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    2014年环保工程师专业知识指导

    来源: 环保信息网切记!信息来至互联网,仅供参考收藏本页2014-09-12
      生物净化过程
      生物净化是指在微生物的作用下,有机污染物逐渐分解、氧化使其含量逐渐降低的过程。进入水体的有机污染物的净化,主要有赖于生物化学过程。在这个过程中微生物消耗或吸收了水中的污染物,使得水体向净化的方向转变。造成这一转变的生物化学过程常被称作生物降解。生物降解是指在微生物作用下,有机化合物转化为低级有机物和简单无机物的过程。
      生物降解分为好氧生物降解和厌氧生物降解。前者是指在溶解氧(氧分子)存在的条件下,由好氧微生物完成的生物化学反应;后者是指在氧气不足或无氧气的情况下,由厌氧微生物完成的生物化学反应。有的微生物既能在有氧条件下进行生物化学反应,也能在无氧或缺氧条件下进行生物化学反应,称为兼性微生物。
      从反应的结果看,好氧生物降解与厌氧生物降解的区别是,前者的产物是稳定的无机物(如CO2、H2O等),后者的产物则不完全是上述稳定的无机物,而是还包括甲烷、乙酸等有机物和NH3等氧化不彻底的无机物。
      在未受污染的水体中,水中都有一定浓度的溶解氧。但是,当水体受到有机物的污染后,水体中的微生物就会大量繁殖起来。由于好氧微生物比厌氧微生物生长快,所以好氧微生物首先发展壮大。
      当好氧微生物发展到一定数量,它们消耗水中溶解氧的速率有可能超过空气中的氧气向水中溶解的速率(称为复氧速率)。一旦如此,水中的溶解氧浓度就开始迅速下降,直到浓度降到接近零,使水体呈现无氧或缺氧状态。在缺氧或无氧状态下,好氧微生物的生长受到抑制,而厌氧微生物则大量繁殖起来,继承了大部分的自净工作。
      实际上,当一个水体受到较严重的有机污染时,水中的溶解氧是随水的深度变化的,表层水体的溶解氧较高,越往深处溶解氧越低,直至厌氧状态。因此,好氧微生物集中在水体的上部,阻止了从空气中补充进来的溶解氧向下层的传递,从而维持下层水体的厌氧状态,使得厌氧微生物集中在水体的底部。
      化学净化过程
      化学净化是指污染物进入水体后在化学(或物理化学)作用下而使其浓度降低的过程。水体中进行的化学或物理化学净化过程,包括氧化-还原、酸碱中和、沉淀-溶解、分解-化合、吸附-解吸、凝聚-胶溶等。例如,水体中的低价金属离子(如二价铁、二价锰等),可通过氧化作用生成难溶的高价金属氢氧化物而沉淀下来;六价铬可通过还原作用而转化为毒性较小的三价铬;水中的粘土矿物质及腐殖酸胶体颗粒,也可通过吸附、凝聚、沉降等作用转移至底泥中
      微穿孔板消声器
      微穿孔板消声器是利用微穿孔板吸声结构制成的消声器。在厚度小于1mm的板材(金属板或其他板材)上,开适量孔径为1mm左右的微孔,穿孔率一般为1%~3%,在穿孔板后留有一定的空腔,即成为微穿孔板吸声结构。
      微穿孔板吸声结构是一种高声阻、低声质量的吸声元件。
      微穿孔板消声器的结构形式类似于阻性消声器,按气流通道的形状,可分为直管式、片式、折板式、声流式等。
      微穿孔板消声器的设计方法与阻性消声器基本相同,不同之处在于用穿孔板吸声结构代替了阻性吸声材料。其消声量也可参照彼洛夫公式进行计算。在低频范围使用时,当声波的波长大于空腔尺寸时,可用共振式消声器的消声量公式计算。
      为了保证在宽频带有较高的吸声,一般均采用双层吸声结构。在多层时,空腔厚度可以按不同的吸声频带确定。前后两层空腔的厚度可以相同,也可以不同,接触气流的第一层穿孔板率可以适当高于后面一层。
