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-污水处理设备、药剂培训资料-第 16 页污水处理设备、药剂概论第一章 概述第二章 常用机械设备的基础知识第三章 污水处理通用设备第四章 污水处理专用设备第五章 混凝和混凝剂第一章 概述一套完整的污染防治设施系统大多数是由环保主体设备、环保输送设备、监测监控仪器仪表设备用管道和阀门等有机组合起来的。通常，吸收塔、除尘器、吸附塔、分离机、沉降池、化学反应池、曝气池等属于环保主体设备。输送液态物料的泵，输送空气的风机、压缩机，以及连接这些设备的管道和阀门等属于环保配套设备。环保设备是水污染治理设备、空气污染治理设备、固体废物处理处置设备、噪声与振动控制设备、放射性与电磁波污染防护设备的总称。第二章 常用机械设备的基础知识工程材料通常分为金属材料和非金属材料两大类。一、金属材料（一）金属材料分类1、科学上分类（按元素周期表）2、工业上分类（按颜色、密度、价值）3、工业最常用分类：按颜色分类（1）黑色金属： 工业上对铁、铬和锰的统称，亦包括这三种金属的合金，尤其是合金钢及钢铁。黑色金属的产量约占世界金属总产量的95。 （2）有色金属：铜、铝、钛及其合金等（3）碳素钢分类:低碳钢：含碳量0.25%中碳钢：含碳量 0.30.6%高碳钢：含碳量 0.6% C 强度、硬度 ，塑性、韧性、焊接性（4）合金钢：在碳素钢中加入一种或几种合金元素，以获得特定性能（Cr、Mn、Ni、Si、Al、Ti、B、W）最常用：不锈钢（12以上的铬，及掺入一定量的镍） 典型不锈钢钢号 Cr18Ni9（5）钢铁（鉄碳合金）成分比例铁含量 95%碳含量 0.054% 其它元素含量 1%（6）钢 含碳量 0.022% （7）铸铁 含碳量 2% （二）常用的金属材料常用的金属材料有钢、铸铁、有色金属及其合金。1、钢铁（铁碳合金）是铁和碳、硅、锰、磷、硫以及少量其他元素所组成的合金。2、生铁（铁碳合金）含有非铁杂质较多的铁碳合金3、炼钢生铁（生铁）4、铸造生铁（铸铁）： 白口铸铁、灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、高硅铸铁5、碳钢（含碳量低于2%的铁碳合金）（三）钢的分类与编号1、普通碳素钢Q195 /Q215 /Q235 /Q255 /Q275 Q 代表钢材屈服强度2、优质碳素钢二位数字编号表示：08、10、15、20、25 、45、80 数字表示含碳量的万分之几3、高级优质钢二位数字编号后加字母A 例：20A二、非金属材料（一）非金属材料分类1、非金属无机材料（大部分是硅酸盐材料）：铸石、玻璃、搪瓷、水泥及其制品耐化学腐蚀，耐酸腐蚀，不耐碱腐蚀2、有机高分子材料（树脂为主要成分、统称塑料 ）可分为：（1）热塑性塑料：聚乙烯塑料（PE）、聚氯乙烯塑料（PVC）、聚丙烯塑料（PP）、聚丁烯塑料（ABS）（2）热固性塑料：酚醛塑料（PF）、环氧塑料（EP）、玻璃纤维增强复合材料 （玻璃钢）（二）常用高分子材料名称及英文代号英文代号中文名称PE聚乙烯PVC聚氯乙烯PP聚丙烯PS聚苯乙烯PF酚醛树脂PMMA有机玻璃PTFE聚四氟乙烯EP环氧树脂PB聚丁烯三、管道及管配件（一）管道的基本构成管道由管子、管件和阀门，还有附属于管道的管架、管卡、管撑等附件按一定的排列方式构成。（二）管配件种类、性能、用途 1、钢管：常用钢管有无缝钢管和有缝钢管。