环保设备基础(李永峰)

《环保设备基础》是按照社会各界对环境设备原理和设计所需的专业人才的要求进行编写，注重理论知识与实践的结合，巧妙地将各力学、生物学等知识融合到环境设备原理和设计中，重点介绍了环境设备研发的原理基础和理论，环境设备包含的几大类型，如水污染处理设备，大气污染设备和固废处理设备，然后介绍了环境设备中涉及到的一些经济理论基础，对于控制环境设备的研发具有重要的意义。针对高等教育的特点和培养目标，注重理论和实践相结合，突出环境设备原理的研究和设计的专业素质和技能的培养。 

全书共分为五篇，13章。*篇为环保设备通用基础，包括生物反应器设计基础、环境工程中的检测及控制设备、钢制容器与塔设备和污染控制配套设备技术。第二篇为水污染处理设备，包括不溶态污染物去除、生物处理和污泥处理设备。第三篇为大气污染处理设备，涉及气态净化系统、尘粒和气态污染物净化设备。第四篇为固体废物处理与资源化设备选用，涉及压实、破碎、焚烧和热解等设备。第五篇环保设备设计与应用经济分析指标，涉及技术、投资和管理分析等知识。本书可作为高等院校环境工程、环保设备工程、环境科学、环境管理和市政工程等专业的教学用书，也可供环境保护领域的技术人员、管理人员参考使用。

李永峰，东北林业大学林学院，教授 博士生导师，主要教学经历（授课名称、起止时间、授课对象、授课学时、所在单位等）

《环境工程微生物学》：2006.9-2012.12；本科，32学时，东北林业大学

《环境毒理学》：2006.9-2012.12；本科，32学时，东北林业大学

《环境生物学》：2006.9-2011.7；本科，32学时，东北林业大学

《中国可持续发展》：2006.9-2012.12；本科，32学时，东北林业大学

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《固体废弃物污染控制工程》：2006.9-2011.7；本科，32学时，上海工程技术大学

《生物化学》：2006.9-2011.7；本科，32学时，上海工程技术大学

《环境伦理学》：2006.9-2011.7；本科，32学时，上海工程技术大学

《生命科学概论》：2006.9-2011.7；本科，32学时，上海工程技术大学

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主要教学、科学研究、实践经历（项目名称、项目来源、鉴定结论、获奖情况等）

1. 《环境生物技术原理与应用》研究生精品课程建设，2009-2010，东北林业大学

2. 《环境生物与毒理》研究生精品课程建设，2009-2010，东北林业大学

3. 强化发酵制氢系统产氢效能的技术与设备(2006AA05Z109)，国家863

东北林木良种基地普查，2007-2010，国家林业局

 

