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環(huán)境工程課程設(shè)計

2課程簡介（一）課程性質(zhì)環(huán)境工程課程設(shè)計是綜合應(yīng)用環(huán)境工程原理和有關(guān)先修課程所學(xué)知識，以單元操作設(shè)備及其主要輔助設(shè)備為主，進行環(huán)境工程工藝設(shè)計的實踐環(huán)節(jié)。（二）教學(xué)目的通過這一環(huán)節(jié)，學(xué)生可以掌握環(huán)境工程設(shè)計的基本程序和方法，并在查閱技術(shù)資料、篩選公式和計算方法，用簡潔文字、圖表表示設(shè)計結(jié)果及環(huán)境工程制圖等能力方面，得到一次全面的實踐鍛煉。（三）教學(xué)內(nèi)容要求學(xué)生運用工程技術(shù)和有關(guān)基礎(chǔ)科學(xué)的原理和方法，具體落實和實現(xiàn)環(huán)境保護設(shè)施的建設(shè)設(shè)計，以各種工程設(shè)計文件、圖紙的形式表達設(shè)計思維和設(shè)計思想，依據(jù)設(shè)計資料和設(shè)計要求，確定工藝流程，進行構(gòu)筑物工藝設(shè)計計算，在此基礎(chǔ)上進行平面及高程布置。（四）教學(xué)時數(shù)：16學(xué)時（五）教學(xué)方式：采用課堂講授結(jié)合多媒體教學(xué)方式3參考書[1]湯金石編著，《化工原理課程設(shè)計》，化學(xué)工業(yè)出版社，1990[2]譚天恩，麥本熙，丁惠華編著，《化工原理（上、下冊），化學(xué)工業(yè)出版社，1998[3]王蓮琴編，《物性數(shù)據(jù)的計算與圖表》，化學(xué)工業(yè)出版社，1992[4]王志魁主編，《化工原理》，化學(xué)工業(yè)出版社，1995[5]水污染控制工程[6]排水工程4目錄第1章流程的選擇與確定第2章物性數(shù)據(jù)的搜集與整理

第3章工藝計算第4章輔助設(shè)備的計算與選型第5章繪制有關(guān)圖紙第6章編寫設(shè)計說明書第7章課程設(shè)計實例介紹5第1章.工藝流程的選擇1.0工藝流程的設(shè)計要求1.1生活污水處理工藝流程及其選擇1.2工業(yè)廢水處理工藝流程及其選擇1.3工藝流程圖的繪制6一、工藝流程的設(shè)計要求1．污染物處理后必須達到排放標(biāo)準(zhǔn)在設(shè)計前設(shè)計者要得到當(dāng)?shù)卣碍h(huán)保部門所規(guī)定和采用的標(biāo)準(zhǔn)作為設(shè)計的依據(jù)，它也是處理工程項目完成后最終驗收的標(biāo)準(zhǔn)。在排放標(biāo)準(zhǔn)中，要注意到改建項目和新建項目的排放標(biāo)準(zhǔn)有所不同。另外還要注意排放標(biāo)準(zhǔn)中不僅有相對排放濃度(單位體積中的污染物的質(zhì)量)，還有絕對排放濃度。絕對排放濃度是指單位時間內(nèi)排放污染物的質(zhì)量(單位kg／h或t／d)，它是控制污染物排放非常重要的指標(biāo)之一，往往設(shè)計中僅注意了相對排放濃度，而忽略了絕對排放濃度。

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2．要盡量采用成熟的、先進的、效率高的處理技術(shù)某些污染物已經(jīng)有較成熟的處理工藝：[例3]城市污水成熟的處理工藝路線是：預(yù)處理、一級處理、二級處理、三級處理(深度處理)和污泥處理，其中的核心部分是二級的生化處理。目前，預(yù)處理都是格柵和沉沙池，原有的二級生化處理是指活性污泥法，現(xiàn)在由于處理的要求提高，不僅要去除有機污染物，而且要去除氮和磷等污染物，因此就在活性污泥法這一成熟的技術(shù)上延伸和發(fā)展出新技術(shù)、新工藝和新設(shè)備，并被開發(fā)和推廣應(yīng)用，這些方法8有A－B法、A2／O法、SBR法、ICEAS(改進的SBR法)、氧化溝及酸化水解與耗氧串聯(lián)處理工藝等。現(xiàn)在我國的城市污水處理的二級生化處理基本上是采用以上工藝流程，因此在設(shè)計城市污水處理流程時，可采用上述的處理方法。[例4]在除塵系統(tǒng)中防止風(fēng)機噪聲時，一種方法是采用帆布類進行風(fēng)機進口軟連接，另一種是對風(fēng)機本身進行加大基礎(chǔ)或單獨設(shè)計基礎(chǔ)，即設(shè)計減振的措施，這些都是成熟的技術(shù)，在設(shè)計中可以采用。93．防止處理污染物過程中產(chǎn)生二次污染或污染轉(zhuǎn)移污染物處理如果在設(shè)計流程時考慮不周全，就可能產(chǎn)生二次污染或造成污染物的轉(zhuǎn)移。要避免和抑制污染物的無組織排放，如設(shè)計專用的設(shè)備回收，采樣、溢流、事故、檢修排出的污染物的處理等。

[例5]采用吹脫法處理含氨廢水，如果不對吹脫的氣體進行有效的處理，就會把水中的氨轉(zhuǎn)換成空氣中的氨，造成污染物轉(zhuǎn)移，這樣并沒有達到真正的去除氨的目的?？捎肏Cl吸收吹脫氣體中的氨，避免污染物的轉(zhuǎn)移。

10[例6]采用燃燒法處理固體廢棄物，因固體廢棄物中的成分十分復(fù)雜，如果燃燒的溫度較低，不僅固體廢棄物中的碳不能完全燃燒，會產(chǎn)生碳的小顆粒，污染環(huán)境，而且有機物燃燒可產(chǎn)生二噁英類物質(zhì)，這是國際上公認(rèn)的致癌物質(zhì)，所以設(shè)計燃燒溫度應(yīng)在80513以上，可避免二次污染物的產(chǎn)生。4．要充分利用和回收能量設(shè)計流程時要注意到實際場地的高差，特別是廢水處理工藝流程的布置要充分考慮和利用地勢的高差，減少能量的消耗，同時還要充分利用和回收處理過程中產(chǎn)生的能量。11[例7]采用燃燒法處理有機廢氣時，由于燃燒可使排放的煙氣溫度較高，具有較大的熱量，因此可使排放的煙氣經(jīng)過熱交換器，將熱量交換給要進燃燒室的廢氣，以減少能量的消耗，其工藝見圖：125．處理量較大時選擇連續(xù)的處理工藝對于連續(xù)生產(chǎn)產(chǎn)生的污染，要處理的量較大時采用連續(xù)的處理工藝較為適宜。[例8]催化燃燒法處理濃度較高的有機廢氣時，在該工藝開始啟動(開車)時，需要進行加電預(yù)熱，啟動后就可利用有機物自身燃燒產(chǎn)生的熱量進行工作，維持整個系統(tǒng)的穩(wěn)定。該處理工藝需要采用連續(xù)的處理工藝。6．處理量較小時選擇間歇處理工藝生產(chǎn)規(guī)模較小，產(chǎn)生的污染不是連續(xù)的，且要處理的量小,時可采用間歇的處理工藝。13[例9]清洗汽車產(chǎn)生的廢水是不連續(xù)的，考慮處理工藝應(yīng)是間歇性的處理工藝。7．盡可能回收有用的物質(zhì)在生產(chǎn)中排放的污染物有些是有回收價值的，在處理時要充分考慮這些污染物的回收利用，盡量做到能直接利用收集的污染物，同時要還要考慮以廢治廢。[例10]采用以萘為原料的流化床法生產(chǎn)苯酐時，在其熱熔工序中產(chǎn)生含順酐的有機廢氣，順酐被水吸收成為順?biāo)崴芤海捎陧標(biāo)峥僧悩?gòu)為反丁烯二酸，其溶解度甚小，在室溫下就可從母液中結(jié)晶析出，從而生產(chǎn)了有用的物質(zhì)。148．考慮處理能力的配套性和一致性且要有一定操作的彈性設(shè)計的處理能力一般要略大于實際所需要的處理量，使處理能力有一定的富余量，以使處理系統(tǒng)能適應(yīng)實際的變化。選擇設(shè)備的處理能力不能過大或過小，與實際要基本一致；對易損和易壞的部件采用雙套切換，保證系統(tǒng)能正常運行；一般的配件要選擇基本一樣的，如選擇法蘭的螺絲盡量使整個系統(tǒng)的一致。159．確定公用工程的配套措施在處理工藝流程中必須使用的工藝用水(包括吸收水、冷卻水、溶劑用水和洗滌用水)、蒸汽、壓縮空氣、氮氣、氧氣以及冷凍設(shè)備、真空設(shè)備都是工藝中要考慮的配套設(shè)施，此外還要考慮設(shè)備的用電量等。其他的用電、上下水、空調(diào)、采暖通風(fēng)都應(yīng)與相關(guān)專業(yè)密切配合。10．確定運行條件和控制方案一個完善的處理工藝的設(shè)計除了工藝流程以外，還應(yīng)把建成后運行的操作條件確定下來，這也是設(shè)計的內(nèi)容。這些條件包括整個系統(tǒng)中各單元設(shè)備運行時的溫度、壓力、電壓、電流等等，并要提出控制方案(與儀表自動化控制專業(yè)密切配合)以保證處理系統(tǒng)能按照設(shè)計正常運行。1611．操作檢修方便，運行可靠以目前的管理水平，設(shè)計中要考慮操作的簡單性和檢修的方便性，人體操作的最佳位置等，如閥門的位置和儀表的位置。處理系統(tǒng)要運轉(zhuǎn)持久并且可靠。12．制訂切實可靠的安全措施，并且考慮特殊情況的發(fā)生在工藝設(shè)計中要考慮到處理系統(tǒng)的啟動和停止，長期運行和檢修過程中可能存在的各種不安全因素，根據(jù)污染物的性質(zhì)采用合理的防范措施，避免意外的發(fā)生。如必須用電除塵器或布袋除塵器處理爆炸性粉塵時，就要在系統(tǒng)中加入防爆閥門。17