无缝钢管广泛用于压力较高管道。如热力管道、制冷管道、压缩空气管道、氧气管道、乙炔管道，以及腐蚀性介质以外的各种工程管道。用外径乘壁厚表示，如D108*4表示无缝钢管外径为108mm,壁厚4mm。有缝钢管又称焊接钢管，运用于小直径的低压管道上。用DN80表示内径80mm。2、塑料管：硬聚氯乙烯管（UPVC管）、聚乙烯管（PE）、聚丙烯管(PP)、聚丁烯管（ABS管）。用于化工管道、电线保护管等。3、配件：弯头、大小头、三通、四通等4、管配件连接（1）螺纹连接：适用于管径（2）法兰连接：适用于管道、阀门、设备（3）承接连接：适用于带承接口的铸铁管（4）焊接连接：连接可靠，但拆卸困难（5）黏合连接：适用于塑料管连接四、 管道防腐（一）覆盖法防腐 （金属表面涂防腐涂料、油漆）（二）管道防腐施工1、清理表面：除油、除锈2、涂漆（刷涂、喷涂）3、管道着色及其标志（三）埋地管道的防腐五、管道保温（一）常用保温材料膨胀珍珠岩、玻璃棉、矿渣棉、膨胀蛭石、薄膜塑料、石棉硅藻土、多孔混凝土（二）保温施工试压、防腐合格后进行保温施工（三）管道保温层结构及施工：1、绝热层：涂抹法、预制块法、捆扎法、充填法2、防湿层：油毡防湿层、玻璃布防湿层3、保护层：石棉水泥层、玻璃布缠绕、金属保护层第三章 污水通用设备一、环保设备分类（一）容器设备1、常压容器 2、中低压容器0.11.6MPa 1.610MPa3、高压容器10100Mpa（二）机械设备1、通用设备标准设备（阀门、水泵、风机等）2、专用设备非标设备（格栅、搅拌机、曝气机等）二、阀门（一）阀门分类1、按结构分：截门阀、闸门阀、蝶阀、球阀、旋塞阀、角阀2、按功能分：开断用（截止阀等）、调节用（流量控制阀等）、分配用（三通阀等） 、止回用、安全用。3、按压力分：真空(<1MPa)、低压(<16MPa) 、中压(2564MPa) 、高压(100800MPa) 、超高压(<1000MPa) 4、按操纵方式分：手动、电动、气动、液动（二）环保工程常用阀门闸阀、截止阀、蝶阀、球阀、止回阀1、阀门的基本参数（1）流通直径（公称通径 DN、单位：mm）（2）介质工作压强（公称压力、单位：kgf/cm2）1kgf/cm2 = 98.0665kPa 如：Pg16 表示阀门的公称压力16kgf/cm2。阀门多为标准件定型产品2、常用阀门的结构和用途（1）闸阀（多回转阀门） 工作原理：利用在阀体内与介质流动方向垂直的闸板的升降来控制阀的启闭。 图例： 流通直径：501000mm 最大工作压强：24MPa 特点：全开时无阻碍，易泄漏、阻力小、适于制成大口径阀门。铸铁闸门 （2）截止阀 工作原理：利用装在阀杆下面的阀盘与阀座相配合来控制阀的启闭 图例： 特点：启闭件是塞形的阀瓣，密封面呈平面或锥面，截止阀的启闭件沿阀座中心线移动；截止阀开启时，阀瓣的开启高度，为公称直径的25%30%时，流量已达到最大，表示阀门已达全开位置。所以截止阀的全开位置，应由阀瓣的行程来决定。 直通式截止阀 直流式截止阀 （3）蝶阀（90°回转阀门） 工作原理：阀板为一圆盘，可绕阀体内一固定轴旋转，圆盘与介质流动方向垂直时，阀门关闭。 图例： 最大流通直径：2000mm 特点：运动方式为转动，最大转动角度90°。但是阀门开启后，蝶板仍横在管道中心，产生阻力，同时杂质会在蝶板上缠绕。（4）球阀（90°回转阀门） 工作原理：以一个中间开孔的球体做阀体，靠旋转球体控制阀的启闭。 