空氣和土地系統(tǒng)。 第四單元 環(huán)境分析 在一個環(huán)境系統(tǒng)中，環(huán)境分析包含化學(xué)、物理和生物測量的性能。這個系統(tǒng)不僅包含自然環(huán)境還包括污染環(huán)境，但是這個術(shù)語“環(huán)境分析”知識逐漸用在關(guān)于污染測量領(lǐng)域。 通常，有四種測量方法：定性分析，定量分析；目前用物種形成或品質(zhì)鑒定去確認化學(xué)形成和方式在污染中的細節(jié)。（例如好像一個粒子被吸附在表面上）；而且影響分析被決定于一種環(huán)境的沖擊的污染物所在的范圍下特定的分析。 環(huán)境分析的目的是為了制造一個可行的現(xiàn)實的評估，并將獲得關(guān)于自然環(huán)境和污染環(huán)境的相關(guān)資訊。在污染的情況下，這包括現(xiàn)實或潛在的沖突，可能在其他某些方面。因此，一個污染物可能對動植物造成毒害。它可能引起資源的污染（例如空氣、水、土壤）以致他們不能被其他目的利用。對材料的污染，特別是建材，在某一區(qū)域是顯然可見的，讓人不愉快。（例如空氣中的硫氧化物的傷毀外表）。未來環(huán)境影響分析的領(lǐng)域?qū)⒔档?，像能見度降低，骯臟的天空和不愉快的氣味。最后，重要的是認識，借著人類正常的知覺不可能總是辨別到環(huán)境之間的沖突，以致發(fā)現(xiàn)可能需要復(fù)雜的化學(xué)或物理分析。 為了能提供一個在環(huán)境分析一般領(lǐng)域方面具有深遠意義的描述，這一領(lǐng)域可以從三點看法考慮：位于被普遍運行的分析的選擇的原因以下的基本概念；被普遍采用的現(xiàn)有技術(shù)和方法；和目前在環(huán)境分析能力方面的情況。 一些來自環(huán)境分析基礎(chǔ)的哲學(xué)的概念如下。 目的:為了研究監(jiān)測或快速目的，一個環(huán)境樣品的收集和分析可能被進行?？焖俦O(jiān)測的分析。常常用于獲得關(guān)于一個環(huán)境問題的大概范圍和性質(zhì)的快速信息。 可靠性：無論什么信息被試圖尋找，對獲得一個代表被調(diào)查的特定系統(tǒng)的可靠性是及其重要的。事實上，去獲得一個可靠樣品可能是所有環(huán)境分析中最困難的方面之一，因為許多環(huán)境系統(tǒng)具有相當(dāng)多雜性和不均勻性。 察覺限制：覺察限制的一種陳述是被使用的分析方式所嘗試，必須總是被包含在提供所有環(huán)境分析結(jié)果里面。這是因為相當(dāng)大的混亂的存在關(guān)于“O” 濃度的含義。事實上，這可能不可那說明，沒有原子和分子的存在比較O存在是不正確的。 精確性和準(zhǔn)確性：在報道一個環(huán)境分析也需要確切的指明等測量相關(guān)的精確性和準(zhǔn)確性。這樣，許多環(huán)境測量，包含獲得不同系統(tǒng)或同一系統(tǒng)不同條件結(jié)果的比較，以至于，有必要找出兩個不同類型數(shù)字在事實上是否不是不同條件的指示。 元素、化學(xué)物的區(qū)別 環(huán)境分析中最重要強調(diào)的一方面涉及化學(xué)元素和元素在、存在的化學(xué)物的區(qū)別。它明確地給出化學(xué)物來自已存在環(huán)境樣品中元素比簡單給出元素現(xiàn)在濃度。當(dāng)這樣的概念在科學(xué)上地接受，分析方法還未達到很容易地精確測出無機化學(xué)物痕量存在的水平。 表面顆粒物 污染物存在或聯(lián)系凝結(jié)的狀態(tài)，它有時候必要去繪出污染物是否在體積內(nèi)或在表面的一部分。如此事項，尤其是意味深長的因為物料在空氣顆粒物的表面，例如立即與外部環(huán)境相通，但是那里均勻地貢獻通過這顆粒物是實質(zhì)上在非常地的濃度和能產(chǎn)生非常地化學(xué)活性在顆粒表面。由于可以吸入空氣中的顆粒物，表面控制可以導(dǎo)致肺部顆粒沉積點化學(xué)物質(zhì)局部濃度升高。 有效性:雖然有效性分析通常不是由分析化學(xué)家進行的，確定化學(xué)物的有效性常常是必要的。 為了更好發(fā)揮環(huán)境效果，一個污染物必須幾乎總是進入溶質(zhì)。例如空氣中的顆粒物中有毒的化合物必須被溶解在肺液在之前當(dāng)?shù)鼗蛳到y(tǒng)效果能生產(chǎn)。因而，實驗室范圍的模擬有效地化學(xué)物特性能能提供必要連接它存在和它最終作用。 環(huán)境的作用:這最后連接分析-環(huán)境作用鏈涉及實際環(huán)境生產(chǎn)的決定。