环境工程设备-第二章课件

第二章化学法废水处理设备,一、混凝设备混凝设备是将混凝剂配制成一定浓度的溶液投放至废水中，完成废水的化学处理过程。化学法废水处理的混凝设备有：投药设备；混合与搅拌设备；反应设备；沉清池；,1.投药设备,投加方式及设备高位溶液池投加利用落差，直接将高位水池中的混凝剂溶液投加。虹吸投加利用虹吸管进、出口高度差控制投配量。水射流器投加水射流器利用高压水通过定量给药箱投药。水泵投加水泵投加利用计量耐酸泵和转子流量计进行投药。计量设备孔口孔口计量是通过苗觜改变孔口断面大小控制流量。浮子、浮球阀采用浮子利用水面高度调整浮球阀阀门大小控制流量。转子流量计转子力量计为标准产品。,2.混合与搅拌设备,通过混合与搅拌，可为药剂在水中的化学作用创造良好的条件。水泵混合药剂在水泵吸水管加入，利用水泵叶轮的高速转动实现快速混合，不需另建混合设施。隔板混合隔板混合采用隔板将混合槽分隔，水在隔板通道间流动，并与药剂充分混合。其特点是占地面积大、水头损失大。机械混合机械混合设立机械混合槽，利用机械力的作用完成混合。管式静态混合管式静态混合直接将药剂投入管式混合器完成混合过程。其特点是安装方便。,3.反应设备,为保证化学反应能充分进行，通常在强烈搅拌下完成，搅拌方式可分为水力搅拌和机械搅拌。,隔板反应池,进水,出水,进水,出水,往复式回转式,隔板反应池的设计与计算,池数：大于或等于2座，反应时间：2030min流速控制：进口：0.50.6m/s出口：0.20.3m/s隔板距离0.5m，反应池高度：0.3m反应池转弯处过水断面积：1.21.5倍通道排泥口向的坡度23%，排泥管径大于或等于150mm反应池容积V=Qt/60(m3)，Q处理水量(m3/s)t反应时间(min)水头损失通道内水头损失hf=n2v2l/R4/3，n池壁粗糙系数，对水泥、沙浆n=0.014R水力半径，v水流速度，l通道长度转弯处水头损失hj=vit/2g局部阻力系数，1800取3、900取1；vit转弯处水流速度速度梯度,Gt可反映池内颗粒碰撞总次数，一般G=2070s-1，应控制Gt值在104105之间。,机械搅拌反应池,结构机械搅拌反应池与机械混合类似，但浆叶不同。,设计与计算池数一般大于或等于2每池内设34个搅拌器，之间采用隔墙分开浆板：上：水面下0.3m处，下：池底上0.30.5m处外缘与池侧壁间距小于0.25m宽/长=1/101/15教材上有详细的功率计算与举例！,涡流式反应池,结构涡流式反应池上部为圆筒下部为圆锥，水从底部进入形成涡流，过水面积逐步增大使水流上升速度逐渐减小，有利于絮凝。设计池数大于或等于2锥角：30450，超高：0.3m反应时间：610mim入口流速取0.7m/s，圆筒内上升流速取0.040.06m/s。,4.澄清池,澄清池将絮凝反应与澄清分离统一的构筑物要求在池中形成高浓度稳定的活性泥渣层，借助重力的作用存在于上升水流中，原水通过泥渣层时发生接触絮凝，使水中悬浮物被截留，清水在上部收集。因此，正确选用上升流速，是保持良好的泥渣悬浮层的关键。分类泥渣悬浮型；泥渣循环型。,泥渣悬浮澄清池,悬浮沉清池悬浮澄清池的工作原理：原水有两池底进入，靠上升流速的控制使絮凝体悬浮，悬浮层逐渐膨胀超过一定高度时，通过排泥窗口排入泥渣浓缩池，并定期从底部排出。脉冲沉清池脉冲沉清池工作原理：由真空泵的开启和停止或钟罩式脉冲发生器，进水通过配水竖井向池内脉冲进入，池内悬浮层周期性地上、下运动，上升超过泥渣浓缩池高度时，进入并浓缩。其优点是增加了颗粒的接触从而增加了絮凝效果。,泥渣循环沉清池,机械加速泥渣循环沉清池机械加速泥渣循环沉清池集混合、絮凝、反应、沉淀于一体，泥浆回流促进较大絮体形成。其优点是效率高，废水变化适应性强，操作运行方便。水力加速泥渣循环沉清池水力循环加速沉清池工作时，废水由喷咀射流而出，将池底大量絮凝体吸入混合室实现回流，混合后经喉管进入喇叭口状的第一反应室，由第一反应室溢流而出进入第二反应室，清水向上流至出口，剩余量向下流而进入混合室。其特点是不需要机械搅拌设备，运行管理方便，反应时间短，但不适应处理大量废水。该型池的稳流板设置十分重要。,沉清池的设计与计算,沉清池池型选择根据废水特性、工艺要求，P83，表2-7进行选择设计主要参数P83，表2-8列出了相关的设计参数机械加速沉清池设计要点原水进水管流速=1m/s，配水流速=0.4m/s，进水管接入环形配水槽，并向四周环流配水。水在池中总停留时间控制在1.21.5h，在第一、第二混合室停留2030min。因回流，第二反应室计算流量为出水量的35倍。容积比：第一反应室:第而反应室:分离室=2:1:7。