图例： 特点：密封性能好；开关迅速、方便，只要阀杆转动90°，流体阻力小，通径一般较小，<400mm（5） 止回阀（逆止阀、单向阀） 特点：流体单向导通，阻止介质倒流，自动启闭阀门。 图例： 作用： 多台水泵（或风机）并联工作时，其中一台停止时，防止介质倒流；风机停运时，防止曝气池的水倒流至风机；水泵吸水管底端的止回阀称为底阀，可免除水泵启动时的引水操作。升降式止回阀 对夹蝶式止回阀 （旋启式） 斜板止回阀三、水泵（一）水处理常用泵分类与性能参数1、叶片泵（依靠叶轮的高速旋转完成能量转换） 离心泵：径向流，液体受离心力作用 轴流泵：轴向流，液体受轴向升力作用 混流泵：斜向流，受力二者兼有离心泵分类：单级/多级、单吸式/多吸式、卧式/立式、低压/中压/高压、清水/污水离心泵启动：引水、灌泵2、容积泵活（柱）塞泵、齿轮泵、隔膜泵、螺杆泵3、其它类型泵射流泵、水锤泵、水环式真空泵等4、水泵的性能参数 流量Q：叶片泵流量与扬程成反比，（m3/h） 容积泵流量与扬程无关 扬程H：mH2O或Pa，允许吸上真空高度Hs：随流量变化 转速z：r / min 功率：有效功率Ne、轴功率N四、风机（一）水处理常用风机的基本知识风机在水处理过程中被广泛用于曝气、通风、混合搅拌等环节。水处理常用风机有离心风机和罗茨风机。1、离心风机的特性、型式1）离心鼓风机的特性多级离心风机采用多级风叶组合，叶轮结构适用于大风量、高风压工作条件。按风机进口形式、出口形式的不同组合可分为多种类型。特性：压力条件和气体密度对供风量有很大影响（冬季、夏季气体密度不同，冬季所需功率大）2）离心式涡轮鼓风机的型式 多级涡轮鼓风机风机每级升压1000mm H2O 常用38级；转速为3000 r/min或6000 r/min；可获得高风压、大风量 单级增速鼓风机通过叶轮高速旋转，一级升压值10000mm H2O，通过增速机，将转速提高到800020000 r/min。2、罗茨鼓风机的特性、型式罗茨风机为容积式风机，二个转子相互反方向旋转；风机一级可升压7007000mm H2O；皮带传动变速，转速为400 2500 r/min。输送的风量与转数成比例，三叶型叶轮每转动一次由2个叶轮进行3次吸、排气。有二叶罗茨风机、三叶罗茨风机，目前使用的多是三叶罗茨风机。（二）常用风机的主要工作参数和型号表示方法1、主要工作参数流量Q：单位时间内的进口流量，m3/min风压P：经过风机后的出口压强，kPa转速n：输出额定风量、风压时叶轮转子的转速，r/min功率N：配套电机功率（或风机轴功率），单位 kW2、型号表示方法1）多级离心风机 D60 68.6 81 D 单吸入进口方式 60 进口流量 68.6 出口压力 81 叶轮级数2）罗茨风机 3L32WD 3 叶轮为三叶型 L罗茨风机 3叶轮直径代号 2 叶轮长度代号 W卧式结构 D电动机直联（L 为立式 C为皮带传动）第四章 污水专用设备一、机械格栅机械格栅由机架、动力装置、耙齿及电控箱组成，斜置于废水流经的通道中，与地面形成一定的倾角。1、安装位置：格栅设在污水处理厂中所有处理构筑物之前，或设在泵站之前。2、去除对象：用以截留废水中粗大的悬浮物和漂浮物，以免堵塞水泵及处理构筑物的管道。 3、结构形式：平面格栅和曲面格栅。4、按栅渣清除方式，可分为人工清除格栅、机械清除格栅。