环保设备设计基础教材

环境资源 给水设施运营 资源再生 环境能源资源
中国
环境保护产品生产 水污染治理设备 空气污染治理设备 固体废物处理处置与 回收利用设备 噪声与振动控制没备 放射性与电磁波污染 防护设备 污染治理专用药剂和 材料 环境监测仪器
洁净产品生产 低毒低害产品 低排放产品 可生物降解产品 低噪声产品 有机食品
两者之间的关系： ρb=（1-ε）ρP
环保设备设计基础
讲授顺序
大气： 颗粒污染物：重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器、袋
式除尘器、颗粒层除尘器、湿式除尘器、电除尘器（重点） 气态污染物：吸收、吸附、冷凝、气固催化反应器 集气罩、气体输送管网的设计、运行管理 水： 物理法及物理化学法相关设备：格栅、沉淀池、气浮设备、
快滤池 生物法处理设备：活性污泥法处理系统设备、生物滤池、
当前的环保产业主要包括：环保设备制造业、环境工程和软件服务业以及自 然生态保护业
环保设备的概念及其分类
环境工程设备是以控制环境污染为主要 目的的设备，也称环境保护设备或环保 设备。
由于目前我国的环保产业尚未健全，环保产业 基本上等同于环保机械设备开发产业。
1、按照环保设备的功能分类 2、按设备的构成分类 3、按设备的性质分类
3.20% 2.00% 17.80% 3.40%
复合增长率 1995-2000
0.60% 3.70% 2.50% -3.80% 0.60% 1.20%
4.10% 4.20% 2.20% 0.60% 10.00%
3.20% 3.60% 6.00%
环保产业
环保工业
1 2
3
环保设备
1、环保产业 2、环保工业 3、环保设备 环保产业主要是指以防治污染、改善生态、保护资源为目的所进行的技术开 发、产品生产、商品流通、资源利用、信息服务、工程承包等各项事业的总称。
原因在于它们都与尘粒在流体中运动的动力特性有关。
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平均粒径
算术平均粒径：所有单一颗粒粒径的算术平均值； M1=Σ(dini)/Σni
几何平均粒径 M2=Σ(nilndi)/Σni
平均平方根粒径、平均立方根粒径
其他特殊表示的粒径：
分割粒径dc50：指某除尘器的分级效率为50%的尘粒粒径； 它是一种表示除尘器性能的很有代表性的粒径。
污染防治
物理化学法：混凝、浮选、吸附、萃取、汽提。。。 隔振：橡胶隔振器、钢弹隔振器、螺旋压缩弹簧。。。
声 隔声:
节能减排。。。 渣
消声: 阻性消声器、抗性消声器 减量化：压实、破碎、脱水 无害化
资源化：分选、堆肥、热分解、焚烧
环保设备设计基础的课程特点及学习要求：
1、掌握环境工程原理、环境工艺设计等基础知识 2、熟悉环境工程中水、气、声、渣的各项治理方法、原
比重
49.9% 0.6% 13.9% 19.0% 2.5% 5.5% 8.5% 25.4% 9.7% 1.8% 8.6% 4.8% 0.6% 24.6% 14.8% 7.8% 2.0% 100.0%
增长率 1999-2000
3.50% 5.10% 3.00% -6.50% -0.10% 5.10%
3.30% 3.60% 3.70% 4.40% 8.30%
3、城市污水处理设备向处理能力5×104m350×104m3/d的大型设备发展。
大气污染防治领域
燃煤烟气净化技术 在实验室研究和实际应用中，适合中小型锅
炉的网膜塔除尘脱硫系统、双击式除尘脱硫工艺、 旋转喷雾半干法烟气脱硫小型试验装置等都取得 初步成效。 烟气脱氮进展
整体分级低NOX燃烧技术2000年1月通过鉴定 目前在新建300MW及以上锅炉上已装有低氮燃烧器。
工业噪声污染治理仍然是噪声控制的主 导市场。
环境工程设备的选用与设计原则
成套设备中的单体设备 原则：按照处理工艺的要求，逐一对它们进行选型或设计，然
后再组成具有某种处理功能的成套设备。 通用设备的选用原则
差异性：价格、性能、使用寿命、安全维修方面。 原因：制作材料、产地、生产厂家不同。 原则：合理性（满足处理工艺的要求）
固体废弃物处理处置技术
城市垃圾处理技术 城市垃圾处理技术市场仍以填埋处置占主导