在最多例子里 ，這涉及生物鑒定的一些形式或那決定毒理學(xué)的作用在生物物體的活體。對于費用，復(fù)雜性，和耗時的生物鑒定，它經(jīng)常替代化學(xué)分析 監(jiān)測毒理學(xué)的作用目的 和符合一致規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。這樣做，但是，他是必要去繪出所謂的責(zé)任關(guān)系在水平或更多污染物物質(zhì)和毒物的作用。 第八單元 空氣污染物的類型和來源 什么是空氣污染物？空氣污染在一般情況下被定義為,含有一種或多種化學(xué)物質(zhì)，在高濃度下對人類,其它動物,植物或者材料有危害的氣體。主要有兩種類型的空氣污染物。一是原發(fā)性空氣污染物，指以有害濃度進入空氣的化學(xué)物質(zhì)。例如超過正常濃度的CO2氣體，汽車燃燒含鉛汽油排放到空氣中不常見的鉛化合物。次生空氣污染物是指，在大氣中由氣體成分之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的有害化學(xué)物質(zhì)。在空氣不流動時期，一座城市或者某一區(qū)域,所噴設(shè)出的高含量污染物將會造成嚴重的空氣污染性物質(zhì)。例如一些人口非常稠密的城市的地理位置，像洛杉磯和墨西哥城的地理位置，使得它們經(jīng)常特別易受空氣流動停滯和污積物增加的影響。 在僅從濃度來決定嚴重空氣污染物方面，我們必須十分小心。測量的濃度自身并未告訴我們有關(guān)污染物造成的危害的信息，因為臨界濃度，協(xié)同作用和生物放大效應(yīng)都是決定因素。 下面是11類主要的空氣污染物： 1.碳氧化物：CO、CO2 2.硫氧化物：SO2、SO3 3.氮氧化物：N2O、NO、NO2 4.烴類（含有C和H的有機化合物）：CH4、C4H10、C6H6 5.光化學(xué)氧化劑：O3、PAN（一類過氧酰基硝酸脂）、和各種醛類 6.顆粒物(懸浮在空氣中的固體顆粒和液滴):煙、粉塵、煙炱、石棉、金屬顆粒(例如鉛、鈹、鎘)、石油、鹽霧、硫酸鹽 7.其他無機化合物：石棉、氟化氫（HF）、H2S、NH3、H2SO4、HNO3 8.其他含碳有機化合物：殺蟲劑、除草劑、各種醇、酸和其他化學(xué)物質(zhì) 9.放射性物質(zhì)：氚、氡、來自化石燃料和核電站的具有放射性的物質(zhì) 10.熱 11.噪音 下面表格概況了這些主要污染物的來源： 污染物 來源 污染物 來源 碳化合物（NO) 森林火災(zāi)和有機物的腐爛；化石燃料的不完全燃燒（大約占總量的三分之二）和其它來自汽車或是爐灶的有機物；香煙煙霧 烴類 汽車和爐灶中化石燃料的不完全燃燒，工業(yè)溶劑和漏油的蒸發(fā)，煙草煙霧，森林火災(zāi)，植物腐爛（占85%） CO2 有機體的有氧呼吸和化石燃料的燃燒 石棉 石棉開采，建筑中防火絕熱的噴漆，制動片的變質(zhì) 硫氧化物 （SO2和SO3） 家庭、工業(yè)、發(fā)電站等含硫煤和石油的燃燒，含硫物質(zhì)的冶煉，火山爆發(fā) 金屬和金屬化合物 開采，工業(yè)過程，燃煤，汽車尾氣 顆粒物，粉塵，煙炱，油 森林火災(zāi)，風(fēng)侵蝕，火山爆發(fā)，燃煤；農(nóng)場，礦井施工，道路建設(shè)，和其他墾荒活動，大氣中的化學(xué)反應(yīng)，汽車攪動起來的粉塵，汽車尾氣，發(fā)電站和工廠煤的燃燒 H2S 化學(xué)工業(yè)，石油提煉 NH3 化學(xué)工業(yè)，石油提煉 H2SO4 大氣中三氧化硫與水蒸氣的反應(yīng)，化學(xué)工業(yè) 殺蟲劑 除草劑 農(nóng)業(yè)，林業(yè)，蚊子防治 HNO3 大氣中三氧化硫與水蒸氣的反應(yīng)，化學(xué)工業(yè) 氮氧化物 （NO和NO2） 機動車輛，工業(yè)和化石燃料發(fā)電站的高溫燃料的燃燒，閃電 噪音 汽車，飛機，火車；工業(yè)和建筑 光化學(xué)氧化劑 烴類和含氮物質(zhì)在陽光下的反應(yīng) 其他無機化合物（HF） 石油提煉，玻璃刻蝕，鋁合金和肥料的生產(chǎn) 第十單元 大氣污染控制的新技術(shù) 生物過濾：對VOC排放的新的大氣污染控制技術(shù)。 通過微生物生物來處理環(huán)境中的不必要組分的觀念已經(jīng)在污水降解領(lǐng)域得到了幾十年的應(yīng)用。然而直到最近，美國利用微生物技術(shù)來去除環(huán)境中的其他污染物才得到了重視。