绪言1

1环保产业的概念2

2我国环保产业的现状3

3环保设备的分类4

4环保设备的特点6

第一篇环保设备通用基础7

第1章生物反应器设计基础8

1.1生物反应器化学计量基础学8

1.2生物反应器的生物学基础9

1.2.1细胞学动力学9

1.2.2生长动力学方程10

1.2.3产物形成动力学方程11

1.2.4高浓度基质以及产物的抑制动力学12

1.2.5环境因素对生长及代谢的影响12

1.3生物反应器的质量传递13

1.3.1气-液质量传递13

1.3.2机械搅拌生物反应器的质量传递14

1.3.3气体搅拌生物反应器的质量传递14

1.3.4液体-微生物之间的质量传递15

1.3.5微生物活性对质量传递的增强作用15

1.3.6粒子间的质量传递作用15

1.4生物反应器的热量传递15

1.5生物反应器的剪切力问题16

1.5.1剪切力对微生物的影响16

1.5.2剪切力对动物细胞的影响16

1.5.3剪切力对酶反应的影响17

第2章环境工程中的检测及控制设备18

2.1生化过程主要检测的参变量18

2.2生化过程常用检测方法和仪器19

2.2.1检测方式及仪器19

2.2.2主要参数检测原理及仪器19

2.3生物传感器的研究开发和应用23

2.3.1生物传感器在微生物反应过程的应用23

2.3.2生物传感器的类型及结构原理24

第3章环保过程钢制容器与塔设备的设计29

3.1钢制容器与塔设备概述29

3.1.1压力容器、塔设备的结构与分类29

3.1.2钢制常压容器的范围与分类31

3.1.3钢制容器及塔设备设计的基本要求31

3.1.4钢制容器或塔设备设计的相关参数33

3.2内压容器的设计33

3.2.1内压容器筒体的强度设计33

3.2.2内压封头设计34

3.3外压容器的设计35

3.3.1外压容器的稳定性及压力设计35

3.3.2外压圆筒的设计36

3.3.3加强圈设计37

3.4钢制常压容器的设计37

3.4.1钢制立式圆筒形储罐的设计38

3.4.2大型罐体设计制造中的新技术39

3.5塔设备的结构强度设计41

3.5.1塔体强度的计算41

3.5.2塔设备的支座以及强度计算42

第4章环境污染控制配套设备技术45

4.1泵的选用及相应基础45

4.1.1离心泵45

4.1.2往复泵49

4.1.3污水污物潜水泵49

4.2水处理系统管道设计51

4.2.1管子的规格、选择及连接51

4.2.2管件52

4.2.3阀门53

第二篇水污染处理设备57

第5章不溶态污染物去除设备设计原理与应用58

5.1格栅58

5.1.1格栅的类型及应用58

5.1.2格栅的设计原理59

5.2混凝设备59

5.2.1混凝剂及投加设备59

5.2.2混合设备与反应设备62

5.3排砂设备64

5.4气浮设备66

5.4.1分散空气气浮设备67

5.4.2溶气气浮设备68

5.4.3电解气浮设备70

5.5滤池的形式与选择71

5.5.1微孔过滤(微滤机)71

5.5.2表面过滤71

5.5.3快滤池的设计72

5.5.4深层过滤装置73

5.6沉淀池73

5.6.1沉淀类型73

5.6.2平流式沉淀池73

5.6.3竖流式沉淀池74

5.6.4辐流式沉淀池75

5.6.5斜板式沉淀池75

第6章水污染生物技术原理及设备77

6.1生物膜法污水处理原理77

6.1.1普通生物滤池77

6.1.2高负荷生物滤池78

6.1.3塔式生物滤池78

6.1.4生物转盘80

6.1.5生物接触氧化池80

6.2污水厌氧处理设备81

6.2.1厌氧生物滤池82

6.2.2厌氧接触法83

6.2.3升流式厌氧污泥床法(UASB)83

6.2.4两相厌氧反应器84

6.3膜分离设备84

6.3.1电渗析设备85

6.3.2反渗透设备86

6.3.3超滤设备87

第7章污泥处理设备91

7.1污泥机械脱水设备91

7.1.1机械脱水的理论基础91

7.1.2污泥脱水用真空过滤机92

7.1.3板框压滤机93

7.1.4厢式压滤机94

7.1.5带式压滤机94

7.2国内外典型污泥机械脱水设备94

7.3污泥热干化与焚烧设备97

7.3.1污泥热干化与焚烧设备设计原理97

7.3.2完全焚烧及其设备98

7.4污泥输送设备99

7.4.1螺旋输送设备 100

7.4.2容积式输送泵 100

7.5污泥浓缩设备104

7.5.1污泥浓缩原理104

7.5.2重力浓缩104

7.5.3气浮浓缩107

7.5.4转筒式浓缩机108

7.5.5离心浓缩设备110

7.5.6螺压浓缩机111

7.6污泥消化稳定设备111

7.6.1污泥的厌氧消化111

