(-)塑料的组成 塑料是以树脂为主要成分,添加能改善性能的填充剂、增塑剂、稳定剂、固化剂、润滑剂 发泡剂、着色剂、阻燃剂、防老化刑等制成的 树脂是相对分子质量不固定的,在常温下呈固态、半固态或流动态的有机物质,在塑料中起 胶黏各组分的作用,占塑料的40%-100%,如聚乙烯、尼龙、聚氯乙烯、聚酰胺、酚醛树脂等, 大多数塑料以所用树脂命名。填充剂主要起增强作用,可以使塑料具有所要求的性能。增塑剂用 来增加树脂的塑性和柔韧性。稳定剂包括热稳定刑和光稳定剂,可提高树脂在受热、光、氧作用 时的稳定性。润滑剂用来防止塑料黏着在模具或其他设备上。固化剂能将高分子化合物由线型结 构转变为交联体型结构的物质。发泡剂是受热时会分解,放出气体的有机化合物,用于制备泡沫 塑料等 (二)常用塑料 塑料按受热时的性质可分为热塱性塑料和热固性塑料。热塑性塑料受热时软化或熔融,冷却 后硬化,并可反复多次进行。它包括乙烯(PE)、聚氯乙烯(PV℃C)、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、 聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚四氟乙烯等。热固性塑料在加热、加压并经过一定时间后即固化 为不溶、不熔的坚硬制品,不可再生。常用热固性塑料有酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、呋喃 树脂、有机硅树脂等。 塑料按功能和用途可分为通用塑料、工程塑料和特种塑料。通用塑料是指产量大、用途广 价格低的塑料。主要包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、氨基塑料等,产量 占塑料总产量的75%以上。工程塑料是指具有较高性能,能替代金属用于制造机械零件和工程构 件的塑料。主要有聚酰胺、ABS、聚甲醛、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树 脂等。特种塑料是指具有特殊性能的塑料,如导电塑料、导磁塑料、感光塑料等 陶瓷 传统的陶瓷材料是黏土、石英、长石等硅酸盐类材料,而现代陶瓷材料是无机非金属材料的 统称。按原料可分为普通陶瓷(硅酸盐材料)和特种陶瓷(人工合成材料)。按用途可分为日用陶瓷、 结构陶瓷和功能陶瓷等。拉性能可分为高强度陶瓷、高温陶瓷、耐磨陶瓷、耐酸陶瓷、压电陶瓷 光学陶瓷、半导体陶瓷、磁性陶瓷等。 陶瓷材料具有极高的硬度、优良的耐磨性,弹性模量高、刚度大,抗拉强度很低但抗压强度 很高,塑性、韧性低,脆性大,在室温下几乎没有塑性,难以进行塑性加工。陶瓷的熔点很高 大多在2000℃以上,因此具有很高的耐热性能:线胀系数小,导热性差。陶瓷的化学稳定性高, 抗氧化性优良,对酸、碱、盐具有良好的耐腐蚀性。大多数陶瓷具有高电阻率,少数陶瓷具有半 导体性质。许多陶瓷具有特殊的性能,如光学性能、电磁性能等。 四、复合材料 由两种或两种以上在物理和化学上不同的物质结合起来而得到的一种多相固体材料称为复合 材料。复合材料不仅具有各组成材料的优点,而且还具有单一材料无法具备的优越的综合性能 故而复合材料发展迅速,在各个领域得到了广泛应用。 (一)复合材料的分类和性能 复合材料是由两种或两种以上的物质组成的,通常分成两个基本组成相:一是连续相,称为 基体相,主要起粘接和固定作用:另一相是分散相,称为增强相,主要起承受载荷作用。复合材 料按基体材料可分为树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料等:按増强材料的类型