地位，约占90%，混合垃圾堆肥由于二次污染和生 产的肥料市场不通畅，呈下降趋势，垃圾焚烧技 术市场继续扩大。
噪声控制技术
除交通噪声与震动控制工程建设市场继 续增长外，室内建筑声环境设计，特别 是高层住宅建筑配套设备噪声与震动污 染控制称为市场发展的新热点。
生物转盘、生物接触氧化处理装置（重点）
噪声 隔振装置、阻性消声器、抗性消声器
固体废物： 压实设备、破碎设备、分选设备、脱水设备、焚烧设备、
热分解设备、堆肥化设备
环保设备设计与应用的技术经济分析
参考书目
教材： 金兆丰.《环保设备设计基础》.化学工业出版社 胡洪营.《环境工程原理》.化学工业出版社 郝吉明.《大气污染控制工程》.高等教育出版社 高廷耀.《水污染控制工程》.高等教育出版社 刘颖辉.《噪声污染控制技术》.科学出版社 宁平.《固体废物处理与处置》.高等教育出版社 规范： 注册环保工程师专业考试复习教材（第三版第三册）.中
我国环保设备的现状和发展趋势
1993年以来我国环保产业的发展情况 单位：亿元
注： 1993～2004年数值来源于各年度的调查统计数据；2008年为估算值。
环保设备组成与比例
水处理技术与设备方面
1、生物法与物化法结合，生物法中厌氧工 艺与好氧工艺相结合，是处理工业废水的 发展趋势。
2、废水深度处理技术亦可称为水处理技术 比较活跃的领域。
2、设备与工艺之间的配套性强——必须结合现场数据进 行专门的工艺设计，采用形影最经济的工艺方法和合理选 择设备，否则难以达到预期的治理目的。
3、设备工作条件差异大——由于各种污染源的具体情况 不同，环保设备在污染源中的工作条件有较大的差异。
4、设备具有兼用行——环保设备与其他行业的部分机械 设备结构相似，存在着相互兼用性，即环保设备可以应用 于其他行业，其他行业的有关机械设备也可以应用于治理 环境污染。
分类
类别：按照环保设备的功能分类 水污染治理设备 空气污染治理设备 固体废弃物处理处置设备 噪声与振动控制设备 放射性与电磁污染防护设备
按环保设备构成分类
按环保设备性质分类
机械类设备
工作性质
单体设备
容器类设备
环
来自百度文库
保
通用设备
成
使用范围
套
设
专用设备
备 管道、阀门、压力表、流量计等
机械类环境工程设备由运动机械构件构成的 设备。 通用设备（标准设备/定型设备）
2. 可吸入颗粒物（PM10，Inhalable Particles ）：指悬浮在 空气中的空气动力学直径≤10μm的颗粒物。
主N化O要合和N气物O2等态为。污主染）物、：碳含氧硫化化合合物物（（CO以和SCOO2为2）主、）有、机含化氮合化物合及物卤（素以
一 粉尘的粒径
粉尘的粒径 单一粒径
(1)投影粒径：用光学显微镜或电子显微镜测得的粒径； 包括 定向粒径dF：粉尘在某一确定方向上的最大投影距离； 定向面积等分粒径dM：在某一确定方向上将粉尘投影 面积二等分的线段长度； 投影圆等值粒径dH：与粉尘投影面积相等的圆的直径；
定义：单位粒径间隔宽度时的频率分布，即粒径间隔宽度
Δdp=1μm时尘样质量占尘样总质量的百分数。
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fi
gi d pi
mi m0
d pi
mi d pi m0
三 粉尘的物理性质
粉尘的密度 真密度
定义：将粉尘间及其内部的空气排出后，粉尘自身单位体积 的质量，以ρP表示；
堆积密度 定义：自然堆积状态下单位体积粉尘的质量，以ρb表示；
温习大气污染控制工程中的几个基本概念
大气污染物的种类
按污染物存在的形态可分为两大的类：
1. 气溶胶状态（颗粒态）的污染物
2. 气体状态的污染物
我国环境空气质量标准中，按颗粒大小分为：
1. 总悬浮颗粒物（TSP，Total Suspended Particles）：指悬 浮在空气中的空气动力学直径≤100μm的颗粒物。
按照国家、行业、部门标准生产的，可 由不同厂家生产，若干生产行业可以通用。 专用设备（非标准设备）
主要在环境保护行业使用的、经特殊设 计、制造的设备。
容器类环境工程设备
没有运动构件的静止设备，主要指设备的外部壳体。按其承 压形式可分为：
