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环境工程专业英语翻译Unit_10-18及重点整理

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Unit 10 水污染与治理
1854年英国伦敦爆发了大规模的流行性霍乱。此事明确地证实了污水和疾病之间的关系。当初以公共健康为目的所采取的污染控制，依然是许多地区的主要目的。然而，水资源的保持，产鱼区的防护，以及娱乐活动用水的维持在今天也成为关注的焦点。紧随第二次世界大战之后所产生的城市人口密度突增和工业化进程的加剧，都使得水污染问题越见明显。致使对于水污染的关注程度在70年代中期达到了顶峰。
水污染是一个不准确的术语，它并未指出污染物的种类和来源。而我们处理废水问题的方式往往取决于以下几个方面：污染物是否需要氧气，是否助长藻类，是否有传染性，是否有毒，或者仅仅是否好看。水源的污染可能直接来自生活污水的排放或工厂污水排放（点源），也可能间接地由空气污染、农业排水或城市排水（非点源）所引发。
化学上所谓的纯水仅仅是水分子的集合。无论在野外的河流或湖泊、云层或雨水中，还是在下雪期间，极地的冰帽地区，这种物质在自然界均不能找到。然而在实验室中可以制备非常纯净的水，但是存在一定的困难。因为水极易接受和容纳外来物质。
城市污水，也被称作生活污水，是一种复杂的混合物。它包含水（通常超过99％）以及悬浮或溶解的有机和无机污染物。这些污染物的浓度通常很低并且以mg/L来表示，也就是说，每升混合物含有多少毫克污染物。重量与体积比也常用来表示在水、废水、工业废水和其它稀释溶液中的污染物浓度。

微生物 任何地方只要存在适合的食物，充足的湿度和适当的温度，微生物即可大量繁殖。而生活污水为各种各样的微生物提供了一个理想的环境。这些微生物主要是细菌，某些病毒和原生动物。废水中的大多数微生物是无害的，并且可借助生化过程，将有机物转化为稳定的最终产物。但是当一些人患有可通过有毒废水传播的传染性疾病时，其排泄物所携带的致病病原体，极有可能成为污水的组成部分。虽然在发达国家，类似于水传播的细菌性疾病，例如霍乱、伤寒和肺结核，病毒性疾病例如传染性的肝炎和原生虫引起的痢疾，已经不再是问题，但是在那些经过适当处理过的污水不能被公共利用的地区仍然存在着很大威胁。对于少量存在的病原体的检测是相当困难和耗时的。其标准做法是检测存在于包括人类在内的（数十亿）热血动物肠胃中的有机物。

(选)固体 √废水中的总固体（包括有机的和无机的）是指液体部分被蒸发，并且在103℃烘干至恒重的残余物。区分可溶性固体和悬浮固体的方法，是通过蒸发过滤的和没有通过过滤的废水样品来进行的。两种烘干样品质量的差值即表示悬浮物的质量。将残留物在550℃温度下保持15分钟以进一步分类，剩余的灰代表了无机物，失去的挥发物则代表有机物的重量。

√悬浮固体（SS）和挥发性的悬浮固体（VSS）是最有用的。SS和BOD（生化需氧量）是废水的受污染程度及其过程性能的指标。VSS可以指示废水中有机物的含量，也可以衡量在生化过程里活性的微生物群。

无机成分 废水中常见的无机成分包括：
1．氯化物和硫酸盐。常见于人类排放的废水和废物中。
2．氮和磷。以各种形式（有机的和无机的）存在于来自人类排放的废物，和含磷的清洁剂。
3．碳酸盐和碳酸氢盐。通常以钙盐和镁盐的形式出现在水和废物中。
4．有毒物质。砷，氰化物和在工业废水中可以找到的有毒无机物：Cd（镉）、Cr（铬）、Hg（汞）、Pb（铅）、Zn（锌）等重金属。