7.6.2污泥的好氧消化处理113

第三篇大气污染处理设备115

第8章尘粒污染物控制原理与设备116

8.1机械式除尘器116

8.1.1重力沉降室117

8.1.2惯性除尘器119

8.1.3旋风除尘器120

8.2湿式除尘器127

8.2.1湿式除尘器的除尘原理127

8.2.2湿式除尘器的能耗与效率128

8.3电除尘器128

8.3.1电除尘器原理128

8.3.2电除尘器的结构及设计131

8.4过滤式除尘器134

8.4.1过滤除尘原理134

8.4.2常用滤料的种类及选用135

8.4.3袋式除尘器136

8.4.4颗粒层除尘器140

第9章气体污染物净化设计与设备143

9.1集气罩的设计143

9.1.1集气罩的捕气机理和结构143

9.1.2集气罩性能与设计146

9.2气态污染物净化原理与设备149

9.2.1吸收法净化原理与设备149

9.2.2填料塔的设计153

9.3吸附法净化原理与设备156

9.3.1吸附法净化设计原理156

9.3.2固定床吸附器的设计158

9.4冷凝法净化原理与设备160

9.4.1冷凝法净化设计原理160

9.4.2国内外典型冷凝法净化设备161

9.5催化法净化原理与设备166

9.5.1催化法净化原理166

9.5.2一般催化法净化设备和工艺167

9.6燃烧法净化原理与设备169

9.6.1燃烧法净化原理169

9.6.2燃烧法净化典型类型170

第四篇 固体废物处理与资源化设备选用175

第10章固体废物处理的资源化分析176

10.1固体废物处理与资源化概述176

10.1.1固体废物处理方法176

10.1.2固体废物资源化技术177

10.2固体废物处理设备选用基本要求177

10.2.1固体废物的性质177

10.2.2固体废物处理的目的178

10.2.3固体废物处理设备的技术适应性178

第11章固体废物处理设备选型180

11.1固体废物的压实设备180

11.1.1固体废物压实设备设计原理180

11.1.2国内外典型固体废物压实设备181

11.2固体废物的破碎设备182

11.2.1固体废物破碎设备设计原理182

11.2.2国内外典型固体废物破碎设备183

11.3固体废物的分选设备187

11.3.1固体废物分选设备设计原理187

11.3.2国内外典型固体废物分选设备188

11.4固体废物的脱水设备197

11.4.1固体废物脱水设备设计原理197

11.4.2国内外典型固体废物脱水设备197

11.5固体废物的焚烧设备200

11.6固体废物的热分解设备202

11.7固体废物的堆肥化设备203

11.7.1固体废物堆肥化设备设计原理203

11.7.2国内外典型固体废物堆肥化设备203

第五篇环保设备设计与应用经济分析指标207

第12章垃圾收集运输及粉煤灰等综合利用设备208

12.1垃圾收集运输设备208

12.1.1QN99型城市混装生活垃圾拣选系统208

12.1.2后装压缩式垃圾车208

12.2粉煤灰综合利用设备214

12.2.1粉煤灰制砖原料处理设备214

12.2.2CJC型反击锤式破碎机215

12.2.3破碎机216

12.2.4PEX型颚式破碎机216

12.2.5PWX型卧式防尘细碎机216

12.2.6喷射气流粉碎机217

12.2.7SFJ型粉碎机218

12.2.8柱磨机218

12.2.9LNX-1600A型行星式轮碾混合机219

12.2.10LN型湿式轮碾机219

12.2.11CJZ型连续振动磨219

12.2.12XLH型行星式轮碾混合机220

12.2.13SLH型双螺旋锥形混合机221

12.2.14混凝土砌块地砖成型机222

12.2.15QWS-120型水泥瓦成型机222

12.2.16QF3-35型路面砖砌块成型机222

12.2.17硬塑挤砖机223

12.2.18粉煤灰建材成型设备223

12.2.19粉煤灰气流分选机224

第13章环保设备经济指标及分析226

13.1收益类指标226

13.2耗费类指标226

13.3综合类指标227

参考文献230

