环境工程课程设计讲解

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1、1 环境工程课程设计 2 课程简介 （一）课程性质 环境工程课程设计是综合应用环境工程原理和有关先修课程所学知识，以 单元操作设备及其主要辅助设备为主，进行环境工程工艺设计的实践环节。 （二）教学目的 通过这一环节，学生可以掌握环境工程设计的基本程序和方法，并在查 阅技术资料、筛选公式和计算方法，用简洁文字、图表表示设计结果及环境 工程制图等能力方面，得到一次全面的实践锻炼。 （三）教学内容 要求学生运用工程技术和有关基础科学的原理和方法，具体落实和实现 环境保护设施的建设设计，以各种工程设计文件、图纸的形式表达设计思维 和设计思想， 依据设计资料和设计要求，确定工艺流程，进行构筑物工艺设 计

2、计算，在此基础上进行平面及高程布置。 （四）教学时数： 16学时 （五）教学方式： 采用课堂讲授结合多媒体教学方式 3 参 考 书 1 汤金石编著，化工原理课程设计，化学工业 出版社，1990 2 谭天恩，麦本熙，丁惠华编著，化工原理（上 、下册），化学工业出版社，1998 3 王莲琴编，物性数据的计算与图表，化学工 业出版社，1992 4 王志魁主编，化工原理，化学工业出版社， 1995 5 水污染控制工程 6 排水工程 4 目 录 第1章 流程的选择与确定 第2章 物性数据的搜集与整理 第3章 工艺计算 第4章 辅助设备的计算与选型 第5章 绘制有关图纸 第6章 编写设计说明书 第7章 课

3、程设计实例介绍 5 第1章. 工艺流程的选择 1.0 工艺流程的设计要求 1.1 生活污水处理工艺流程及其选择 1.2 工业废水处理工艺流程及其选择 1.3 工艺流程图的绘制 6 一、工艺流程的设计要求 1污染物处理后必须达到排放标准 在设计前设计者要得到当地政府及环保部 门所规定和采用的标准作为设计的依据，它也 是处理工程项目完成后最终验收的标准。 在排放标准中，要注意到改建项目和新建 项目的排放标准有所不同。另外还要注意排放 标准中不仅有相对排放浓度(单位体积中的污染 物的质量)，还有绝对排放浓度。绝对排放浓度 是指单位时间内排放污染物的质量(单位kgh 或td)，它是控制污染物排放非常重

4、要的指标 之一，往往设计中仅注意了相对排放浓度，而 忽略了绝对排放浓度。 7 2要尽量采用成熟的、先进的、效率高的处 理技术 某些污染物已经有较成熟的处理工艺： 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 8 有AB法、A2O法、SBR法、ICEAS(改进的

5、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。 9 3防止处理污染物过程中产生二次污染或污染 转移 污染物处理如果在设计流程时考虑不周全 ，就可能产生二次污染或造成污染物的转移。 要避免和抑制污染物的无组织排放，如设计专 用的设备回收，采样、溢流、事故、检修排出 的污染物的处理等。 例5

6、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。 10 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80513以上，可避免二 次污染物的产生。 4要充分利用和回收能量 设计流程时要注意到实际场地的高差，特 别是废水处理工艺流程的布置要充分考虑和利 用地势的高差，

7、减少能量的消耗，同时还要充 分利用和回收处理过程中产生的能量。 11 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： 12 5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。 6处理量较小时选择间歇处理工艺

8、生产规模较小，产生的污染不是连续的， 且要处理的量小,时可采用间歇的处理工艺。 13 例9 清洗汽车产生的废水是不连续的，考虑 处理工艺应是间歇性的处理工艺。 7尽可能回收有用的物质 在生产中排放的污染物有些是有回收价值 的，在处理时要充分考虑这些污染物的回收利 用，尽量做到能直接利用收集的污染物，同时 要还要考虑以废治废。 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。 14 8考虑处理能力的配套性和一致性且要有一定操 作的弹性

9、 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。 15 9确定公用工程的配套措施 在处理工艺流程中必须使用的工艺用水(包括 吸收水、冷却水、溶剂用水和洗涤用水)、蒸汽、 压缩空气、氮气、氧气以及冷冻设备、真空设备都 是工艺中要考虑的配套设施，此外还要考虑设备的 用电量等。其他的用电、上下水、空调、采暖通风 都应与相关专业密切配合。 10确定运行条件和控制方案

10、一个完善的处理工艺的设计除了工艺流程以外 ，还应把建成后运行的操作条件确定下来，这也是 设计的内容。这些条件包括整个系统中各单元设备 运行时的温度、压力、电压、电流等等，并要提出 控制方案(与仪表自动化控制专业密切配合)以保证 处理系统能按照设计正常运行。 16 11操作检修方便，运行可靠 以目前的管理水平，设计中要考虑操作的 简单性和检修的方便性，人体操作的最佳位置 等，如阀门的位置和仪表的位置。处理系统要 运转持久并且可靠。 12制订切实可靠的安全措施，并且考虑特殊 情况的发生 在工艺设计中要考虑到处理系统的启动和 停止，长期运行和检修过程中可能存在的各种 不安全因素，根据污染物的性质采用

