环境科学与工程专业英语部分课文翻译

1、 Unit 3 What is Waste Reduction/Waste Minimization?什么是废物减量化，废物最少化 美国花费了大量的时间在讨论像资源减量化，废物最小化，循环和阻止污染这些术语上，EPA已经提供了以下的定义。 资源减量化：减少在于一个过程中的大量废物的任何行为。它包括，例如，过程调整，原料调整，提高管理和回收内在循环。废物最少化：产生的废物最大程度减少，然后处理，存储，或者处置。它包括了被导致了只要减量化与现在或将来威胁到人类健康和环境的最小化的目标一致的总容量或废物数量的减少或者废物毒性的减少，或者两方面兼备的发生器承担任何资源减量化或循环的活动。 回收：作为一

2、个商业产品的代替品，或作为一个工业过程的原料的利用或再利用。它包括了废物的有用的小部分或来自允许再用的去除了污染物的废物的在现场或离开现场的回收利用。 污染的防止：污染可能在生产过程之中产生，或者在当一个产品被用作商业用途或被消费者使用的时候产生。这样可能在三个方式上被阻止：改变投入/减少依赖有毒物或有害的原材料；改变过程/增加效率/提高类似设备修改的维修保养，更好的管理，在过程中闭环循环；或者改变产出/减小对有毒或者有害产品的依赖。随着1984年危险废物和固体废物修正案资源保护和恢复法的通过，美国国会建立一个国家政策来表明回收或消除危险废物的产生重要性。美国国会宣称它是一项无论在美国哪里都可

3、行的国家政策，要尽可能迅速地回收或消除危险废物的产生。然而产生的废物还是应被处理、储存或处置，从而尽量减少现在和将来对人类健康和环境的威胁。在1990年，美国国会通过污染防治法，建立了一个全国废物管理政策。表明第一污染应该被预防或回收；;第二，废物应该用一种环保安全的方式进行循环利用； 第三，废物应该被处理; 最后，废物应该被除去或降解到环境。在美国，随着这些和其他环境法规的通过，废物最少化成为一种重要的工作理念.废物回收/废物最少化技术同时，对于一些特定的工厂，废物最少化的当然是在具体的工厂或在实地，能用的技术能被分为以下主要几类：product changes产品改变process cha

4、nges过程改变equipment modifications设备改造operating practices操作训练recycling and reuse回收和再利用在实践中，尽量减少废物的机会是有限的，只有被工厂人员的聪明才智所利用. 这种技术已经被运用与大数量的工业和工业化生产过程，同时也被应用于有危险性和非危险性的废物。 产品改变有毒的材料经常能被无毒的所代替。这样的例子有很多。洛克希德公司成功地将碱性氰化物电镀槽转变成酸性非氰化物电镀槽。由于简化废物处理需求，电镀质量相当和总成本减少了，即使电镀化学品的成本较高。国防部一直参与测试完全不同的“安全替代品” ，以取代有害溶剂，如氯乙烯，

5、三氯乙烷 和三氟三氯乙烷 ，用于金属清洁.因此，一些维修店已开始用可生物降解的溶剂取代蒸汽除油剂和冷溶剂罐。美国物理协会材料公司在其等离子体喷雾沉淀工艺的冷溶剂脱脂操作过程中会产生出两种危害性废物，即1，1，1-三氯乙烷和甲醇。一种可用松油稀释的清洁剂被用作代替两种危险物质，并已经证明在环境上和经济上的得到了成功。莱克实验室，一间3M的制药工厂，在药片上涂上溶剂。S溶剂的排放物有可能已经超出现有的空气污染的极限。 一种水溶性涂料被开发用作代替溶剂的涂料。不同的喷雾设备已经被安装了，并测试了产品的质量和稳定性。T这些测试都是成功的，每年阻止了24吨的空气污染物的排放。美国最大的电话电信公司AT&