环境是人类社会赖以生存和发展的重要依靠。当前，随着人类经济、社会的快速发展，人类对环境问题越来越重视。因此，大量的环保设备的研究工作正在如火如荼地进行着，这些环保设备的研发将缓解当前日益严重的环境问题，对发展循环经济具有十分重要的作用。但这些环保设备的研发涉及跨学科、跨领域的知识，很多研发人员对此内容了解不够深入。因此，编制和汇总环保设备中涉及的相关领域的知识刻不容缓。环保设备原理是以能够处理相应的污染物为目的，利用跨学科、跨领域等知识和方法对环保设备的原理进行研究。而环保设备的设计主要是利用工程技术的概念，以力学为基础，利用各种设计手段和技术方法将环保设备原理中涉及的相关知识转化为能够在现实生活中实际使用的技术设备，从而使得目标污染物达到设计的目的和相应的排放要求，确保环境工程项目的质量能够达标，同时也为环境工程设施的运行和维护提供安全保障，环保设备的研发工作是控制环境工程的质量和成本的重要环节。全书内容主要包含环境污染控制通用及配套设备、水污染处理设备、大气污染处理设备、固体废物处理与资源化设备和环保设备设计与应用经济分析指标五个方面。第一篇环保设备通用基础包括第1章～第4章，第二篇水污染处理设备包括第5章～第7章，第三篇大气污染处理设备包括第8章、第9章，第四篇固体废物处理与资源化设备选用包括第10章、第11章，第五篇环保设备设计与应用经济分析指标包括第12章、第13章。本书内容力求准确全面、系统完整、方便使用。全书图文并茂，内容翔实，既强调了环保设备的理论基础，又注重环保设备的设计基础和典型环保设备设计分析和装置图，是具有较强的实用性和可操作性强的范本。本书的特点是按照社会各界对环保设备研发和设计专业人才的要求进行编写，注重理论知识与实践的结合，巧妙地将力学、生物学等知识融合到环保设备原理和设计的介绍中，重点介绍了环保设备研发的原理基础和理论，环保设备包含的几大类型，如水污染处理设备、大气污染处理设备和固废处理设备，然后介绍了环保设备中涉及的一些经济理论基础，对于促进环保设备的研发具有重要的意义。针对高等教育的特点和培养目标，注重理论和实践相结合，突出对环保设备原理的研究和设计的专业素质和技能的培养。诚望各位读者在使用过程中提出宝贵的意见，同时使用本教材的学校可免费获取电子课件。可与李永峰教授联系（[email protected]）。本书的出版得到黑龙江省自然科学基金（No.E201354）、黑龙江省高等教育教学改革项目（JG2014010625）、国家“863”项目（No.2006AA05Z109）和上海市科委重点技术攻关项目（No.071605122）的技术成果和资金的支持，特此感谢！由于编写时间和水平有限，书中不妥之处在所难免，真诚希望有关专家和读者批评指正。也希望此书的出版能够起到抛砖引玉的作用，促进我国环保设备建设事业更好、更快地发展。

环境是人类社会赖以生存和发展的重要依靠。当前，随着人类经济、社会的快速发展，人类对环境问题越来越重视。因此，大量的环境设备的研究工作正在如火如荼的进行着，这些环境设备的研发将缓解当前日益严重的环境问题，对发展循环经济具有十分重要的作用。但这些环境设备的研发涉及到跨学科、跨领域等知识，很多研发人员对此内容了解不够深入。因此，编制和汇总环境设备中涉及到的相关领域的知识刻不容缓。环境工程设备原理是以能够处理相应的污染物为目的，利用跨学科、跨领域等知识和方法对环境设备的原理进行研究。而环境设备的设计主要是利用工程技术的概念，以力学为基础，利用各种设计手段和技术方法将环境设备原理中涉及到的相关知识转化为能够在现实生活中实际使用的技术设备，从而使得目标污染物或者设计的目的达到相应的要求，从而确保环境工程项目的质量能够达标，同时也为环境工程的运行和维护提供安全保障，环境设备的研发工作时控制环境工程的质量和成本的重要环节。全书内容主要包含了环境污染控制通用及配套设备、水污染处理设备、大气污染设备、固体废物处理与资源化设备和环保设备设计与应用经济分析指标等五个方面。第一篇环境污染控制通用及配套设备部分包括第1~4章，第二篇为水污染处理设备部分包括第5~7章，第三篇大气污染设备部分包括了第8~9章，第四篇固体废物处理与资源化设备部分包括了第10~11章，第五篇环保设备设计与应用经济分析指标部分包括了第12~13章。本书内容上力求准确全面、系统完整、方便使用。全书图文并茂，内容翔实，既强调了环境设备原理的理论基础，又注重环境设备的设计基础和典型环境设备设计分析和装置图。是具有较强的实用性和可操作性强的示范本。本书的特点是按照社会各界对环境设备原理和设计所需的专业人才的要求进行编写，注重理论知识与实践的结合，巧妙的将各力学、生物学等知识融合到环境设备原理和设计中，重点介绍了环境设备研发的原理基础和理论，环境设备包含的几大类型，如水污染处理设备，大气污染设备和固废处理设备，然后介绍了环境设备中涉及到的一些经济理论基础，对于控制环境设备的研发具有重要的意义。针对高等教育的特点和培养目标，注重理论和实践相结合，突出环境设备原理的研究和设计的专业素质和技能的培养；诚望各位读者在使用过程中提出宝贵的意见，同时使用本教材的学校可免费获取电子课件。可与李永峰教授联系（[email protected]）。本书的出版得到黑龙江省自然科学基金（No.E201354）、黑龙江省高等教育教学改革项目（JG2014010625）、国家“863”项目（No.2006AA05Z109）和上海市科委重点技术攻关项目（No.071605122）”的技术成果和资金的支持，特此感谢！