16 (一)塑料的组成 塑料是以树脂为主要成分，添加能改善性能的填充剂、增塑剂、稳定剂、固化剂、润滑剂、 发泡剂、着色剂、阻燃剂、防老化刑等制成的。 树脂是相对分子质量不固定的，在常温下呈固态、半固态或流动态的有机物质，在塑料中起 胶黏各组分的作用，占塑料的 40％-100％，如聚乙烯、尼龙、聚氯乙烯、聚酰胺、酚醛树脂等， 大多数塑料以所用树脂命名。填充剂主要起增强作用，可以使塑料具有所要求的性能。增塑剂用 来增加树脂的塑性和柔韧性。稳定剂包括热稳定刑和光稳定剂，可提高树脂在受热、光、氧作用 时的稳定性。润滑剂用来防止塑料黏着在模具或其他设备上。固化剂能将高分子化合物由线型结 构转变为交联体型结构的物质。发泡剂是受热时会分解，放出气体的有机化合物，用于制备泡沫 塑料等。 (二)常用塑料 塑料按受热时的性质可分为热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料受热时软化或熔融，冷却 后硬化，并可反复多次进行。它包括乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、 聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚四氟乙烯等。热固性塑料在加热、加压并经过一定时间后即固化 为不溶、不熔的坚硬制品，不可再生。常用热固性塑料有酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、呋喃 树脂、有机硅树脂等。 塑料按功能和用途可分为通用塑料、工程塑料和特种塑料。通用塑料是指产量大、用途广、 价格低的塑料。主要包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、氨基塑料等，产量 占塑料总产量的 75％以上。工程塑料是指具有较高性能，能替代金属用于制造机械零件和工程构 件的塑料。主要有聚酰胺、ABS、聚甲醛、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树 脂等。特种塑料是指具有特殊性能的塑料，如导电塑料、导磁塑料、感光塑料等。 三、陶瓷 传统的陶瓷材料是黏土、石英、长石等硅酸盐类材料，而现代陶瓷材料是无机非金属材料的 统称。按原料可分为普通陶瓷(硅酸盐材料)和特种陶瓷(人工合成材料)。按用途可分为日用陶瓷、 结构陶瓷和功能陶瓷等。拉性能可分为高强度陶瓷、高温陶瓷、耐磨陶瓷、耐酸陶瓷、压电陶瓷、 光学陶瓷、半导体陶瓷、磁性陶瓷等。 陶瓷材料具有极高的硬度、优良的耐磨性，弹性模量高、刚度大，抗拉强度很低但抗压强度 很高，塑性、韧性低，脆性大，在室温下几乎没有塑性，难以进行塑性加工。陶瓷的熔点很高， 大多在 2000℃以上，因此具有很高的耐热性能；线胀系数小，导热性差。陶瓷的化学稳定性高， 抗氧化性优良，对酸、碱、盐具有良好的耐腐蚀性。大多数陶瓷具有高电阻率，少数陶瓷具有半 导体性质。许多陶瓷具有特殊的性能，如光学性能、电磁性能等。 四、复合材料 由两种或两种以上在物理和化学上不同的物质结合起来而得到的一种多相固体材料称为复合 材料。复合材料不仅具有各组成材料的优点，而且还具有单一材料无法具备的优越的综合性能。 故而复合材料发展迅速，在各个领域得到了广泛应用。 (一)复合材料的分类和性能 复合材料是由两种或两种以上的物质组成的，通常分成两个基本组成相；一是连续相，称为 基体相，主要起粘接和固定作用；另一相是分散相，称为增强相，主要起承受载荷作用。复合材 料按基体材料可分为树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料等；按增强材料的类型
