第02章-环保考虑

对环境的关注并不是一个新问题，正如1944年1月出版的《贝茨指标》上的通知所证明的那样。（图2 - 1）

在20世纪60年代，很明显，二战后几十年的工业快速增长可能导致经济发展的黑暗面。在此期间，公众开始意识到废物处理不当和工业事故的后果。20世纪70年代和80年代发生在拉夫运河、塞弗索和博帕尔的可怕事件对设施围栏外的公众产生了悲剧性的影响。在过去的几十年里，公众对许多其他重要的环境问题的认识有所提高:

• 酸雨
• 全球变暖(“温室效应”)
• 平流层臭氧消耗
• 热带森林砍伐
• 城市垃圾危机
• 地下水中的农药
• 危险废物处置
• 天然和合成致癌物

对环境考虑的重点已从单一媒介方法(空气、水、土地)转向整体方法。早期的法规允许用逆流空气剥离法从受污染的地下水中去除溶剂，如三氯乙烷(甲基氯仿)。人们很快意识到，虽然水不再受到污染，但在这个过程中却产生了一种空气污染物。今天的法规处理的事实是，将污染物从一种媒介转移到另一种媒介并不能消除问题。在上面的例子中，从水中除去的溶剂必须被活性炭浓缩或吸附，然后回收或焚烧。

另一项变化是认识到城市下水道只是处理那些在城市处理厂被清除或降解为环境兼容产品的工业废物的适当手段。造成污水水质退化或使污水污泥具有危险的工业废物必须以环境可接受的方式加以管理。实现这一目标将需要所有有关方面的持续和长期努力。

现在，制造一种产品的成本包括废物处理和污染预防等因素。通常，改变工艺以产生更少的废物或更良性的废物，并从废物流中回收可用的材料，比使受污染的废物流适合处理更为经济。

工业用水

越来越明显的是，淡水是一种宝贵的资源，必须通过适当的管理、养护和利用加以保护。

虽然地球表面的三分之二被水覆盖，但其中大部分是海水，对大多数需求来说并不容易利用。所有的淡水都来自于雨水，雨水渗入土壤或流入河流和小溪。如第一章所示，水文循环是动态的。

为确保工业用水有足够的优质供应，本署必须采取以下措施:

• 在消费(饮用)或工业使用前进行净化和调理
• 保存(并在可能的情况下重用)
• 废水处理

冷却系统正在工业应用中进行改进，以减少淡水补给的使用。冷却塔的高浓缩循环运行和废物流的再利用(包括用于冷却塔组成的市政工厂废水)可大大有助于减少用水量。

由于废物管理不当，地下水和地表水都可能受到污染(图2 - 3)．由于对淡水的需求日益增加，因此继续需要共享资源。条例将要求增加对所有生活和工业废水的处理，以便去除工业和优先污染物，并使出水恢复到下一个用户所需的质量。处理生活垃圾的设施还必须控制更传统的污染物，如BOD(生物需氧量)、氨和硝酸盐，并在pH值超出中性区时恢复pH值。

人们普遍担心饮用水供应的安全性。虽然有许多污染物会使水质退化(包括自然污染物)，但最引起公众注意的污染物来自工业活动和农业杀虫剂和化肥的使用。

环境规例订明工业和生活废物处理排放的质素标准。虽然有些国家的法律和许可证条例比其他国家更全面，但在未来几年，全球可能会采用严格的污染控制标准。

空气质量

风认不出地理边界。空气质量问题通常受到多国的关注，这一事实使其复杂化。解决酸雨、平流层臭氧损耗和温室效应等重大问题需要一定程度的国际合作，但这很难实现图2 - 4)．今天可用的技术可以对这些问题产生积极和可衡量的影响。本手册中有几章描述了提高锅炉和工业冷却效率的技术。在造纸厂、发电厂、钢铁厂、炼油厂和其他主要能源消耗者中，能源效率的每一次增加都意味着所需燃料的减少。由于燃料消耗的减少，产生的二氧化碳也减少了，如果使用煤或其他含硫燃料，硫氧化物的排放量也会减少。流化床锅炉被越来越多地用于减少酸性气体(SO)的存在_x也没有_x)在锅炉烟气中。

各国政府面临的问题之一是完成湿擦洗(去除酸性气体)和静电沉淀颗粒物所需的能量。这些过程加起来，消耗煤燃烧所释放的能量的30%。虽然这些过程减少了被认为会导致酸雨的污染物，但它们增加了煤炭的燃烧量，从而增加了二氧化碳的产生，二氧化碳是被认为会导致“温室效应”的气体之一。