而且雖然生物修復(fù)技術(shù)已在被合成有機物污染的土壤和地下水治理得到了成功的應(yīng)用，但現(xiàn)在美國的環(huán)保專家確很少利用生物系統(tǒng)來控制大氣污染物的實際經(jīng)驗。實際上，這個國家?guī)缀鯖]有環(huán)境的專家似乎意識到好幾個歐洲國家（最顯著的是荷蘭和德國）”生物過濾”，即從固相反應(yīng)器氣流中空氣污染的生物去除法，是一種充分確立的空氣污染控制技術(shù)。 在歐洲，生物過濾技術(shù)已經(jīng)成功的應(yīng)用于控制臭味和對人類有害作用的無機和有機的空氣污染。（空氣毒物，和從各種各樣的工業(yè)和社會部門排出的可揮發(fā)性有機物VOC）。西德在生物過濾技術(shù)的發(fā)展大部分是發(fā)生在19世紀70年代末和80年代，而且這種發(fā)展是由增加的要求調(diào)整的迫切性和聯(lián)邦政府的財力支持共同發(fā)展起來的。歐洲的經(jīng)驗已經(jīng)證明，生物過濾較已有的空氣污染技術(shù)有著經(jīng)濟的和其他方面的優(yōu)越性，特別是用于僅含有低濃度（典型的是甲烷濃度小于1000ppm）易被生物降解的空氣污染物。 原則上微生物過濾技術(shù)為什么到現(xiàn)在沒有在美國得到認可，只是在一部分領(lǐng)域內(nèi)得到了應(yīng)用，看上去好像是由于缺少管理計劃，政府對科研和發(fā)展的很少支持還有缺少英文寫作的文獻，更確切的說，在美國大部分州關(guān)于管理計劃還沒有涉及到，沒有以全面的方式，對從小源頭排放的毒物、可揮發(fā)性有機物和臭味進行控制。而且政府組織在研究生物降解在這些來源的實用性上給予了很少的財政支持。最后，盡管有一些重要的文獻已用英文出版，但大部分最近的技術(shù)報告卻是用德語出版的。 盡管有現(xiàn)在的障礙，生物過濾技術(shù)在不久的將來的美國仍有可能得到廣泛的應(yīng)用。除了，現(xiàn)有的裝置大規(guī)模的工程現(xiàn)在還處在計劃階段或者建設(shè)階段。例如第一個在加里福尼亞大規(guī)模用于控制VOC的系統(tǒng)，由南岸空氣質(zhì)量控制區(qū)共同資助的一個用生物過濾法處理在洛杉磯附近一個鑄造廠排放乙醇的系統(tǒng)正在計劃中。在其他地方也將會提供對這個系統(tǒng)性能更詳細的分析。 現(xiàn)在的這篇文章的主要目的是提供一個對生物過濾技術(shù)一個全面的綜述來更廣泛的傳播這種APC新技術(shù)，并且鼓勵在美國合適的地方實施這種技術(shù)。很多涉及到發(fā)展和運用的生物過濾更復(fù)雜技術(shù)和工程方面問題，就不能在這里討論了。然而，我們會明確和總結(jié)這種文獻還會給出更詳細的文獻。我們還注意到，除了生物過濾技術(shù)，其他的生物APC系統(tǒng)現(xiàn)在在歐洲應(yīng)用到了有機廢氣，包括“生物洗滌器”和滴液池。文獻中與這種相關(guān)的技術(shù)我們沒有討論，在其他文獻中可以找到， 帶有臭味尾氣的生物處理方法，可以從文獻中找到在1923年當(dāng)Bach討論的控制從污水處理廠排放的硫化氫基本概念。關(guān)于這種概念的報道始于19世紀50年代的美國和西德。Pomeroy在1989年因為土壤床概念和成功的描述了在加里福尼亞土壤床裝置而得到了美國第2793096號專利。在1959年前后，土壤層也應(yīng)用在了西德城市污水處理廠來控制進來污水總管里的臭味。 在美國，關(guān)于生物過濾法處理硫化氫的第一個系統(tǒng)研究，是由19世紀60年代的Carlson和Leiser主持的。他們的工作包括在西雅圖附近的污水處理廠成功的安裝了幾個土壤過濾器，證明了生物降解而不是用吸收來處理臭味。 在隨后的幾十年里，美國的幾個研究人員進一步的研究了土壤床的概念，證實了在很多大規(guī)模應(yīng)用中的有用性很多的這些技術(shù)歸功于Hinrich Bohn在對土壤床理論和可能應(yīng)用的15多年的研究。在美國成功的土壤床應(yīng)用包括控制從煉油廠發(fā)出的臭味和從噴霧罐釋放出來的丙烷和丁烷。 雖然已經(jīng)證實土壤床可用相當(dāng)?shù)偷耐顿Y和操作費用來控制某些類型的臭味和揮發(fā)性有機化合物，但是，土壤的低生物降解能力和相當(dāng)大的占地要求現(xiàn)質(zhì)量土壤床在美國的應(yīng)用。據(jù)估計，在美國和加拿大的生物過濾裝置和土壤層裝置總數(shù)不會超過50個，而且大部分都是應(yīng)用在臭味的控制上。 Unit 12 水污染與治理 1854年英國倫敦爆發(fā)了大規(guī)模的流行性霍亂。