污水处理设备、药剂培训资料

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 0.3~0.6%

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 0.05~4%

其它元素含量＜ 1%

（6）钢含碳量 0.02~2%

（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

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≤100mm，P<1.0MPa

（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

（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≤0.1MPa

2、中低压容器0.1～1.6MPa 1.6～10MPa

3、高压容器10～100Mpa

（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(25~64MPa) 、高压(100~800MPa) 、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）

①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。

②图例：

③流通直径：50~1000mm 最大工作压强：2~4MPa

④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

①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

②图例：

③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）

①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。

②

③最大流通直径：2000mm

④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）

①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。

②

③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）

①特点：流体单向导通，阻止介质倒流，自动启闭阀门。

②图例：

③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）

①离心泵：径向流，液体受离心力作用

②轴流泵：轴向流，液体受轴向升力作用

③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

①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

②扬程H：mH2O或Pa，允许吸上真空高度Hs：随流量变化

③转速z：r / min

④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

①多级涡轮鼓风机

风机每级升压1000mm H2O 常用3~8级；转速为3000 r/min或6000 r/min；可获得高风压、大风量

②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8000~20000 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700~7000mm 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 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

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

①微孔曝气器（曝气盘钛合金/陶瓷，孔径

150~200um）

②微孔陶瓷曝气管

③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

（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

（三）常用的助凝剂

表5-3 常用的助凝剂

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

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。

（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）。