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1、多媒体教案,陕西科技大学机电工程学院胡鹏睿,环保设备原理与设计,第一部分 水处理设备原理与设计,污水处理方法,城市污水处理系统构成,不溶态污染物的分离技术是指通过物理作用分离和去除污水中不溶解的悬浮固体（包括油膜、油品）的方法，使用极为广泛。固液分离过程中，按其涉及的原理可以分为两大类：一类是液相受限制，而固体颗粒能在悬浮液中自由运动，可以将其归类于离心沉降、重力沉降或浮选等；另一类是利用介质，使固体颗粒受到限制而允许液相穿过介质，可以将其归类为筛滤截留、过滤等。,第一章 不溶态污染物的分离技术与设备,在整个污水处理工艺流程中使用场合较多，包括污泥的脱水机械在内！,1.1 预处理设备（拦污）,
2、粗格栅作用：拦截污水中的大块污物,提升泵作用：将污水提升到一定高度，使后续单元依靠重力自流运行,细格栅作用：拦截污水中的小块污物,沉砂池作用：除去污水中比重较大、易沉淀的颗粒物质,A段处理,预处理过程,预处理设备主要包括污物拦截装置、沉沙以及起调节、均衡作用的构筑物。在水处理过程中，筛滤设备是一类重要的拦污装置，用于清除污水和雨水泵站以及污水处理厂进水中含有较大悬浮物，保护后续处理设施的正常运行，以及降低其他处理设施的处理负荷。筛滤设备包括格栅、旋转滤网、水力筛网等。 一、格栅（grid） 二、机械格栅除污机（grid spotter) * 三、旋转滤网 四、水力筛网（mesh screen）
3、 五、栅渣处理、运输机械,表1.1 预处理设备,去除较粗大悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行。,选用栅条间距的原则：不堵塞水泵和水处理厂站的处理设备。,格栅由一组（或多组）相平行的金属栅条与框架组成，倾斜安装在进水的渠道，或进水泵站集水井的进口处，以拦截污水中粗大的悬浮物及杂质。,一、格栅,在水处理流程中，格栅是一种对后续处理设施具有保护作用的设备，尽管格栅并非废水处理的主体设备，但因其位处咽喉，故显得相当重要。,1、格栅的作用及分类,格栅的作用,格栅的作用,格栅的作用,按栅条间距分类粗格栅（间距为40100mm）中格栅（间距为1040mm）细格栅（间距为310mm）,表示方法 ： PGA-
4、BL-d 平面格栅 A型, 宽, mm、 长, mm、 间隙, mm,例: A型, B=800 mm, L=1000 mm; d=50 mm 表示为：PGA-8001000-50,格栅的分类：,按栅渣清除方式分类,格栅的清渣方法,人工清渣格栅示意图,格栅,操作平台,滤水板,移动式伸缩臂机械格栅示意图,耙斗,格栅,行走轮,2、格栅设计参数的确定（间隙、形状、倾角、流速、渣量、清渣）,（1）格栅的栅条间隙,确定依据污水类型格栅后所用水泵型号所用格栅类型（粗、细）,一般取值城市污水1025mm机械格栅1050mm不同污水泵型号20150mm,（2）格栅栅条断面形状,圆形断面水力条件好、水流阻力小，但
5、刚度差，一般多采用矩形断面。,（3）格栅的安装倾角 一般采用4575,人工清除栅渣时取低值；若采用机械清除时采用6075 ，特殊类型可达90 。格栅高度一般应使其顶部高出删前最高水位0.3m以上；当格栅井较深时，格栅的上部可采用混凝土胸墙或钢挡板满封，以减小格栅的高度。,过格栅渠道的水流流速,污水过栅条间距的流速,格栅渠道的宽度要设置得当，应使水流保持适当流速,（4）水流通过格栅的流速,（5）格栅拦截的栅渣量 栅渣量与栅条间隙、当地废水特征、废水流量以及下水道系统的类型等因素有关。 栅渣的含水量一般为80%，表观密度约为960kg/m3;有机质高达85%，极易腐烂、污染环境。栅渣的收集、卸装设