此事明確地證實了污水和疾病之間的關(guān)系。當(dāng)初以公共健康為目的所采取的污染控制，依然是許多地區(qū)的主要目的。然而，水資源的保持，產(chǎn)魚區(qū)的防護，以及娛樂活動用水的維持在今天也成為關(guān)注的焦點。緊隨第二次世界大戰(zhàn)之后所產(chǎn)生的城市人口密度突增和工業(yè)化進程的加劇，都使得水污染問題越見明顯。致使對于水污染的關(guān)注程度在70年代中期達到了頂峰。 水污染是一個不準(zhǔn)確的術(shù)語，它并未指出污染物的種類和來源。而我們處理廢水問題的方式往往取決于以下幾個方面：污染物是否需要氧氣，是否助長藻類，是否有傳染性，是否有毒，或者僅僅是否好看。水源的污染可能直接來自生活污水的排放或工廠污水排放（點源），也可能間接地由空氣污染、農(nóng)業(yè)排水或城市排水（非點源）所引發(fā)。 化學(xué)上所謂的純水僅僅是水分子的集合。無論在野外的河流或湖泊、云層或雨水中，還是在下雪期間，極地的冰帽地區(qū)，這種物質(zhì)在自然界均不能找到。然而在實驗室中可以制備非常純凈的水，但是存在一定的困難。因為水極易接受和容納外來物質(zhì)。 城市污水，也被稱作生活污水，是一種復(fù)雜的混合物。它包含水（通常超過99％）以及懸浮或溶解的有機和無機污染物。這些污染物的濃度通常很低并且以mg/L來表示，也就是說，每升混合物含有多少毫克污染物。重量與體積比也常用來表示在水、廢水、工業(yè)廢水和其它稀釋溶液中的污染物濃度。 微生物 任何地方只要存在適合的食物，充足的濕度和適當(dāng)?shù)臏囟龋⑸锛纯纱罅糠敝?。而生活污水為各種各樣的微生物提供了一個理想的環(huán)境。這些微生物主要是細菌，某些病毒和原生動物。廢水中的大多數(shù)微生物是無害的，并且可借助生化過程，將有機物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的最終產(chǎn)物。但是當(dāng)一些人患有可通過有毒廢水傳播的傳染性疾病時，其排泄物所攜帶的致病病原體，極有可能成為污水的組成部分。雖然在發(fā)達國家，類似于水傳播的細菌性疾病，例如霍亂、傷寒和肺結(jié)核，病毒性疾病例如傳染性的肝炎和原生蟲引起的痢疾，已經(jīng)不再是問題，但是在那些經(jīng)過適當(dāng)處理過的污水不能被公共利用的地區(qū)仍然存在著很大威脅。對于少量存在的病原體的檢測是相當(dāng)困難和耗時的。其標(biāo)準(zhǔn)做法是檢測存在于包括人類在內(nèi)的（數(shù)十億）熱血動物腸胃中的有機物。 固體 廢水中的總固體（包括有機的和無機的）是指液體部分被蒸發(fā)，并且在103℃烘干至恒重的殘余物。區(qū)分可溶性固體和懸浮固體的方法，是通過蒸發(fā)過濾的和沒有通過過濾的廢水樣品來進行的。兩種烘干樣品質(zhì)量的差值即表示懸浮物的質(zhì)量。將殘留物在550℃溫度下保持15分鐘以進一步分類，剩余的灰代表了無機物，失去的揮發(fā)物則代表有機物的重量。 懸浮固體（SS）和揮發(fā)性的懸浮固體（VSS）是最有用的。SS和BOD（生化需氧量）是廢水的受污染程度及其過程性能的指標(biāo)。VSS可以指示廢水中有機物的含量，也可以衡量在生化過程里活性的微生物群。 無機成分 廢水中常見的無機成分包括： 1．氯化物和硫酸鹽。常見于人類排放的廢水和廢物中。 2．氮和磷。以各種形式（有機的和無機的）存在于來自人類排放的廢物，和含磷的清潔劑。 3．碳酸鹽和碳酸氫鹽。通常以鈣鹽和鎂鹽的形式出現(xiàn)在水和廢物中。 4．有毒物質(zhì)。砷，氰化物和在工業(yè)廢水中可以找到的有毒無機物：Cd（鎘）、Cr（鉻）、Hg（汞）、Pb（鉛）、Zn（鋅）等重金屬。 除了這些化學(xué)成分，溶解氣體的濃度，尤其是氧氣，用pH值所表示的H離子的濃度也是其它引起廢水注意的指標(biāo)。 有機物 生活污水中的有機物90％是由蛋白質(zhì)和碳水化合物組成。這些可生物降解的物質(zhì)包括人類的尿和排泄物、洗滌槽的食物殘渣、土和洗澡的臟物、洗衣用水和洗燙水，及各種肥皂、洗潔精和其他清潔產(chǎn)品。 各種指標(biāo)用來衡量廢水中有機物濃度。一種方法是基于廢水中的有機碳的總量（即總有機碳TOC）?？傆袡C碳是由樣品中有機碳被強氧化劑氧化成二氧化碳的數(shù)量與已知的總有機碳的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量的比較所決定的。 常見的另一種方法是根據(jù)把氧化物轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的最終產(chǎn)物所需要的氧氣。