环境工程设计方法选择与工艺流程设计方案(PPT 84页)

选择说明： ①如果废水浓度较大，需要进行多级才能达到 排放标准； ②同时有高浓度和低浓度废水时要分别进行处理； ③如果场地较小，要选择占地较小的处理工艺。
[例3] 城市污水成熟的处理工艺路线是：预处理、一 级处理、二级处理、三级处理 ( 深度处理)和污泥处理， 其中的核心部分是二级的生化处理。目前，预处理都 是格栅和沉沙池，原有的二级生化处理是指活性污泥 法，现在由于处理的要求提高，不仅要去除有机污染 物，而且要去除氮和磷等污染物，因此就在活性污泥 法这一成熟的技术上延伸和发展出新技术、新工艺和 新设备，并被开发和推广应用，这些方法有A－B法、 A2／O法、SBR法、ICEAS(改进的SBR法)、氧化沟及 酸化水解与耗氧串联处理工艺等。现在我国的城市污 水处理的二级生化处理基本上是采用以上工艺流程， 因此在设计城市污水处理流程时，可采用上述的处理 方法。
[例7] 采用燃烧法处理有机废气时，由于燃烧 可使排放的烟气温度较高，具有较大的热量， 因此可使排放的烟气经过热交换器，将热量交 换给要进燃烧室的废气，以减少能量的消耗， 其工艺见图：
处理量较大时选择连续的处理工艺 对于连续生产产生的污染，要处理的量较大时采
用连续的处理工艺较为适宜。
[例8] 催化燃烧法处理浓度较高的有机废气时， 在该工艺开始启动 (开车) 时，需要进行加电预 热，启动后就可利用有机物自身燃烧产生的热 量进行工作，维持整个系统的稳定。该处理工 艺需要采用连续的处理工艺。
（7）工艺管道设计
大部分工作在施工图设计阶段完成，其 主要内容有：管道设计（包括各种介质、 管径计算、管道材料、管壁厚度和选择 以及管道的配置等）；管道地沟断面条 件、位置的确定；管道架设方法；管架、 保温设计等。
（8）工艺系统的操作条件和控制条件
需要提供两个文件，即: a）系统检测、控制条件，是自控人 员进行工作的基础；以及， b）统操作条件/规程，是系统运行的 规范
（3）物料计算 在物料衡算的基础上求出废气、废水
或固体废弃物及它们中的污染物、处理 剂等进、出处理系统的各种物料的质量、 体积和成分等，最后汇总出物料平衡表 或原材料消耗表。
通过物料衡算，设计工作由定性转入
定量阶段，可以正确地进行能量计算、 设备计算和工艺流程设计。
（4）能量计算
根据能量衡算确定传入或传出的热量， 加热剂（或燃料）或冷却剂的消耗量， 同时结合设备设计，可算出设备的传热 面积，最后得出能量消耗综合表。能量 计算一般在物料计算后结合设备设计一 起进行。
工艺流程设计
工艺流程设计的主要任务是设计各个污染 物处理单元的具体内容、大小尺寸、顺序 和排列方式，以达到有效处理污染物的目 的
★设备的组合依据工艺要求来进行设计
★设备大小尺寸等主要依靠工艺计算来完成
工艺流设计
工艺流 程设计
主体设备与辅助设备 间的工艺关系
主要物料
物料流向
能量变化
辅助物料
设备工艺参数， （主要设备、 辅助设备、管 道）
流程运行操作条件和控制方式 非工艺项目的条件提出 工艺流程图、车间工段布置图 编制概/预算书
（1）治理方法的选择
治理方法和工艺路线的选择是所有环 境工程设计最重要的开端，必须对各种治 理方法作全面的分析，进行技术经济比较， 选择合理的治理方法。
（2）工艺流程设计
以图解的形式表示出整个治理过程的全 貌，即从待处理的废气、废水或固体废 弃物到处理达标排放或实现无害化，需 要经过那些过程和设备，这些设备之间 的关系、衔接以及它们的相对位差如何， 并对流程图作出叙述等。一般而言，工 艺流程设计开始最早而结束最晚。
2．能量衡算 选择地下水槽的液面1－1’截面为基准面0－0’，列1－ 1’截面与2－2’截面的能量衡算式（即柏努利方程式）：
lz12 w g 1 2p 1z22 w g 2 2p 2 hf
式中： z1,z2――单位重量（1kg）流体在截面1－1’，2－2’处所具有的 位能，其单位为[m]；
设备设计的最后结果是得到“设备示意图” 和“设备一览表”。
（6）车间（工段）布置设计
目的是解决厂房、场地的配制与设备的 排列问题。
首先要对车间的各工段、动力间、 机修间、化验室、仓库、办公室等作出 整体布置和厂房轮廓设计；整体布置和 厂房轮廓设计基本就绪后，即可进行设 备的排列与布置工作。车间布置设计常 同建筑及其他非工艺设计项目发生密切 关系，设计工作常是交错进行的。在施 工图设计阶段，尚有设备安装设计。
[例10] 采用以萘为原料的流化床法生产苯酐时，在其热 熔工序中产生含顺酐的有机废气，顺酐被水吸收成为顺 酸水溶液，由于顺酸可异构为反丁烯二酸，其溶解度甚 小，在室温下就可从母液中结晶析出，从而生产了有用 的物质。
考虑处理能力的配套性和一致性，且要有一定操作的 弹性：