分离室上升流速控制在0.81.1mm/s集水槽流速控制在0.40.6m/s，出水管流速控制在1m/s叶轮直径为第二反应室内径的0.70.8倍，叶轮外缘线速度控制为0.51.0m/s。,二、电解槽,分类单电极回流式翻腾式,特点：,极板与水流方向垂直，水流折流运动，流线长，但施工、检修、更换极板困难。,极板与水流方向平行，水流上下翻腾，施工、检修、更换极板容易，可避免极板间、与槽壁间短路，因此省电，一般采用这种方式。,进水,出水,进水,出水,电解槽设计,有效容积：V=QT/60（m3)其中，Q废水设计流量（m3/h)，T操作时间（min）电流：I=KQC/S（A）其中，K还原或氧化所需电量，C废水中还原或氧化物浓度，S电极串联数=极板数-1槽电压：U=SU1+U2（V）U1极间电压，U2导线上电压降电耗：N=IU/1000Qe（kwh/m3）其中，e整流器效率，一般为极板间距：3040mm过大：U增大，电耗增大；过小：安装不便，易发生短路鼓入空气：降低浓差极化，防止槽内积泥。,三、氧化设备,氯可用于消毒，氧化废水中氰、硫、酚、胺氮等。氧化剂：氯气，液氯，漂白粉，次氯酸钠，二氧化氯等。设备：反应池，投药设备。漂白粉采用漂白粉配置成含氯12%的溶液，投加至过滤后的水中。空气氧化将空气鼓入至废水中进行氧化，湿式空气氧化流程，湿式空气氧化处理含硫废水。液氯氧化氯氧化系统主要由氯瓶、加氯机、接触池等组成。氯瓶采用钢瓶，用于储存和运输，使用时液氯转变为氯气加入水中，瓶内压力一般为68atm。注意不要靠近高温，防止爆炸。加氯机主要由平衡水箱、玻璃瓶、射水器等组成，操作：射水器玻璃瓶有气泡平衡水箱溢流管出水开启氯瓶调节加氯量；关闭时相反次序。加氯间要求靠近加氯点，距离小于30米，坚固、放火、通风。,四、臭氧氧化设备,O3为淡蓝色气体，是一种强氧化剂，有刺激气味，不易储存，易爆炸，在水中分解快，发生放热反应O3=3/2O2+142.5kJ。臭氧氧化流程臭氧氧化流程主要由臭氧发生器和接触氧化池组成。臭氧发生器材料含Cr大于25%的低碳不锈钢臭氧发生原理臭氧发生方法有：无声放电法，发射法，紫外线辐射法，等离子射流法，电解法等应用于废水处理。无声放电法是在两平行高压电极之间隔一层介电体，放电间隙13mm，产生的电晕放电使氧分子受高能电子激发获得能量，发生弹性碰撞聚合成O3分子。国产的臭氧发生器为标准产品，有LCF、XY、QHW型，其性能特点见教材P94，表2-10。,臭氧氧化设备,臭氧注入水中后被水吸收，在气液两相间进行传质，并进一步将水中的有机物、细菌、铁、锰、硫化氢、亚硝酸盐等氧化。根据臭氧化空气与水的接触方式分类为：气泡式；水膜式；水滴式。气泡式臭氧接触反应器气泡式反应器是一种受化学反应控制的气液接触反应设备。如饱和脂肪化合物、合成表面活性剂、氨氮等与臭氧反应很慢，吸收受化学反应控制。因此，根据气泡发生装置的不同，气泡式反应器可分为：多孔扩散式；表面曝气式；塔板式。,多孔扩散式反应器,多孔扩散装置有：穿孔管、穿孔板、微孔滤板等。同向流反应器异向流反应器,进水,臭氧化空气,出水,尾气,进水,臭氧化空气,出水,尾气,应用：杀菌消毒废水处理,特点：高浓度杂质时，O3浓度高，易氧化的杂质将O3耗去，难氧化的杂质与低浓度O3作用，导致臭氧氧化利用率低，约75%，但杀菌时可与细菌早接触。,与同向流相反，但臭氧利用率高，可达到80%以上。,实践中，可将两种方式串联使用，综合两者优点，提高臭氧利用。,表面曝气式反应器,臭氧化空气沿液面流动，高速叶轮剧烈搅动而卷入O3，气液界面快速更新，加快O3在水中的溶解。应用：因能耗大，仅适应处理量小的废水。,进水,出水,O3,尾气,塔板式反应器,塔板上开有许多小孔让气体通过，并与塔板上的液体发生接触。特点：结构复杂，造价高，工作平稳，气液负荷变化小，不易堵塞。因气液交换条件好，导致吸收率高。,进水,出水,进气,尾气,水膜式臭氧接触反应器,常用的水膜式臭氧接触反应器为填料塔，水膜的形成可提高气液接触面积，适应于受传质控制的反应。其缺点是易发生悬浮物堵塞。,支承板,填料,进水,出水,臭氧化空气,尾气,水滴式臭氧接触反应器,水滴式臭氧接触反应器工作时，废水由喷雾头喷出形成小水珠，并在下落中与上升气流接触。特点：结构简单，造价低，但对臭氧的吸收能力差，喷头易堵塞，因此对废水的预处理要求高。适应：受传质速率控制的反应。,喷头,进水,出水,臭氧化空气,尾气,臭氧氧化设备的设计与计算,臭氧发生器臭氧需要量：QO3=1.06QC，Q处理废水量，C单位体积臭氧投入量（由实验确定，与废水中杂质种类和性质有关）臭氧化干燥空气量：Q干=QO3/CO3，CO3臭氧化空气浓度，一般为1014g/m3臭氧发生器气压：H9.81h1+h2+h