環(huán)境新技術現(xiàn)狀與發(fā)展.ppt

1、環(huán)境新技術現(xiàn)狀與發(fā)展,蔣文舉 （四川大學建筑與環(huán)境學院）,環(huán)境技術與環(huán)境產(chǎn)業(yè) 環(huán)境生物技術 環(huán)境新材料技術 清潔生產(chǎn)技術 環(huán)境生態(tài)技術,環(huán)境新技術現(xiàn)狀與發(fā)展,1 環(huán)境技術與環(huán)境產(chǎn)業(yè),1.1 環(huán)境技術 環(huán)境技術是指能節(jié)約或保護能源和自然資源、減少人類活動的環(huán)境負荷從而保護環(huán)境的生產(chǎn)設備、生產(chǎn)方法和規(guī)程、產(chǎn)品設計以及產(chǎn)品發(fā)送的方法等,1 環(huán)境技術與環(huán)境產(chǎn)業(yè),硬技術：污染控制設備、環(huán)境監(jiān)測儀器以及清潔生產(chǎn)技術 軟技術 (操作及運營方法 )：廢物管理 (如物料再循環(huán)、廢物交換 ) 保護環(huán)境的工作與活動：環(huán)境規(guī)劃、環(huán)境評價、環(huán)境標志設計、環(huán)境信息系統(tǒng)的研制與維護等一系列管理活動與智能活動,1 環(huán)境技術與

2、環(huán)境產(chǎn)業(yè),1.2 環(huán)境新技術 （1） 環(huán)境生物技術 （2） 環(huán)境新材料技術 （3） 清潔生產(chǎn)技術 （4） 環(huán)境生態(tài)技術,1 環(huán)境技術與環(huán)境產(chǎn)業(yè),1.3 環(huán)境產(chǎn)業(yè) 定義: 滿足用戶的環(huán)境需求并從而創(chuàng)造出經(jīng)濟價值的產(chǎn)業(yè) 產(chǎn)業(yè)末端控制技術。 產(chǎn)業(yè)潔凈技術。 產(chǎn)業(yè)綠色產(chǎn)品 (或稱潔凈產(chǎn)品 )。 產(chǎn)業(yè)環(huán)境功能服務。,2 環(huán)境生物技術,定義： 利用生物體 ,生物的代謝反應過程和生物合成產(chǎn)物 (包括酶 )對環(huán)境進行監(jiān)測、評估、以及整治和修復有關的單一或綜合性的現(xiàn)代化手段。,2 環(huán)境生物技術,2.1 生物監(jiān)測 傳統(tǒng)的生物環(huán)境監(jiān)測以化學分析即用成熟的儀器和生物分析 (如魚的毒性測試 )為主, 當代生物技術的發(fā)展

3、有望增加相關的新手段 ,如通過測定微生物的酶和細胞基團等監(jiān)測環(huán)境的變化。目前研究較多的有生物發(fā)光菌、氰菌、鹵素呼吸菌、苯乙烯降解菌和蘭貽貝等 ,主要監(jiān)測水體中的有害物和海水藻類的爆發(fā)。,2 環(huán)境生物技術,美國的許多學者對細菌中的熒光基因 進行克隆 ,轉移到具有分解能力的特種微生物體內(nèi) ,具分解能力的菌體中就有了特定的熒光標記。通過對熒光菌和熒光量的監(jiān)測可以達到對專門細菌的跟蹤 ,并可以了解到它們與其它菌株之間在分解過程中的關系。,2.2 生物修復技術 (1) 植物修復 近 2 0年來 ,人們認識到植物吸收可以作為各種污染物的生存介質包括土壤、漚制物、排水和灌溉水等的凈化技術開發(fā)。目前已有利用沙

4、漠植物去除科威特石油污染土壤中的石油。用植物降解有機染料、有機氯化物、塑料、吸收土壤中的鹽類和去除排水中的營養(yǎng)物等研究工作。,2 環(huán)境生物技術,(2)微生物修復 石油污染 已分離出多種可降解石油污染物的微生物 ,并對微生物降解石油污染物的機理有了較清楚的認識。研究表明 :可降解石油的微生物具多樣性 ,包括細菌、真菌、酵母和菌團。,2 環(huán)境生物技術,在科威特石油污染土壤進行的微生物修復工程表明 ,去除石油污染物效果明顯 , 1 5個月土壤中碳氫化合物可降解 85.6 % 94%。在另外一個固廢收集點 ,水泥混凝土層下土壤受到礦物油污染 ,最大礦物油濃度為 3 0 0 0 0mg/(kg土壤 )