6、备，应以其体积为考虑依据。废水处理厂内储存栅渣的容器，不应小于一天截留的栅渣量。,（6）清渣方式 栅渣的清除方法一般按所需的清渣量而定，一般选用人工除污格栅；当栅渣量大于0.2m3/d时应采用机械格栅除污机；一些小型废水处理厂为了改善劳动条件，也采用机械格栅除污机。若采用机械格栅除污机时齿靶移动速度为5-17m/min，则其动力装置（除水力传动外）一般应设在室内，或采用其他保护措施；台数不宜少于2台，如为一台时则应设人工格栅除污以备使用。3、格栅的设计计算及其举例 看书p16-17，找出书中的错误，提问。,二、机械格栅除污机（grid spotter) 机械格栅除污机的类型很多，具体形式分类如
7、表1-1-6所示。总的可分为前清式（或前置式）、后清式（或后置式）、自清式三大类。,XG型旋转式格栅除污机,上海松江东部污水处理厂,上海松江东部污水处理厂,上海松江东部污水处理厂,上海天山水质净化厂,GL型格栅除污机,上海石洞口污水处理厂,上海嘉定水质净化厂曝气沉砂池前细格栅,格栅运行的控制,目前国内机械格栅除污机的行业标准由江苏省宜兴市泉溪环保有限公司负责编制，由国家环保总局在全国颁布实施。下面依据目前国内市场已有的格栅除污产品，介绍其结构特征以及基本动作原理。 1.链条回转式多耙格栅除污机 2.自清式格栅除污机（或回转式固液分离机） 3.弧形格栅除污机4.钢丝绳牵引式格栅除污机5.转鼓式格
8、栅除污机,主要由驱动机构、主轴、链轮、环形牵引链、清污耙板、过力矩保护装置和框架结构等组成。,1.链条回转式多耙格栅除污机,回转式格栅除污机,1.电机减速机 2.主传动链轮轴 3.从动链轮轴 4.链条 5.机架 6.卸料溜板,工作时驱动机构驱动主轴旋转，主轴两侧的主动链轮使两条环形链条做回转运动，在环形链条上均布68块清污板耙，板耙上的耙齿间隙与格栅栅距配合，回转时耙齿插入栅片间隙中上行。由于耙齿设计成双齿状，双齿间呈一夹角，这样当一齿插入栅条缝隙中清捞时，另一齿则与其形成包围之势将固体杂物包围住，不让其脱漏。 当板耙到机体上部时，由于转向导轨及导轮的作用，一部分污物依重力自行落下，剩余粘附在
9、板耙上的污物通过缓冲自净卸污装置刮除。牵引板耙的链条，通常节距为3550mm的套筒滚子链；为延长使用寿命，可采用不锈钢材料。,GL型格栅除污机之工程应用,北京高碑店污水处理厂,杭州市政运河南段治理工程,上海彭越浦泵闸枢纽工程,上海浦东国际机场,2.自清式格栅除污机（回转式固液分离机） 由工程塑料（通常为ABS、尼龙1010）或不锈钢制成的特殊性耙齿，按一定次序相互叠合和串联后装配在耙齿轴上形成封闭式的耙齿链，相邻两根串接轴之间的轴距就是链轮的节距P。应注意耙齿为一个整体结构。,在传动系统的带动下，链轮牵引整个耙齿链（迎水工作面）以2m/min德速度自下而上回转。环形耙齿链的下部浸没在进水渠中，
10、栅面携带水中固体杂物从液体中上行分离出来，液体则从耙齿的栅隙中流过。当耙齿链携带固体杂物达到顶部时，因弯轨和链轮的导向作用，使得前后相邻的两排耙齿之间产生相互错位推移，把附着在栅面上的大部分杂物外推，促使杂物依靠重力脱落卸入污物盛器内。 另一部分粘、挂在齿耙上的污物，在回转至链轮下部时，压力冲洗水子内向外由喷嘴喷淋冲涮；同时，喷嘴相对应的栅面外侧又有橡胶刷做反向旋转涮洗，基本上把栅面污物清除干净。运行示意图见1-1-3所示。,该设备最大的优点是自动化程度高、分离效率高、动力消耗小、无噪音、耐腐蚀性能好，设置了过载安全保护装置，在设备发生故障时，会产生声光报警并自动停机，同时可根据用户需要任意调
