污水处理设备、药剂培训资料.pdf

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1、1/18 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 2/18 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

2、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

3、锈钢（12以上的铬，及掺入一定量的镍）3/18 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/Q2

4、55/Q275Q 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 4/18 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

5、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5/18 4mm。有缝

6、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100mm，P1.0MPa（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

7、（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 6/18 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 0.1MPa 2、中低压容器 0.11.6MPa 1.610MPa 3、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

8、、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1

9、6kgf/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）7/18 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

10、截止阀 直流式截止阀 （3）蝶阀（90回转阀门）8/18 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

11、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。9/18 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

12、：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。10/18 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

13、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

14、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 kW 2、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 11/18 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

15、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。12/18 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

16、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 13/18 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：

17、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14/18 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

18、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)318H2O（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）FeSO47H2O（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

19、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 FeCl36H2O（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（4）适用最佳 pH 值为 6.08.4 15/18 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 X 围宽（可在

20、pH=59的 X 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

21、 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16/18 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

22、 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 Na2OxSiO2yH2O（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

23、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。1.水质 17/18 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。2.pH 值 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

24、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。4.水力学条件及混凝反应的时间 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。18/18（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）。