11、合理的防 范措施，避免意外的发生。如必须用电除尘器 或布袋除尘器处理爆炸性粉尘时，就要在系统 中加入防爆阀门。 17 例12 上海宝钢炼铁高炉中喷人的煤粉来自磨 煤机产生的煤粉，煤粉的收集采用布袋除尘器 ，在布袋除尘器和管道上安置了通过试验确定 的防爆阀门。 例5-13 陕西秦岭水泥厂磨煤机产生的含有爆 炸性物质 ( 主要是指CO ) 烟气采用电除尘器处 理，在电除尘器中安装了CO的监测设备，一旦 CO超过标准，电除尘器自动断电，保证系统的 安全。 系统运行时可能出现设备故障，造成事故 排放，设计中要安排事故排放的线路或备用处 理工艺，使设备得以修理。 18 13节能 设计中要考虑节能的问题，

12、尽量选择低能 耗的处理工艺和设备。 14节水 某些处理工艺中要用水进行处理，设计中 要使水尽量少用且考虑经过处理后重复循环使 用，以达到节水的目的。 15保温、防腐设计 处理工艺中保温和防腐也是很重要的一个 方面。根据污染物的特性和选用设备的特性确 定设备、构筑物和管道是否要保温和防腐，以 及需要时的措施。 19 16在满足治理要求前提下简化流程，节约资 金 设计的工艺流程能达到排放标准和要求时， 尽量简化流程样不仅管理方便，而且又能节约 资金。 17经济上最省 一个处理工程项目无论是新建还是改建， 从经济学的角度上考察，建设方是否能承受， 是看项目总投资和项目建成后运转费用的大小 。从化学的

13、角度上来说，世界上没有废物，任 何污染物都能处理，只不过在经济上是否能承 受。因此，处理工程项目与经济是不可分离的 。 20 （1）从宏观的经济损益方面考虑 一般来讲， 控制污染的费用越高，污染控制的效果就越好 ，社会经济的损失也就越小，反之亦然，这从 下图中就能明显地看出。控制污染费用和社会 经济损失交叉点 被认为是最佳 点，实际操作 中按照要求的 污染控制的程 度确定费用和 损失，也会在 最佳点的附近。 21 1.1 生活污水处理工艺流程及其选择 一、工艺路线选择原则 三、工艺路线选择步骤 四、城市生活污水处理典型工艺流程 二、工艺路线选择依据 22 1.1 生活污水处理工艺流程及其选择

14、一、工艺路线选择原则 合法性 先进性 可靠性 安全性 结合实际 简单性 23 1.1 生活污水处理工艺流程及其选择 二、工艺路线选择依据 A、污水处理程度 B、处理规模和原污水水质水量变化规律 C、新工艺、新技术的试验资料或类似污水 处理厂的运行资料 D、工程造价及运行费用 E、对计量、水质检测及自控的要求 F、污泥处理工艺的影响 24 1.1 生活污水处理工艺流程及其选择 三、工艺路线选择步骤 收集资料，调查研究 设备、设施及仪器的落实 全面比较 处理工艺路线最终的确定 25 具体收集的内容主要有以下几方面： 污染物的种类、数量、规模、物理性质、化学性质和 其他特性； 国内外处理该污染物的工

15、艺路线； 试验研究报告； 处理技术先进与否、自动化的高低以及污染物的测试 方法； 所需要的设备的制造、运输和安装情况； 处理项目建设的投资、运行费用、占地面积； 水、汽、电和燃料的用量及供应，主要基建材料的用 量及供应； 厂址、水文、地质、气象等资料； 车间的位置、环境和周围的情况。 26 全面分析对比的内容很多，主要比较以下几项： 要处理污染物的各种处理工艺路线在国内 外应用的状况及发展趋势； 处理效果的状况； 处理数量和规模的状况； 处理时材料和能源消耗的状况； 工程项目的总投资和处理运行费用状况； 其他特殊情况。 27 级别 去除主要污 染物 处理方法处理效果 一级悬浮物沉砂、沉淀 SS

16、 40-50%. BOD5 20-30% 二级 胶体、溶解 性有机物、 悬浮物 耗氧生物处 理 SS 60-90%. BOD5 65-85% TN 30%. TP 10% 三级 悬浮物、溶 解性有机物 、无机盐氮 磷 混凝、过滤 、吸附、 电渗析、A/O 法 SS 40%. BOD5 60% TN 80%. TP 10% 各级处理方法的处理效果比较 28 污水处理厂的处理效率 处理级 别 处理方法主要工艺处理效率 SSBOD5 一级沉淀法沉淀 （自然沉淀） 40-5520-30 二级生物膜法初次沉淀、生 物膜、 二次沉淀 60-9065-90 活性污泥法初次沉淀、活 性污泥、二次 沉淀 70-9065-95 29 一级强化处理，应根据城市污水处理设施 建设的规划要求和建设规模，选用物化强化 处理法，AB法前段工艺，水解好氧法前段工 艺，高负荷活性