11、节设备运行间隔，实现周期性运转；也可根据格栅前后液位差自动控制，并且有手动控制功能以方便检修。同时因该设备具有很强的自净能力，不会发生堵塞现象，所以日常维修工作量很少。 江苏宜兴溪泉环保有限公司生产的HF型回转式固液分离机按机净宽尺寸分为HF3003600型。耙齿栅隙分为1mm、3mm、5mm、10mm、20mm、30mm、40mm、50mm等各种规格，选型由过水量、提升高度、固液分离总量和所分离物质的形状、颗粒大小来选择，同时选配不同的材质，设备标准沟深为1535mm。,HF型回转式固液分离机的安装示意图,北京高碑店污水处理厂,北京酒仙桥污水处理厂,成都自来水六厂,成都自来水五厂,HF型回转
12、式固液分离机的工程应用,黄村污水处理厂所用江苏宜兴溪泉回转式固液分离机,3、弧形格栅除污机 弧形格栅除污机，一般均应用于水位不深的渠道中，其结构形式主要为有旋臂式、摇摆式和伸缩式三种。（1）旋臂式弧形格栅除污机 主要由带电机减速机、旋臂、传动轴、耙齿、弧栅和刮渣板等组成。两端带耙齿的旋臂在带电机减速机的驱动下，以1.53.0r/min的速度绕固定传动轴做360的回转。格栅片依耙齿回转的圆弧运动轨迹制成弧形，设于过水渠道的横截面上，截留过流水体中的污物。工作时，耙齿插入栅片间隙内，自下而上回转，拔除栅渣，旋臂每旋转一周拔污两次，将栅条上拦截的栅渣扒集至栅顶的卸料口。,弧形格栅除污机,1.带电机的
13、减速机 2.联轴器3.传动轴 4.旋臂 5.耙齿6.轴承座 7.除污器 8.弧形栅条,（2）摇摆式弧形格栅除污机,1-弧形格栅 2-刮渣板架 3-曲柄 4-双出轴减速器5-摇杆 6-摆臂及齿 7-电机 8-齿耙缓冲器摇摆式弧形格栅除污机结构示意图,摆臂式格栅除污机由电动机、减速器、四连杆机构、弧栅和刮渣板等组成。双输出轴减速器的曲柄，通过摆臂与机座上的摇杆组成四连杆机构，使摆臂下端的齿耙运动呈曲线轨迹。当曲柄回转至外半径时，耙齿插入弧形栅的栅片间隙内，上行除污，齿耙扒集栅渣上行，当到达弧顶时，带缓冲装置的刮渣板把污物推卸至污物盛器内。 卸污的过程，正式曲柄转入内半径运转，摆臂将耙齿退出栅片，随
14、即下行复位。曲柄每回转一周除污一次，摆臂式弧形格栅除污机占用空间少。,（3）伸缩耙式弧形格栅除污机 液压传动伸缩耙式弧形格栅除污机，由电动液压装置、耙臂、弧形格栅、齿耙、除污器等组成，电动液压驱动机构包括液压动力源、液压马达、双作用液压缸三个主要元件。,耙臂在工作循环开始或完成时，都处于图示水平位置，耙齿收缩与栅片脱开。启动后，电动液压驱动机构运作，耙臂在重力作用下沿旋转轴缓慢下降，直至垂直位置。联动元件使耙臂内的双作用液压缸动作，将齿靶外移伸，插入栅片间隙内，到位后液压马达启动，耙臂自下而上旋转上升除污；将至最高点时，耙齿与除污器刮渣板相交，随耙齿上升，刮渣板将栅渣外推，卸入污物盛器内，此时
15、耙齿达到最高点，驱动液压缸，齿靶收缩复位，完成一个工作循环。 该设备具有让耙功能，当齿靶上行扒污受阻，转矩达到一定值时，液压马达内压力升高而自行关闭。齿靶自动收缩，而后再次启动，耙臂向上旋约数秒行程（由可调延时继电器控制，通常调整值为2-4s时间），接着齿耙再度伸出，插入栅片间隙内，重新旋升扒污。若齿靶不能插入到位，以上动作程序会重复执行，确保安全运行。,液压传动伸缩耙式弧形格栅除污机规格性能表,3、移动式格栅除污机 移动式格栅除污机适用于多台平面格栅或超宽平面格栅，均布置在同一直线上或移动的工作轨迹上，以一机替代多机，依次有序地逐一除污。 主要形式有：移动式钢丝绳牵引伸缩臂格栅除污机、移动式