6、amp;T有一个要实现的目标，就是在1994年使含氯氟烃减少100%并在2000年消除各种的有毒的废气排放物。他们已经用一种柠檬果制品和其他有机物所代替过去曾用于清洁电子设备的溶剂；通过使用AT&T的低固态助焊剂取消了含氯氟烃在电路板制造工艺的使用。用柠檬油精代替氯化溶剂可以允许Xerox（施乐）的溶剂排放到大气中的量从200，000镑减少至17，000磅。过程变化一种高压水提取操作已经能使Xerox（施乐）每年回收800，000磅的镍和2，000，000磅的铝管，还有退回160，000磅的硒给供应商循环再用。造纸公司开发了一个被称为“预循环” 的资源回收系统，它的纸产品被大量的包装，

7、因此省下了那些可能要浪费掉的材料。雪佛龙公司过去曾经在填埋场处理罐底沉淀物。该公司现在是用一种离心机把油从水中分离出来；它对那些油进行再利用并且对那些水进行处理使得只残留很少部分的固体被填埋（少于5%的原始污泥含量）。在3M的办公系统分离部门，一台温度控制电脑已经被应用来控制开启温度，还有那开启所排放的废物，在银，纸张，溶剂和劳动力等方面每年省下了533，200美元。它的成本是被排放的16，000美元处理掉137吨的固体废物，防止了53吨的空气污染物。设备改造 设备能够被改造以能够提高恢复或回收的操作率，产生更少废物，或提高操作效率。.在新泽西的Bayway，一个Exxon部门，在16个容器中

8、安装了储存了在工厂中使用的最有挥发性的化学品的浮顶。浮顶根随着液体水平的变化而升降，因此，使必须从工厂被排放出的化工蒸气减到最小。污染物每年总的减少量是680，000磅，价值超过200，000元。操作实践一般地，好的内部管理是废物最少化的关键。这样维持一个严密的定期检修的经验能够减少很多废料。散漫的内部管理习惯如储罐，阀门，或泵的泄漏，可能造成处理化学制品溢出而需要采取净化和处理措施。不够干净或不充足的洗液时间将减少处理化学制品的有用性，增加废物处理的费用和化工替换的费用。 在一些部门中提高材料的接收，储存和操作实践，材料在没有使用之前就不是“废物”了。对于教育工作者设备能正确的使用是很重要的

9、，例如，操作者适当地运用喷雾技术可能会有意想不到的收获。采购和仓库里的管理可能需要改善。原材料因为存放在架子上太长时间失去了它们本身的使用价值，从而变成了废物。和供销商达成协议去回收容器，使用少用包装等等，都可以减少固体废物在工厂里的产生。对废物的适当分离将为回收和利用提供更多的机会。回收利用一个化学品比购买一个新的物质和对旧物质的处置费用要低。有时候，一个材料也许不再符合原来的规格，但是也许可以适用于设施上的其他用途。譬如，被用于清洗油漆设备的溶剂也许对于下一批产品起稀释剂作用。回收和再利用回收可以在现场和非现场执行。 废物交换可以为在一个工厂的废物成为在另一个上有用的产品提供机会。废物最小

10、化/实现减少废物为了在行业中能够实现废物最小/减少废物，某些要素必须具备的.首先，是所有者或管理层的承诺.这应当有一个书面政策表明支持废物的最小化.在员工热心采用以前，管理者必须是被认为是很支持废物最小化的。承诺必须是真实的，影响生产的决定，并成为工作绩效评价的其中一部分. 应该成立一个废物最小化的机构。虽然每家公司会有所不同，具体数量和形式取决于公司的规模，复杂性和资源，这个机构应由各种各样的能够为废物最小化作贡献的来组成。包括以下的代表应该成为机构的一分子:这些队伍的成员们必须有定期会议，以集思广益，并寻找机会。每个废物流应该被认为是一个机会知道被证明不是为止。记住，废物是放错地方的资源。