[例12]上海寶鋼煉鐵高爐中噴人的煤粉來自磨煤機產(chǎn)生的煤粉，煤粉的收集采用布袋除塵器，在布袋除塵器和管道上安置了通過試驗確定的防爆閥門。

[例5-13]陜西秦嶺水泥廠磨煤機產(chǎn)生的含有爆炸性物質(zhì)(主要是指CO)煙氣采用電除塵器處理，在電除塵器中安裝了CO的監(jiān)測設(shè)備，一旦CO超過標(biāo)準(zhǔn)，電除塵器自動斷電，保證系統(tǒng)的安全。系統(tǒng)運行時可能出現(xiàn)設(shè)備故障，造成事故排放，設(shè)計中要安排事故排放的線路或備用處理工藝，使設(shè)備得以修理。1813．節(jié)能設(shè)計中要考慮節(jié)能的問題，盡量選擇低能耗的處理工藝和設(shè)備。14．節(jié)水某些處理工藝中要用水進行處理，設(shè)計中要使水盡量少用且考慮經(jīng)過處理后重復(fù)循環(huán)使用，以達到節(jié)水的目的。15．保溫、防腐設(shè)計處理工藝中保溫和防腐也是很重要的一個方面。根據(jù)污染物的特性和選用設(shè)備的特性確定設(shè)備、構(gòu)筑物和管道是否要保溫和防腐，以及需要時的措施。1916．在滿足治理要求前提下簡化流程，節(jié)約資金設(shè)計的工藝流程能達到排放標(biāo)準(zhǔn)和要求時，盡量簡化流程樣不僅管理方便，而且又能節(jié)約資金。17．經(jīng)濟上最省一個處理工程項目無論是新建還是改建，從經(jīng)濟學(xué)的角度上考察，建設(shè)方是否能承受，是看項目總投資和項目建成后運轉(zhuǎn)費用的大小。從化學(xué)的角度上來說，世界上沒有廢物，任何污染物都能處理，只不過在經(jīng)濟上是否能承受。因此，處理工程項目與經(jīng)濟是不可分離的。20（1）從宏觀的經(jīng)濟損益方面考慮一般來講，控制污染的費用越高，污染控制的效果就越好，社會經(jīng)濟的損失也就越小，反之亦然，這從下圖中就能明顯地看出?？刂莆廴举M用和社會經(jīng)濟損失交叉點被認(rèn)為是最佳點，實際操作中按照要求的污染控制的程度確定費用和損失，也會在最佳點的附近。211.1生活污水處理工藝流程及其選擇一、工藝路線選擇原則三、工藝路線選擇步驟四、城市生活污水處理典型工藝流程二、工藝路線選擇依據(jù)221.1生活污水處理工藝流程及其選擇一、工藝路線選擇原則

合法性先進性可靠性安全性結(jié)合實際簡單性

231.1生活污水處理工藝流程及其選擇二、工藝路線選擇依據(jù)A、污水處理程度B、處理規(guī)模和原污水水質(zhì)水量變化規(guī)律C、新工藝、新技術(shù)的試驗資料或類似污水處理廠的運行資料D、工程造價及運行費用E、對計量、水質(zhì)檢測及自控的要求F、污泥處理工藝的影響241.1生活污水處理工藝流程及其選擇三、工藝路線選擇步驟收集資料，調(diào)查研究設(shè)備、設(shè)施及儀器的落實全面比較處理工藝路線最終的確定