和形态可分为纤维增强复合材料、颗粒増强复合材料、叠层复合材料、骨架复合材料、涂层复合 材料等 复合材料具有高的比强度、比模量(弹性模量与密度之比)和疲劳强度性能好,断裂安全性髙, 抗冲击性差,横向强度较低。 (二)常用复合材料 1.树脂基复合材料 树脂基复合材料是将树脂浸到纤维和纤维织物上固化而制成。在成型模具上涂树脂、铺织物, 然后固化而成 (1)玻璃纤维增强塱料又称为玻璃钢,基体相为树脂,分散相为玻璃纤维。根据树脂的性质 可分为热固性玻璃钢和热塑性玻璃钢。热固性玻璃钢密度小、强度髙、耐蚀性好、绝缘好、绝热 性好、吸水性低、防磁、弹性模量低、刚度差、耐热性低。热塑性玻璃钢强度比热固性玻璃低, 但韧性、低温性能良好,线胀系数低。玻璃钢主要用于制造仪表盘、耐酸碱油的容器、管道,冷 却塔等。 2)碳纤维增强塑料基体相为树脂,分散相为碳纤维。碳纤维增强塑料密度小,比强度 比模量髙,抗疲劳性、减摩耐磨性、耐蚀性、耐热性优良,垂直纤维方向的强度、刚度低。在化 工行业主要用于容器、管道。 3)石棉纤维增强塑料基体材料主要有酚醛、尼龙、聚丙烯树脂等,分散相为石棉纤维 化学稳定好和电绝缘性良好,主要用于汽车制动件、阀门、导管、密封件、化工耐蚀件、隔热件、 电绝缘件、耐热件等。 2.金属基复合材料 金属基复合材料是将金属与增强材料利用一定的工艺均匀混合在一起而制成,基体相为金属 常用的基体金属有铝、钛、镁等;常用的纤维增强材料有硼纤维、碳纤维、氧化铝纤维、碳化硅 纤维等,颗粒增强材料有碳化硅、氧化铝、碳化钛等 金属基复合材料具有高的强度、弹性模量、耐磨性、冲击韧性,好的耐热性、导热性、导电 性,不易燃,不吸潮,尺寸稳定,不老化等优点,大大扩展了金属材料的应用范围。但密度较大 成本较高,有的材料工艺复杂。 3.陶瓷基复合材料 陶瓷基复合材料是将陶瓷与增强材料利用一定的工艺均匀混合在一起而制成,基体相为陶瓷, 常用的增强材料有氧化铝、碳化硅、金属等 陶瓷具有耐高温、耐磨、耐蚀、高抗压强度和弹性模量等优点,但脆性大、抗弯强度低。但 陶瓷基复合材料的韧性、抗弯强度都大大提高
17 和形态可分为纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料、叠层复合材料、骨架复合材料、涂层复合 材料等。 复合材料具有高的比强度、比模量(弹性模量与密度之比)和疲劳强度性能好，断裂安全性高， 抗冲击性差，横向强度较低。 (二)常用复合材料 1.树脂基复合材料 树脂基复合材料是将树脂浸到纤维和纤维织物上固化而制成。在成型模具上涂树脂、铺织物， 然后固化而成。 (1)玻璃纤维增强塑料 又称为玻璃钢，基体相为树脂，分散相为玻璃纤维。根据树脂的性质 可分为热固性玻璃钢和热塑性玻璃钢。热固性玻璃钢密度小、强度高、耐蚀性好、绝缘好、绝热 性好、吸水性低、防磁、弹性模量低、刚度差、耐热性低。热塑性玻璃钢强度比热固性玻璃低， 但韧性、低温性能良好，线胀系数低。玻璃钢主要用于制造仪表盘、耐酸碱油的容器、管道，冷 却塔等。 （2）碳纤维增强塑料 基体相为树脂，分散相为碳纤维。碳纤维增强塑料密度小，比强度、 比模量高，抗疲劳性、减摩耐磨性、耐蚀性、耐热性优良，垂直纤维方向的强度、刚度低。在化 工行业主要用于容器、管道。 （3）石棉纤维增强塑料 基体材料主要有酚醛、尼龙、聚丙烯树脂等，分散相为石棉纤维。 化学稳定好和电绝缘性良好，主要用于汽车制动件、阀门、导管、密封件、化工耐蚀件、隔热件、 电绝缘件、耐热件等。 