環(huán)境工程專業(yè)的化工原理教學

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一、環(huán)境工程工藝單元設(shè)計與單元操作

該醫(yī)院廢水處理工藝由多個工藝單元組成，每個工藝單元又對應一個或多個單元操作。根據(jù)不同功能定義各個工藝單元的名稱，而根據(jù)功能的不同，工藝單元需設(shè)置相應的操作設(shè)備。

1.1調(diào)節(jié)池

調(diào)節(jié)池一般用來均化原廢水，防止由于原水水質(zhì)和水量的波動對后續(xù)生物處理單元產(chǎn)生破壞性的影響。其容量通常取決于需調(diào)蓄的原水水量和變化系數(shù)。為了保證均化效果，通常還設(shè)有攪拌器，為了截留流體中較大尺寸的固形物，一般設(shè)置相應尺寸的格柵。經(jīng)均化的原水經(jīng)水泵通過管道輸送到下一單元。此部分涉及的單元操作有攪拌、過濾和流體輸送，均可通過化工原理講授的相應內(nèi)容確定設(shè)備的參數(shù)，進而為設(shè)備選型提供依據(jù)。

1.2接觸氧化池

接觸氧化工藝即通過在曝氣池內(nèi)設(shè)置填料，使微生物在填料上與廢水及空氣接觸，從而實現(xiàn)有機物的好氧氧化。接觸氧化池的體積通常采用有機負荷的方式進行計算，也可采用經(jīng)驗上的水力停留時間計算，取決于微生物降解能力及廢水水質(zhì)。采用鼓風曝氣，通過微孔曝氣器擴散空氣，產(chǎn)水溢流進入下一單元。涉及的單元操作主要是流體輸送，即風機的計算。通過有機負荷計算確定所需風量，由池體高度，加上管路阻力損失，可得到風機的揚程，進而為設(shè)備選型提供依據(jù)。

1.3MBR池

MBR工藝采用微濾膜進行固液分離，采用抽吸泵出水。池底設(shè)置曝氣器用來擴散空氣并緩解膜污染，采用鼓風機曝氣。池體體積可采用容積負荷的方式進行計算，也可采用經(jīng)驗上的水力停留時間計算，同樣取決于微生物氧化廢水中有機物的能力。曝氣量通過有機負荷或經(jīng)驗上的氣水比獲得。底部還設(shè)有污泥回流泵，用于將MBR中的一定量活性污泥回流至接觸氧化池或排放至污泥沉淀單元。此工藝單元涉及的單元操作有過濾、流體輸送等。通過計算可確定膜通量，進而確定膜面積，確定風機、膜出水泵和污泥回流泵的型號等，為系統(tǒng)設(shè)備的選擇提供依據(jù)。

1.4污泥沉淀池

污泥沉淀池用于接收接觸氧化池和MBR池的剩余污泥并進行沉降分離，上清液回流至接觸氧化池，可選用斜管(板)沉淀池、豎流沉淀池和輻流沉淀池等。對于小型的污水處理工程，斜管(板)沉淀池的應用較多。涉及的單元操作主要是機械分離中的沉降分離，經(jīng)過計算，能夠獲得沉淀池的尺寸。

1.5污泥脫水

污泥脫水一般先采用機械分離的方式，除去大部分非結(jié)合水，之后采用干燥的方式，進一步去除污泥水分，以便于運輸。污泥的機械脫水一般采用壓濾、過濾和離心的方式，在水處理工程中帶式壓濾采用的比較多，也相對成熟。涉及的單元操作主要是機械分離，通過計算，可確定壓濾機的型號及功率。對于小型污水處理系統(tǒng)，干燥采用自然干化的比較多，利用太陽光照射，將污泥中的非結(jié)合水氣化，對應的是干燥的單元操作，通過干燥速率的計算，可確定干化床的面積。

1.6氣體處理系統(tǒng)

氣體處理系統(tǒng)收集調(diào)節(jié)池、接觸氧化池、MBR池、污泥沉淀池等排出的廢氣，利用引風機將廢氣引出，并經(jīng)高效過濾器過濾后排放。涉及的單元操作主要有流體輸送和過濾，同樣通過單元操作的計算，可獲得風機和過濾器的型號和功率。

二、單元操作對投資與運行費用的影響

工藝單元由一個至多個單元操作組成，通過單元操作的計算，為土建投資、設(shè)備投資，以及運行費用提供了依據(jù)。單元操作以費用最低為目標，使工藝設(shè)計更為合理，因此單元操作的計算決定了環(huán)境工程的投資與運行費用。

三、結(jié)語

化工原理針對單元操作進行教學，強調(diào)單元操作的原理和計算，這為環(huán)境工程工藝單元設(shè)備的選型提供了基礎(chǔ)和依據(jù)，并最終決定設(shè)備的投資和運行費用。因此，化工原理教學對環(huán)境工程設(shè)計至關(guān)重要，在教學過程中，將環(huán)境工程工藝單元設(shè)計與單元操作相互融合，在課堂講授和課程設(shè)計中引入具體的設(shè)計案例，給出具體污染源，讓學生在查閱資料、進行工程分析的基礎(chǔ)上，利用已有的參數(shù)進行設(shè)計，更能使學生有切身的體會，理論聯(lián)系實際，獲得更好的教學效果，從而提高學生的設(shè)計與工程實踐能力。

作者：李琪 于俊利 曹井國 單位：天津中天海盛環(huán)?？萍加邢薰?天津科技大學材料科學與化學工程學院