常压设备-仅仅承受容器内介质的静止压力，主要用来储 存物料或充作常压反应器的壳体。(<0.1MPa)
大气 水
土地&矿藏 能源 生态
工业活动： 生产 输送 消费
废弃物 和污染
环境保护产业
环保产业特点描述
九十年代初期前的高速增长是发达国家污染治理投 资带动的增长
环保产业的发展需要经济发展的支持； 发达国家有强大的环保产业； 拉美、东亚(包括中国)正在成为新的市场
全球环保产业产值的变化
全球环保产业区域排名
环境保护服务 环境技术服务 环境咨询服务 污染设施运营管理 废旧资源回收处置 环境贸易与金融服务 环境功能服务等
废物循环利用 对工业废物的 再利用和资源 化，包括工业固 体废物、废水 (液)、废气等的 再利用和资源 化。
自然生态保护 自然保护区建设 生态示范区建设 生态恢复与治理
环保产业的意义
自然资源 & 资源工业：
理、设计要求 3、了解材料设备的相关知识 4、了解国家出台的政策、标准、设计手册和规范 5、了解国内外相关的技术、设备发展状况
美国(EBI)
环保产业的界定
环境服务 环境检测和分析 污水处理厂运营 固态垃圾管理 有害垃圾管理 修复/工业服务 环境咨询&工程
环境设备 水设备&化学材料 仪器&信息系统 空气污染控制设备 废物管理设备 工艺&防治技术
国环境科学出版社
重力除尘器、惯性除尘器 旋风除尘器
绪论
颗粒层除尘器 袋式除尘器
除尘：颗粒态污染物 湿式除尘器
气
电除尘器
气态污染控制：吸收、吸附、冷凝、气固催化
生态修复。。。
物理法: 格栅、筛滤、离心、澄清、过滤、隔油
环境保护
生物法：活性污泥法、生物膜法 水 化学法：中和、沉淀、氧化还原、催化氧化、电解、焚烧。。。
筛分粒径：即尘粒能够通过的最小筛孔的宽度；
众径：粒径分布中频度最大时对应的粒径；
中位径：粒径分布的累积频率（质量）等于50%时对应的粒径
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二 粒径分布
粉尘的粒径分布 频率分布
定义：指粒径由dp至dp+Δdp之间的尘样占尘样总质量的百分数。
显然有：
频率密度分布
gi
mi m0
100%
gi 100% mi m0
（2）几何当量直径 球等体积粒径dv；等表面积径； 体面积径；周长径等等。
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(2)物理当量径：与被测粉尘的某一物理量相同的球形粉尘的直径； 包括 Stokes粒径ds：指与被测尘粒密度相同、沉降速度相 同的球形粒子直径； 空气动力径da：指与被测尘粒在空气中的沉降速度相同、 密度为1000kg/m3的球形粒子的直径； Stokes粒径和空气动力径是除尘技术中应用最多的两种粒径，
中低压设备-需承受较高的介质工作压力，主要是带封头 的圆筒形、球形构件。（0.1~10MPa)
高压设备 (10~100MPa)
需根据具体处 理工艺的要求，专门 进行设计和制造
环保设备的特点
1、产品体系庞大——拥有几千个品种、几万种规格，多 数产品彼此之间结构差异大，专用性强，标准化难度大， 难于形成批量产品。
全球环保产业的产值分布
美国环保产业产值分布
行业分类
环境服务 环境检测和分析 污水处理厂 固态废物管理 有害废物管理 修复/工业服务 环境咨询&工程
环境设备 水设备&化学材料 仪器&信息系统 空气污染控制设备 废物管理设备 工艺&防治技术
环境资源 给水设施 资源再生 环境能源资源
总计
2000
102.3 1.2 28.4 39 5.1 11.2 17.4 52.1 19.8 3.6 17.6 9.9 1.2 50.5 30.3 16 4.2 204.9
先进性（设备各方面的性能达到先进水平） 安全性（安全可靠，无事故隐患） 经济性（具有合理的性价比）
专用设备的设计原则 A.根据处理工艺流程确定处理设备的类型； B.确定制造设备的材料； C.汇集设计条件和参数； D.选定设备的基本结构形式； E.计算确定设备的基本尺寸； F.选择标准图纸和设备的标准化 G.汇总列出设备一览表； H.向有关专业人员提出设备设计的技术要求和进度要求； I.设计完成后应核对工艺要求，如有差错及时修改。