因為需氧量正比于污水中現(xiàn)存的氧化物，它可以用于廢水濃度的相對衡量。通常確定廢水需氧量的兩種方法是COD（化學(xué)需氧量）和BOD（生化需氧量）的測定。化學(xué)需氧量，是用化學(xué)方法氧化有機物的需氧量。而生化需氧量，是通過適應(yīng)環(huán)境的微生物的以生物的方式降解廢水中的有機物的需氧量。 在水污染控制理論中，生化需氧量是最重要的參數(shù)。生化需氧量用于測定有機物污染，是評估生物反應(yīng)需氧量的基礎(chǔ)和反應(yīng)過程的指標(biāo)。 我們可以直接地測定水或者廢水中的有機物含量（例如測定總有機碳），但是這并不能告訴我們有機物是否有被生物降解。為了測定可生物降解的有機物量，我們用一種間接的方法，也就是在一個封閉的系統(tǒng)里，測定將有機物轉(zhuǎn)化（氧化）成二氧化碳和水所用的生長的微生物群的耗氧量。耗用的氧氣，或生化需氧量，正比于有機物的轉(zhuǎn)化量。因此，生化需氧量是系統(tǒng)中生物降解有機物的相對衡量。因為生物氧化過程可以無限次地進行，最終生化需氧量的測定被限定為20天，這個時間能夠滿足95%或以上的微生物氧氣需求。但是過程時間過長，致使生化需氧量的測定沒有效用。所以一種五天式的測定，即將水樣置于20℃的黑暗環(huán)境五天，作為生化需氧量的標(biāo)準(zhǔn)。生化需氧量的反應(yīng)速度取決于存在的廢水類型、溫度以及假設(shè)其隨著存在的有機物（有機碳）的數(shù)量的變化趨勢。 Unit14 水的凈化 水分子是沒有記憶力的，所以談?wù)摫晃廴竞捅粌艋娘嬘盟拇螖?shù)是沒意義的，例如分子的逐漸損耗。而當(dāng)我們飲水的時候到底它有多純凈才是最重要的。 水的凈化已經(jīng)發(fā)展為一項復(fù)雜的和尖端的技術(shù)。然而，污水凈化的本質(zhì)的總方法是容易理解的，在某些情況下也是明顯的。 水里面的雜質(zhì)分類為懸浮的，膠體的，或者是溶解的。懸浮的顆粒物是大得足夠沉降下來或者可以被過濾掉的。膠體的顆粒物和溶解的顆粒物是更難除去。一是可以用某些方法使小的顆粒物結(jié)合起來變成大的顆粒物，然后把大的顆粒物作為懸浮物來進行處理。二是可以把它們轉(zhuǎn)換為氣體，從水中排放到大氣中。不論采取哪一種方法，必須記住，提升水或用泵將水輸送到通過過濾床都需要能量。 以上面原則作為依據(jù)，來考慮用來凈化城市廢水的程度。第一步是收集系統(tǒng)。水中的廢物有各種各樣的來源，例如家庭的，醫(yī)院的，學(xué)校的含有食品的殘余物，人類的排泄物，紙，肥皂，清潔劑，臟物，布，其他各種各樣的雜物，當(dāng)然還有微生物。這種混合物就叫做生活污水。（“生活污水”這個形容詞是很不合適的，因為它沒有描述污水的情況；它可能是指那些廢物排放出來的地方）。這些污水有時跟商業(yè)建筑廢水，工業(yè)廢水和雨水混合在一起，一同流進廢水的管路網(wǎng)絡(luò)里面去。某些系統(tǒng)將雨水和生活污水分開，另一些系統(tǒng)又將兩者結(jié)合起來。結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)式是比較便宜的，而且適合干燥的天氣，但在暴雨時，總的體積很容易超過污水處理廠的容量，所以某些水就允許溢流出去和直接排放到河流里面去。 初級處理 當(dāng)生活污水到達污水處理廠時，它首先通過一系列的濾網(wǎng)以除去如老鼠，葡萄柚似的大物體，和在接下來的處理時期里，通過一架磨碾機以減少剩下的物體的尺寸使其足夠小能有效地被處理。下一步是設(shè)置一系列的沉淀池以除去初始的粗沙，例如雨水從路面帶進的沙子，然后，慢慢地任何其它的懸浮固體—包括在一個小時能沉淀下來的有機營養(yǎng)物。直到這個階段，稱為初級處理，相對地便宜但并未完成凈化的程度。 二級處理 接下來的一系列步驟，是設(shè)計通過加速生化作用的某種形式來較大程度地減少溶解的或微小的懸浮有機物。分解需要氧氣和微生物以及一種兩者都易接近營養(yǎng)物的環(huán)境。達到這個目標(biāo)的一種裝置是滴濾池。這種裝置，長管在由巖石填充而成的濾床上緩慢的旋轉(zhuǎn)，通過持續(xù)地噴灑來分布這些污水。 另一個技術(shù)是活性污泥過程。廢水，經(jīng)過初級處理后，泵到一個混合空氣和含有細菌的污泥幾個小時的曝氣池。生化作用與發(fā)生在滴濾池的相似。污泥中的細菌代謝轉(zhuǎn)化成有機氧物；原生蟲，作為二級消費者，吃掉細菌。