11、尽量减少废物的计划的目标应当明确地被定义，使每个人都知道时间表，以确定是否达到预期的结果。机会优先。并非所有的废物都具有相同的价值。比如说寻找 “长的较低的果子”,这是最容易达成的一个。如明显废物的处理，如花费/利润的比率，如明显有害的物质。涉及到每个人，教育员工让大家为尽量减少废物提出建议，每个人 “浪费”一点，可能就能得到一个解决办法。确定这些建议在技术和经济上的可行性。必须执行废物评价，以确定消除废物的可能性。确定费用/节约废物管理，处置，治疗，并尽量减少废物。需要落实经济和技术可行性研究，以确定是否有应该去尝试一个方法的必要。表明此工程项目可能是必要的。学习他人经验。在废物最小化这一领

12、域已有很多书面资料。许多人愿意分享他们的知识。不会尝试去重新发明人家已经发明的东西。发展网络的伙伴，以分享想法，参加相关会议，利用技术交流中心。记住，废物最小化是一个正在继续的过程，通过降低废物处理成本而收益。 第八单元 空气污染物的类型和来源什么是空气污染物？空气污染在一般情况下被定义为,含有一种或多种化学物质，在高浓度下对人类,其它动物,植物或者材料有危害的气体。主要有两种类型的空气污染物。一是原发性空气污染物，指以有害浓度进入空气的化学物质。例如超过正常浓度的CO2气体，汽车燃烧含铅汽油排放到空气中不常见的铅化合物。次生空气污染物是指，在大气中由气体成分之间发生化学反应所产生的有害化学物

13、质。在空气不流动时期，一座城市或者某一区域,所喷设出的高含量污染物将会造成严重的空气污染性物质。例如一些人口非常稠密的城市的地理位置，像洛杉矶和墨西哥城的地理位置，使得它们经常特别易受空气流动停滞和污积物增加的影响。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。测量的浓度自身并未告诉我们有关污染物造成的危害的信息，因为临界浓度，协同作用和生物放大效应都是决定因素。下面是11类主要的空气污染物：1.碳氧化物：CO、CO2 2.硫氧化物：SO2、SO33.氮氧化物：N2O、NO、NO2 4.烃类（含有C和H的有机化合物）：CH4、C4H10、C6H65.光化学氧化剂：O3、PAN（一类过氧

14、酰基硝酸脂）、和各种醛类6.颗粒物(悬浮在空气中的固体颗粒和液滴):烟、粉尘、烟炱、石棉、金属颗粒(例如铅、铍、镉)、石油、盐雾、硫酸盐 7.其他无机化合物：石棉、氟化氢（HF）、H2S、NH3、H2SO4、HNO38.其他含碳有机化合物：杀虫剂、除草剂、各种醇、酸和其他化学物质9.放射性物质：氚、氡、来自化石燃料和核电站的具有放射性的物质10.热 11.噪音下面表格概况了这些主要污染物的来源： 第十单元 大气污染控制的新技术生物过滤：对VOC排放的新的大气污染控制技术。通过微生物生物来处理环境中的不必要组分的观念已经在污水降解领域得到了几十年的应用。然而直到最近，美国利用微生物技术来去除环境

15、中的其他污染物才得到了重视。而且虽然生物修复技术已在被合成有机物污染的土壤和地下水治理得到了成功的应用，但现在美国的环保专家确很少利用生物系统来控制大气污染物的实际经验。实际上，这个国家几乎没有环境的专家似乎意识到好几个欧洲国家（最显著的是荷兰和德国）”生物过滤”，即从固相反应器气流中空气污染的生物去除法，是一种充分确立的空气污染控制技术。在欧洲，生物过滤技术已经成功的应用于控制臭味和对人类有害作用的无机和有机的空气污染。（空气毒物，和从各种各样的工业和社会部门排出的可挥发性有机物VOC）。西德在生物过滤技术的发展大部分是发生在19世纪70年代末和80年代，而且这种发展是由增加的要求调整的迫切

16、性和联邦政府的财力支持共同发展起来的。欧洲的经验已经证明，生物过滤较已有的空气污染技术有着经济的和其他方面的优越性，特别是用于仅含有低浓度（典型的是甲烷浓度小于1000ppm）易被生物降解的空气污染物。原则上微生物过滤技术为什么到现在没有在美国得到认可，只是在一部分领域内得到了应用，看上去好像是由于缺少管理计划，政府对科研和发展的很少支持还有缺少英文写作的文献，更确切的说，在美国大部分州关于管理计划还没有涉及到，没有以全面的方式，对从小源头排放的毒物、可挥发性有机物和臭味进行控制。而且政府组织在研究生物降解在这些来源的实用性上给予了很少的财政支持。最后，尽管有一些重要的文献已用英文出版，但大部