5、,污染層擴展到地下 5 ,估計土壤總量約 50.03 ,但沒有進入地下水。,2 環(huán)境生物技術,有機氯化物污染 具降解有機氯化物的微生物有細菌和真菌。日本Kimitu市開展了生物修復工作,該市地下水受三氯乙烯 (TCE)污染 ,濃度為200 g/L。將甲烷、氧氣、硝酸鹽和磷酸鹽注入地下水 ,7后 ,甲烷濃度逐漸降低到檢出限 ,2個月后觀測到TCE去除率達 5% 20%,而對照區(qū)TCE無明顯減少 ,表明甲烷氯化菌可降解TCE。,2 環(huán)境生物技術,聚合物污染 塑料污染問題 : 1)生產(chǎn)可降解塑料制品. 2)尋找能降解塑料的微生物.,2 環(huán)境生物技術,23 污染物降解與去除 (1)固體廢棄物處理 對含

6、有有機質的固體廢棄物如污泥、海岸沉積軟泥、城市生活垃圾和海藻等 ,甲烷發(fā)酵仍是主要處理方法。 (2)有害氣體的固著 生物處理廣泛地用于各種臭氣的處理中。,2 環(huán)境生物技術,(3) 廢水處理 城市生活污水處理中廣泛應用生物處理技術。此外，好氧、厭氧生物反應器廣泛地用于各種工業(yè)廢水處理過程中。同時，已分離出各種各樣的微生物以滿足各種廢水處理需要。,2 環(huán)境生物技術,2.4 清潔技術與清潔能源 利用生物技術將廢棄物循環(huán)利用一直是重要的課題之一 ,在許多方面均有試驗性工作 ,如 :用城市固廢堆肥 ,利用污泥生產(chǎn)生物肥料。 生物制氫：將碳氫化合物轉化成氫氣,2 環(huán)境生物技術,3 環(huán)境新材料技術,定義：

7、具有良好使用性能或功能 ,對資源和能源消耗少 ,對生態(tài)與環(huán)境污染小 ,再生利用率高或可降解循環(huán)利用 ,與生態(tài)環(huán)境相容和協(xié)調(diào)或對環(huán)境有一定凈化和修復功能的材料 。 特征 : 1 )具有良好使用功能 ;2 )具有較高資源利用率 ; 3 )對生態(tài)環(huán)境無副作用 。,3.1 環(huán)境材料的研究與開發(fā) 近年來 ,環(huán)境材料的研究方向主要集中在凈化環(huán)境、防止污染、替代有害物質、減少廢棄物、材料的資源化、利用自然能等方面。,3 環(huán)境新材料技術,純天然材料的開發(fā)和利用 ; 環(huán)境兼容性涂層材料 ; 汽車尾氣凈化用催化劑材料 ; 生物降解材料 ; 可再生及可循環(huán)制備和使用的材料 ; 環(huán)境工程材料 ; 降低環(huán)境負擔性的材料

8、加工工藝和技術 ; 其它環(huán)境協(xié)調(diào)性材料及產(chǎn)品 。,3 環(huán)境新材料技術,3.2 開發(fā)少污染的先進結構材料 (1)高強、高模、低密度 (高比強度、高比模量)材料 ,發(fā)展方向為復合材料。 (2)高溫材料 ,因為熱機熱效率隨工作溫度而增加 ; (3)耐蝕、抗腐、抗氧化、耐疲勞材料 ,因為裂紋始于表面 ,表面改性與表面防護是發(fā)展重點,3 環(huán)境新材料技術,3.3 開發(fā)少污染的先進功能材料以及用于凈化、改善環(huán)境的功能材料 前者如有毒有害物質的替代材料、環(huán)境分解材料、可再生材料以及其他與環(huán)境有關的先進材料的研究 , 后者如吸附分離材料、大氣、水凈化材料的研究等。在先進功能材料中以納米材料發(fā)展最先進。,3 環(huán)境

9、新材料技術,3.4 開發(fā)少污染或改進產(chǎn)品性能的新工藝 (1)用清潔的能源、化石能源 (煤、石油、天然氣 )的清潔燃燒 ,開發(fā)低污染的新能源 ,如核能、可控聚變能或再生資源 ,如太陽能與水能 ;,3 環(huán)境新材料技術,(2)潔凈生產(chǎn)流程。少排放或無排放 ,自循環(huán)生產(chǎn)流程 ,無排放或無毒附產(chǎn)品。 (3)潔凈產(chǎn)品 ,指容易回收 ,再生及再循環(huán)的產(chǎn)品,3 環(huán)境新材料技術,4 清潔生產(chǎn)技術,定義: 清潔生產(chǎn)是將整體預防的環(huán)境戰(zhàn)略持續(xù)應用于生產(chǎn)過程、產(chǎn)品和服務中 ,以增加生態(tài)效率和減少人類及環(huán)境的風險。,對生產(chǎn)過程 ,清潔生產(chǎn)要求節(jié)約原材料和能源 ,淘汰有毒原材料 ,減少降低所有廢棄物的數(shù)量和毒性。 對產(chǎn)品