25具體收集的內(nèi)容主要有以下幾方面：①污染物的種類、數(shù)量、規(guī)模、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和其他特性；②國內(nèi)外處理該污染物的工藝路線；③試驗研究報告；④處理技術(shù)先進與否、自動化的高低以及污染物的測試方法；⑤所需要的設(shè)備的制造、運輸和安裝情況；⑥處理項目建設(shè)的投資、運行費用、占地面積；⑦水、汽、電和燃料的用量及供應(yīng)，主要基建材料的用量及供應(yīng)；⑧廠址、水文、地質(zhì)、氣象等資料；⑨車間的位置、環(huán)境和周圍的情況。26全面分析對比的內(nèi)容很多，主要比較以下幾項：①要處理污染物的各種處理工藝路線在國內(nèi)外應(yīng)用的狀況及發(fā)展趨勢；②處理效果的狀況；③處理數(shù)量和規(guī)模的狀況；④處理時材料和能源消耗的狀況；⑤工程項目的總投資和處理運行費用狀況；⑥其他特殊情況。27級別去除主要污染物處理方法處理效果一級懸浮物沉砂、沉淀SS40-50%.BOD520-30%二級膠體、溶解性有機物、懸浮物耗氧生物處理SS60-90%.BOD565-85%TN30%.TP10%三級懸浮物、溶解性有機物、無機鹽氮磷混凝、過濾、吸附、電滲析、A/O法SS40%.BOD560%TN80%.TP10%各級處理方法的處理效果比較28污水處理廠的處理效率處理級別處理方法主要工藝處理效率SSBOD5一級沉淀法沉淀（自然沉淀）40-5520-30二級生物膜法初次沉淀、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70-9065-9529一級強化處理，應(yīng)根據(jù)城市污水處理設(shè)施建設(shè)的規(guī)劃要求和建設(shè)規(guī)模，選用物化強化處理法，AB法前段工藝，水解好氧法前段工藝，高負荷活性污泥法等技術(shù)。1.1生活污水處理工藝流程及其選擇1．一級強化處理工藝30池型優(yōu)點缺點適用條件平流式沉砂池構(gòu)造簡單、沉砂效果好、運行費用低、重力排砂施工困難、沉砂中夾雜有機物、不易脫水小型、中型污水廠曝氣沉砂池構(gòu)造簡單、沉砂效果好、易于脫水、機械排砂、起預(yù)曝氣作用占地面積大、投資高、運行費用大中型、大型水廠鐘式稱砂池沉砂效果好且可調(diào)節(jié)、適應(yīng)性強、占地少、投資省構(gòu)造復(fù)雜、運行費用高大、中、小型污水廠沉砂池選型比較31池型優(yōu)點缺點適用條件平流式沉淀池沉淀效果好、耐沖擊負荷、平底單斗排泥施工容易、造價低配水不易均勻、多斗排泥不方便、造價高、刮泥機維護困難地下水位高、大中小型污水廠豎流式沉淀池凈壓排泥方便、占地面積小施工困難、耐沖擊負荷能力差、池徑大時布水不易均勻地下水位低、小型水廠輻流式沉淀池沉淀效果好、周邊配水容積利用率高、排泥設(shè)備成套化中心進水配水不易均勻、機械排泥復(fù)雜、配水設(shè)施施工困難地下水位高、地質(zhì)條件好、大中型水廠斜板式沉淀池沉淀效率高、停留時間短、占地面積小構(gòu)造復(fù)雜、造價較高地下水位低、小型污水廠沉淀池選型比較32⑴日處理能力在20萬立方米以上（不包括20萬立方米/日）的污水處理設(shè)施，一般采用常規(guī)活性污泥法。也可采用其他成熟技術(shù)。⑵日處理能力在10～20萬立方米的污水處理設(shè)施，可選用常規(guī)活性污泥法，氧化溝法，SBR法和AB法等成熟工藝。⑶日處理能力在10萬立方米以下的污水處理設(shè)施，可選用氧化溝法，SBR法，水解好氧法，AB法和生物濾池法等技術(shù)，也可選用常規(guī)活性污泥法。1.1生活污水處理工藝流程及其選擇2．二級處理工藝33方法優(yōu)點缺點適用對象傳統(tǒng)活性污泥法BOD去除率：90-95%，工作穩(wěn)定，構(gòu)造簡單，維護方便占地大投資高，污泥多且穩(wěn)定性差，抗沖擊能力差，運行費用高出水水質(zhì)要求較高的大中型污水廠吸附再生活性污泥法構(gòu)造簡單維護方便，具有抗沖擊能力，運行費用低，占地少投資省BOD去除率80-90%，剩余污泥量大，穩(wěn)定性較差懸浮性有機物含量高的大中型污水廠完全混合活性污泥法抗沖擊能力強，運行費用較低，占地少投資省BOD去除率80-90%，構(gòu)造復(fù)雜，污泥易膨脹，設(shè)備維修工作量大污水濃度高的中小型污水廠氧化溝法BOD去除率95%以上，較高的脫氮效果，系統(tǒng)簡單管理方便，產(chǎn)泥量少且穩(wěn)定性好曝氣池占地多投資高，運行費用較高有脫氮要求的污水廠活性污泥法處理工藝比較34名稱優(yōu)點缺點適用場合生物濾池耐沖擊負荷，占地省，運行費用低，操作管理簡單衛(wèi)生條件差，易堵塞，不適于低溫運行低濃度、低懸浮物的小型污水廠生物轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)簡單、動力消耗低、抗沖擊負荷能力強、操作管理方便、不用回流轉(zhuǎn)盤材料貴、占地大，基建投資大，衛(wèi)生條件差氣候溫和地區(qū)的小型水廠生物接觸氧化處理能力大，占地省，抗沖擊負荷能力強，產(chǎn)泥量少布水布氣不易均勻，填料昂貴，運行不當(dāng)易堵塞懸浮性有機物濃度低的中小型污水廠生物膜法處理工藝比較35在對氮，磷污染物有控制要求的地區(qū)，日處理能力在10萬立方米以上的污水處理設(shè)施，一般選用A/O法，A/A/O法外，也可以選用物化方法強化除磷效果。1.1生活污水處理工藝流程及其選擇3．二級強化處理工藝36⑴在嚴(yán)格進行環(huán)境影響評價，滿足國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求和水體自凈能力要求的條件下，可審慎采用城市污水排入大江或深海的處置方法。⑵在有條件的地區(qū)，可利用荒地，閑地等可利用的條件，采用各種類型的土地處理和穩(wěn)定塘等自然凈化技術(shù)。⑶城市污水二級處理出水不能滿足水環(huán)境要求時，在條件許可的情況下，可采用土地處理系統(tǒng)和穩(wěn)定塘等自然凈化技術(shù)進一步處理。⑷采用土地處理技術(shù)，應(yīng)嚴(yán)格防止地下水污染。1.1生活污水處理工藝流程及其選擇4．自然凈化處理工藝37深度處理目標(biāo)：可排放具有較高經(jīng)濟價值水體及緩流水體在內(nèi)的優(yōu)秀作品水體，補充地面水源回用于農(nóng)田灌溉、市政雜用居民小區(qū)中水回用于沖洗廁所作為冷卻水和工藝用水的補充用水，回用于工業(yè)企業(yè)1.1生活污水處理工藝流程及其選擇5、污水深度處理與回用381.1生活污水處理工藝流程及其選擇處理目的去除對象有關(guān)指標(biāo)采用的處理技術(shù)排放水再用有機物懸浮狀態(tài)SSVSS快濾池、微濾池、混凝沉淀溶解狀態(tài)BOD5CODTOCTOD混凝沉淀、活性炭吸附、臭氧氧化防止富營養(yǎng)化植物性營養(yǎng)鹽類氮T-NNH3-NNO2-NNO3-N吹脫、折點氯化脫氨、生物脫氮磷PO4-PT-P混凝沉淀、生物除磷再用微量成分溶解性無機物,無機鹽類NaCaCl-

電導(dǎo)度反滲透、電滲析、離子交換微生物細菌

病毒臭氧氧化、消毒、39方法優(yōu)點缺點適用對象液氯消毒效果可靠穩(wěn)定，設(shè)備簡單，投資運行費用低可能會產(chǎn)生有害的氯化物大中型污水廠漂白粉消毒

投加設(shè)備簡單，運行控制簡單，費用低藥劑用量多

小型污水廠臭氧消毒能降解有機物、色度、味等，反應(yīng)時間短，不受溫度和酸堿度的影響，無二次污染設(shè)備復(fù)雜，投資和運行費用高水質(zhì)要求高的大中小型污水廠紫外線消毒高效，無味，不改變水的性質(zhì)投資和運行費用高

小型污水廠

常用消毒方法比較40城市生活污水處理典型工藝流程411.2工業(yè)廢水處理工藝流程及其選擇一、工業(yè)廢水特征與處理目標(biāo)

二、工業(yè)廢水處理方法

三、各類工業(yè)廢水的處理1．工業(yè)污水的特征2．工業(yè)污水處理目標(biāo)1．預(yù)處理2．一級處理3.二級處理4．三級處理1．重金屬廢水的處理

2．含油廢水的處理3．無機廢水的處理4．有機廢水的處理42一、工業(yè)廢水特征與處理目標(biāo)

1.工業(yè)廢水的特征（1）工業(yè)廢水的組成廠區(qū)初期雨水廠區(qū)生活污水循環(huán)冷卻水(生產(chǎn)廢水）生產(chǎn)過程排水設(shè)備洗滌水地坪沖洗水工業(yè)污水其他生產(chǎn)污水工業(yè)廢水1.2工業(yè)廢水處理工藝流程及其選擇43由于工業(yè)企業(yè)產(chǎn)品性質(zhì)的不同，生產(chǎn)工藝過程的不同，工業(yè)污水的水量、水質(zhì)亦不同。（2）工業(yè)廢水的特點44

工業(yè)污水經(jīng)處理后的去向有以下幾種途徑，直接排入納污水體、排放進入城市污水系統(tǒng)、重復(fù)使用。不同途徑，處理后污水應(yīng)達到不同的標(biāo)準(zhǔn)。

（1）直接排入納污水體

水體是工業(yè)污水的最終出路。此時，排放標(biāo)準(zhǔn)的選擇，應(yīng)根據(jù)納污水體的功能及相關(guān)水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（如《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3838—88，《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》GB5084—92）,參考排污口與水體保護區(qū)的關(guān)系，在充分利用水環(huán)境容量的基礎(chǔ)上，按照環(huán)境保護部門的要求制定。2．工業(yè)污水處理目標(biāo)45