17、分最近的技术报告却是用德语出版的。尽管有现在的障碍，生物过滤技术在不久的将来的美国仍有可能得到广泛的应用。除了，现有的装置大规模的工程现在还处在计划阶段或者建设阶段。例如第一个在加里福尼亚大规模用于控制VOC的系统，由南岸空气质量控制区共同资助的一个用生物过滤法处理在洛杉矶附近一个铸造厂排放乙醇的系统正在计划中。在其他地方也将会提供对这个系统性能更详细的分析。现在的这篇文章的主要目的是提供一个对生物过滤技术一个全面的综述来更广泛的传播这种APC新技术，并且鼓励在美国合适的地方实施这种技术。很多涉及到发展和运用的生物过滤更复杂技术和工程方面问题，就不能在这里讨论了。然而，我们会明确和总结这种文献

18、还会给出更详细的文献。我们还注意到，除了生物过滤技术，其他的生物APC系统现在在欧洲应用到了有机废气，包括“生物洗涤器”和滴液池。文献中与这种相关的技术我们没有讨论，在其他文献中可以找到，带有臭味尾气的生物处理方法，可以从文献中找到在1923年当Bach讨论的控制从污水处理厂排放的硫化氢基本概念。关于这种概念的报道始于19世纪50年代的美国和西德。Pomeroy在1989年因为土壤床概念和成功的描述了在加里福尼亚土壤床装置而得到了美国第2793096号专利。在1959年前后，土壤层也应用在了西德城市污水处理厂来控制进来污水总管里的臭味。在美国，关于生物过滤法处理硫化氢的第一个系统研究，是由19

19、世纪60年代的Carlson和Leiser主持的。他们的工作包括在西雅图附近的污水处理厂成功的安装了几个土壤过滤器，证明了生物降解而不是用吸收来处理臭味。在随后的几十年里，美国的几个研究人员进一步的研究了土壤床的概念，证实了在很多大规模应用中的有用性很多的这些技术归功于Hinrich Bohn在对土壤床理论和可能应用的15多年的研究。在美国成功的土壤床应用包括控制从炼油厂发出的臭味和从喷雾罐释放出来的丙烷和丁烷。虽然已经证实土壤床可用相当低的投资和操作费用来控制某些类型的臭味和挥发性有机化合物，但是，土壤的低生物降解能力和相当大的占地要求现质量土壤床在美国的应用。据估计，在美国和加拿大的生物过

20、滤装置和土壤层装置总数不会超过50个，而且大部分都是应用在臭味的控制上。 Unit15 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

21、有就是在水库注水后限制使用肥料和杀虫剂。格栅、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

22、可以被过滤器直接去除的较大颗粒物。颗粒物的去除适用于污水颗粒物去除的单元操作包括格栅、沉淀、混凝/絮凝和过滤。格栅是指去除木块、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。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-1-7直径在101

23、0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-4-4起水浊度的颗粒物直径在10毫米以上，而10毫米以下的颗粒影响水的色度和味道。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。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

24、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34米之间的混凝/絮凝池的滞留时间是2040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

25、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

26、泡进入水中，或通过喷洒引起2+2+3+3+空气和水接触，溶解性的铁和锰（Fe,Mn）被氧化成一种溶解性水的形式（Fe,Mn），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

27、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。 Unit16废水的生物处理法 微生物降解的应用和去除工业废水以及城市废水中的不希望存在的成分并不是一个新的概念。它是一般废水处理活动的常用的过程，而且已经使用了许多年。随着我们认识到化学品对于环境的污染，更多关于有毒化学