16、钢丝绳牵引耙斗格栅除污机、移动式钢丝绳牵引抓斗格栅除污机等，以耙斗式应用居多。,（1）移动式钢丝绳牵引伸缩臂格栅除污机,移动式钢丝绳牵引伸缩臂格栅除污机，主要由卷扬机提升机构、臂角调整机构和行走机构等组成。 卷扬机提升机构：由电动机、涡轮-蜗杆减速器和开式齿轮减速做减速驱动卷筒，由钢丝绳牵引四节矩形伸缩臂套管组成的耙臂。耙斗固定在末级耙臂的端部。 耙齿由钢板制成并焊接在耙斗上，耙斗内有一块借助杠杆作用动作的刮污板，刮除耙斗内的污物。耙臂和耙斗的下降靠其自重，上升则靠钢丝绳的牵引力，在卷筒的另一端还有一堆开式齿轮，带动螺杆螺母，由螺母控制钢丝绳在卷筒上的排列，避免由于钢丝绳叠绕而导致动作不准确（
17、乱绳）,臂角调整机构：由电动机经皮带传动和涡轮-蜗杆减速器带动螺杆螺母，螺母和耙臂铰接在一起。在耙臂下伸前，应使耙斗脱开格栅。在耙斗刮污前，应使耙斗接触格栅。这两个动作通过改变臂角的大小来实现。 行走机构：由电动机经涡轮-蜗杆减速器和开式齿轮减速，带动槽轮沿着轨迹行走。 该机的供电方式是悬挂式移动电缆，各种动作由人工控制机上的按钮实现。污物被耙上来后，可由皮带运输机运至料斗，待积累到一定数量时装车运走。 在设计制造这种除污机时，应注意使伸缩臂内摩擦表面平直光滑，避免卡住；还应注意耙斗齿的间距和格栅相适应，以及行走时的定位准确。,（2）移动式钢丝绳牵引耙斗格栅除污机 主要由卷扬机机构、钢丝绳、耙
18、斗、绳滑轮、耙斗张合装置、机械过力矩保护、移动行车和定位装置等组成。 整机定位扒污动作、耙斗升降、耙斗张合、耙斗污物刮除等于固定安装的钢丝绳牵引式格栅除污机相同，唯上机架与下机架分体，上机架全部设在移动行车上。 除污时，移动到位，上下机架对位准确，耙斗即可顺利下放除污，除污完毕移动一个齿靶有效宽度，继续除污，直至栅面污物清除完毕。格栅前后水位差达到正常值时止。,4、转鼓式格栅除污机,安装尺寸,ZG型转鼓式格栅除污机的结构,转鼓式格栅除污机又称细格栅过滤器或螺旋格栅机，是集细格栅除污机、栅渣螺旋提升机和栅渣螺旋压榨机于一体的设备。 格栅片按栅间隙制成鼓形栅框，处理水从栅框前流入。累计在栅条上的滤
19、渣又形成过滤层进一步起到过滤作用，从而提高了栅渣的过滤效率。当栅框前后的水位差到达设定值时，减速电机自动启动，安装在中心轴上的旋转齿靶回转清污。其清渣齿伸入栅条之间，将所有滤渣去除；当清渣齿靶把污物扒集至栅框顶点的位置时(12点），开始卸渣（能靠自重下坠的栅渣卸入栅渣槽）。为了清理齿上的滤渣，清渣齿靶能自动倒转15o，被栅框顶端的清渣齿板把粘附在耙齿上的栅渣自动刮除，卸入栅渣槽。栅渣由槽底螺旋输送器提升，至上部压榨段压榨脱水后外运，栅渣固含量可达3545%。,ZG型转鼓式格栅除污机安装方式,三、旋转滤网 旋转滤网通过传动装置使链形网板连续转动，拦截及排除水源内大于网孔直径的悬浮脏污物和颗粒杂质
20、，为供水系统中的主要拦污设备。由于其不能拦截水体中较大的杂物（如漂木、浮冰、树杈、芦苇等），因此在旋转滤网前应设置粗格栅或格栅除污机。 大致可以分为板框型、转鼓形和连续传送带型三种。滤网可用不锈钢、尼龙丝、铜丝或镀锌铜丝编织而成，网孔孔眼大小根据拦截对象选用，一般为0.110mm。工作时可设置在渠道内或取水构筑物内，由于旋转滤网截留的污物颗粒较小，一般可顺排水沟内排出。,图 转鼓型旋转滤网结构示意图1-转鼓池 2-转鼓 3-水位浮球 4-刮刀 5-滤渣挤压机 6-调整轮 主要由转鼓池、转鼓滤网、传动装置、挤压装置和除渣装置组成。待处理的水进入转鼓池后，转鼓绕水平轴旋转，水由转鼓外进入，水中的细