處理過的水流到一個含有細菌的固體沉降的沉淀池去，然后返回到曝氣池。某些污泥必須被排放以維持一個穩(wěn)定的狀態(tài)。相對滴濾池來說，活性污泥需要占地少的面積，因為它需要曝氣較小的面積，沒有發(fā)出臭味。 生化處理所排放的廢水仍然含有細菌，和不適合排放到清潔的水源，更不用說飲用。因為微生物完成其工作，現(xiàn)在就可以殺死他們了。最后一步是消毒過程，一般是加氯。氯氣，在最后排放前加入到排水15至30分鐘，就可以殺滅99%以上的有害細菌。 三級或高級處理 盡管此時的廢水已經(jīng)通過初級和二級處理，得到了相當(dāng)大程度的凈化，但是這些處理仍然不合適應(yīng)對某些水污染的復(fù)雜方面。首先，生活污水里面有很多污染物是不能清除的。無機的離子，例如硝酸鹽和磷酸鹽，仍然在處理過的水中;這些物質(zhì)，正如我們所看到的，可以作為植物的營養(yǎng)物和水體的營養(yǎng)成分。 用于應(yīng)付這些麻煩廢水的處理方式是必需專門除去這類污染物，而且它們一般很昂貴。如下描述幾種這些技術(shù)。 1． 混凝和沉淀 正如在生物處理的討論中我們早前提及的，將小的顆粒物轉(zhuǎn)變成的大的能夠快速沉淀的顆粒物是很有好處的。所以它跟無機污染物同樣道理。各種各樣的無機膠體顆粒是喜歡水的（親水的）并且具有相當(dāng)?shù)恼掣叫?；由于它們的粘附性它們一起帶走很多其他難以在合理時間內(nèi)沉降下來的膠體顆粒物。這個過程被稱為絮凝。石灰，礬和某些鐵鹽都是這些所謂的絮凝劑。 2． 吸附 吸附是氣體分子或液體分子粘附到固體表面的過程。這個過程是具有選擇性的—不同種類的分子以不同的方式粘附在任何固體。對于凈化水，那些有著大的表面積并且結(jié)合傾向于有機污染物的固體是必需的。選擇的物質(zhì)是活性碳，它能夠特別有效地除去產(chǎn)生令人討厭的味道和臭味的化學(xué)品。這些化學(xué)品包括那些難以生物降解的氯代烴。 3． 其他氧化劑 高錳酸鉀和臭氧用于氧化那些抵抗空氣中微生物的氧化的水中廢物。臭氧有一個很重要的優(yōu)點就是它僅存的副產(chǎn)物是氧氣。 4． 反滲透 滲透是一個水通過一種不透過溶解離子的膜的過程。在正常的過程中，系統(tǒng)傾向于一個平衡狀態(tài)，在這個平衡狀態(tài)中膜的兩邊的濃度是相同的。這意味著水從純凈的一邊流到富集污染物的一邊。這并不是我們所希望的，因為這個過程增加了被污染的水的數(shù)量。然而，假如高壓是加到富集污染物的一邊，這個過程可被逆轉(zhuǎn)，純凈水就被擠壓通過這個膜，并且這樣就除去了溶解的離子或者其他溶解的污染物。 Unit15 污水處理工藝 現(xiàn)代科技最偉大的成就之一既是在很大程度上減少了水傳染性疾病如霍亂和傷寒的發(fā)生率。這些病已不再像過去那樣是公眾健康最大的危險。其發(fā)展的關(guān)鍵在于認識到公用水域是人為污染主要傳染源。但是這種污染可以通過更有效地水處理工藝和更好的廢水處置方法來消除。 今天的水工藝設(shè)備是為連續(xù)供應(yīng)可持續(xù)飲用水而設(shè)計的。完成整個過程需要注意四個重要問題：水源的選擇、水質(zhì)的保護，工藝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預(yù)防措施是，禁止排放生活排污和雨水的下水道接近水庫，安裝柵欄以防止保護娛樂用水被污染，還有就是在水庫注水后限制使用肥料和殺蟲劑。 格柵、混凝/絮凝、沉淀、過濾和消毒是地表水處理的主要單元。水工藝處理實現(xiàn)了一個或者多達三個主要任務(wù)：除去細小的顆粒物，如沙粒和泥土、有機物質(zhì)、細菌，還有藻類；除去溶解性物質(zhì)，如一些引起色度和硬度的物質(zhì)；還有就是除去或者破壞致病菌和病毒。實際的水處理過程要按照水源的種類和水質(zhì)的要求去選擇。 有時，原水濁度很低，可以用普通沉降法（不含化學(xué)物質(zhì)）來去除一些大的顆粒物，再用過濾來去除那些難以沉降的少量顆粒物。然而，通常情況下，原水中顆粒過小難以通過沉淀和簡單過濾在短時間內(nèi)去除。為了彌補這一點，加入化學(xué)藥品以混凝/絮凝這些小的膠體顆粒，使其形成可以在沉淀池內(nèi)沉降或者可以被過濾器直接去除的較大顆粒物。 顆粒物的去除 適用于污水顆粒物去除的單元操作包括格柵、沉淀、混凝/絮凝和過濾。 格柵是指去除木塊、樹枝、碎屑和小魚等類似物的固體物。它是污水處理的第一階段。如果允許這些殘骸進入處理設(shè)備會導(dǎo)致水泵的損壞或者阻塞水管和水渠。水的引入口的位置會低于湖泊或者江河水面的目的也是為了排除漂浮物和減少由于冰塊而造成的物理破壞。 