2.金属基复合材料 金属基复合材料是将金属与增强材料利用一定的工艺均匀混合在一起而制成，基体相为金属。 常用的基体金属有铝、钛、镁等；常用的纤维增强材料有硼纤维、碳纤维、氧化铝纤维、碳化硅 纤维等，颗粒增强材料 有碳化硅、氧化铝、碳化钛等。 金属基复合材料具有高的强度、弹性模量、耐磨性、冲击韧性，好的耐热性、导热性、导电 性，不易燃，不吸潮，尺寸稳定，不老化等优点，大大扩展了金属材料的应用范围。但密度较大， 成本较高，有的材料工艺复杂。 3.陶瓷基复合材料 陶瓷基复合材料是将陶瓷与增强材料利用一定的工艺均匀混合在一起而制成，基体相为陶瓷， 常用的增强材料有氧化铝、碳化硅、金属等。 陶瓷具有耐高温、耐磨、耐蚀、高抗压强度和弹性模量等优点，但脆性大、抗弯强度低。但 陶瓷基复合材料的韧性、抗弯强度都大大提高
第二章预处理装置与设备 第一节格栅 、格栅 (一)格栅的构造与分类 格栅是一种最简单的过滤设备,由一组或多组平行的金属栅条制成的框架,斜置于废水流经 的渠道中。格栅设于污水处理厂所有处理构筑物之前,或设在泵站前,用于截留废水中粗大的悬 浮物或漂浮物,防止其后处理构筑物的管道阀门或水泵堵塞。 按形状,可分为平面格栅和曲面格栅两种;按栅条净间隙,可分为粗格栅(50-100mm)、中格 栅(10-40mm)、细格栅(3-10m)三种;按清渣方式,可分为人工清除格栅和机械清除格栅两种 (二)格栅的设计 (1)格栅的选择 ①格栅的栅条间隙当格栅设于废水处理系统之前时,采用机械清除栅渣,栅条间隙为 16-25m;采用人工清除栅渣,栅条间隙为25-40m。当格栅设于水泵前时,栅条间隙采用数据见 表2-1 表2-1污水泵型号与栅条间隙的关系 污水泵型号 栅条间距/ 栅渣量/[L/(人d)] 2-PW,2-P阻L 4PW ≤70 0.8 1OPWL ≤110 ②格栅栅条断面形状一般多采用矩形断面 ③清渣方式栅渣的清除方法,一般按所需清渣的量而定。每日栅渣量大于0.2m时,应采用
18 第二章 预处理装置与设备 第一节 格 栅 一、格栅 (一)格栅的构造与分类 格栅是一种最简单的过滤设备，由一组或多组平行的金属栅条制成的框架，斜置于废水流经 的渠道中。格栅设于污水处理厂所有处理构筑物之前，或设在泵站前，用于截留废水中粗大的悬 浮物或漂浮物，防止其后处理构筑物的管道阀门或水泵堵塞。 按形状，可分为平面格栅和曲面格栅两种；按栅条净间隙，可分为粗格栅(50-100mm)、中格 栅(10-40mm)、细格栅(3-l0mm)三种；按清渣方式，可分为人工清除格栅和机械清除格栅两种。 (二)格栅的设计 (1)格栅的选择 ①格栅的栅条间隙 当格栅设于废水处理系统之前时，采用机械清除栅渣，栅条间隙为 16-25mm；采用人工清除栅渣，栅条间隙为 25-40mm。当格栅设于水泵前时，栅条间隙采用数据见 表 2-1。 表 2-1 污水泵型号与栅条间隙的关系 污水泵型号 栅条间距/mm 栅渣量/[L/(人•d)] 2 1 2 PW， 2 1 2 PWL ≤20 4~6 4PW ≤40 2.7 6PW ≤70 0.8 8PW ≤90 0.5 10PWL ≤110 <0.5 ②格栅栅条断面形状一般多采用矩形断面。 ③清渣方式 栅渣的清除方法，一般按所需清渣的量而定。每日栅渣量大于 0.2m3 时，应采用