      为了防止声波在空腔内沿管长方向的传播,可以在适当部位加若干横向挡板。
      微穿孔板消声器主要有以下一些优点:
      (1)空气动力性能好,适用于要求阻损小的设备。
      (2)气流再生噪声低,可以允许有较高的气流速度。
      (3)不使用阻性吸声材料,没有纤维、粉尘的泄漏,可用于卫生条件要求严苛的医药、食品等行业。
      (4)穿孔板可用普通金属板制成,也可以用不锈钢或铝板制成,或者对板材进行防腐处理,可用于高温、潮湿、腐蚀或有短暂火焰的环境中。
      在选用微穿孔板消声器时,如果要求阻损小,可以采用直管式;如果阻损要求不太严格时,也可考虑采用声流式或其他形式的消声器。
      共振吸声结构
      1、薄板共振吸声结构
      将不透气的薄板固定在刚性壁前一定距离处,就构成了板共振吸声结构。这个由薄板和空气层组成的系统可以视为一个由质量块和弹簧组成的振动系统,当入射声波的频率和系统固有频率接近时,板就产生共振,内部摩擦将声能转换为热能耗散掉。其主要吸声范围在共振频率附近区域。
      增加板的面密度和空气厚度,可以使结构的共振频率向低频区域移动。常用的板共振结构的共振频率处于80~300Hz的频率范围,吸声系数可达0.2~0.5.
      薄板共振吸声频率范围很窄,只能作为以共振频率附近频域为主要吸声范围的结构。通过两个途径可以适当展宽它的有效吸声范围:一是采用密度很小的薄板进行多层组合;二是在空腔中填充多孔材料以增加板振动的阻尼。如果在板与龙骨之间增加海绵、毛毡、软橡胶等弹性材料层,也可以改善整个结构的吸声特性。
      2、薄膜共振吸声结构
      吸声结构中采用的膜状材料,是指刚性很小、没有透气性、受力拉张后具有弹性的材料,如塑料膜、帆布等。
      常用膜状共振吸声结构的共振频率在200~1000Hz范围内,共振频率邻近频域的吸声系数一般为0.3~0.4.膜状材料主要用于中频范围的吸声,非常薄的膜共振结构其共振频率可处于高频范围。在实用中,为改善吸声性能,可在其背后空气层内充填多孔材料。
      3、单腔共振吸声结构
      单腔共振吸声结构既亥姆霍兹共振吸声器。
      单腔共振吸声结构由一个刚性容积和一个连通外界的颈口组成。空腔中的空气具有弹性,类似于一个弹簧;颈口处的小空气柱相当于质量块,组成一弹性系统。当声波入射到颈口时,由于孔颈处的摩擦阻尼,使声能变为热能。当入射声波频率等于共振结构的固有频率时,孔颈处的空气柱发生共振,此时此地的振速为极大值,相应吸收的声能量大。外界频率偏离共振频率时,振速相应减小,声能吸收也变少。
      这种吸声结构吸声频带较窄,具有较强的频率选择性,多用于低频有明显音调噪声的吸收。一般情况下,都是多个共振腔组合使用,很少单独使用,通过调节各腔的结构尺寸来适应不同频率的吸收。
      如果想展宽共振吸声结构的有效吸声频带范围,可以在颈口处放置一些多孔吸声材料,或放一层薄的纺织物,以增加颈口处的声阻。对一定的声阻来说,振速越大,消耗的声能越多,声阻只有加在速度极大处才有明显的吸声效果。在空腔内填充多孔吸声材料,也可改善共振效应,但效果不会太大。因空腔中的平均速度接近于零,不能发挥声阻的效用,充填不得当,还容易减弱原有的共振效应。
      颗粒污染物的来源
      大气中的固体或液体颗粒状的物质被称为颗粒物。大气中的颗粒污染物是:面的物质微粒进入大气后形成的。这些物质微粒一部分来自于天然源,另一部人为源。
