环境工程原理-沉降(1)

环境工程原理大型作业重力沉降室的设计重力沉降室是环境工程中常用的一种处理废水悬浮物的设备，具有结构简单、操作方便、运行稳定等特点。

下面将从设计原理、结构和工作原理三个方面进行具体介绍。

1.设计原理：重力沉降室利用重力对废水中的固体颗粒进行沉降分离。

当废水经过沉降室时，由于废水流速的减慢，使得固体颗粒由于自身重力的作用而向下沉降，最终沉积在重力沉降室底部，而清水则从沉降室上部流出。

2.结构设计：重力沉降室的结构应尽量简单，通常分为进水段、沉降段和出水段三部分。

进水段是废水进入沉降室的入口，通常设置在沉降室的一侧，进水段具有一定的宽度，以确保废水能够均匀地进入沉降室。

沉降段即为沉降室的主体部分，其宽度一般为进水段的2倍，以便让废水在沉降室内形成较大的沉降区域。

出水段通常设置在沉降室的另一侧，出水段的宽度与进水段相似，以保持废水流经重力沉降室时的稳定流速。

3.工作原理：当废水进入重力沉降室时，由于重力的作用，其中的固体颗粒会向下沉降，沿着沉降室的底部积累。

同时，为了保持较高的沉降效率，应适当增加沉降室的长度。

较轻的悬浮物则会随着上层水流一同流出沉降室，从出水段排出。

为了进一步提高沉降效果，可以在进水段和出水段之间设置泄流口，以控制进出水的流速，避免流速过快而影响沉降。

为了实现重力沉降室的设计，需要进行一定的工程计算和水力学分析。

首先需要确定废水的流量和水质特点，计算进水段、沉降段和出水段的尺寸和形状。

同时需要考虑沉降室的底部清污装置，以便定期清理沉积的悬浮物。

此外，还需要进行模拟或现场试验，验证设计的合理性，并对工程效果进行评估。

综上所述，重力沉降室的设计是环境工程中的一项重要内容，通过合理选择结构和参数，可以有效地去除废水中的悬浮物，提高水质的处理效果。

通过深入的设计和研究，我们可以进一步完善重力沉降室的性能和工作效率，提升其在环境工程领域的应用价值。

沉降的应用环境工程原理1. 概述沉降是指土地或建筑物由于地下挖掘、填筑或负荷变化等原因而产生的下沉现象。

在应用环境工程中，沉降是一个重要的考虑因素，因为它可能会导致建筑物、道路和其他基础设施的结构破坏或功能受损。

本文将介绍沉降的应用环境工程原理，并通过列举相关原因和影响，帮助读者更好地理解沉降问题。

2. 沉降的原因沉降可以由各种原因引起，包括地下水位变化、地下挖掘、填土压实和荷载变化等。

以下是一些常见的导致沉降的原因：•地下水位变化：当地下水位发生变化时，土壤的含水量和密度也会发生变化，从而导致沉降。

例如，当地下水位下降时，土壤会失去水分，导致其体积缩小，进而引起沉降。

•地下挖掘：地下挖掘工程如地铁建设、隧道开挖等，会改变土体的力学性质，进而引起沉降。

•填土压实：在建设过程中，为了加固地基或填平地面，可能需要进行填土压实。

这样的过程会改变土壤的结构和性质，导致沉降。

•荷载变化：当建筑物或其他结构的荷载发生变化时，土壤会承受不同的力，从而引起沉降。

3. 沉降的影响沉降对应用环境工程有着重要的影响。

以下是一些常见的沉降影响：•结构破坏：沉降可能导致建筑物结构的破坏，例如裂缝、倾斜或坍塌等。

这对建筑物的安全性和使用寿命都会造成威胁。

•功能受损：沉降还可能影响到基础设施的功能，例如道路、桥梁和管道等。

沉降导致的地面不平度会影响交通流畅性，甚至会导致管道断裂或水流中断等问题。

•土壤液化：当土壤所受荷载达到一定程度时，可能会发生液化现象。

液化会导致土壤失去支撑力，从而进一步加剧沉降问题。

•环境影响：沉降还可能对环境造成一定的影响，例如地下水位的变化、土壤污染的扩散等。

4. 沉降的监测和预测沉降的监测和预测是应对沉降问题的重要手段。

以下是一些常见的监测和预测方法：•实地观测：通过在沉降区域设置监测点，并采用测量设备进行实时监测，可以获取沉降的变化情况。

•数值模拟：借助计算机模拟技术，可以预测在不同条件下的沉降情况。

1.2.3.简述土壤污染治理的技术体系。

处理技术利用的主要原理主要去除对象客土法隔离法清洗法（萃取法）吹脱法（通气法）热处理法电化学法焚烧法微生物净化法植物净化法稀释作用物理隔离（防止扩散）溶解作用挥发作用热分解作用、挥发作用电场作用（移动）燃烧反应生物降解作用植物转化、植物挥发、植物吸收/固定所有污染物所有污染物溶解性污染物挥发性有机物有机污染物离子或极性污染物有机污染物可降解性有机污染物重金属、有机污染物4.简述废物资源化的技术体系3.简述沉降分离的原理、类型和各类型的主要特征。