（2）排入城市污水系統(tǒng)

無論城市污水系統(tǒng)是否建有城市污水廠，工業(yè)污水處理后排放，首先應(yīng)達到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978—1996,其次還應(yīng)考慮工業(yè)污水對下水道及其污水處理廠的影響，參考《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》CJ18—86。

（3）重復(fù)使用

處理后工業(yè)污水，如作為建筑、道路和綠化雜用水，排水誰知應(yīng)符合《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》CJ25.1—89。處理后污水若作為生產(chǎn)工藝循環(huán)用水、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)（補充）用水，應(yīng)按用水系統(tǒng)水質(zhì)狀況及相關(guān)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)綜合分析（包括必要的實驗）后確定。46二．工業(yè)污水處理方法工業(yè)廢水水質(zhì)、水量與處理后水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)確定后，應(yīng)確定污水處理的要求，根據(jù)此要求和污水的特征與狀態(tài)，來選擇處理工藝。

471．預(yù)處理①格柵或篩網(wǎng)、撈毛機等。②均化池，即調(diào)解池，調(diào)節(jié)水量和水質(zhì)，必要時增加沉淀作用。③隔油池，除去浮油或重油。④沉砂池或水力旋流分離器，除去砂等相對密度大的雜質(zhì)。⑤吹脫塔，去除一些易揮發(fā)成分，如氨和氰化物等。⑥冷卻池，降低水溫同時起沉淀作用。⑦加熱池（塔），若一級處理采用厭氧反應(yīng)器，且需維持溫度較高并穩(wěn)定時采用。482．一級處理①沉淀池，也可能是絮凝沉淀池，去除懸浮物和膠體。②中和池，或中和沉淀池、中和濾池，主要是調(diào)整污水pH值，亦可能去除部分懸浮物。③化學(xué)沉淀池，以化學(xué)反應(yīng)去除一些重金屬離子或溶解些無機鹽、有機物。④氣浮池，除去濃度較高的乳化油，或相對密度小難于沉淀的懸浮物。⑤厭氧生物處理裝置，主要降解高濃度（BOD5>1000mg/L）有機污染物，如生物水解酸化池，厭氧反應(yīng)裝置（如UASB、UBF等）493.二級處理①好氧生物處理，如活性污泥法或生物膜法，去除低濃度（BOD5>1000mg/L）的懸浮態(tài)、膠態(tài)、溶解態(tài)有機污染物。②過濾，或接觸過濾、微濾機等，進一步去除細小懸浮物和膠體。③化學(xué)氧化或還原，如臭氧氧化、電解等，去除一些化學(xué)法不能去除的重金屬離子和無機鹽。504．三級處理①生物氧化塘，或生物濾池、污水土地處理系統(tǒng)，進一步取出可溶性有機物、無機鹽、重金屬離子等。②A-O或A-A-O工藝對氮和磷更高處理要求時采用的活性污泥法。③化學(xué)氧化或還原，如臭氧氧化、藥劑還原、電解等，作用對象同二級處理。④離子交換，去除溶解鹽（陰、陽離子）。⑤吸附，去除可溶性有機物、重金屬鹽等。⑥電滲析、反滲透、超濾等，進一步去除溶解鹽、大分子物質(zhì)和超微細顆粒。51確定工業(yè)污水處理工藝時，應(yīng)根據(jù)水質(zhì)指標(biāo)和處理要求，分析污水中污染物構(gòu)成、污染物化學(xué)性質(zhì)、污染物生物降解性、污染物在水中的存在狀態(tài)（密度、粒度、溶解度），參照各級處理方法的作用與去除對象，選擇所需各級方法，組合形成處理工藝方案。52三．各類工業(yè)廢水的處理重金屬廢水主要來自于冶金、機械、電鍍、化工等生產(chǎn)過程。這類廢水含有粉塵、嬉笑金屬雜質(zhì)、重金屬離子。其中金屬離子包括一般金屬離子，如鋅、鐵、錫、銅，還有毒性很大的重金屬離子，如鉻、鎘、汞、鈷、砷、鉛、鎳等。另外廢水中可能還存在一定的礦物油。該類廢水中的無機性粉塵或金屬雜質(zhì)，可采用沉淀或過濾方法去除，而對于金屬離子則需采用化學(xué)法或物化法進行處理。因此重金屬廢水處理工藝選擇可考慮如下要點。

1．重金屬廢水的處理53⑴預(yù)處理常采用格柵、隔油沉淀池，主要目的是攔截漂浮物，分離浮油，沉淀去除重油及大顆粒金屬雜質(zhì)。⑵一級處理常采用沉淀、混凝沉淀方法，主要去除懸浮性無機粉塵，細小金屬雜質(zhì)，通過混凝沉淀（如用石灰乳和堿式氯化鋁聯(lián)合混凝）可去除部分重金屬離子（如鉛、鉻、銅、鎘等）。⑶二級處理常采用過濾、化學(xué)還原、電解還原方法。若經(jīng)過一級處理后，還有部分微小懸浮物未去除，可采用過濾法除去，若其中的溶解性重金屬離子，不能由混凝、化學(xué)沉淀法去除，則可考慮將其還原成低價離子或金屬去除，如Cr6+的化學(xué)還原法處理，Cu2+及Hg2+的鐵屑還原法處理。⑷三級處理常采用吸附、離子交換、電滲析等方法。用來去廢水中二級處理不能去除的溶解性重金屬離子。

1．重金屬廢水的處理542．含油廢水的處理含油廢水主要來自于石油、石油化工、輕工、鋼鐵、機械加工、焦化等生產(chǎn)過程。石油、石油化工、輕工生產(chǎn)排放的含油廢水一般是有機含油廢水；鋼鐵、機械加工、膠化生產(chǎn)則排放無機性含油廢水。這類無機性含油廢水，含油濃度不太高，一般通過隔油池、除油機等方式預(yù)處理，再按無機廢水處理工藝處理即可。有機性含油廢水含油濃度較高。油在水中可能以浮油、分散油，乳化油和溶解油等形式存在，一般須先將浮油和分散油部分去除，再以生物化學(xué)處理方法處理。

55浮油、分散油（隔油池，依靠油自身上浮聚集來去除）平流板式隔油池、平行板式隔油池、傾斜板式隔油池、小型隔油池乳化油（使油珠破乳，形成非乳液再去除，如采用氣浮法）。溶解油（吸附法）563．無機廢水的處理

無機廢水，來源廣泛，如無機化工（化肥、硫酸及氯堿工業(yè)等）、機械、建材、木材加工、煙草等行業(yè)。其主要污染物為酸或堿、懸浮物、溶解鹽等。對于酸或堿，可采用中和法（中和沉淀法）處理，酸或堿濃度過高時，應(yīng)考慮回收利用。對于懸浮物或膠體可采用沉淀、混凝等方法去除，而溶解鹽的去除，主要應(yīng)依靠吸附、離子交換、電滲析、反滲透等方法。574．有機廢水的處理高濃度（BOD5>1000mg/L）有機廢水低濃度有機廢水。按污染物構(gòu)成與性質(zhì)劃分，可分為有機性有機廢水混合性有機廢水（有機物和無機物均占較大比例）。按有機物人廢水的可生化法，可分為易生化（BOD5/COD>0.45）、可生化（0.3<BOD5/COD<0.45）、難生化（0.25<BOD5/COD<0.3）和不可生化（BOD5/COD<0.25）58可吹脫性（在常溫壓或減壓條件下，低沸點、易吹脫的有機性污染物能通過吹脫予以除去的特性）、可化學(xué)氧化性（在催化劑條件下被氧化，或被強氧化劑，如臭氧、過氧化氫等作用下使用有機污染物進行氧化分解的特性）、可吸附性（被活性炭吸附劑除去的特性）、可燃燒性（在熱或火焰作用下表現(xiàn)出有機物被氧化破壞的特性）