设计的处理能力一般要略大于实际所需要的处理 量，使处理能力有一定的富余量，以使处理系统能适 应实际的变化。选择设备的处理能力不能过大或过小， 与实际要基本一致；对易损和易坏的部件采用双套切 换，保证系统能正常运行；一般的配件要选择基本一 样的，如选择法兰的螺丝尽量使整个系统的一致。
[例4] 在除尘系统中防止风机噪声时，一种方法是采 用帆布类进行风机进口软连接，另一种是对风机本身 进行加大基础或单独设计基础，即设计减振的措施， 这些都是成熟的技术，在设计中可以采用。
避免二次污染物的产生：
[例5] 采用吹脱法处理含氨废水，如果不对吹脱的气 体进行有效的处理，就会把水中的氨转换成空气中的 氨，造成污染物转移，这样并没有达到真正的去除氨 的目的。可用HCl吸收吹脱气体中的氨，避免污染物的 转移。
2
2'
Z2 不净气
填料净气 除尘塔Fra bibliotek离心泵水封
0 Z1 1
0' 1'
水槽
1．处理干气量2442.82Nm3/h； 2．洗涤塔的操作温度为35℃（塔内平均温度）； 3．操作压力为3100mmH2O（表压），全塔压降为 100mmH2O； 4．湍球填料经验操作空塔气速ws=2.5m/s，喷淋密 度40m3/m2h； 5．塔顶水进口处距地面的距离为11m，地下水槽液 面距地面3m； 6．地下水槽液面上的压强为750mmHg； 7．泵的效率为60％； 8．管道的阻力损失10mH2O； 求：
治污工艺 选择原则
合法性 先进性 可靠性 结合实际情况 简洁和简单 安全性
选择方法
收集资料 设备、设施、仪器等的落实 全面比较
治污工艺路线的最终确定
[例1] 汽车、家具喷漆，印刷等行业排放出的含苯 系物有机废气的治理，其处理方法有几种可供选择。
实际中，要根据具体的情况来确定处理的工艺路 线，如果排放要求较为严格，可采用几种处理方法联 合使用：
避免二次污染物的产生：
[例6] 采用燃烧法处理固体废弃物，因固体废弃物中 的成分十分复杂，如果燃烧的温度较低，不仅固体废 弃物中的碳不能完全燃烧，会产生碳的小颗粒，污染 环境，而且有机物燃烧可产生二噁英类物质，这是国 际上公认的致癌物质，所以设计燃烧温度应在805℃以 上，可避免二次污染物的产生。
监测控制方案， PID图
操作运行方案
工艺计算
工艺计算常包括物料衡算、能量衡算以及工 艺设备的计算。
物料衡算是设计的基础，能量衡算等其他工 艺计算都必须以物理衡算结果为依据
★明确物料衡算范围 ★明确衡算系统中的化学变化 ★明确计算对象 ★选择计算基准 ★画出物理衡算示意图
能量衡算的作用
★确定流体输送机械（泵、压缩机、通风机） 和其他操作机械（搅拌机、过滤机、粉碎机 等）所需功率
例如：汽车、家具、印刷 等行业的有机废气治理的 工艺路线选择：
预处理
深度
含苯有 机废气
焦碳去除漆皮 水幕
净化 吸收
净化 吸附
风机
烟囱
纤维过滤
含苯有机废气处理大致工艺路线
[例2] 啤酒生产主要以玉米和大麦为原料，加入啤酒 花和鲜酵母进行酿造而成。其废水主要包括浸麦废水 、糖化废水、废酵母液、洗涤废水和冷却排水等。污 水中的主要成分为糖类和蛋白质，主要水质指标为 COD = 1000～2500 mg/L，BOD = 700 ～ 1500mg/L， SS = 300 ～ 600mg/L，pH = 5～6，属于中等浓度可生 物降解的有机废水。该废水处理工艺路线有以下几种 选择：
章方法选择与工艺流程设计
污染治理 系统设计
非工艺设计 工艺设计
土建 电气
控制 动力 采暖 通风 给排水
工艺设 计任务
污染治理方法选择 工艺流程设计
主体设备与辅助设备 间的工艺关系
主要物料
物料流向
能量变化
辅助物料
设备设计与选择
主体设备工艺参数确定 辅助设备选型
工艺管道设计：主、辅设备间联通的管道设计
塔内径：
D
4w vs
422.2 90 2 0.561m
3.14 2.53600
取整，D＝0.55 m； 核算实际空塔气速：
w s3.14 4 0 2 .52 25 . 92 320 6 02.0 60m/s
二、泵的功率计算 1．每小时泵需要输送的液体量： 泵每小时需要输送的液体量可根据喷淋密度而求得。 根据条件，喷淋密度40m3/m2h；则小时液体用量： W=（3.14/4）×0.552×40=0.785×0.552×40＝9.5 m3/h
v水汽v干
pH2O p平均pH2O
v水 汽 24 .84 9 22 .7 0 4. 4 1 7 2 47 .1 2 71.1 83 N4 m3/h
操作状态下的气体量： v 操 ( 作 24 .8 4 1 2.8 2 1 ) 4 3 2 2 7 3 7 3 9 5 3 7 .0 7 5 7 2 4 02 .9m2 2 3/h 0
处理量较小时选择间歇处理工艺 生产规模较小，产生的污染不是连续的，且要处