28、物的生物降解方面的研究便出现了。在这些处理技术之中，生物降解是最有效的。通过废水的生物处理法跟其他化学的和热的处理过程联合使用，使得其在管理方面的应用得以提高。 活化的生物过滤池 生物过滤池为第一阶段，活性污泥池为第二阶段，之后是沉淀池。污泥会循环到生物膜阶段和活性污泥池。这种方式结合了生物膜和悬浮生长的特性。 活性污泥 活性污泥过程是一种典型的悬浮生长的生物处理系统，是用于处理有机和工业废水的最广泛的生物处理过程。然而，它只能处理含有小于1%悬浮固体的有机废水流，但不能承受浓缩的有机物的冲击式负荷。因此，废水流的进入通常是必须经过包含澄清池（初级澄清池）和平衡池的预处理过程。预净化池用来处理

29、沙砾、油和脂肪以及总固体物，而均质池则对废水流率的变化进行缓冲同时使活性污泥系统的有机负荷更加均匀。 活性污泥过程用来处理工业和城市废水，因为它们是丰富多样的，灵活的和通过调整过程参数来达到一个我们所希望的水质出水。这样来命名这个过程是因为有氧的稳定化处理的废水中能产生一个能起作用的大量的微生物。基本过程有很多版本，但它们基本上是相同的。 活性污泥在处理单元被应用于过程和生物固体。混合液悬浮固体或活性污泥包含各种各样异养的微生物例如细菌、原生动物、真菌和更大的微生物。占多数的特殊微生物种类的优势取决于被处理的废物及其过程中的操作方法。 活性污泥过程是当前被广泛使用的生物处理过程。这部分是基于生

30、物质循环这一结果，生物质循环是整个工艺的一部分，它可以使微生物在相对较短的驯化时间内适应废水组分的变化，并能在较大程度上控制驯化菌的数量。 活性污泥系统包括平衡池，沉淀池，曝气池，澄清池，和污泥回收过程。污水在平衡池成为均匀分布的微粒以减少供水的变化，也许导致微生物过程的混乱和减少处理的效率。可沉淀的固体在沉淀池中被除去。 接着，污水进入曝气池，使有氧细菌维持在悬浮状态以及提供氧气，和营养物。水池内的被称为混合液。氧气由机械或扩散曝气提供，维持悬浮微生物的数量。以增加保持在悬浮状态的微生物数量。混合液从曝气池连续被排入到澄清池，生物量从被处理的污水中被分离。生物质的一部分循环到曝气池以保持曝气

31、池中驯化微生物的最佳浓度。分离剩下的生物质被排放掉。生物质也许进一步在污泥干燥层被脱水或污泥滤清上被过滤。澄清后的废水被排放掉。 可循环的生物质被称为活性污泥。使用“活性”这个术语是因为生物质含有活着的和驯化的微生物，当返回到曝气池的时候这些微生物以更高的速度代谢转化和吸收有机物。发生的原因的是因为在澄清池的污泥中，食物与微生物的比率较低。 对于工业废水的处理，经常需要提供足够的氮和磷是补充的营养来源。在大多数情况下，氮作为氨加入而磷作为磷酸加入。一个适当的pH范围（6至8）和一个足够的溶解氧浓度（最小值为1至2mg/L）必须要保持在曝气池中来维持一个健康的和活性的系统。 曝气池中废水停留时间

32、和污泥的停留时间是重要的操作参数。HRT被定义为曝气池的体积除以进去水的流率的比，而SRT是系统中总的污泥的数量除以污泥离开系统作为废物排出来的速率。必须提供足够的时间使得废水中的细菌吸收水中的有机物。对于活化污泥过程来说，废水停留时间一般是6-24小时，而污泥停留时间是4-10天。最佳操作温度是在25-32的范围。 尽管在活性污泥系统中的有机物范围包括病毒到多细胞微生物,占主要地位和活性最高的是异养细菌,而程度小一点的是同时聚集在污泥絮里和分散在液体中的自养细菌。异养细菌用有机物作为碳和能量的来源，然而自养细菌一般依靠矿物质的氧化来获取能量和利用二氧化碳作为碳的来源。这些细菌能够进行水解和氧