⑴易生化有機廢水的處理這類廢水一般來自于食品工業(yè)、農(nóng)牧產(chǎn)品加工業(yè)。有機污染物濃度高，但無機鹽、有機毒物等污染較少，如淀粉廢水、酒精糟液、制糖廢水等。該類廢水按沉淀、厭氧、好氧的基本工藝路線處理，即可達到處理目標(biāo)。濃度很高時必須采用厭氧裝置處理，濃度低時僅采用好氧處理即可。介于這兩者之間，可以用厭氧生物水解（酸化）代替沉淀和厭氧。59⑵可生化有機廢水的處理

這類廢水有機污染物濃度較高，可以生物降解，但廢水中含有有害污染物。如制藥廢水中的抗生素殘留物，化工廢水中的油、溶媒等。該類廢水通過以下基本工藝路線可以達到處理目標(biāo)，即預(yù)處理+厭氧處理+好氧處理。預(yù)處理的目的是要去除一些有害物質(zhì)，或?qū)㈦y降解的有機物轉(zhuǎn)化為易降解有機物。預(yù)處理可以采用的方法有混凝沉淀、氣浮、酸解或堿解、化學(xué)預(yù)氧化、微生物水解（酸化）?？梢园从袡C廢水有害物質(zhì)的種類和濃度高低來選擇預(yù)處理方法。60⑶不可生化有機廢水的處理

這類有機廢水不可生物降解，具有兩方面含義。其一是廢水含有可生物降解有機物，但廢水中有機與無機有害物質(zhì)、無機鹽等污染物濃度更高，盡管可以采用生物化學(xué)法處理，但其處理工程的技術(shù)效果和經(jīng)濟性均不是太理想，如有機磷、染料、造紙廢水等。其二是廢水中有機污染物根本就無法生物降解，如農(nóng)藥、涂料、草漿黑液等廢水。對于后者，無法采用生物化學(xué)法處理，應(yīng)該通過化學(xué)方法(如強氧化、催化氧化)、物理化學(xué)方法（如吸附）和其他方法（如濕式氧化或燃燒）處理。對于前者，可采用第⑵條中的基本工藝路線，只是預(yù)處理須強化其作用，勢必造成投資和運行費用的提高。611.3工藝流程圖的繪制工藝流程圖是工藝設(shè)計關(guān)鍵的文件。各個處理單元按照一定的目的和要求，以規(guī)定的形象的圖形、符號、文字表示工藝流程中選用設(shè)備、構(gòu)筑物、管道、附件、儀表等，以及排列次序與連接方式，反映出物料流向與操作條件。工藝流程圖一般分為兩類，一類稱為工藝方案流程圖，另一類是工藝安裝流程圖。62工藝流程圖的內(nèi)容流程、圖例、設(shè)備一覽表等三部分。流程中有設(shè)備示意圖(細實線)、流程管線(粗實線)及流向箭頭、文字注解。每個設(shè)備從左到右依次加上流程編號并在圖的下方表明設(shè)備編號及名稱圖例中只需標(biāo)出管線圖例，閥門、儀表等無須標(biāo)出。開始和終了位置用中文注出污染物名稱、來源和去處。63用中實線畫出非主要流程線，如空氣、水，并配上方向箭頭，在開始和終了部位上用文字注明介質(zhì)的名稱。

管道標(biāo)注要配有流向箭頭、編號、規(guī)格及尺寸

流程線的位置應(yīng)近似反映管線安裝的位置高低。二流程線相交時，一般是細實線讓粗實線，粗實線流程線不斷，細實線斷開。標(biāo)題欄注明圖名、圖號、設(shè)計階段工藝流程圖的內(nèi)容64比例：設(shè)備圖形及相對位置大致按l:50、1:1001:200繪制圖幅：一般均采用A1圖幅，特別簡單的可采用A2圖幅，且不宜加長或加寬。工藝流程圖的內(nèi)容65設(shè)備的畫法①圖形輪廓細實線(b／3)

內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意細虛線②相對位置一般也按比例繪制。③相同設(shè)備的畫法相同的設(shè)備一般應(yīng)全部畫出。只畫出一套時，被省略的設(shè)備則須用細雙點畫線繪出矩形表示，矩形內(nèi)注明設(shè)備的位號、名稱等。66①線形規(guī)定

主工藝管道粗實線繪制(b=0.9mm左右)

輔助管道中實線繪制(b=0.6mm左右)