除了这些化学成分，溶解气体的浓度，尤其是氧气，用pH值所表示的H离子的浓度也是其它引起废水注意的指标。
（定义：TOC、COD、BOD）
有机物 生活污水中的有机物90％是由蛋白质和碳水化合物组成。这些可生物降解的物质包括人类的尿和排泄物、洗涤槽的食物残渣、土和洗澡的脏物、洗衣用水和洗烫水，及各种肥皂、洗洁精和其他清洁产品。
√各种指标用来衡量废水中有机物浓度。一种方法是基于废水中的有机碳的总量（即总有机碳TOC）。总有机碳是由样品中有机碳被强氧化剂氧化成二氧化碳的数量与已知的总有机碳的标准数量的比较所决定的。
√常见的另一种方法是根据把氧化物转化成稳定的最终产物所需要的氧气。因为需氧量正比于污水中现存的氧化物，它可以用于废水浓度的相对衡量。通常确定废水需氧量的两种方法是COD（化学需氧量）和BOD（生化需氧量）的测定。化学需氧量，是用化学方法氧化有机物的需氧量。而生化需氧量，是通过适应环境的微生物的以生物的方式降解废水中的有机物的需氧量。
√在水污染控制理论中，生化需氧量是最重要的参数。生化需氧量用于测定有机物污染，是评估生物反应需氧量的基础和反应过程的指标。
我们可以直接地测定水或者废水中的有机物含量（例如测定总有机碳），但是这并不能告诉我们有机物是否有被生物降解。为了测定可生物降解的有机物量，我们用一种间接的方法，也就是在一个封闭的系统里，测定将有机物转化（氧化）成二氧化碳和水所用的生长的微生物群的耗氧量。耗用的氧气，或生化需氧量，正比于有机物的转化量。因此，生化需氧量是系统中生物降解有机物的相对衡量。因为生物氧化过程可以无限次地进行，最终生化需氧量的测定被限定为20天，这个时间能够满足95%或以上的微生物氧气需求。但是过程时间过长，致使生化需氧量的测定没有效用。所以一种五天式的测定，即将水样置于20℃的黑暗环境五天，作为生化需氧量的标准。生化需氧量的反应速度取决于存在的废水类型、温度以及假设其随着存在的有机物（有机碳）的数量的变化趋势。
黑板词组(选)

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Unit12 水的净化
水分子是没有记忆力的，所以谈论被污染和被净化的饮用水的次数是没意义的，例如分子的逐渐损耗。而当我们饮水的时候到底它有多纯净才是最重要的。
水的净化已经发展为一项复杂的和尖端的技术。然而，污水净化的本质的总方法是容易理解的，在某些情况下也是明显的。
水里面的杂质分类为悬浮的，胶体的，或者是溶解的。悬浮的颗粒物是大得足够沉降下来或者可以被过滤掉的。胶体的颗粒物和溶解的颗粒物是更难除去。一是可以用某些方法使小的颗粒物结合起来变成大的颗粒物，然后把大的颗粒物作为悬浮物来进行处理。二是可以把它们转换为气体，从水中排放到大气中。不论采取哪一种方法，必须记住，提升水或用泵将水输送到通过过滤床都需要能量。
以上面原则作为依据，来考虑用来净化城市废水的程度。第一步是收集系统。水中的废物有各种各样的来源，例如家庭的，医院的，学校的含有食品的残余物，人类的排泄物，纸，肥皂，清洁剂，脏物，布，其他各种各样的杂物，当然还有微生物。这种混合物就叫做生活污水。（“生活污水”这个形容词是很不合适的，因为它没有描述污水的情况；它可能是指那些废物排放出来的地方）。这些污水有时跟商业建筑废水，工业废水和雨水混合在一起，一同流进废水的管路网络里面去。某些系统将雨水和生活污水分开，另一些系统又将两者结合起来。结合的网络式是比较便宜的，而且适合干燥的天气，但在暴雨时，总的体积很容易超过污水处理厂的容量，所以某些水就允许溢流出去和直接排放到河流里面去。