33、化反应。 复杂的碳氢化物通过氧酶氧化成低分子量，即结合氧进入到长链或环状的碳氢化合物分子。多糖、脂肪和蛋白质，从聚合物态通过水解形式被降解为单体。通过这些反应的最终产品即醇类和酸进入微生物体内并经胞内酶催化氧化被代谢。氧化遵循化学顺序，即醇类氧化为醛类，再氧化成酸类。部分酸氧化成CO2和水，来获得所需的能量以利用剩下的酸类来提供细胞生长。通常，活化污泥是很容易地分解醇、醛、脂肪酸、烷烃、烯烃、环烯烃和芳香烃。其它化合物，如异烷烃和卤代烃，更难于微生物的分解。因此，处理的程度和分解的速度，取决于活性污泥系统中的驯化的生物质。但是，一般只有稀的废水才能作普通处理，而大部分危险性的有机废水，除了在很

34、低浓度的时候，通常是有毒的或难以适用这过程。所以，在危险性废水与更容易生物降解的废水流混合时，通过这个处理过程的废水处理系统通常十分实用。 溶解的金属离子和细小的金属颗粒通过结合于酶的活性位而对微生物的新陈代谢产生不利的影响，或在活性污泥处理过程中导致酶的构象变化。通常情况下，微生物只能承受少量毫克每升（mg/L）或更少的重金属。重金属，通过增加硫酸盐来生成硫化物而不被溶解。而轻的金属阳离子，通过生成碳酸盐和重碳酸盐被去除。除了生物降解之外，有机物能通过空气的提取，或吸附到污泥中而被去除。 Unit19 Operations of Pretreatment（预处理操作）为了保护污水处理厂的设备

35、，会在废水一级处理的上游放置装置和构筑物。由于这些装置和构筑物对减少 BOD5收效甚微，因此他们被归为预处理。Bar Racks（格栅池） 通常，污水进入污水处理厂遇到的第一个装置是格栅池。齿条的主要目的是移除垃圾和大的物体，他们会损坏或淤塞水泵、阀门和其他机械设备。在格栅上，通过各种途径进入下水道的破布、木头和其他物体会被从污水中移除。在现代的污水处理厂，格栅通过机械的方式清洗。固体物质储存在一个漏斗中，定期被运送到卫生填埋场。在沉砂池和泵上游放置的格栅池，栅条间的空隙宽度为 50-150mm。沉砂池下游的格栅间的空隙宽度为 20-50mm，一般常用值为 25mm。渠道过栅流速保持在 0.4

36、-0.9m/s 之间。通常设置两个通道，可以允许一个通道被取出清洗和修理。Grit Chambers（沉砂池） 惰性密致物质比如沙子、碎玻璃、泥沙和小鹅卵石被称为粗砂。如果不将这些物质从污水中去除，他们会磨损泵和其他装置，导致过分磨损。另外，他们也容易在角落和弯曲处沉淀，减少过水能力，最终堵塞管道和渠道。 除砂器有三种基本类型，速度控制式、曝气式和 长液面短时沉淀池。我们仅讨论前两种，因为他们最常见。速度控制式 这种类型的沉砂池，也被称作平流沉砂池，可以通过传统的离散的、非絮凝化的颗粒沉淀理论进行分析。 如果液体的水平流速保持在 0.3 m/s，就可以用斯托克斯公式来进行平流沉砂池的分析和设计

37、。液体速度控制是通过在渠道的末尾设置一个特别设计的堰。必须设置至少两个渠道，这样就可以停止其中一个的运行而不关闭污水处理厂。可以采用机械设备或者人工进行清理。平均流量在 0.04m3/s 以上的污水处理厂推荐采用机械清理。平均流的理论停留时间大概设为 1 分钟。清洗设施通常用于去除有机物质和砂砾。 曝气沉砂池 曝气沉砂池的螺旋式液体驱动砂砾进入一个放置于空气扩散器集合下方的漏斗。空气气泡的剪切作用会脱去大部分粘附于惰性砂砾表面的有机物质。曝气沉砂池的性能是转速和停留时间的函数。通过调整供气速度可以控制转速。名义上的空气流量值范围为每米池长的空气为 0.15 到 0.45 立方米/分钟之间m3/