沉淀是最古老也是應(yīng)用最廣泛的水處理方法。它是利用自由沉淀去除水中顆粒物。這是相對簡單和便宜的，可以在圓的、方的、矩形的水池里實現(xiàn)。先前認為，沉淀處于混凝和絮凝之后（對于高混濁的水）或者完全省略（對于中等混濁的水來說）。地表水懸浮物顆粒物直徑在10-1~10-7毫米之間變化。這個尺寸正好也是微小沙粒和細小粘土顆粒各自的大小。引起水濁度的顆粒物直徑在10-4毫米以上，而10-4毫米以下的顆粒影響水的色度和味道。 混凝/絮凝是一個化學(xué)物理過程，那些太小的用普通沉降法不能去除的顆粒具有在這個過程中失去穩(wěn)定性能成團的特點，從而能較快地沉淀。大部分懸浮顆粒太小以至于沉淀到池底需要幾天或者幾周。甚至這些膠體粒子不能夠通過普通沉淀法沉降。 混凝是使膠體粒子脫穩(wěn)的化學(xué)過程。確切機理并未完全探究清楚，但是總概念是向含有負電荷的水中加入帶正電荷的化學(xué)物質(zhì)。其結(jié)果是中和水中反粒子從而降低膠體之間相互排斥的趨勢。分散混凝劑需要幾秒鐘的快速混合。懸浮物的慢速混合稱為絮凝，這種沉降可以促進粒子直接的接觸。并且可以在混凝/絮凝池內(nèi)通過旋轉(zhuǎn)槳的旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，或利用水力壓力直接在池內(nèi)折流板周圍形成。深度在3~4米之間的混凝/絮凝池的滯留時間是20~40分鐘。通過混凝/絮凝聯(lián)合的化學(xué)/物理過程，不能被簡單沉降池沉降的膠體顆?？梢跃奂纬梢环N大顆粒狀的絮狀物。在沉降過程中，將會出現(xiàn)可以捕獲微小非凝固態(tài)顆粒的不規(guī)則形狀的毛絨狀物質(zhì)。硫酸鋁是最通常的凝結(jié)劑，有機聚合物也可以單獨作為混凝劑，或者與明礬起來改善絮凝效果。在絮狀物被去除的過程中，它一般從混凝/絮凝池轉(zhuǎn)移到沉淀池中，或直接被過濾。 消毒 為了確保水中沒有有害細菌，消毒是必需的。氯化消毒是消毒公共用水的最常用的方法。來自氯氣或次氯酸鹽的足量的氯原子被增加到處理過后的水中去殺死致病的細菌。氯氣是一種可靠的，相對便宜的和容易使用的消毒方法。其它的消毒劑包括氯胺，二氧化氯，其它的鹵素，臭氧，紫外線的光和高溫。在法國已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用的臭氧氧化方法，尤其是在天然有機物存在的場合作為預(yù)加氯的替代品。在北美現(xiàn)在正在被獲得認可。雖然有效，但是臭氧不會因為長期的消毒面遺留永久的殘余物。 臭氧氧化是指加入臭氧對水消毒，臭氧是無機和有機雜志具有強烈的氧化性。氣好是因為它不像氯氣一樣處理后留下味道和氣味。 溶解性物質(zhì)的去除 曝氣是用來除去地下水中過量的鐵和錳。這些物質(zhì)引起味道和顏色總是干擾洗滌，玷污管道裝置，而且在輸水總管中促進鐵細菌的生長。通過空氣氣泡進入水中，或通過噴灑引起空氣和水接觸，溶解性的鐵和錳（Fe2+,Mn2+）被氧化成一種溶解性水的形式（Fe3+,Mn3+），它們被析出然后能在一個沉淀池或過濾器中被去除。曝氣也可以去除由硫化氫氣體所引起的氣味。 水的軟化是將水除去硬度的一個過程，硬度的產(chǎn)生由于二價金屬離子的存在（尤其是鈣離子和鎂離子），水的硬化正是由于水與土壤或巖石接觸反應(yīng)的結(jié)果，對于在有二氧化碳存在下的石灰石，水的硬化更為明顯。 活性炭是一種很好的吸附劑被廣泛用于水處理中來除去有機污染物?；钚蕴康闹苽湟?jīng)過兩個過程。第一，適合的基本材料例如木頭，泥炭塊，植物材料，或者在缺少空氣中被加熱炭化的骨頭。然后在存在空氣，二氧化碳的情況下，加熱這種炭化的物質(zhì)使其有活性，或者蒸發(fā)燒掉其含有的任何焦油來增大它的氣孔。用活性炭吸附氣體、液體、以及固體的去除效果會受水的溫度、pH值和有機物的復(fù)雜性的影響。 反滲透（RO）是指以自然滲透逆方向通過半透膜的過程。因為滲透膜可以去除了溶解鹽，所以反滲透的最主要應(yīng)用是用于脫鹽。然而，這過程中的有機原材料，細菌和病毒也被去除了，所以反滲透在污水處理中的應(yīng)用還有待進一步發(fā)展改進。 Unit 20 固體廢物的來源和類型 l隨著數(shù)據(jù)的組成和產(chǎn)生率，固體廢物的來源和類型的知識，是與固體廢物管理相關(guān)的功能元素的設(shè)計和操作的基礎(chǔ)。 l固體廢物來源 l固體廢物的來源，在一般情況下，有關(guān)土地使用和分區(qū)。