初级处理
当生活污水到达污水处理厂时，它首先通过一系列的滤网以除去如老鼠，葡萄柚似的大物体，和在接下来的处理时期里，通过一架磨碾机以减少剩下的物体的尺寸使其足够小能有效地被处理。下一步是设置一系列的沉淀池以除去初始的粗沙，例如雨水从路面带进的沙子，然后，慢慢地任何其它的悬浮固体—包括在一个小时能沉淀下来的有机营养物。直到这个阶段，称为初级处理，相对地便宜但并未完成净化的程度。

二级处理
接下来的一系列步骤，是设计通过加速生化作用的某种形式来较大程度地减少溶解的或微小的悬浮有机物。分解需要氧气和微生物以及一种两者都易接近营养物的环境。达到这个目标的一种装置是滴滤池。这种装置，长管在由岩石填充而成的滤床上缓慢的旋转，通过持续地喷洒来分布这些污水。
另一个技术是活性污泥过程。废水，经过初级处理后，泵到一个混合空气和含有细菌的污泥几个小时的曝气池。生化作用与发生在滴滤池的相似。污泥中的细菌代谢转化成有机氧物；原生虫，作为二级消费者，吃掉细菌。处理过的水流到一个含有细菌的固体沉降的沉淀池去，然后返回到曝气池。某些污泥必须被排放以维持一个稳定的状态。相对滴滤池来说，活性污泥需要占地少的面积，因为它需要曝气较小的面积，没有发出臭味。
生化处理所排放的废水仍然含有细菌，和不适合排放到清洁的水源，更不用说饮用。因为微生物完成其工作，现在就可以杀死他们了。最后一步是消毒过程，一般是加氯。氯气，在最后排放前加入到排水15至30分钟，就可以杀灭99%以上的有害细菌。

三级或高级处理
尽管此时的废水已经通过初级和二级处理，得到了相当大程度的净化，但是这些处理仍然不合适应对某些水污染的复杂方面。首先，生活污水里面有很多污染物是不能清除的。无机的离子，例如硝酸盐和磷酸盐，仍然在处理过的水中;这些物质，正如我们所看到的，可以作为植物的营养物和水体的营养成分。
用于应付这些麻烦废水的处理方式是必需专门除去这类污染物，而且它们一般很昂贵。如下描述几种这些技术。

1． 混凝和沉淀
正如在生物处理的讨论中我们早前提及的，将小的颗粒物转变成的大的能够快速沉淀的颗粒物是很有好处的。所以它跟无机污染物同样道理。各种各样的无机胶体颗粒是喜欢水的（亲水的）并且具有相当的粘附性；由于它们的粘附性它们一起带走很多其他难以在合理时间内沉降下来的胶体颗粒物。这个过程被称为絮凝。石灰，矾和某些铁盐都是这些所谓的絮凝剂。

2． 吸附
吸附是气体分子或液体分子粘附到固体表面的过程。这个过程是具有选择性的—不同种类的分子以不同的方式粘附在任何固体。对于净化水，那些有着大的表面积并且结合倾向于有机污染物的固体是必需的。选择的物质是活性碳，它能够特别有效地除去产生令人讨厌的味道和臭味的化学品。这些化学品包括那些难以生物降解的氯代烃。