38、(min米)。最大流量下，液体停留时间通常设置为 3 分钟。长宽比范围在 2:5到 5:1 之间，深度大约为 2 至 5 米。 池内的砂砾积累量变化很大，这取决于排水系统是合流制还是分流制，以及池子的处理效率。对于合流制系统，每百万 m3污水含 90 m3砂砾(m3/105m3)并不少见。在分流制系统中会少于 30m3/10tm3。通常，砂砾被掩埋在卫生填埋场。Comminutors（粉碎机） 用于浸渍废水中固体(破布、纸、塑料和其他材料) ，并通过旋转切削条的方式的装置被称为粉碎机。这些装置放置在沉砂池的下游来保护切削条不受磨损。他们可以作为下游格栅的代替品，但是必须同人工清理格栅并联安装以

39、防他们出现故障。Equalization（均衡） 流量均衡并不是一个处理过程，但却是一个可以用来提高废水二级处理和三级处理过程效率的方法。废水流进城市污水处理厂的速度不是恒定的，流量每个小时都在变化，反映了其服务地区的生活方式。在大多数城镇，日常活动方式决定了污水的流量和强度。在平均污水流量和强度以上的时间出现在上午中间。需要处理的污水数量和强度的不断变化给高效率处理操作带来了困难。并且，许多处理单元必须按照可能遇到的最大流量来进行设计，这也导致了他们比正常条件下偏大。流量均衡的目的是抑制这些变化，这样污水就可以以一个几乎恒定的流速进行处理。流量均衡可以显著的提高现有污水处理厂的性能和增加它的

40、有效容量。对新建的污水处理厂，流量均衡可以减少处理单元的尺寸和花费。 通常通过构建大的池子收集和储存污水来获得流量均衡，然后污水以一个恒定的速度被泵送至污水处理厂。这些池子通常位于处理厂的首端附近，适合在预处理设施比如格栅、粉碎机和沉砂池的下游。必须有适当的曝气和混合，以防止臭气和固体沉淀。调节池需要的体积可以根据流进污水处理厂的流量和污水厂的设计处理平均流量物料平衡进行估算。理论基础和水库尺寸使用的一样。 随着筛选的完成和砂砾的移除，污水中仍然含有轻的悬浮有机固体，其中的一些可以在沉淀池中通过重力作用从污水中去除。这些水池可以是圆形或者矩形，通常大约 3.5m 深，污水的停留周期是 2 到

41、3 小时。大量沉淀下来固体称为生污泥。可以通过机械的刮刀和泵将这些污泥从沉淀池中去除。漂浮物质，比如油脂和油，上升至沉淀池的表面，可以被表面撇浮渣系统收集和从池中去除然后进行更进一步处理。初级沉淀池（初沉池）以 II 型絮凝沉淀为特征。絮凝态微粒的尺寸、形状和絮凝物截流水分时比重的不断变化着，因此不能使用斯托克斯公式。没有合适的数学关系公式可以用来 II 型沉淀。可以通过实验室沉降柱试验来获得设计数据。除了一些重要的例外，初沉池的特性和用于水处理的澄清器特性相似。初沉池中的固体浓度比水处理厂澄清器中的小得多。因此，溢流速率和堰负荷率明显不同。溢流速率通常在 2560m/d 范围内。伟大的湖上国

42、家市政工程密西西比河董事会(GLUMRB)推荐堰负荷（出水堰上水流量）是速度不超过 0.04 m3/ a。对于大流量推荐速度是 190m3/ (d.m)。正如以前所提到的，初沉池可以去除原污水中大约 50%60%的悬浮固体和30%35%的 BOD5。 Unit23 Disposal of Solid Wastes土地掩埋 很多发达国家不允许在海里填埋城市固体废物，除了在海里填埋之外， 发达国家的固体垃圾以及它在某种形式上的残余品必须要在陆地上被 处理。土地掩埋是最经济的方法，因此它成为了固体废物处置的常用 方法，在英国，北美甚至是像西德和瑞士这样的欧洲国家里 90%的城市 垃圾用土地掩埋，他们