儀表管線細虛線或細實線繪制(b=0.3mm左右)②繪制管道時，管道盡量畫成垂直或水平的。③高低位置圖中管道應(yīng)盡量反映管道在安裝中的高低位置，地下管道應(yīng)畫在地平線以下。④用細實線畫出全部的閥門和部分管件。管道中的一般連接，如法蘭、三通、彎頭等沒有特殊的要求均不予畫出。⑤管道的繪制也應(yīng)盡量注意避免穿過設(shè)備或管道交叉；采用輔讓主、細讓粗、后讓先原則。管道的具體畫法67第2章物性數(shù)據(jù)的搜集與整理化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的分類化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括很多，現(xiàn)將常用的一些化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)大致歸納成以下幾類：（1）基本物性數(shù)據(jù)—如臨界常數(shù)（臨界壓力、臨界溫度、臨界體積）、密度或比容、狀態(tài)方程參數(shù)、壓縮系數(shù)、蒸氣壓、氣—液平衡關(guān)系等。（2）熱力學(xué)物性數(shù)據(jù)—如內(nèi)能、焓、熵、熱容、相變熱、自由能、自由焓等。（3）化學(xué)反應(yīng)和熱化學(xué)數(shù)據(jù)—如反應(yīng)熱、生成熱、燃燒熱、反應(yīng)速度常數(shù)、活化能，化學(xué)平衡常數(shù)等。（4）傳遞參數(shù)—如粘度、擴散系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)等。68獲得物性數(shù)據(jù)常用的方法（一）查手冊或文獻資料（二）估算（三）用實驗直接測定（四）計算機檢索69第3章工藝計算70第4章輔助設(shè)備的計算與選型715.2化工設(shè)備的選用為正確、方便地進行化工設(shè)備的工藝設(shè)計，現(xiàn)將一些常用的化工設(shè)備的選用及設(shè)計方法介紹如下。5.2.1泵的選用與設(shè)計程序5.2.2換熱設(shè)備的設(shè)計和選用5.2.3貯罐容器的選型和設(shè)計5.2.4塔器的選型與設(shè)計5.2.5反應(yīng)器的選型和設(shè)計725.2.1泵的選用與設(shè)計程序（1）確定泵型（2）確定選泵的流量和揚程（3）確定泵的安裝高度（4）確定泵的臺數(shù)和備用率（5）校核泵的軸功率（6）確定冷卻水或驅(qū)動蒸汽的耗用量（7）選用電動機（8）填寫選泵規(guī)格表73（1）確定泵型根據(jù)工藝條件及泵的特性，首先決定泵的型式再確定泵的尺寸。從被輸送物料的基本性質(zhì)出發(fā)，如物料的溫度、粘度、揮發(fā)性、毒性、化學(xué)腐蝕性、溶解性和物料是否均一等因素來確定泵的基本型式。此外，還應(yīng)考慮到生產(chǎn)的工藝過程和動力、環(huán)境等條件，如生產(chǎn)操作連續(xù)或間歇運轉(zhuǎn)、揚程和流量的波動范圍、動力來源、廠房層次高低等因素。流量大而揚程不高時可選用單級離心泵；流量不大而揚程高的宜選用往復(fù)泵或多級離心泵；輸送有腐蝕介質(zhì)，選耐腐蝕泵；輸送昂貴液體、巨毒或具有放射性能的液體選用完全不泄漏、無軸封的屏蔽泵；當(dāng)要求精確進料時應(yīng)選用計量泵或柱塞泵等。在選擇泵的型式時，應(yīng)以滿足工藝要求為主要目標(biāo)。74（2）確定選泵的流量和揚程①流量的確定和計算②揚程的確定和計算75①流量的確定和計算選泵時以最大流量為基礎(chǔ)。如果數(shù)據(jù)是正常流量，則應(yīng)根據(jù)工藝情況可能出現(xiàn)的波動，開車和停車的需要等，在正常流量的基礎(chǔ)上乘以1.1～1.2的安全系數(shù)。流量通常都必須換算成體積流量，因為泵生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品樣本中的數(shù)據(jù)是體積流量。76②揚程的確定和計算先計算出所需要的揚程，即用來克服兩端容器的位能差，兩端容器上靜壓力差，兩端全系統(tǒng)的管道、管件和裝置的阻力損失，以及兩端（進口和出口）的速度差引起的動能差。揚程值用柏努利方程計算，用米液柱表示。計算出的揚程不能作為選泵的依據(jù)，一般要放大5%~10%。77（4）確定泵的臺數(shù)和備用率按泵的操作臺數(shù)，一般只設(shè)一臺泵，在特殊情況下，也可采用兩臺泵同時操作。輸送泥漿或含有固體顆粒及其他雜質(zhì)的泵和一些重要操作崗位用泵應(yīng)設(shè)有備用泵。對于大型的連續(xù)化流程，可適當(dāng)提高泵的備用率，而對于間歇操作，泵的維修簡易，操作很成熟的常常不考慮備用泵。78（5）校核泵的軸功率泵的樣本上給定的功率和效率都是用水試驗出來的，輸送介質(zhì)不是清水時，應(yīng)考慮密度、粘度等對泵的流量、揚程性能的影響。795.2.2換熱設(shè)備的設(shè)計和選用（一）換熱器設(shè)計的一般原則（二）管殼式換熱器的設(shè)計和系列選用80（一）換熱器設(shè)計的一般原則(1)基本要求(2)介質(zhì)流程(3)終端溫差(4)流速(5)壓力降(6)傳熱系數(shù)(7)污垢系數(shù)(8)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)系列81(1)基本要求換熱器設(shè)計要滿足工藝操作條件，能長期運轉(zhuǎn)，安全可靠，不泄漏，維修清洗方便，滿足工藝要求的傳熱面積，盡量有較高的傳熱效率，流體阻力盡量小，還要滿足工藝布置的安裝尺寸等要求。82(2)介質(zhì)流程何種介質(zhì)走管程，何種介質(zhì)走殼程，可按下列情況確定：腐蝕性介質(zhì)走管程，可以降低對外殼材質(zhì)的要求；毒性介質(zhì)走管程，泄漏的幾率小；易結(jié)垢的介質(zhì)走管程，便于清洗和清掃；壓力較高的介質(zhì)走管程，這樣可以減小對殼體的機械強度要求；溫度高的介質(zhì)走管程，可以改變材質(zhì)，滿足介質(zhì)要求；粘度較大，流量小的介質(zhì)走殼程，可提高傳熱系數(shù)。從壓降考慮，雷諾數(shù)小的走殼程。83(3)終端溫差換熱器的終端溫差通常由工藝過程的需要而定。但在工藝確定溫差時，應(yīng)考慮換熱器的經(jīng)濟合理和傳熱效率，使換熱器在較佳范圍內(nèi)操作。一般認(rèn)為：①熱端的溫差應(yīng)在20℃以上；②用水或其它冷卻介質(zhì)冷卻時，冷端溫差可以小一些，但不要低于5℃：84終端溫差（2）③當(dāng)用冷卻劑冷凝工藝流體時，冷卻劑的進口溫度應(yīng)當(dāng)高于工藝流體中最高凝點組分的凝點59℃以上：④空冷器的最小溫差應(yīng)大于20℃：⑤冷凝含有惰性氣體的流體時，冷卻劑出口溫度至少比冷凝組分的露點低5℃。85(4)流速在換熱器內(nèi)，一般希望采用較高的流速，這樣可以提高傳熱效率，有利于沖刷污垢和沉積。但流速過大，磨損嚴(yán)重，甚至造成設(shè)備振動，影響操作和使用壽命，能量消耗亦將增加。因此，比較適宜的流速需經(jīng)過經(jīng)濟核算來確定。根據(jù)經(jīng)驗，常用流速范圍如下。86流體在直管內(nèi)常見流速：冷卻水（淡水）0.7～3.5m/s冷卻用海水0.7～2.5m/s低粘度油類0.8～1.8m/s粘度油類0.5～1.5m/s油類蒸汽5.0～15m/s氣液混合流體2.0～6.0m/s87殼程內(nèi)的常見適宜流速：水及水溶液0.5～1.5m/s低粘度油0.4～1.0m/s高粘度油0.3～0.8m/s油蒸汽3.0～6.0m/s氣液混合流體0.5～3.0m/s88（5）壓力降壓力降一般隨操作壓力不同而有一個大致的范圍。壓力降的影響因素較多，但通常希望換熱器的壓力降在下述參考范圍之內(nèi)或附近。89（6）傳熱系數(shù)傳熱面兩側(cè)的傳熱膜系數(shù)a1、a2如相差很大時，a值較小的一側(cè)將成為控制傳熱效果的主要因素，設(shè)計換熱器時，應(yīng)設(shè)法增大該側(cè)的傳熱膜系數(shù)。計算傳熱面積時，常以小的一側(cè)為準(zhǔn)。90增加a值的方法通常有①縮小通道截面積，以增大流速：②增設(shè)擋板或促進產(chǎn)生湍流的插入物：③管壁上加翹片，提高湍流程度也增大了傳熱面積：④糙化傳熱表面，用溝槽或多孔表面，對于冷凝、沸騰等有相變化的傳熱過程來說，可獲得大的膜系數(shù)。91（7）污垢系數(shù)換熱器使用中會在壁面產(chǎn)生污垢，在設(shè)計換熱器時要慎重考慮流速和壁溫的影響。從工藝上降低污垢系數(shù)，如改進水質(zhì)，消除死區(qū)，增加流速，防止局部過熱等。92（8）盡量選用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)系列盡量選用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)系列，這樣可以提高工程的工作效率，縮短施工周期，降低工程投資。93（二）管殼式換熱器的設(shè)計和系列選用（1）（1）匯總設(shè)計數(shù)據(jù)、分析設(shè)計任務(wù)根據(jù)工藝衡算和工藝物料的要求、特性，獲得物料流量、溫度、壓力和化學(xué)性質(zhì)、物性參數(shù)，取得有關(guān)設(shè)備的負荷、流程中的地位與流程中其他設(shè)備的關(guān)系等數(shù)據(jù)。（2）設(shè)計換熱流程在換熱設(shè)計時，應(yīng)將換熱的工藝流程仔細探討，以利于充分利用熱量，充分利用熱源。94管殼式換熱器的設(shè)計和系列選用（2）（3）選擇換熱器的材質(zhì)根據(jù)介質(zhì)的腐蝕性能和其他有關(guān)性能，按照操作壓力，溫度，材料規(guī)格和制造價格，綜合選擇。（4）選擇換熱器類型根據(jù)熱負荷和選用的換熱器材料，選定某一種類型。（5）確定換熱器中冷熱流體的流向根據(jù)熱載體的性質(zhì)，換熱任務(wù)和換熱器的結(jié)構(gòu)，決定采用并流，逆流或錯流折流等。95管殼式換熱器的設(shè)計和系列選用（3）（6）確定和計算平均溫差Δtm確定終端溫差，根據(jù)化學(xué)工程有關(guān)公式，算出平均溫差。（7）計算熱負荷Q、流體給熱系數(shù)a可用粗略估計的方法，估算管內(nèi)和管間流體的給熱系數(shù)a1、a2。96管殼式換熱器的設(shè)計和系列選用（4）（8）估計污垢熱阻系數(shù)并初算出傳熱系數(shù)K。在有關(guān)書中已詳細敘述，利用現(xiàn)有各種工藝算圖，將公式和經(jīng)驗匯集在一起，可以方便地求取K。在許多設(shè)計工作中，K常常選取一些經(jīng)驗值，作為粗算或試算的依據(jù)，許多手冊書籍中都羅列出各種條件下的K的經(jīng)驗值。但經(jīng)驗值所列的數(shù)據(jù)范圍較寬，應(yīng)作試算，并與K值的計算公式結(jié)果參照比較。