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(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/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
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
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0.1~1.6MPa1.6~10MPa
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
利用装在阀杆下面的阀盘与阀座相配合来控制阀的启闭
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)
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。
③最大流通直径:
2000mm
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°
以一个中间开孔的球体做阀体,靠旋转球体控制阀的启闭。
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。
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1000mmH2O常用3~8级;
转速为3000r/min或6000r/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10000mmH2O,通过增速机,将转速提高到8000~20000r/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700~7000mmH2O;
皮带传动变速,转速为400~2500r/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。
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
名称
分子式
一般介绍
工业硫酸铝
Al2(SO4)3·
18H2O
(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50~200mg/L
(5)其他同精制硫酸铝
硫酸亚铁
(绿矾)
FeSO4·
7H2O
(1)腐蚀性较高
(2)矾花形成较快,较稳定,沉淀时间短(3)适用于碱度高,浊度高,pH=8.1~9.6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
FeCl3·
6H2O
(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6.0~8.4
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适用范围宽(可在pH=5~9的范围内),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
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1~2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5~45℃,使用pH值7~9,按1:
50~1:
100稀释后投加,投加量一般为20~100mg/L,也可与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常用的助凝剂
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
Na2O·
xSiO2·
yH2O
(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
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)。