3． 其他氧化剂
高锰酸钾和臭氧用于氧化那些抵抗空气中微生物的氧化的水中废物。臭氧有一个很重要的优点就是它仅存的副产物是氧气。

4． 反渗透
渗透是一个水通过一种不透过溶解离子的膜的过程。在正常的过程中，系统倾向于一个平衡状态，在这个平衡状态中膜的两边的浓度是相同的。这意味着水从纯净的一边流到富集污染物的一边。这并不是我们所希望的，因为这个过程增加了被污染的水的数量。然而，假如高压是加到富集污染物的一边，这个过程可被逆转，纯净水就被挤压通过这个膜，并且这样就除去了溶解的离子或者其他溶解的污染物。
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Unit13 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，还有就是在水库注水后限制使用肥料和杀虫剂。
隔离、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阻隔、沉淀、混凝/絮凝和过滤。
阻隔是指去除木块、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直径在10-1~10-7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。引起水浊度的颗粒物直径在10-4毫米以上，而10-4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。
【英译中】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3~4米之间的混凝/絮凝池的滞留时间是20~40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 √优、缺点
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。通过空气气泡进入水中，或通过喷洒引起空气和水接触，溶解性的铁和锰（Fe2+,Mn2+）被氧化成一种溶解性水的形式（Fe3+,Mn3+），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。
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Unit14 废水的生物处理法 （本单元的划线是师兄/姐留下的）
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化反应。
【英译中】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。
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Unit 15 离子交换（描述、定义、选择）
离子交换是一种适用于以下污染物的处理技术：（a）以可溶解的离子形式存在于污水中的金属（例如，Cr3+和CrO42-）;(b)非金属阴离子例如卤化物、硫酸盐、硝酸盐和氰化物；和（c）水可溶解的，离子性的化合物包括（1）酸类例如羧酸、磺酸和某些苯酚，以一个酸碱度足够高的碱性来产生离子的种类，（2）胺，当溶液的酸性足够高来形成相对应的酸盐，和（3）四价胺和烷基硫酸盐。
当用于危险性污水处理时，离子交换是一个可逆的过程，其中危险性的阳离子和/或阴离子从一个水溶液里被除去并且被非危险性的阳离子和/或阴离子代替，例如钠、氢、氯化物或者氢氧根。假如交换正离子（阳离子），离子交换树脂呈阳离子性，假如交换的是负离子（阴离子）则它们呈阴离子性。当将要处理的废水流接触到一床的树脂球（通常在填充柱里），危险性离子交换到非危险性离子在树脂球表面发生。一开始，非危险性离子很松散地结合到树脂表面。当危险性离子靠近树脂时，它倾向于吸附在树脂的表面（根据离子的差异），放出非危险性离子。
阳离子交换树脂所包含的可流动阳离子，如H+或Na+，它们结合在固定的酸性功能基团上，如磺酸基（SO3-）和羧基官能团（COO-）。阴离子交换树脂有固定的碱性离子，如胺（NH2-）,一些活动的离子例如氢氧根离子（OH-）或者氯离子（Cl-）结合到胺离子上去。
离子交换物接触到溶液，这种溶液含有将要被去除直到在交换物中的活性位被部分或全部使用掉（失活）为止的离子。
失活之后，树脂再接触到一种相对来说低体积、浓度很高的交换离子的溶液来变回它原来的状态（再生）。
例如，在以钠为基础的树脂的情况下，强溶解质氯化钠是典型的再生溶液。再生溶液迫使原先去除的离子返回到溶液中去。这种树脂，体积相对较小，而且高度富集了污染物离子，必须对回收或除去的危险性阳离子或阴离子污染物优先处理。因为过量的再生离子必然促使污染物离子返回到溶液中去，所以，如上面例子中的钠，使用的再生溶液中的再生离子的浓度将会持续升高。完成交换反应的方向和程度，取决于建立在溶液和交换物质中的离子的平衡关系。