97管殼式換熱器的設(shè)計和系列選用（5）（9）算出總傳熱面積A。（10）調(diào)整溫度差，再算一次傳熱面積。在工藝的允許范圍內(nèi)，調(diào)整介質(zhì)的進出口溫度，或者考慮到生產(chǎn)的特殊情況，重新計算Δtm，并重新計算A值。98管殼式換熱器的設(shè)計和系列選用（6）（11）選用系列換熱器。根據(jù)兩次或三次改變溫度算出的傳熱面積A，并考慮有10%~25%的安全系數(shù)，確定換熱器的選用傳熱面積A。從國家標(biāo)準(zhǔn)系列換熱器型號中，選擇符合工藝要求和車間布置（立式或臥式，長度）的換熱器，并確定設(shè)備的臺數(shù)。99管殼式換熱器的設(shè)計和系列選用（7）（12）驗算換熱器的壓力降。一般利用工藝算圖或由摩擦系數(shù)通過化學(xué)工程的公式計算。如果核算的壓力降不在工藝的允許范圍之內(nèi)，應(yīng)重選設(shè)備。（13）畫出換熱器設(shè)備草圖。由設(shè)備機械設(shè)計人員完成換熱器的詳細部件設(shè)計。1005.2.3貯罐容器的選型和設(shè)計（一）貯罐的選擇（二）設(shè)計貯罐的一般程序101（一）貯罐的選擇按使用目的的不同，可分為貯存容器的計量、回流、中間周轉(zhuǎn)、緩沖、混合等工藝容器。102（二）設(shè)計貯罐的一般程序（1）匯集工藝設(shè)計數(shù)據(jù)（2）選擇容器材料（3）容器型式的選用（4）容積計算（5）確定貯罐基本尺寸（6）選擇標(biāo)準(zhǔn)型號（7）開口和支座（8）繪制設(shè)備草圖（條件圖）103（1）匯集工藝設(shè)計數(shù)據(jù)包括物料衡算和熱量衡算，貯存物料的溫度、壓力，最大使用壓力、最高使用溫度、最低使用溫度，腐蝕性、毒性、蒸汽壓、進出量、貯罐的工藝方案等。104（2）選擇容器材料對有腐蝕性的物料可選用不銹鋼等金屬材料，在溫度壓力允許時可用非金屬貯罐、搪瓷容器或由鋼制壓力容器襯膠、搪瓷、襯聚四氟乙烯等。105（3）容器型式的選用我國已有許多化工貯罐實現(xiàn)了系列化和標(biāo)準(zhǔn)化。在貯罐型式選用時，應(yīng)盡量選擇已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品。106（4）容積計算容積計算是貯罐工藝設(shè)計和尺寸設(shè)計的核心，它隨容器的用途而異。①單純用于貯存原料和成品的貯罐②中間貯罐③計量罐、回流罐④緩沖罐、汽化罐⑤混合、拼料罐⑥包裝罐107①單純用于貯存原料和成品的貯罐這類貯罐的體積與需要貯存的物料有十分明顯的關(guān)系。原料的貯存有全廠性的原料庫房貯存和車間工段性的原料貯存。根據(jù)運輸條件和消耗情況，全廠性的貯罐一般主張至少有一個月的耗用量貯存：車間的貯罐一般考慮至少半個月的用量貯存。液體產(chǎn)品貯罐一般設(shè)計至少有一周的產(chǎn)品產(chǎn)量。如廠內(nèi)使用的產(chǎn)品可視下工段（車間）的耗量，貯存下一工段一個月以上或兩個月的使用數(shù)量：如果是出廠的終端產(chǎn)量，作為待包裝貯罐，存量可以適當(dāng)小一些，最多可以考慮半個月的產(chǎn)量。液體貯罐的裝載系數(shù)通?？蛇_80%，這樣可以計算出原料產(chǎn)品的最大貯存量。氣柜一般可以設(shè)計得稍大些，可以達兩天或略多時間的產(chǎn)量。因為氣柜不宜曠日持久貯存，當(dāng)下一工段停止使用時，前一產(chǎn)氣工序應(yīng)考慮停車。108②中間貯罐中間貯罐的使用場合包括原料、產(chǎn)品、中間產(chǎn)品的主要貯罐，當(dāng)它們距工藝設(shè)施較遠，或者原料或中間體間歇供應(yīng)是作調(diào)節(jié)之用，或者需測試檢驗以確定趨向（如多組分精餾確定產(chǎn)品合格與否的中間性貯罐），或者工藝流程中要求切換、翻罐挪轉(zhuǎn)的貯罐等，這一類貯罐有時稱“晝夜罐”，即是考慮一晝夜的產(chǎn)量或發(fā)生量的貯存罐。109③計量罐、回流罐計量罐的容積一般考慮最少為10-15min，多則2h的產(chǎn)量的儲存。計量罐裝載系數(shù)一般只考慮60%-70%，因為計量罐的刻度一般在罐的直筒部分，使用刻度常為滿量程的80%-85%?；亓鞴抟话憧紤]5-10min左右的液體保有量，作冷凝器液封之用。110④緩沖罐、汽化罐緩沖罐的目的是使氣體有一定數(shù)量的積累，保持壓力比較穩(wěn)定，從而保證工藝流程中流量的穩(wěn)定。其容量通常是下游設(shè)備5-10min的用量，有時可以超過15min的用量，以備在緊急時有充裕的時間處理故障、調(diào)節(jié)流程或關(guān)停機器。汽化罐（可加熱可不加熱）的物料汽化空間通常是貯罐總?cè)莘e的一半。汽化空間的容量大小，通常根據(jù)物料汽化速度來估計，一般希望汽化空間足夠下游崗位3min以上的使用量，至少2min左右。111⑤混合、拼料罐化工產(chǎn)品有一些是要隨間歇生產(chǎn)而有波動變化的，如某些物料的固含量、粘度、批pH值、色度等可能在某個范圍內(nèi)波動。為使產(chǎn)物質(zhì)量均一，或減少出廠檢驗的批號分歧，在產(chǎn)品包裝前將若干批料加以拼混，俗稱“混批”。混批罐的大小，根據(jù)工藝條件而定，考慮若干批的產(chǎn)量，裝載系數(shù)約70%（用氣體鼓泡或攪拌混合）。112⑥包裝罐包裝罐一般可視同中間貯罐，原則上是晝夜罐。對于需要及時包裝的貯罐、定期清洗的貯罐，容積可考慮偏小。要根據(jù)工藝條件和要求、貯存條件等決定其有效容積。不同場合下，裝載系數(shù)不一樣。一般在60%~80%左右，某些場合（如汽化空間）可低至50%或更少，有時可以高至85%.113(5)確定貯罐基本尺寸根據(jù)物料密度、臥式或立式的基本要求、安裝場地的大小，確定貯罐的大體直徑。依據(jù)國家規(guī)定的設(shè)備零部件即筒體與封頭的規(guī)范，確定一個尺寸。據(jù)此計算貯罐的長度，核實長徑比，如長徑比太大（即偏長）或太?。雌珗A），應(yīng)重新調(diào)整，直到大體滿意。114（6）選擇標(biāo)準(zhǔn)型號各類容器有通用設(shè)計圖系列。根據(jù)計算初步確定它的直徑、長度和容積，在有關(guān)手冊中查出與之符合或基本相符的標(biāo)準(zhǔn)型號。115（7）開口和支座在選擇標(biāo)準(zhǔn)圖紙之后，要設(shè)計并核對設(shè)備的管口。在設(shè)備上考慮進料、除料、溫度、壓力（真空）、放空、液面計、排液、放凈以及人孔、手孔、吊裝等裝置，并留有一定數(shù)量的備用孔。如標(biāo)準(zhǔn)圖紙的開孔及管口方位不符合工藝要求而又必須重新設(shè)計時，可以利用標(biāo)準(zhǔn)系列型號在訂貨時加以說明并附管口方位圖。容器的支承方式和支座的方位在標(biāo)準(zhǔn)圖系列上也是固定的，如位置和形式有變更時，則在利用標(biāo)準(zhǔn)圖訂貨時加以說明，并附有草圖。116（8）繪制設(shè)備草圖（條件圖）繪制設(shè)備草圖（條件圖）,標(biāo)注尺寸，提出設(shè)計條件和訂貨要求。選用標(biāo)準(zhǔn)圖系列的有關(guān)圖紙，應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)圖的基礎(chǔ)上，提出管口方位、支架等的局部修改和要求，并附有圖紙，作為訂貨的要求。如標(biāo)準(zhǔn)圖不能滿足工藝要求，應(yīng)重新設(shè)計，繪制設(shè)備容器的外形輪廓，標(biāo)注一切有關(guān)尺寸，包括容器管口的規(guī)格，并填寫“設(shè)計條件表”，由設(shè)備專業(yè)的人員，進行非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計。1175.2.4塔器的選型與設(shè)計（一）塔型選擇基本原則（二）填料塔設(shè)計程序（三）板式塔設(shè)計程序118（一）塔型選擇基本原則①生產(chǎn)能力大，彈性好②滿足工藝要求，分離效率高③運轉(zhuǎn)可靠性高，操作、維修方便④結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，造價較低⑤塔壓降小對于真空塔或要求塔壓降低的塔來說，壓降小的意義更為明顯。通常選擇塔型未必能滿足所有的原則，應(yīng)抓住主要矛盾，最大限度滿足工藝要求。119①生產(chǎn)能力大，彈性好隨著化工裝置大型化，生產(chǎn)能力要求盡量地大，而根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，工藝流程中精餾往往是限制環(huán)節(jié)。很多精餾塔設(shè)計中考慮諸如造價、結(jié)構(gòu)或壓降、分離效率等因素較多，而常常未將塔的操作彈性放在重要位置，從而造成投產(chǎn)后設(shè)備不大適應(yīng)工藝條件和生產(chǎn)能力的較大波動。120②滿足工藝要求，分離效率高。工藝上要分離的液體有很多特殊要求，如沸點低、難分離、有腐蝕性、有污垢物等，對塔型要慎加選擇。121（二）填料塔設(shè)計程序（1）匯總設(shè)計參數(shù)和物性數(shù)據(jù)處理（2）選用填料（3）確定塔徑（4）計算填料塔壓降（5）驗算（6）計算填料層高度（7）計算塔的總高度（8）塔的其他附件設(shè)計和選定（9）繪制塔設(shè)備結(jié)構(gòu)圖122（1）匯總設(shè)計參數(shù)和物性數(shù)據(jù)處理包括全塔的物料平衡，塔的溫度、壓力，塔內(nèi)液相和氣相的流量，氣液相物料的密度、粘度、擴散系數(shù)，汽液平衡數(shù)據(jù)、亨利系數(shù)、溶解度數(shù)據(jù)等；根據(jù)要求包括工藝過程中要求塔分離后物料的純度、工藝物料衡算中要求塔的產(chǎn)率等。123（2）選用填料填料是填料塔內(nèi)汽一液接觸的核心元件。填料類型和填料層的高度直接影響傳質(zhì)效果。因而，選擇填料是填料塔設(shè)計的一個重要內(nèi)容。填料選擇有下列要求：比表面積要盡可能大；空隙率盡可能大；填料表面要有較好的液體均勻分布性能，有較好的潤濕性，防止壁流和溝流；氣體通過填料層的阻力要小，并能在填料層中均勻分布；制造容易，價格適當(dāng)；有足夠的機械強度，但又力求質(zhì)輕；不與塔內(nèi)物料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，有較好的化學(xué)穩(wěn)定性。124關(guān)于填料填料的材質(zhì)很多。對于拉西環(huán)來說，常用陶瓷，此類填料除了HF和熱的濃堿液外，能用于所有條件；金屬填料易于加工，可成批生產(chǎn)，應(yīng)用也十分普遍；塑料填料兼有二者的特點，但溫度限制大，不能用于高溫；此外石墨填料、其他輕金屬、貴金屬、稀有金屬填料等。除了選擇填料的型式、形狀外，填料的大小也有一定的要求。具體的種類及其特性可查閱相關(guān)手冊。125（3）確定塔徑D式中