二、砂水分离设备的种类、结构和工作原理常用设备有：水力旋流器、振动筛式砂水分离器、水力旋流器（砂水分离） 螺旋砂水分离器三、曝气设备（一）鼓风曝气设备的分类、结构与特点由供气设备、气泡扩散设备、连接管道组成。1、供气设备（风机）射流曝气设备潜水射流曝气机2、气泡扩散设备（多孔性/非多孔性）1）多孔性 微孔曝气器（曝气盘钛合金/陶瓷，孔径150200um） 微孔陶瓷曝气管 弹性曝气软管：化学增强塑料制成2）非多孔性穿孔管、圆形扩散器、喷嘴扩散器、气水冲击式扩散器、水力剪切箱扩散器。（二） 机械曝气设备的分类、结构与特点1、水平轴曝气机(用于氧化沟工艺)1)转刷曝气机2)转蝶（盘）曝气机2、垂直轴曝气机 潜水搅拌机，适用于推进搅拌含有悬浮物的污水、创建水流，加强搅拌功能，防止污泥沉淀。四、 滗水器（一）滗水器的分类、工作原理和应用1、滗水器是能够在排水时随着水位升降而升降的浮动排水工具。由收水装置、连接装置和传动装置组成。需要自动控制与系统有机结合。2、分类：虹吸式、浮桶式、套桶式、旋转式五、机械过滤器机械过滤器也称为压力式过滤器。是纯水制备前期预处理、水净化系统的重要组成部分。材质有钢制衬胶或不锈钢，根据过滤介质的不同分为天然石英砂过滤器、多介质过滤器、活性炭过滤器、锰砂过滤器等，根据进水方式可分为单流式过滤器、双流式过滤器，根据实际情况可联合使用也可以单独使用。第五章 混凝和混凝剂混凝的目的在于通过向水中投加一些药剂（通常称为混凝剂及助凝剂），使水中难以沉淀的胶体颗粒能互相聚合，长大至能自然沉淀的程度。这个方法称作混凝沉淀。在给水处理和废水处理中混凝沉淀都是最常用的方法之一。混凝处理中包括凝聚和絮凝两个阶段。在凝聚阶段水中的胶体双电层被压缩失去稳定而形成较小的微粒；在絮凝阶段这些微粒互相聚结（或由于高分子物质的吸附架桥作用相助）形成大颗粒絮体，在一定的沉淀条件下可以从水中分离去除。一、混凝剂与助凝剂（一）常用的无机盐类混凝剂表5-1 常用的无机盐类混凝剂名称分 子 式一 般 介 绍工业硫酸铝Al2(SO4)3·18H2O（1）制造工艺较简单（2）无水硫酸铝含量各地产品不同，设计时一般可采用20%25%（3）价格比精制硫酸铝便宜（4）用于废水处理时，投加量一般为50200mg/L（5）其他同精制硫酸铝硫酸亚铁（绿矾）FeSO4·7H2O（1）腐蚀性较高（2）矾花形成较快，较稳定，沉淀时间短（3）适用于碱度高，浊度高，pH=8.19.6的水，不论在冬季或夏季使用都很稳定，混凝作用良好，当pH值较低时（<8.0），常使用氯来氧化，使二价铁氧化成三价铁，也可以用同时投加石灰的方法解决三氯化铁FeCl3·6H2O（1）对金属（尤其对铁器）腐蚀性大，对混凝土亦腐蚀，对塑料管也会因发热而引起变形（2）不受温度影响，矾花结得大，沉淀速度快，效果较好（3）易溶解，易混合，渣滓少聚合氯化铝Aln(OH)mCl3n-m（通式）简写PAC（1）净化效率高，耗药量少，过滤性能好，对各种工业废水适应性较广（2）温度适应性高，pH适用范围宽（可在pH=59的范围内），因而可不投加碱剂（3）使用时操作方便，腐蚀性小，劳动条件好（4）设备简单，操作方便，成本较三氯化铁低（5）是无机高分子化合物（二）常用的有机合成高分子混凝剂及天然絮凝剂表5-2 常用有机合成高分子混凝剂及天然絮凝剂名 称分子式或代号一 般 介 