离子交换过程 （后部分不考）
大多数的离子交换反应发生在填料柱。即将处理的水溶液持续地在填料柱的顶部或底部充当养料。一种典型的固定床离子交换填料柱，由一个防腐蚀的垂直圆柱形的压力容器内层组成。因为悬浮物会堵塞交换树脂，所以如果合适的话，在填料柱的入口处安装一个过滤器来除去悬浮物。喷水器安装在填料柱的顶部或底部来分散废水流。通常情况下，对于再生液，有一种单独的分布器来保证均匀的水流。通常由几英尺厚的离子交换树脂小球组成的树脂层，由在底部分布器附近的格栅或惰性颗粒物形成的支撑床所支撑。在外部，该单元有一个阀门式的系统，允许向下流动的操作、反冲洗（用来去除悬浮物）、再生液的喷射，以及过量再生液的冲洗。
对于一个基本的两步阳/阴离子交换系统来说，一个典型的步骤包括单独的阳离子和阴离子交换系统的串联处理。在同样的容器，一些系统包括阴阳离子交换树脂。对于预先包装的标准系统，用于离子交换的压力容器直径一般在2~6英尺之间，处理流量为每分钟25到300加仑流量，而对于订做的最大直径为12英尺的压力容器，其最高处理流量可以达到每分钟1150加仑。这些容器的高度范围在6至10英尺之间，以提供适当的树脂储存、喷嘴的布局分布，以及提防在反冲洗期间固定床的膨胀所允许的自由空间容量。离子交换容器的名义上的表面负载面积在每分钟8到10加仑每平方英尺之间。
离子交换被应用于去除以下废水中的各种各样离子污然物：
1. 在溶液中呈现可溶性的所有金属元素，阴离子或阳离子
2. 无机阴离子，例如卤化物，硫酸盐，硝酸盐，氰化物等等
3. 当pH到达一定碱性程度时，从有机酸，例如羧酸，磺酸，和一些苯酚中电离出来的离子
4. 当溶液到达一定酸性时，有机胺将生成的相对应的酸盐
吸附树脂可以除去各种各样极性和非极性的有机物。
离子交换的实际浓度上限大约是2500到4000mg/L。因为过高的浓度会导致树脂的快速失活和过高的再生液费用。原料流中的悬浮固体必须少于50mg/L以防止堵塞树脂，而废水流中必须没有氧化剂。
这个技术被应用于处理含有金属的废水，包括阳离子（例如：Ni, Cd, Hg）和阴离子（例如：CrO4, SeO4, HAsO4）。它的局限性是选择性/竞争，酸碱度和悬浮固体。高浓度的废水源（污然物浓度高于25，000mg/L）通常可以用其他方法更加有经济性地进行分离。高固体浓度（高于50mg/L左右）必须避免，以防止树脂的堵塞。
离子交换被用于提取溶液中特定的金属。到目前为止，树脂中提取特定金属的大约30种合成的“亲金属的”成分已经得到了发展。那些合成成分提取特定金属的方法与活细胞提取特定金属的方法类似。自然的细胞有一个内在的生存机理，就是对于夺取和运输细胞营养所需的特定金属，尤其是Fe, Co, Zn, Cu, Na, Ni, K, My和Mn具有高度选择性。那些合成物就是模仿活细胞的高效率和天然金属的提取能力制造出来的。
特定的金属交换和吸附树脂方法必须根据具体的情况来设计。尽管那有三个主要的操作模型（固定床的顺流，固定床的逆流，和连续的逆流），但固定床的逆流方法是被最广泛地使用这个情况也是值得去注意的。连续的逆流方法适合那些高流程。通过使用阳离子交换树脂的H物形态和阴离子交换树脂的OH物形态可以实现阳离子和阴离子的完全除去（“去除矿物质”）。 除去有机物还有无机物，可以使用结合吸附/去除矿物质方法。在这个方法中，前面床带吸附树脂那将作为有机物清除剂，而后面床包含阴离子和阳离子交换树脂。使用不同种类的吸附树脂（例如：极性的和非极性的），可以除去各种各样的有机物。
树脂的性能因生产厂家的不同而有很大的变化。所需树脂的数量必须取决于用于处理废水时的化学测试。一个树脂生产厂家也应该保证树脂的正确选择。为了保证有适当的选择，以下的数据项目可用到：（1）需被消除的有害物质的名称，（2）有害的悬浮物的浓度，（3）需处理的废水量，（4）离子的化学分析。
在新的发展里，Rohm和Haas通过全面的高温分解活化的IERS，生产出一组6个碳的吸附机。高温热解后，树脂颗粒的外壳炭化具有活性炭的高吸附活性，并具有物理强度和可控的聚合物颗粒孔径。这个碳的树脂的一个主要应用是地下水的处理，地下水的处理有高的反应性和选择性，它要求捕获浓度范围为1/10000和1×10-9的污染物。