原理：将含有颗粒物的流体（水或气体）置于某种力场（重力场、离心力场、电场或惯性场等）中，使颗粒物与连续相的流体之间发生相对运动，沉降到器壁、器底或其他沉积表面，从而实现颗粒物与流体的分离。

4.比较重力沉降和离心沉降的主要区别。

与重力沉降相比，离心沉降有如下特征：①沉降方向不是向下，而是向外，即背离旋转中心②由于离心力随旋转半径而变化，致使离心沉降速率也随颗粒所处的位置而变，所以颗粒的离心沉降速率不是恒定的，而重力沉降速率则是不变的。

③离心沉降速率在数值上远大于重力沉降速率，对于细小颗粒以及密度与流体相近的颗粒的分离，利用离心沉降要比重力沉降有效得多。

④离心沉降使用的是离心力而重力沉降利用的是重力5.表面过滤与深层过滤的主要区别是什么？各自的定义？表面过滤: ①过滤介质的孔一般要比待过滤流体中的固体颗粒的粒径小②过滤时固体颗粒被过滤介质截留，并在其表面逐渐积累成滤饼③此时沉积的滤饼亦起过滤作用，又称滤饼过滤④通常发生在过滤流体中颗粒物浓度较高或过滤速度较慢的情况。

深层过滤：①利用过滤介质间空隙进行过滤②通常发生在以固体颗粒为滤料的过滤操作中③滤料内部空隙大于悬浮颗粒粒径④悬浮颗粒随流体进入滤料内部，在拦截、惯性碰撞、扩散沉淀等作用下颗粒附着在滤料表面上而与流体分开区别：表面过滤通常发生在过滤流体中颗粒物浓度较高或过滤速度较慢的情况，过滤介质的孔一般要比待过滤流体中的固体颗粒的粒径小。

第四章、质量传递1、传热过程主要有两种：强化传热、削弱传热2、热传递主要有三种方式：热传导、对流传热、辐射传热3、热传导：通过分子、原子和电子的振动、位移和相互碰撞发生的热量传递过程4、对流传热：流体中质点发生相对位移而引起的热量传递过程（流体与固体壁面之间的热传递过程）5、自然对流传热：流体内部温度的不均匀分布形成密度差，在浮力的作用下流体发生对流而产生的传热过程。

6、强制对流传热：由于水泵、风机或其他外力引起流体流动而产生的传热过程。

7、辐射传热的过程：物体将热能变为辐射能，以电磁波的形式在空中传播，当遇到另一个物体时，又被物体全部或者部分吸收而变成热能。

（不需要任何介质作媒体，可以在真空中传播）8、导热系数：反映温度变化在物体中传播的能力。

9、气体的导热系数随温度的升高而增高，在气体中氢气的导热系数最高。

10、液体的导热系数随温度的升高而减小（水和甘油除外）11、晶体的导热系数随温度的升高而减小（非晶体相反）12、多孔性固体的导热系数与孔隙率、孔隙微观尺寸以及其中所含流体的性质有关，干燥的多孔性固体导热性很差，通常作为隔热材料，但材料受潮后，由于水比空气的导热系数大得多，其隔热性能将大幅度下降，因此，露天保温管道必须注意防潮。

14、对流传热与热传导的区别：对流传热存在流体质点的相对位移，而质点的位移将是对流传热速率加快。

15、影响对流传热的因素：物理特征、几何特征、流动特征16、湍流边界层内，存在层流底层、缓冲层和湍流中心三个区域，流体处于不同的流动状态。

17、传热边界层：壁面附近因传热而使流体温度发生变化的区域（存在温度梯度的区域）18、传热过程的阻力主要取决于传热边界层的厚度19、普兰德数：分子动量传递能力和分子热量传递能力的比值20、对流传热系数大小取决于流体物性、壁面情况、流动原因、流动状况、流体是否相变等21、对流传热微分方程式可以看出，温度梯度越大，对流传热系数越大22、求解湍流传热的对流传热系数有两个途径：量纲分析法并结合实验、应用动量传递与热量传递的类似性建立对流传热系数与范宁摩擦因子之间的定量关系23、自然对流：在固体壁面与静止流体之间，由于流体内部存在温差而造成密度差，是流体在升浮力作用下流动。