绍聚丙烯酰胺代号PAM（1）目前被认为是最有效的高分子之一，在废水处理中常被用作助凝剂，与铝盐或铁盐配合使用（2）与常用混凝剂配合使用时，应按一定的顺序先后投加，以发挥两种药剂的最大效果（3）聚丙烯酰胺固体产品不易溶解，宜在有机械搅拌的溶解槽内配制成0.1%0.2%的溶液再进行投加，稀释后的溶液保存期不宜超过12周（4）聚丙烯酰胺有极微弱的毒性，用于生活饮用水净化时，应注意控制投加量（5）是合成有机高分子絮凝剂，为非离子型；通过水解构成阴离子型，也可通过引入基团制成阳离子型；目前市场上已有阳离子型聚丙烯酰胺产品出售脱色絮凝剂代号脱色I号（1）属于聚胺类高度阳离子化的有机高分子混凝剂，液体产品固含量70%，无色或浅黄色透明粘稠液体（2）贮存温度545，使用pH值79，按1：501：100稀释后投加，投加量一般为20100mg/L，也可与其他混凝剂配合使用（3）对于印染厂、染料厂、油墨厂等工业废水处理具有其他混凝剂不能达到的脱色效果（三）常用的助凝剂表5-3 常用的助凝剂名 称分 子 式一 般 介 绍氯Cl2（1）当处理高色度废水及用作破坏水中有机物或去除臭味时，可在投混凝剂前先投氯，以减少混凝剂用量（2）用硫酸亚铁作混凝剂时，为使二价铁氧化成三价铁可在水中投氯生石灰CaO（1）用于原水碱度不足（2）用于去除水中的CO2，调整pH值（3）对于印染废水等有一定的脱色作用活化硅酸、活化水玻璃、泡花碱Na2O·xSiO2·yH2O（1）适用于硫酸亚铁与铝盐混凝剂，可缩短混凝沉淀时间，节省混凝剂用量（2）原水浑浊度低、悬浮物含量少及水温较低（约在14以下）时使用，效果更为显著（3）可提高滤池滤速，必须注意加注点（4）要有适宜的酸化度和活化时间二、影响混凝效果的因素与混凝剂的选择（一）影响混凝效果的主要因素影响混凝效果的因素比较复杂，其中主要由水质本身的复杂变化引起，其次还要受到混凝过程中水力条件等因素的影响。工业废水中的污染物成分及含量随行业、工厂的不同而千变万化，而且通常情况下同一废水中往往含有多种污染物。因此某一种混凝剂对不同废水的混凝效果可能相关很大。有些废水中含有表面活性剂或活性染料一类污染物质，通常使用的混凝剂对它们的去除效果也大多不理想。pH值也是影响混凝的一个主要因素。在不同的pH值条件下，铝盐与铁盐的水解产物形态不一样，产生的混凝效果也会不同。由于混凝剂水解反应过程中不断产生H+，因此要保持水解反应充分进行，水中必须有碱去中和H+，如碱不足，水的pH值将下降，水解反应不充分，对混凝过程不利。3.水温对混凝效果也有影响，无机盐混凝剂的水解反应是吸热反应，水温低时不利于混凝剂水解。把一定的混凝剂投加到废水中后，首先要使混凝剂迅速、均匀地扩散到水中。混凝剂充分溶解后，所产生的胶体与水中原有的胶体及悬浮物接触后，会形成许许多多微小的矾花，这个过程又称为混合。混合过程要求水流产生激烈的湍流，在较快的时间内使药剂与水充分混合，混合时间一般要求几十秒至2分钟。混合作用一般靠水力或机械方法来完成。（二）混凝剂的选择针对处理某种特定的废水选择适应的混凝剂时，通常由综合以下几方面的考虑来确定。（1）处理效果好，对希望去除的污染物有较高的去除率，能满足设计要求。为了达到这一目标，有时需要两种或多种混凝剂及助凝剂同时配合使用。（2）混凝剂及助凝剂的价格应适当便宜，需要的投加量应当适中，以防止由于价格昂贵造成处理运行费用过高。（3）混凝剂的来源应当可靠，产品性能比较稳定，并应宜于储存和投加方便。（4）所有的混凝剂都不应对处理出水产生二次污染。当处理出水有回用要求时，要适当考虑出水中混凝残余量所造成的轻微色度等影响（例如采用铁盐作混凝剂时）。