机械格栅除渣机。目前,一些小型废水处理厂,为了改善劳动条件,也采用机械格栅除渣机 (2)设计参数 ①格栅截留的栅渣量栅渣量与栅条间隙、当地的废水特征、废水流量、排水体制等因素有 关。当缺乏当地运行资料时,可按下列数据采用: 格栅间隙16-25ⅷ,栅渣量0.10-0.05m栅渣/10°m3废水; 格栅间隙30-50m,栅渣量0.03-0.01m3栅渣/0°m废水 栅渣的含水率一般为80%,容重约960kg/m3。 栅渣的收集、装卸设备,应以其体积为考虑依据。废水处理厂内贮存栅渣的容器,不应小于 天截留的栅渣量。 ②水流通过格栅的水头损失可通过计算确定,一般采用0.08-0.15m,栅后渠底应比栅前相 应降低0.08-0.15m。栅前渠道内水流速度一般采用0.4-0.9m/s,废水通过栅条间隙的流速可采用 0.6-1.0m/s。 ③格栅的倾角一般采用45°~75°。 二、筛网 筛网与格栅的功能有所不同,筛网除能截留一般格栅所能截留的污水中较大的漂浮物外,还 能截留纤维类杂物,在某些工业部门(如毛纺、化纤、造纸)污水处理中经常用到。这种场合它起到 格栅和初次沉淀池不能起到的作用 筛网一般有平面式筛网、转动式筛网、转鼓式筛网。 第二节沉砂池 沉砂池的作用是去除废水中比重较大的无机颗粒,如泥砂、煤渣等。一般设在泵站、倒虹管、 沉淀池前,以减轻水泵和管道的磨损,防止后续处理构筑物管道的堵塞,缩小污泥处理构筑物的 容积,提高污泥有机组分的含量,提髙污泥作为肥料的价值。常用的沉砂池有平流式沉砂池、曝 气沉砂池、多尔沉砂池和钟式沉砂池等。 平流式沉砂池 平流式沉砂池由入流渠、出流渠、闸板、水流部分及沉砂斗组成,见图2-1。它具有截留无机 颗粒效果较好、工作稳定、构造简单、排沉砂较方便等优点 曲 图2-1平流式沉砂池 (一)平流式沉砂池的设计要求及参数
19 机械格栅除渣机。目前，一些小型废水处理厂，为了改善劳动条件，也采用机械格栅除渣机。 (2)设计参数 ①格栅截留的栅渣量 栅渣量与栅条间隙、当地的废水特征、废水流量、排水体制等因素有 关。当缺乏当地运行资料时，可按下列数据采用： 格栅间隙 l6-25mm，栅渣量 0.10-0.05m3 栅渣/103 m 3 废水； 格栅间隙 30-50mm，栅渣量 0.03-0.01m3 栅渣/103 m 3 废水。 栅渣的含水率一般为 80%，容重约 960kg/m3。 栅渣的收集、装卸设备，应以其体积为考虑依据。废水处理厂内贮存栅渣的容器，不应小于 一天截留的栅渣量。 ②水流通过格栅的水头损失 可通过计算确定，一般采用 0.08-0.15m，栅后渠底应比栅前相 应降低 0.08-0.15m。栅前渠道内水流速度一般采用 0.4-0.9m/s,废水通过栅条间隙的流速可采用 0.6-1.0m/s。 ③格栅的倾角 一般采用 45°~75°。 二、筛网 筛网与格栅的功能有所不同，筛网除能截留一般格栅所能截留的污水中较大的漂浮物外，还 能截留纤维类杂物，在某些工业部门(如毛纺、化纤、造纸)污水处理中经常用到。这种场合它起到 格栅和初次沉淀池不能起到的作用。 筛网一般有平面式筛网、转动式筛网、转鼓式筛网。 第二节 沉砂池 沉砂池的作用是去除废水中比重较大的无机颗粒，如泥砂、煤渣等。一般设在泵站、倒虹管、 沉淀池前，以减轻水泵和管道的磨损，防止后续处理构筑物管道的堵塞，缩小污泥处理构筑物的 容积，提高污泥有机组分的含量，提高污泥作为肥料的价值。常用的沉砂池有平流式沉砂池、曝 气沉砂池、多尔沉砂池和钟式沉砂池等。 一、平流式沉砂池 平流式沉砂池由入流渠、出流渠、闸板、水流部分及沉砂斗组成，见图 2-1。它具有截留无机 颗粒效果较好、工作稳定、构造简单、排沉砂较方便等优点。 图 2-1 平流式沉砂池 （一）平流式沉砂池的设计要求及参数
