环境工程设计-方法选择与工艺流程设计

治污工艺 选择原则
合法性 先进性 可靠性 结合实际情况 简洁和简单 安全性
选择方法
收集资料 设备、设施、仪器等的落实 全面比较
治污工艺路线的最终确定
[例1] 汽车、家具喷漆，印刷等行业排放出的含苯 系物有机废气的治理，其处理方法有几种可供选择。
实际中，要根据具体的情况来确定处理的工艺路 线，如果排放要求较为严格，可采用几种处理方法联 合使用：
（3）物料计算 在物料衡算的基础上求出废气、废水
或固体废弃物及它们中的污染物、处理 剂等进、出处理系统的各种物料的质量、 体积和成分等，最后汇总出物料平衡表 或原材料消耗表。
通过物料衡算，设计工作由定性转入
定量阶段，可以正确地进行能量计算、 设备计算和工艺流程设计。
（4）能量计算
根据能量衡算确定传入或传出的热量， 加热剂（或燃料）或冷却剂的消耗量， 同时结合设备设计，可算出设备的传热 面积，最后得出能量消耗综合表。能量 计算一般在物料计算后结合设备设计一 起进行。
第四章 方法选择与工艺流程设计
污染治理 系统设计
非工艺设计 工艺设计
土建 电气
控制 动力 采暖 通风 给排水
工艺设 计任务
污染治理方法选择 工艺流程设计
主体设备与辅助设备 间的工艺关系
主要物料
物料流向
能量变化
辅助物料
设备设计与选择
主体设备工艺参数确定 辅助设备选型
工艺管道设计：主、辅设备间联通的管道设计
（5）设备设计与选择 通过计算，确定保证达到处理能力和达标排放
的设备结构和尺寸。对非标准设备必须进行单独 的设计计算，对标准设备则根据计算结果进行选 择。
在某些环境工程设计中（例如湿法烟气脱硫
系统中烟气再加热设备的设计，催化燃烧法处理 有机废气系统中利用燃烧后的高温净化气预热低 温待处理有机废气换热器的设计等），设备的设 计也包括换热面积的大小，因此“设备设计”和 “能量计算”常结合在一起进行。
（9）其他非工艺设计项目的考虑
当车间工艺设计基本告一段落后，其他 非工艺设计项目（设备的机械设计、自 动控制、土建、采暖、通风、动力、电 气等）就要着手进行。这些非工艺项目 设计的根据是由工艺设计提供的资料。 因此在进行工艺设计的同时，就要考虑 其他非工艺设计的条件，以使其他非工 艺设计能更好地为治理工艺服务。
设备设计的最后结果是得到“设备示意图” 和“设备一览表”。
（6）车间（工段）布置设计
目的是解决厂房、场地的配制与设备的 排列问题。
首先要对车间的各工段、动力间、 机修间、化验室、仓库、办公室等作出 整体布置和厂房轮廓设计；整体布置和 厂房轮廓设计基本就绪后，即可进行设 备的排列与布置工作。车间布置设计常 同建筑及其他非工艺设计项目发生密切 关系，设计工作常是交错进行的。在施 工图设计阶段，尚有设备安装设计。
流程运行操作条件和控制方式 非工艺项目的条件提出 工艺流程图、车间工段布置图 编制概/预算书
（1）治理方法的选择
治理方法和工艺路线的选择是所有环 境工程设计最重要的开端，必须对各种治 理方法作全面的分析，进行技术经济比较， 选择合理的治理方法。
（2）工艺流程设计
以图解的形式表示出整个治理过程的全 貌，即从待处理的废气、废水或固体废 弃物到处理达标排放或实现无害化，需 要经过那些过程和设备，这些设备之间 的关系、衔接以及它们的相对位差如何， 并对流程图作出叙述等。一般而言，工 艺流程设计开始最早而结束最晚。
预处理
焦碳去除漆皮 水幕
纤维过滤
净化 吸收
深度 净化
吸附
风机
烟囱
含苯有机废气处理大致工艺路线
[例2] 啤酒生产主要以玉米和大麦为原料，加入啤酒 花和鲜酵母进行酿造而成。其废水主要包括浸麦废水 、糖化废水、废酵母液、洗涤废水和冷却排水等。污 水中的主要成分为糖类和蛋白质，主要水质指标为 COD = 1000～2500 mg/L，BOD = 700 ～ 1500mg/L， SS = 300 ～ 600mg/L，pH = 5～6，属于中等浓度可生 物降解的有机废水。该废水处理工艺路线有以下几种 选择：
运行费用较高
处理浓度较高
冷凝法 能回收有用物质 燃烧法 工艺简单
运行费用高，只适 处理浓度较高 用高浓度废气
运行费用高
处理浓度较高
电晕法 生化法
工艺简单、管理方 便
处于实验阶段
运行费用低、无二 生物抗冲击能力差 处于实验阶段 次污染
例如：汽车、家具、印刷 等行业的有机废气治理的 工艺路线选择：
含苯有 机废气
处理效 果 中等 良好 良好
中等 较好 良好
较好
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投资状 况 中等 较高 较高
较高 较高 中等
中等
运行费 用 中等 较高 高
高 高 较高
较低
含苯有机废气处理方法对比（续）
处理方 法
吸收法
优点
缺点
工艺路线较为简单 吸收液处理
备注
处理浓度较高
吸附法 处理效果好
吸附剂再生费用高 处理浓度较低
催化法 处理效果好
含苯有机废气处理方法对比
处理方 法 吸收法 吸附法 催化法
冷凝法 燃烧法 电晕法
生化法
处理原理
气体在液体 中的溶解度 吸附剂较大 的表面积 催化剂降低 活化能
降低温度达 到露点 燃烧使有机 物氧化 电晕放电的 物化过程
微生物的生 命活动
主要设 备 吸收塔
吸附塔
催化燃 烧塔 冷凝器
燃烧器
电晕反应 器 生化反应 器
选择说明： ①如果废水浓度较大，需要进行多级才能达到 排放标准； ②同时有高浓度和低浓度废水时要分别进行处理； ③如果场地较小，要选择占地较小的处理工艺。
（7）工艺管道设计
大部分工作在施工图设计阶段完成，其 主要内容有：管道设计（包括各种介质、 管径计算、管道材料、管壁厚度和选择 以及管道的配置等）；管道地沟断面条 件、位置的确定；管道架设方法；管架、 保温设计等。
（8）工艺系统的操作条件和控制条件
需要提供两个文件，即: a）系统检测、控制条件，是自控人 员进行工作的基础；以及， b）统操作条件/规程，是系统运行的 规范
（10）绘制设计图纸，编制设计说明书。 图纸包括PFD图、PID图、平面布置图、 甚至立面布置图等，还要编制设计说明 书。
（11）编制概（预）算书 概算是根据初步设计的内容，大概计算 每项工程项目建设费用的文件，列入初 步设计文件；预算是根据施工图设计内 容，计算每项工程项目建设费用的文件， 列入施工图设计文件。