应用性 （不考）
离子交换系统对污染物的清单已证明是有效的，清单里包括铝，砷，钙，铬（六价的和三价的），铜，氰化物，金，铁，铅，锰，镍，钯，铂，硒，银，锡，锌，和其他。因此，它能够处理各种各样的工业污染问题。因为金属加工产业的废水中含有高浓度的金属，所以他们在许多方面都利用离子交换。在末端的处理中，离子交换当然是可行的，但它在回收方面的应用却要最大的价值。它经常用于回收清洗的水和加工化学品的中和处理。一些电镀工厂利用离子交换来浓缩和净化电镀液。还有，一些工业企业，包括许多有色金属处理厂，其利用离子交换来减少进来水源的盐的浓度。
离子交换过程可能是用于除去污水中的亚铁氰化络合物过程用氢化物沉淀法将化合物聚集起来。当氰化物与铁络合时，离子交换用于氰化物的去除。实验性数据表示，特定的树脂对铁氰络合物的去除是有很高的选择性的。
离子交换已经用于有用金属回收的冶金过程。铀的处理和提取是液体和固体离子交换中的一个活跃的领域。它已经用于放射性废物的去除和分离。离子交换也可用于去除某些有机化合物，然而，一般更加适用于其它竞争的过程。
树脂除偶尔堵塞或结垢之外，离子交换被证明是高度可靠的技术。只有泵、阀门、管道系统和其他硬件的正常维持是再生过程需要的。如果有的话，再生过程去除后的固体在离子交换器内累积是很少的。适当的预处理和措施可以避免固体积累问题。通常离子交换树脂的再生盐水在排放之前必须先除去金属。这可能产生固体废物。
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Unit 16 污水的氧化
这一阶段描述的过程是基于化学的氧化,和热 (包括湿空气和超临界水氧化),电解,辐射以及生物上的氧化有区别。
用化学氧化来处理的废水的主要形式是液体,由于最强的氧化剂的选择性相对较低,所以,在污水流中的任何容易被氧化的物质都可以被处理掉。例如,如果用一种容易氧化的有机溶剂,那么氧化剂的化学效应很少能对危险组成物产生影响。因此,这样做,在本质上就局限了大多数常常应用到废水处理的氧化剂的应用。
气体的处理利用了氧化溶剂的喷林,这样可以消除用臭味的物质,例如氨和硫化物。举个例子，高锰酸钾被应用到某些化学处理过程，如制造牛皮和炼油工业过程。氧化液也应用到实验室里一些小规模的特定的反应气体的处理中。
氧化限制了对泥浆，焦油和污泥的应用。因为在泥浆中的其他成分和被氧化的的物质可能会被氧化剂不加区别地氧化，所以在反应中，分为几个步骤的处理的小心控制和pH的小心控制是必需的。
化学氧化在工业和城市污水处理中都是非常高效的。特别是氧化提供了少数方法中其中一种来除去气味，颜色和各种各样潜在毒性的有机物质，如酚，杀虫剂和工业溶剂。它还可以为饮用水消毒，杀死或使可能存在在水中的病原微生物失去活性。
氧化反应利用一些简单的，易得到的设备就可以发生，只需要储存用的容器，计量设备和带有搅拌器的反应容器。然而，执行起来是复杂的，因为每一个氧化或还原反应系统都必须针对于某一个特定的应用来设计。故用来确定合适的化学进料速度和反应停留时间的实验室和/或者中式规模的试验是必要的。氧化和还原还没有被广泛应用到危险污水流的处理中。
在选项使用氧化技术时要考虑的一个重要因素就是这些化学处理品都是有毒的，因此在处理过程中要格外小心。特别是，许多氧化剂的处理有潜在的危险性，应该要严格遵守供应商的要求。
【英译中】某些情况下，结果可能是生成不希望有的副产物。例如，加氯会导致生物抵抗性的最终产物，这些产物可能会有臭味，比原来的化合物更具有毒性。当使用氯来氧化污水时要考虑到这种副反应产生的可能性。 （局限）