雖然可以開發(fā)任意數(shù)量的來源分類，已發(fā)現(xiàn)有用以下幾類： l（1）住宅，（2）商業(yè)，（3）市，（4）工業(yè)，開放地區(qū)（5），（6）污水處理廠，及（7）農(nóng)業(yè)。典型的廢物發(fā)電設(shè)施，活動，或與這些來源中的每個相關(guān)的位置列于表4-1。產(chǎn)生的廢物，這是討論的類型也確定。 l固體廢物的種類 l的固體廢物，是包容一切，包括所有來源，類型的分類，組成，和屬性。 l被排出的廢物可能在另一個環(huán)境的顯著價值，但他們很少或根本沒有價值，誰愿意出售他們的養(yǎng)著。為了避免混亂，長期拒絕，常常交替使用長期的固體廢物，不使用這個文本。 l由于隨后進行的討論的基礎(chǔ)上，將有助于定義的各類固體廢物的產(chǎn)生（見表4?1）。重要的是要知道，固體廢物的定義和分類方面大大不同的文學(xué)。 l因此，使用公布的數(shù)據(jù)，需要相當(dāng)?shù)恼疹?，判斷和常識。以下定義的目的是作為指導(dǎo)，并不意味著要在科學(xué)意義上的任意或精確。 l食品垃圾食品垃圾的動物，水果，蔬菜殘渣處理，準(zhǔn)備，烹飪，吃的食物（也稱為垃圾）。這些廢物的最重要的特征是，他們高度腐爛，并會迅速分解，尤其是在溫暖的天氣，。 l通常情況下，分解會導(dǎo)致臭味的發(fā)展。在許多地方，這些廢物腐爛的性質(zhì)會顯著影響的固體廢物收集系統(tǒng)的設(shè)計和操作。 l此外，以住宅產(chǎn)生的食品廢物的數(shù)量，產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的食堂和餐廳，大型機構(gòu)，如醫(yī)院和監(jiān)獄設(shè)施，并與食品市場，包括批發(fā)和零售商店和市場相關(guān)的設(shè)施。 l垃圾垃圾分為可燃和不可燃的固體廢物的家庭，機構(gòu)，商業(yè)活動等，不包括食品廢物或其他高度腐爛的材料。 l通常情況下，可燃垃圾，包括材料，如紙張，紙板，塑料，紡織，橡膠，皮革，木材，家具，花園裝飾。不燃垃圾包括物品，如玻璃，陶器，鐵罐，鋁罐，鐵和其他有色金屬，和污垢。 l灰燼和殘留材料，剩余的取暖，做飯的目的，從木材，煤炭，焦炭，并在住宅，商店，機構(gòu)，和工業(yè)和市政設(shè)施等可燃廢物燃燒可燃廢物處置被歸類為灰燼和殘留物。 l從電廠的殘留通常不包括在這一類?；覡a和殘留物通常是罰款，粉狀物料，爐渣，熟料，以及少量的燒毀和部分燃燒的材料組成。玻璃，陶器，以及各種金屬還發(fā)現(xiàn)，從市政焚化爐的殘留物。 l拆卸和從夷為平地的建筑物和其他結(jié)構(gòu)的建筑廢物廢物被列為拆建廢料。從個人住宅，商業(yè)樓宇和其他結(jié)構(gòu)的建設(shè)，改造，和維修的廢物被列為建筑廢料。 l這些廢物往往是作為垃圾分類。生產(chǎn)數(shù)量難以估計和變量組成，但可能包括泥土，石塊，混凝土，磚，石膏，木材，帶狀皰疹，以及水管，暖氣，及零件。 l特殊廢物，如街頭垃圾，路邊亂拋垃圾，市政垃圾箱，追趕盆地碎屑，動物尸體，和被遺棄的車輛亂拋垃圾廢物被列為特殊廢物。 l因為它是無法預(yù)測會被發(fā)現(xiàn)死的動物和被遺棄的汽車，這些廢物往往確定為來自非特異性擴散源。這是在住宅的來源，這也是彌漫性的，但具體廢物的產(chǎn)生，是一個經(jīng)常性的事件。 l處理廠廢物從水中的固體和半固體廢物，廢水和工業(yè)廢物處理設(shè)施，包括在此分類。這些材料的具體特點不盡相同，這取決于治療過程中的性質(zhì)。 l目前，他們的收藏是不是最負責(zé)固體廢物管理的市政機構(gòu)負責(zé)。然而，在未來，它預(yù)計，他們的處置將成為一個在任何固體廢物管理計劃的主要因素。 l農(nóng)業(yè)廢物廢物和殘留物多樣化的農(nóng)業(yè)活動造成的 - 如行的種植和收獲，現(xiàn)場，和樹和藤蔓作物，牛奶的生產(chǎn)，屠宰動物的生產(chǎn)，以及飼養(yǎng)場的運作統(tǒng)稱農(nóng)業(yè)廢棄物。 l目前，這些廢物的處置是不是大部分市，縣的固體廢物管理機構(gòu)的責(zé)任。然而，在許多地區(qū)，畜禽糞便處理已成為一個關(guān)鍵問題，特別是從飼養(yǎng)場和奶制品。 l危險廢物化學(xué)，生物，易燃，易爆，放射性廢物，造成重大的危險，立即或隨著時間的推移，人類，植物或動物的生命被歸為危險。 l通常情況下，發(fā)生這些廢物作為液體，但他們常常在發(fā)現(xiàn)氣體，固體，或污泥的形式。在所有情況下，這些廢物必須處理和處置非常謹慎和小心。