通过使用替代能源，如核裂变(在某种程度上，可能还有核聚变)、地热、风能、水力发电、光伏、生物质能和太阳能，许多令人担忧的空气污染物都可以大大减少。目前，许多替代能源都比使用化石燃料贵得多，而且每一种都有自己的问题。没有明确而简单的解决办法;目前尚未开发出一种既具有经济吸引力又没有环境缺陷的能源。

在过去几年里，大多数工业化国家都通过了解决空气污染问题以及工业和发电厂排放问题的法律。各国已开始以合作的方式走到一起，制定处理全球大气问题的协定和议定书。已达成一项多国协议，逐步停止使用某些氯氟碳化合物(用作制冷剂气体和其他用途)，因为它们与平流层臭氧的减少有关。有理由相信，平流层臭氧的减少将使更高水平的紫外线辐射到达地球表面，预计这将导致皮肤癌发病率的增加以及其他不良影响。

有一些运动是建立多国协定，提供奖励，使发展中国家在不破坏其热带雨林的情况下取得经济进展。保护雨林不仅是为了保护环境，也是因为它们通过光合作用去除大气中大量的二氧化碳，因此对全球变暖和温室效应有有利的影响。

人类对大气化学的理解还远远不够完整。随着我们认识的加深，大气污染物的方向和重点无疑会发生许多变化。由于大量的大气污染来自工业活动和发电，工业空气污染条例的范围和严格程度将继续增加。

减少工业废物和节约能源

在20世纪，工业化国家从丰富自然资源的剥削者演变为稀缺资源的保护者。在20世纪初，工业产品的消费是适度的，自然资源似乎是无限的。随着对电力和工业产品需求的增长，地球自然资源的局限性日益受到关注。今天，甚至发展中国家也对有控制地开发和利用其资源非常感兴趣。

除了以一定的成本生产所需的产量外，工业生产者现在必须考虑下列目标:

• 消耗最少的原材料和能源
• 善用资源，减少浪费
• 从生产废料中回收有用的材料
• 处理任何残余废物，使其在弃置前转化为环保可接受的形式

除了对自然资源耗竭的关切之外，人们对废物处理做法也普遍感到关切。掩埋未经处理的工业废物，无论是危险的还是无害的，都不再是一种可以接受的做法。将工业废物焚烧、热处理或生物氧化/降解产生的稳定残留物填埋是当今大多数国家所接受的方法。

某些材料是一种工艺的废品，可在另一种应用中回收再利用。例如，在某些情况下，锅炉排污可以用作冷却塔的补料。其他废物可能含有可提取的有价值的成分。随着废物处理费用的增加，使用替代原料和改变工艺以减少废物或有害废物的产生在经济上已变得可行。对废物和废水进行处理，使其能够成功地重复利用，是一种日益增长的需要。

市场是选择可替代的、减少浪费的原材料和工艺的最有效的驱动力。由于废物处理和处置的成本较高，某些工序可以通过减少操作费用来抵消较高的初始成本。例如，与离子交换系统相比，膜系统(反渗透、电渗析反转等)已成功用于处理锅炉补水，并降低了废水排放中的总污染水平。冷却塔排污的膜处理也被用于减少废水总量。从工艺凝结水流中剥离二氧化碳和氨使它们作为锅炉给水重新使用成为可能。通过使用侧流软化器和/或过滤器，以及有效的沉积控制和缓蚀程序，冷却塔排放的减少也在增加。

虽然全球正在努力确保工业过程产生的废物得到适当管理，但也必须解决弥补过去做法造成的损害的费用问题。过去不明智的工业废料掩埋造成了严重的地下水污染(浸出)问题。由于从倾倒区浸出的化学品在地下的移动极其难以监测和跟踪，这种形式的污染是公众的主要关切。世界上很大一部分人口依赖井水或泉水中的地下水作为饮用水供应。

由于含水层的翻腾可能需要数年甚至数十年的时间，任何污染都可能是严重的。幸运的是，某些自然过程，包括微生物消化，可以将滤出污染物分解为无害物质。正在被接受的一种补救办法是在受污染的土壤中添加某些营养物质和接种培养物，以加速污染物的生物降解。这个过程被称为生物修复，有许多有用的变体。

工业和商业生产者有义务尽量减少对地球自然资源的消耗，尽量减少产生污染物和废物。

术语“零风险”通常被用来表示生产产品的最终目标是不产生任何环境影响的可能性。随着零风险的接近(尽管在大多数情况下，它永远不可能完全达到)，生产者和社会的成本通常会随着风险的减少而增加图2 - 7)．

所有国家都清楚地看到，保护环境是一项紧迫和持续的关切。重新设计工业过程以减少产生的废物将需要花费大量的时间和精力。在苛刻的条件下有效且环境可接受的沉积和腐蚀控制处理是必要的。有效的治疗。处理、进料和控制系统是确保系统性能最佳和对环境影响最小的关键。