【英译中】化学氧化对废水生物处理之前进行预处理是十分有效的，而且能让生物处理中难以处理的化合物得到部分氧化，使它能够更加顺从生物氧化。 （缺点）
【英译中】化学氧化的一个主要局限是氧化反应常常不能彻底进行（反应不能进行到产生CO2和H2O）。不完全氧化可能是由氧化剂浓度，pH，氧化剂的氧化性，或生成稳定中间产物引起的。不完全氧化的危险在于可能生成毒性更强的氧化产物。化学氧化不适合高浓度的，成分复杂的废水。最强的氧化剂，相对来说是没有选择性的，废水中任何可被氧化的有机物都能被处理。高浓度的废水则需要高浓度的氧化剂来处理目标化合物。一些氧化剂，例如高锰酸钾，能被分解在高浓度的酒精和有机溶剂中。
化学氧化应该被认作为含有氰化物的废水的第一处理步骤。化学氧化应该被认定为含有不服从其他处理方法的成分的第一处理步骤。化学氧化应该被认为是一个其他处理过程之后，对残余的污染物的最终净化处理。
化学氧化是一种用来处理有机废水的技术。它也利用将硫化物转化成硫酸盐的方法来处理含硫废水。废水中氰化物的破坏通常也是由化学氧化来完成的。化学氧化还能用来将金属氧化物转化到其他不溶的价态，例如将废水中的亚砷酸盐转化为相对不溶的正五价态。
化学氧化适用于溶解在溶液中的氰化物，例如来自金属电镀和加工操作的废水，或来自这些操作的含氰无机污泥。对于氰化物来说，溶液中的氰化物含量小于500mg/L且当氰化物在液体中的形态容易分解生成自由的氰离子时，化学氧化是最适合的处理方法。如果氰离子以紧密结合的络合物离子存在于溶液中，例如亚铁氰化物，处理程度是有限的。如果废水含有的氰化物超过500mg/L，但是不超过100000mg/L，电解氧化也许更加适合。
化学氧化还可用来破坏废水中有机金属化合物的有机组分，从而将其中的金属组分分离出来以便于用化学沉淀或稳定剂处理。有机化合物，例如EDTA，NTA，柠檬酸，乳酸，以及酒石酸盐常被用作螯合剂，来防止在金属离子在没有电的电镀液中沉淀出来。当这些电镀液需要用沉淀剂将金属除去时，有机螯合剂必须先被破坏。有机氧化剂，特别是高锰酸钾，在将金属离子从有机化合物的络合物中释放出来是十分有效的。
化学氧化操作的基本原理在于有机氰化物，一些可溶的有机化合物和硫化物能被化学氧化生成CO2，H2O，盐，简单有机酸，二对于硫化物来说，会产生硫酸盐。像亚砷酸盐一样的金属离子则能被氧化到不溶的高价态，如砷酸盐。常用的氧化剂主要有次氯酸盐，氯气，二氧化氯，过氧化氢，臭氧和高锰酸钾。
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阅读材料
生化过程：废水中的大部分有机成分可以作为食物（基质）为微生物的生长提供能量。这就是用生化法处理废水的原理，通过微生物主要是细菌（在原生虫的帮助下）废水中的有机机质被转化为CO2，水和更多的细胞。这些微生物可能是需氧（需要自由氧），厌氧（不需要自由氧）或者兼性厌氧（生长时需要或不需要氧）。微生物需要结合氧的过程（例如从NO2中脱氮）经常叫做缺氧而不是厌氧
在一个连续的生化过程中，系统通常是在生长曲线接近衰亡期末期的某个点上运行或者在微生物细胞利用自身的原生质来获取能量的内生期。在污水处理中利用对数生长期的微生物已经不实际了，因为底泥的去除不完全，而且找不出一个经济的方式去从水中分离微生物种群.
需氧/缺氧过程:在厌养过程（也就是分子养存在），异养细菌（那些从有机化学物中获得炭）氧化三分之一的胶体和溶解的有机成分来生成稳定的最终产物（CO2+H2O），然后转化剩下的三分之二胶体和溶解