环境工程原理大型作业--重力沉降室的设计.doc标题：环境工程原理大型作业——重力沉降室设计一、设计背景和目的随着工业化和城市化的发展，环境污染问题日益严重。

废水、废气、废渣等污染物的排放和处理已成为环境保护的重要内容。

在这其中，重力沉降室是一种常见的物理处理方法，用于分离和去除废水中的悬浮物和固体颗粒。

本设计作业旨在根据所给条件，完成一个重力沉降室的设计。

二、设计要求1.已知废水流量：Q=100 m3/h2.已知废水悬浮物浓度：C0=500 mg/L3.已知要求的悬浮物去除率：R=90%4.已知废水水力停留时间：t=1 hour5.已知重力沉降室的底面积与高相等，为长方形，且废水深度为2m6.要求设计一个处理效率高、结构简单、操作方便的重力沉降室。

三、设计步骤1.沉降室尺寸计算根据重力沉降的原理，沉降室尺寸需满足以下条件：沉降室长度 L = (Q/2)1/2 = (100/2)1/2 = 7.07 m沉降室宽度 W = 沉降室长度 L = 7.07 m沉降室高度 H = 废水深度 = 2 m考虑到沉降室的容积及结构，建议将沉降室设计为8mx5mx2m。

2.悬浮物去除率计算根据悬浮物去除率的定义，可得到以下公式：R = (C0-C)/C0x100%其中，C为经过重力沉降室后的废水悬浮物浓度。

根据此公式，可计算出所需的悬浮物去除率：C = (1-R)x C0 = (1-90%)x500 = 50 mg/L因此，经过重力沉降室后，废水中的悬浮物浓度应为50 mg/L。

3.水力停留时间计算根据水力停留时间的定义，可得到以下公式：t = V/Q其中，V为重力沉降室的容积，Q为废水的流量。

根据此公式，可计算出所需的水力停留时间：t = 8x5x2/100 = 0.8 hour因此，废水在水力停留时间内应充分混合和沉淀。

4.操作方式设计重力沉降室的操作主要包括废水流入、静置沉淀和废水流出三个阶段。

根据以上计算结果，可以制定以下操作方式：（1）将废水均匀地引入重力沉降室；（2）废水在沉降室内静置0.8小时；（3）静置后，将废水从沉降室底部排出。

第一章绪论1.“环境工程学”的主要研究对象是什么？2. 去除水中的溶解性有机污染物有哪些可能的方法？它们的技术原理是什么？3. 简述土壤污染治理的技术体系。

4. 简述废物资源化的技术体系。

5. 阐述环境净化与污染控制技术原理体系。

6. 一般情况下，污染物处理工程的核心任务是：利用隔离、分离和（或）转化技术原理，通过工程手段（利用各类装置），实现污染物的高效、快速去除。

试根据环境净化与污染防治技术的基本原理，阐述实现污染物高效、快速去除的基本技术路线。

第二章质量衡算与能量衡算第一节常用物理量1．什么是换算因数？英尺和米的换算因素是多少？2．什么是量纲和无量纲准数？单位和量纲的区别是什么？3．质量分数和质量比的区别和关系如何？试举出质量比的应用实例。

4．大气污染控制工程中经常用体积分数表示污染物的浓度，试说明该单位的优点，并阐述与质量浓度的关系。

5．平均速度的涵义是什么？用管道输送水和空气时，较为经济的流速范围为多少？第二节质量衡算1.进行质量衡算的三个要素是什么？2.简述稳态系统和非稳态系统的特征。

3.质量衡算的基本关系是什么？4.以全部组分为对象进行质量衡算时，衡算方程具有什么特征？5.对存在一级反应过程的系统进行质量衡算时，物质的转化速率如何表示？第三节能量衡算1．物质的总能量由哪几部分组成？系统内部能量的变化与环境的关系如何？2．什么是封闭系统和开放系统？3．简述热量衡算方程的涵义。

4．对于不对外做功的封闭系统，其内部能量的变化如何表现？5．对于不对外做功的开放系统，系统能量能量变化率可如何表示？第四章热量传递第一节热量传递的方式1.什么是热传导？2.什么是对流传热？分别举出一个强制对流传热和自然对流传热的实例。