平流式沉砂池的设计参数按去除相对密度2.65,粒径大于0.2mm的砂粒确定。主要参数有: 1.沉砂池的座数或分格数不得少于两个,并宜按并联系列设计。当废水量较小时,可考虑单 格工作,一格备用:当废水流量大时,则两格同时工作。 2.设计流量的确定当废水以自流方式流入沉砂池时,应按最大设计流量计算: 当废水用水泵抽送进入池内时,应按工作水泵的最大可能组合流量计算 当用于合流制处理系统时,应按降雨时的设计流量计算 3.最大设计流量时,废水在池内的最大流速为0.3m/s.最小流速为0.15m/s。这样的流速范 围,可基本保证无机颗粒沉降去除,而有机物不能下沉 4.最大设计流量时,废水在池内停留时间不少于30s,一般为30-60s 5.设计有效水深应不大于1.2m,一般采用0.25-1.0m,每格池宽不宜小于0.6m,超高不宜小 于0.3m。 6.沉砂量的确定生活污水的沉砂量按每人每天0.01-0.02L:城市废水按10°m废水产生沉 砂30m3计:沉砂含水率约为60%,容重1500kg/m,贮砂斗的容积按2日以内的沉砂量考虑,斗壁 与水平面倾角为55°-60° 7.池底坡度一般为0.01-0.02,并可根据除砂设备要求,考虑池底的形状 50 图2-2平流式沉砂池重力排砂法 1-贮砂罐:2、3-手动或电动碟阀:4-旁通管:5-运砂小车 (二)平流式沉砂池的排砂装置 平流式沉砂池常用的排砂方式与装置主要有重力排砂与机械排砂两类 图2-1为砂斗加底闸,进行重力排砂,排砂管直径200m。图2-2为砂斗加贮砂罐及底闸,进 行重力排砂。砂斗中的沉砂经碟阀2进入钢制贮砂罐,贮砂罐中的上清液经旁通水管流回沉砂池, 最后,沉砂经碟阀3入运砂车。这种排砂方法的优点是排砂的含水率低,排砂量容易计算,缺点 是沉砂池需要高架或挖小车通道
20 平流式沉砂池的设计参数按去除相对密度 2.65，粒径大于 0.2mm 的砂粒确定。主要参数有： １.沉砂池的座数或分格数不得少于两个，并宜按并联系列设计。当废水量较小时，可考虑单 格工作，一格备用；当废水流量大时，则两格同时工作。 ２.设计流量的确定 当废水以自流方式流入沉砂池时，应按最大设计流量计算； 当废水用水泵抽送进入池内时，应按工作水泵的最大可能组合流量计算； 当用于合流制处理系统时，应按降雨时的设计流量计算。 ３.最大设计流量时，废水在池内的最大流速为 0.3m/s.最小流速为 0.15m/s。这样的流速范 围，可基本保证无机颗粒沉降去除，而有机物不能下沉。 ４.最大设计流量时，废水在池内停留时间不少于 30s，一般为 30-60s。 ５.设计有效水深应不大于 1.2m，一般采用 0.25-1.0m，每格池宽不宜小于 0.6m，超高不宜小 于 0.3m。 ６.沉砂量的确定 生活污水的沉砂量按每人每天 0.01-0.02L；城市废水按 lO6 m 3 废水产生沉 砂 30m3 计；沉砂含水率约为 60%，容重 1500kg/m3，贮砂斗的容积按 2 日以内的沉砂量考虑，斗壁 与水平面倾角为 55°-60°。 ７.池底坡度一般为 0.01-0.02，并可根据除砂设备要求，考虑池底的形状。 图 2-2 平流式沉砂池重力排砂法 1-贮砂罐；2、3-手动或电动碟阀；4-旁通管；5-运砂小车 （二）平流式沉砂池的排砂装置 平流式沉砂池常用的排砂方式与装置主要有重力排砂与机械排砂两类。 图 2-1 为砂斗加底闸，进行重力排砂，排砂管直径 200mm。图 2-2 为砂斗加贮砂罐及底闸，进 行重力排砂。砂斗中的沉砂经碟阀 2 进入钢制贮砂罐，贮砂罐中的上清液经旁通水管流回沉砂池， 最后，沉砂经碟阀 3 入运砂车。这种排砂方法的优点是排砂的含水率低，排砂量容易计算，缺点 是沉砂池需要高架或挖小车通道