21、小杂物被截留在鼓外，并随转鼓转出，经滤渣挤压轮挤压脱水，最后由刮刀刮下。,沈阳电力机械总厂生产的鼓形旋转滤网,3、微滤机 微滤机是一种机械过滤装置，其构造包括水平转鼓和金属滤网。转鼓和滤网安装在水池内，水池内还设有隔板。转鼓转动的圆周速度一般为30m/min，2/3的转鼓浸在水中。滤网为含钼的不锈钢丝制成，孔径有60m、35m、23m等三种，也有采用100m孔径的金属丝网。 微滤机的工作原理是通过金属网细孔进行过滤。污水从转鼓的空心轴管通过金属网孔过滤后流入水池。截留在网上的悬浮物，随着转鼓转动到上面时，被冲洗水冲下，收集在转鼓内，随同冲洗水一起从空心轴出口派出。微滤机的过滤操作及冲洗工程均为
22、自动进行。,空心轴进水渠电机 反冲洗设备 集水斗槽 集水渠反冲洗排水管支撑轴承水池微滤机结构示意图,四、水力筛网、适用条件 水力筛网适用于从低浓度悬浮液中去除固体杂质，是一种简单、高效、维护方便的筛网装置。在国外已用于工业废水的处理、城市污水的处理以及回收有用的固体杂物，国内已用于印染废水、禽类加工等工业废水处理。 用于污水处理时，BOD的去处效率约相当于初次沉淀池。当处理生活污水时，水力筛网每米宽度的流量通过能力约为200m3/d，单台水力筛网处理量可达4000m3/d。其作用与一座约为180m2的澄清池相近，而一个水力筛网占地面积不到5m2。,水力筛网一般用于处理水量不太大的条件，目前国内
23、已应用的水里筛网其进水宽度在1m左右，国外的有的达2m。使用中应给筛网定期冲洗，以保证正常运行。2.类型及特点 筛网通常用金属丝或化学纤维编织而成，金属丝网的机械强度大，便于过滤后清扫污物，使用寿命长，但价格贵。筛网形式有转鼓或转盘式、振动式、回转链带式和固定式斜筛等多种。不论何种形式，其结构要既能截留污物，又便于卸料和清理筛面。筛孔尺寸可根据需要在0.151.0mm之间选取。,（1）固定平面/曲面式水力筛网 污水从进水管进入布水管，使流速减缓，并使进水沿筛网宽度均匀分布。水经筛网垂直落下，水中杂物沿筛网斜面落到污物箱或小车内。,固定曲面式水力筛网的结构与固定平面式水力筛网的结构基本类似。出水
24、有直接流入渠道和用法兰连接出水管两种形式。,GL型筛网外形及安装尺寸,（2）旋转式水力筛网 筛体呈锥柱形，污水从小端进入，在从小端到大端的流动过程中过滤，由于水的冲击力和重力作用产生圆周力，从而使筛体旋转。这种水力旋转筛网在国内已经使用于印染废水中的猫、水分离处理。,水力筛网构造示意图,筛余物,进水管,不透水部分,旋转式水力筛网结构示意图,转筒筛网,振动筛网,五、栅渣处理输送机械(自学）1、螺旋输送机 螺杆输送机、无轴螺旋输送机2、螺旋压榨机3、皮带输送机,评述：国产的拦污设备近几年有了很大的改进，在使用材质上用有不锈钢的链条和栅条，延长了使用寿命；在清污传动机构中普遍增加了安全保护措施，过扭矩的保护已从单纯扭矩安全销的方式发展到使用液压控制保护装置机械过扭及电子控制装置，移动式清污机定位精度有了较大的提高。 今后需要进一步做好拦污设备的系列化和标准化工作，进一步改善产品的防腐蚀性能，增加设备运转的可靠性和提高设备的自动化水平，降低电耗等等。拦污设备中应注意附属栅渣输送、打包等设备的开发工作和格栅井臭气防治的技术装备，减少二次污染，改善污水厂的环境。,