10、 ,則要求減少從原材料提煉到產(chǎn)品最終處置的全生命周期的不利影響。 對服務 ,要求將環(huán)境因素納入設計和所提供的服務中 ,即利用清潔的生產(chǎn)工藝 ,將污染最大限度地控制在各個可能產(chǎn)生污染的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中 ,以減輕末端治理的壓力。,4 清潔生產(chǎn)技術,4.1 清潔生產(chǎn)的內(nèi)涵 (1)清潔生產(chǎn)的目標是節(jié)省能源、降低原材料消耗、減少污染物的產(chǎn)生量和排放量。 (2)清潔生產(chǎn)的基本手段是改進工藝技術、強化企業(yè)管理 ,最大限度地提高資源、能源的利用水平和改變產(chǎn)品體系 ,更新設計觀念 ,爭取廢物最少排放以及將環(huán)境因素納入服務中去。,4 清潔生產(chǎn)技術,(3 )清潔生產(chǎn)的方法是排污審計 ,即通過審計發(fā)現(xiàn)排污部位、排污原因 ,

11、并對消除或減少污染物的措施進行篩選 ,以及產(chǎn)品生命周期分析。 (4)清潔生產(chǎn)的終極目標是保護人類與環(huán)境 ,提高企業(yè)自身的經(jīng)濟效益。,4 清潔生產(chǎn)技術,4.2 清潔生產(chǎn)舉例 香港的一家果醬生產(chǎn)廠， 目前只有一條數(shù)百米的生產(chǎn)線，由于生產(chǎn)多種果醬，在果醬產(chǎn)品轉換時。每天排放幾十噸的高濃度廢水，在該廠進行廢水處理存在場地不夠，投資高，技術要求高等問題。,4 清潔生產(chǎn)技術,通過清潔生產(chǎn)評審發(fā)現(xiàn)：大量廢水來自產(chǎn)品轉換時對管道的清洗過程。減少清洗廢水是實現(xiàn)該工藝清潔生產(chǎn)的關鍵。,4 清潔生產(chǎn)技術,主要方法有： （1） 建立多條生產(chǎn)線 （2） 調(diào)整產(chǎn)品生產(chǎn)周期 （3） 擴大倉庫容量 （4） 密切市場與庫容的關

12、系 （5） 改革清洗方式,4 清潔生產(chǎn)技術,最終方案: 改革清洗方式，采用用壓縮空氣將彈性塑料球通過管道： （1）可以回收產(chǎn)品；減少了物料進入廢水中的量， （2）減少了清洗水量。,4 清潔生產(chǎn)技術,定義: 環(huán)境生態(tài)技術是利用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生與物質循環(huán)再生原理及結構與功能協(xié)調(diào)原則,結合結構最優(yōu)化方法設計的分層多級利用物質的生產(chǎn)工藝技術,其目的是在促進自然界良性循環(huán)的前提下,充分發(fā)揮物質的生產(chǎn)潛力,防止環(huán)境污染 ,達到經(jīng)濟效益與生態(tài)效益同步發(fā)展。,5 環(huán)境生態(tài)技術,5.1 生態(tài)工程的分類 兩種分類方法: 產(chǎn)業(yè)類型 地理環(huán)境類型,5 環(huán)境生態(tài)技術,產(chǎn)業(yè)類型來劃分 : 農(nóng)業(yè)生態(tài)工程、種植業(yè)生態(tài)工程、

13、林業(yè)生態(tài)工程、養(yǎng)殖（畜牧和水產(chǎn)）生態(tài)工程、農(nóng)村庭院生態(tài)工程、污染治理生態(tài)工程、城市生態(tài)工程、工業(yè)生態(tài)園區(qū)等幾個大類型 ;,5 環(huán)境生態(tài)技術,地理環(huán)境類型來劃分: 山地生態(tài)工程、水體生態(tài)工程、濕地生態(tài)工程、灘涂生態(tài)工程、草原生態(tài)工程、沙漠生態(tài)工程、環(huán)境過渡帶和脆弱帶生態(tài)工程等。,5 環(huán)境生態(tài)技術,5.2 生態(tài)工程設計 在對生態(tài)工程系統(tǒng)進行設計時 ,要嚴格依據(jù)系統(tǒng)論、生態(tài)學、經(jīng)濟學等學科的理論、原理和原則進行精確的設計,5 環(huán)境生態(tài)技術,5.3 工業(yè)生態(tài)園 在特定工業(yè)園區(qū)，建立各個工業(yè)的物料流動模型，以生態(tài)學的觀點，將各個企業(yè)有機的聯(lián)接成為食物鏈關系，減少整個園區(qū)對環(huán)境的污染負荷，從而實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟價值，達到變廢為寶、資源綜合利用、經(jīng)濟效益增加、環(huán)境危害降低的目的。,5 環(huán)境生態(tài)技術,5 環(huán)境生態(tài)技術,丹麥的卡倫堡工業(yè)共生體,5 環(huán)境生態(tài)技術,該共生體系中包括的企業(yè)有：火力發(fā)電廠、煉油廠、制藥和工業(yè)酶加工廠、石膏板廠和土壤修復公司、硫酸廠、水泥廠、地方農(nóng)場以及卡倫堡市政府(具有遠程供熱設施)。在這個體系中,已形成了蒸汽、