43、在焚烧和植物堆肥方面做了大量的投资，超过 60% 的国内垃圾和商业废物都被土地掩埋。当然，焚烧不能消除掩埋。事实上， 焚烧制产生了更多的集中的残渣，这种残渣的危害比未燃烧的固体垃圾 危害更大。固体垃圾掩埋所需的土地面积大约是每年每 25,000 人/1ha。下 面的例子将解释说明这一数据是如何产生的。 示例 对于 25,000 的人口，估计每年对面积要求是（不包括缓冲区）通常要有一 个垃圾填埋场，不包括覆盖材料的话它的深度是 4 米。 解决方案 假设一代人产生的人均垃圾是 2.0kg/d,并且一个压实得很好的 垃圾填埋场的密度是 450kg/m3，那么一年所需的面积就是： 25000×

44、;2.0kg/d×365d/yr / 450kg/m3×4m×10000m2/ha=1.0ha 土地掩埋对于面积的要求有很大的不同，这跟不同类型的垃圾以及实压程 度有关。具体设计和卫生填埋的运营正在被讨论。 这一部分的平衡的流程可以用于土地处置之前减少废物的体积和/或者利 用废物组件，从而减少对于垃圾填埋池的需求.焚烧 减容。大量分批投料的用于垃圾减容的焚烧炉建于 1930 到 1940 年间，它们 是空气污染的最大元凶，并且表现很差，并且维护起来非常昂贵。其中一 些焚烧炉被升级改造，但是大多数都被关闭并且被土地处置法尽可能得所 取代。然而，随着土地掩埋能力的下降

45、，缩小体积变得更加重要。同时， 废物的燃料价值正稳步上升。结果，通过焚烧的方法来减容（减少了大约 90%）和减体积（少了 75%）从而尽可能制造更多的能源恢复的这一方法， 在上世纪七十年代成为了垃圾处理过程中非常通用的选择。 较新的城市焚烧炉通常属于持续燃烧型，很多都带有“水墙”式结构，取 代了陈旧的通常难以处理的衬里。水墙由带有水的垂直管插入锅炉所组成， 水管吸收热量从而为蒸汽提供了热水，并且水管同样控制了炉子的温度。水 墙单元的使用让昂贵的耐火维护被消除，污染控制的要求被减少（因为骤冷 水和天然气量的治理需求的减少） ，热量恢复更简单，不幸的是，根据欧洲人经验的判断，水墙单元的腐蚀会是一个

46、严峻的问题。 传统焚烧炉由水引发的燃烧温度大约是 760 摄氏度（1400 华氏）在合适的炉 子里（不足以融化玻璃） ，温度超过 870 摄氏度（1600 华氏）的二次燃烧室。 这些温度需要避免来自不完全燃烧的气味，达到 1650 摄氏度（3000 华氏）的 温度和补充燃料能减少物体 97%的体积，并且能让金属和玻璃转化成灰。虽然 第一个高温实验装置建于 1966 年，但全面的单元应用并没有跟进。大概是因 为开销过高。 能量回收。燃烧固体垃圾来产生蒸汽用来加热或发电这一方法在西欧和日本 已经变得非常普遍而且用了很多年。然而，随着燃料价格在上世纪 70 年代末和 80 年代持续上升，使能量回收经济更加具有了关注度，实践在北美是非常少的。 减容的废污燃烧不需要任何的辅助燃料，起始阶段除外。另一方面，当目的 是为了生产蒸汽，供给的燃料（通常是天然气）必须用粉状垃圾，因为水中 含有的多变的能量成分或垃圾中的可用质量是不足的。亚铁金属通常能在灰烬 中恢复出来。 售出的蒸汽必须离垃圾焚烧炉很近，从而让这些燃烧系统相对其他加热能源 更有优势。威尔逊（1977）曾经建议过最大的距离为 1 英里（1.6 公里） ，但 尽管这