      颗粒污染物可以分为一次性颗粒物和二次性颗粒物。一次性颗粒物是无然惭源排放到大气中的污染物,例如土壤粒于、植物花粉、燃料燃烧产生的烟尘、粉尘等。二次颗粒物是由大气中某些气态污染物,如SO2、NOx、碳氢化合价化学反应、催化反应、氧化反应等化学反应过程生成的气溶胶粒子。
      (1)颗粒污染物的天然来源
      天然源可起因于地面扬尘(大风或其他自然作用扬起灰尘);还有火山爆发删地震灰和森林火灾灰;海浪溅出的浪沫,海盐粒等;宇宙来源的陨星尘及生物界颗粒物如花粉、泡子等。
      (2)颗粒污染物的人为来源
      颗粒污染物的人为来源主要是生产、建筑和运输过程以及燃料燃烧过程中产生的。如各种工业生产过程中排放的固体微粒,通常称为粉尘;燃料燃烧过程中产生的固体颗粒物,通常称为固体颗粒物,如煤烟、飞灰等;汽车尾气排出的卤化铅凝聚而形成的颗粒物以及人为排放SO2在一定条件下转化为硫酸盐粒于等的二次颗粒物。
      工业粉尘是指能在空气中浮游的固体微粒。在冶金、机械、建材、轻工、电力等许多工业部门的生产中均产生大量粉尘。粉尘的来源主要有以下几个方面:①固体物料的机械粉碎和研磨,例如选矿、耐火材料车间的矿石破碎过程和各种研磨加工过程;②粉状物料的混合、筛分、包装及运输,例如水泥、面粉等的生产和运输过程;③物质的燃烧,例如煤燃烧时产生的烟尘;④物质被加热时产生的蒸汽在空气中的氧化和凝结,例如矿石烧结、金属冶炼等过程产生的锌蒸汽,在空气中冷却时会凝结,氧化成氧化锌固体颗粒。
      富集与分离
      富集:富集是分离的一种,即从大量试样中搜集欲测定的少量物质至一较小体积中,从而提高其浓度至其测定下限之上。
      分离:分离是将欲测组分从试样中单独析出,或将几个组分一个一个地分开,或者根据各组分的共同性质分成若干组。
      (一) 气提、顶空和蒸馏法
      1.气提法 :该方法基于把惰性气体通入调制好的水样中,将欲测组分吹出,直接送入仪器测定,或导入吸收液吸收富集后再测定。
      (二) 萃取法
      1.溶剂萃取法:溶剂萃取法是基于物质在互不相溶的两种溶剂中分配系数不同,进行组分的分离和富集。
      2.固相萃取法(SPE):固相萃取法的萃取剂是固体,其工作原理基于:水样中欲测组分与共存干扰组分在固相萃取剂上作用力强弱不同,使它们彼此分离。固相萃取剂是含C18或C8、腈基、氨基等基团的特殊填料。
      (三)吸附法:吸附法是利用多孔性的固体吸附剂将水样中一种或数种组分吸附于表面,再用适宜溶剂、加热或吹气等方法将欲测组分解吸,达到分离和富集的目的。
      (四)离子交换法:该方法是利用离子交换剂与溶液中的离子发生交换反应进行分离的方法。离子交换剂分为无机离子交换剂和有机离子交换剂两大类,广泛应用的是有机离子交换剂,即离子交换树脂。
      (五)共沉淀法
      1. 利用吸附作用的共沉淀分离
      共沉淀法系指溶液中一种难溶化合物在形成沉淀(载体)过程中,将共存的某些痕量组分一起载带沉淀出来的现象。共沉淀现象在常量分离和分析中是力图避免的,但却是一种分离富集痕量组分的手段。
      2. 利用生成混晶的共沉淀分离
      当欲分离微量组分及沉淀剂组分生成沉淀时,如具有相似的晶格,就可能生成混晶共同析出。
      3. 用有机共沉淀剂进行共沉淀分离
      有机共沉淀剂的选择性较无机沉淀剂高,得到的沉淀也较纯净,并且通过灼烧可除去有机共沉淀剂,留下欲测元素。

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