3.简述辐射传热的过程及其特点4.试分析在居室内人体所发生的传热过程，设室内空气处于流动状态。

5.若冬季和夏季的室温均为18℃，人对冷暖的感觉是否相同？在哪种情况下觉得更暖和？为什么？第二节热传导1. 简述傅立叶定律的意义和适用条件。

《环境工程原理》大型作业题目：3000m3/h重力降尘室的设计学院：环境科学与工程学院专业名称：环境监测与治理技术学号：************学生姓名：指导教师：***2013年 12 月 15 日目录一、前言 (3)二、设计条件 (4)三、设计要求 (4)四、设计说明 (4)1、重力降尘室的工作原理 (4)2、重力降尘室的类型 (5)3、实际性能和测试 (5)五、工艺计算 (5)1、设计降尘室尺寸 (5)2、沉降时间和沉降速度 (5)3、颗粒回收百分率 (6)4、降尘室的隔板数 (7)六、总结 (7)七、参考文献 (7)一、前言大型作业是《环境工程原理》课程的一个总结性教案环节，是培养学生综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。

在整个教案计划中，它也起着培养学生独立工作能力的重要作用。

大型作业不同于平时的作业，在设计中需要学生自己做出决策，即自己确定方案，选择流程，查取资料，进行过程和设备计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。

所以，大型作业是培养学生独立工作能力的有益实践。

通过大型作业,学生应该注重以下几个能力的训练和培养：1. 查阅资料，选用公式和搜集数据(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力；2. 树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力；3. 迅速准确的进行工程计算的能力；4. 用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力。

二、设计条件1、含尘气体成分：炉气和矿石；2、气体密度：0.6kg/m³；3、矿石密度：4500kg/m³；4、黏度：3×10﹣5N·s/㎡；5、气体流量：3000m³/h三、设计要求1、设计方案确定（长宽高）；2、矿尘颗粒沉降流型判断；3、理论上能完全捕集的最小颗粒直径；4、降尘室的隔板数；5、重力降尘室的工艺尺寸计算。

混合体系环境与安全工程学院表面曳力⎰AwdA τsin环境与安全工程学院环境工程原理环境与安全工程学院环境与安全工程学院环境与安全工程学院环境工程原理环境与安全工程学院BHuV s =ts BLu HLu BHV =≤生产能力：结论：降沉室的生产能力（理论）只与为提高Vs ，可将降尘室制成多层环境与安全工程学院4、重力沉降设备【例】采用降尘室回收常压炉气中所含的球形固体颗粒。

降尘室的底面积为10m 2，高和宽均为2m，操作条件下，气体的密度为0.75kg/m3，粘度为2.6×10-5Pa·s ，固体的密度为室的生产能力3m 3/s。

试求（1）理论上能完全捕捉下来的最小颗粒直径；（2）粒径为40μm的粒径的回收百分率；（3）如完全回收直径为10μm的尘粒，在沉降室内需设置多少层水平隔板？解：能完全分离的最小颗粒的沉降速度为s m BL V u s t /3.0103===d 未知，g u d p t min 30006.218)(18⨯≈-⋅=ρρμ假设沉降处于stocks 区核算流型：75.0Re min ==μρd u t t环境与安全工程学院大直径的浅槽，污水由中央伸入液面下的进料口送至液面以下，经水平挡板折流后沿径向扩展，速度减缓。

颗粒沉降，液体缓慢向上，溢流堰流出清液。

颗粒下沉至底部形成沉淀层。

辐流式沉淀池流入装置；流出装置；沉淀区；缓冲区；污泥区；排泥装置；排浮渣装置4、重力沉降设备（3）浓悬浮液沉聚过程沉聚与自由沉降的区别：2d浓悬浮液：颗粒的体积浓度大于0.2%，干扰沉降间歇沉降实验环境与安全工程学院环境工程原理水力分级器利用惯性离心力的作用从气流中分离出尘粒的设备环境与安全工程学院环境与安全工程学院环境与安全工程学院环境工程原理（1）旋风分离器粒级效率曲线粒级效率ηpi 与颗粒直径d i 的对应关系曲线（图2-14）粒级效率曲线理论上为折线，与实际相差较大：原因：受气流漩涡影响，重新卷起效率的估算分割粒径d 50用ηp ～（d/d50）曲线表示)(27.050ρρμ-≈p i u D d 环境与安全工程学院环境与安全工程学院环境工程原理环境与安全工程学院（1）旋风分离器环境与安全工程学院环境工程原理（2）旋液分离器环境与安全工程学院。