环境工程设备-第一章

环境工程设备彭兵中南大学冶金科学与工程学院环境工程系 E-mail: pengyu@http://www.77cn.com.cn Phone: 0731-8830875

绪论环境工程越来越受到世界各国的高度重视，政府和各级部门 加大对环境治理和保护的投入，不断开发出许多环境保护和 治理的新方法、新技术和新工艺。 如何实现这些新方法、新技术和新工艺？ 必需依靠环境工程设备。 环境工程设备的研究、开发、设计和应用起着关键的作用， 即使对于同一工艺过程，采用不同的设备或设备组合，将取 得不同的效果。 本课程的研究对象 工业废水处理设备 生活废水处理设备 废水处理设备 粉尘治理设备 大气污染控制设备 有害气体处理设备 环境工程设备 固体废物处理设备 固废的堆放、填埋等另外，噪声防治设备 课时有限，不介绍

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绪论2. 本课程的内容设备原理——基本知识、设备结构、工作原理、工作方式等。 设备设计——设计依据、基本要点、设计参数、设计方法等。 设备运行与管理——设备维护、管理，如何发挥最大效率。

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本课程学习方法目前国内本课程教材缺乏，本书是目前唯一能找到的较理想的教材， 虽价格较贵，但对今后的科研、设计、实际应用是一本很好的参考 书。 教材内容较多，共17章450页，不可能在48学时内介绍完。因此， 仅介绍重点内容，着重介绍设备的结构和工作运行基本原理，16章 噪声控制设备不进行讲解，5—8自学并给予指导。 本教材没有练习，希望同学们积极思考，同时在教学过程中会留给 同学们一些思考题，结合工程实际完成设备的选型计算和设备的开 发与设计。 期末进行考试，检查同学们掌握基本知识的情况，题型多样，主要 是综合形式，要求利用所学知识完成选择、计算和设计环境工程设 备。

第一章 物理法废水处理设备一、预处理设备废水(工业废水、生活废水)不能直接排放，否则 将造成水体或流域污染，必须首先进行适当处理。 废水的处理方法很多，物理法废水处理是在不进行 化学反应条件下，通过沉淀、气浮、过滤、分离等 工艺将废水中的固体悬浮物去除。 废水中的固体悬浮物有大有小，废水处理的第一步 是进行预处理，将废水中较大的颗粒物去除。 有那些设备？

1. 格柵格柵是一种很简单的过滤设备，由金属柵条制成框架，斜置于 废水流经的渠道中。

作用：截留废水中粗大悬浮物和漂浮物，防止后处理构筑物的管道、阀 们和水泵堵塞。

应用：设置于废水处理厂构筑物或泵站之前。

分类：按形状分：平面格柵；曲面格柵。 按柵条间隙分：粗格柵(50—100mm) 中格柵(10—40mm) 细格柵(3—10mm) 按清渣方式

分：人工清渣格柵；机械清渣格柵。

格柵设计与计算：收集数据 最大水流量Qmax、废水流量变化系数Kz、水质、有害物分类及浓 度等。 根据工艺要求和以往工程经验确定柵前水深h,过柵流速v,柵前 渠道超高h2。根据废水特征和排水体制估计柵渣量，选择格柵类型， 确定柵条宽度s、柵条间隙b、柵条倾角α。 α 计算 Q sin α 柵条间隙数量 n = maxbhv

格柵槽宽度

B = s ( n 1) + bn

目前，有许多专业厂家生产出一些专用特定型号的格柵，成为专用 机械产品，如回转式格柵除污机械、钢绳牵引式格栅除污机、移动 伸缩臂式格栅除污机等。

2. 沉砂池作用： 去除废水中比较大的无机颗粒，如泥砂等。 应用： 设置在泵站、沉淀池前，降低水泵和管道磨损和管道 堵塞、提高有机组分含量而增加污泥作为肥料的价值。 分类： 平流式沉砂池； 曝气沉砂池； 多尔沉砂池； 钟式沉砂池。

平流式沉砂池平流式沉砂池由沉砂池部分与排砂装置部分组成。 工作原理： 沉砂部分——水流通过沉砂池时，由于过流面积的扩大使 水流速度降低，存在于水中较大的固体颗粒沉降至砂斗中。 排砂装置——排砂装置分为重力排砂和机械排砂，图中显 示的为重力排砂，重力排砂的优点是排砂含水率低，缺点 是沉砂池必需架高。机械式排砂是采用砂泵将泥砂从沉砂 池中抽出，通过旋流分离器完成砂水分离，其优点是自动 化程度高，沉砂池总高度较低。 特点： 结构简单，排砂方便，截留效果好。 设计中应注意： 适合于去除密度较大，粒径大于0.2mm砂粒； 池座数或分格数不小于2个，并联使用； 控制流速：0.15—0.3 m/s; 池内停留时间：30—60 s。

曝气沉砂池平流式沉砂池的主要缺点是：沉砂中夹杂有机物， 使沉砂发臭！ 通常有机物包裹在沉砂颗粒表面，可将压缩空气 导入沉砂池，如采用空气扩散装置鼓入，从而将 有机物分离，克服这一不足，这就形成了曝气沉 砂池。 通常曝气装置安装在曝气沉砂池侧部，曝气量控 制在：~0.2 m2空气/m3废水。

多尔沉砂池多尔沉砂池的基本结构见俯视图。 废水通过整流器均匀进入沉砂池，水中砂粒沉入 沉砂池底，出水经溢流堰流出。 铲的作用是将沉积的泥砂刮入排砂坑中。 螺旋的作用是掏洗砂粒，去除颗粒上的有机物。 沉砂采用排砂机排出。 有机物经回流机回流至沉砂池中。

钟式沉砂池钟式沉砂池的工作方式为废水从侧部引入，从中部 引出，通过机械力的作用加速沉降并使颗粒与有机 物分离。 分离后的有机物随废水带走。 颗粒物沉降于沉砂斗的底部，经排砂管排出。

3. 调节池分类调节池分为对流线出水调节池

和折流调节池两类。

作用废水的水质和水量的变化影响水处理设施的正常工 作，因此在水处理系统前设置一调节池。此外，酸、 碱废水可在调节池中和，也可平衡温度不同的废水。

设计主要是确定调节时间，一般调节时间越长，废水越 均匀。 设计步骤：拟定调节时间—确定废水平均浓度—高 时延长调节时间、浓度低时缩短调节时间。

4. 除油装置1) 隔油池隔油池是一种利用油的比重较水轻而自然上浮的特点，进行油水分 离的装置。 常用类型：平流式；平行板式；倾斜板式；小型隔油池。 平流式隔油池 平流式隔油池由进水、出水、刮油刮泥机、集油管等部分组成。 设计时应注意： 刮油刮泥机的刮板应在池面移动速度=池中水的流速； 可除去的最小油珠粒径：100—150 µm,此时上浮速度<0.9 mm/s. 优缺点： 优点——结构简单，运行方便，除油效果稳定。 缺点——池体占地面积大。 平行板式隔油池 在平流式隔油池内沿水流方向安装一些倾斜平板，就构成了平行板 式隔油池。这样不仅增加了有效分离面积，也可提高整流效果。 倾斜板式隔油池 为了进一步提高除油效果，对平行板式隔油池进行改良，采用波纹 斜板，倾斜450安装，这就得到了倾斜板式隔油池。

除油装置2) 除油罐除油罐主要应用于油田废水处理，其结构和工作原理见下 图。蒸汽加热管 进水 配水头 吸油

集水头

出水 排泥(管)