V——氣體的體積流量，m3/s；

u——操作氣速，m/s。操作氣速應(yīng)比泛點氣速小，才能保證塔在操作中不發(fā)生液泛。126關(guān)于塔徑操作氣速與泛點氣速之比為泛點率。通常情況下，泛點率取0.6~0.8；對于易起泡物料體系，泛點率可取0.5或更小；對于加壓塔，泛點率可取稍大一些。目前工程設(shè)計中常用?？颂兀‥ckert）通用關(guān)聯(lián)圖來計算填料塔的泛點氣速和壓降。查出泛點氣速，通過泛點率計算操作氣速（空塔氣速）u之后，可以方便地算出塔徑D。算出的塔徑要根據(jù)國家壓力容器公稱直徑的標(biāo)準(zhǔn)系列進行圓整。塔徑圓整后，再根據(jù)實際塔徑重新計算空塔氣速。127（4）計算填料塔壓降以Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計算填料塔壓降，如果壓降超出工藝要求時，應(yīng)重新估算塔徑；也可由Δp通過Eckert關(guān)聯(lián)圖反求操作氣速u，再重新計算塔徑。為使填料塔能在良好的工況下操作，每米填料層的壓降不能太大，一般正常壓降Δp=147-490Pa，真空操作下Δp≤78.45Pa128（5）驗算塔內(nèi)的噴淋密度應(yīng)按實際塔徑驗算，塔內(nèi)的噴淋密度是否大于最小噴淋密度。如果噴淋密度太小，將不能保證填料充分潤濕，應(yīng)重新調(diào)整計算。129（6）計算填料層高度Z填料層高度的計算是填料塔設(shè)計中重要的一環(huán)。有許多計算方法和經(jīng)驗公式，通常采用“傳質(zhì)單元法”和“等板高度法”。130（7）計算塔的總高度HH=Hd+Z+(n-1)Hf+Hb式中

Hd——塔頂空間高度（不包括封頭），m

Hf——液體再分布器的空間高度，m

Hb——塔底空間高度，m

n——填料層分層數(shù)。液體經(jīng)填料后向下流動時，有趨向塔壁的趨勢，因此每隔一定距離要安裝液相再分布器，以克服壁流現(xiàn)象。再分布器的設(shè)置就確定了填料的分層。再分布器之間的距離Z0，一般如Φ400mm以下的小塔，可以有較大的Z0，如對拉西環(huán)Z0=（2.5-3）D，對于鮑爾環(huán)Z0=（5-10）D。對于大塔，Z0一般不大于6m。131（8）塔的其他附件設(shè)計和選定①支撐板②液體噴淋裝置③液體再分布裝置④氣體分布器⑤除霧器

132①支撐板填料層底部支撐板常被設(shè)計者忽視，而造成阻力過大，特別是孔板式支撐尤為明顯。一般要求滿足兩個條件，即自由截面積不小于填料的空隙率，支撐板強度足以支承填料重量。133②液體噴淋裝置它直接影響到塔內(nèi)填料表面的有效利用率。噴淋裝置形式很多，常見的有彎管式、缺口管式、多孔直管式、蓮蓬頭式噴灑器、分布盤等。134③液體再分布裝置為了防止液相沿塔壁運行，每隔一定高度要有液體再分布裝置。常見的有截錐式和升氣管式分布器。135④氣體分布器為保證氣體分布的均勻性，對于Φ500mm以下的小塔，進氣管可伸至塔中心，末端截成45o向下，使氣流轉(zhuǎn)折而上；對于大塔，可以制成向下的喇叭形擴大口，或制成盤管式。136⑤除霧器當(dāng)空塔氣速較大時，塔頂噴淋裝置可能產(chǎn)生濺液或者工藝過程嚴(yán)格要求氣相中不允許夾帶霧沫，則應(yīng)設(shè)計除霧裝置。常用除霧裝置有折板除霧器、絲網(wǎng)除霧器、旋流板除霧器，或者在液相噴淋裝置與氣體出口之間裝有一段干填料實施填料除霧