环境工程设备的基本特性

环境工程使用的设备,从特殊材质制造的高温高压反应器到砼结构的生物反应器,种类繁多。与化工设备相似,环境工程设备从整体上可分为两类:一是标准设备或定型设备,它们是经定型鉴定的标准化、系列化设备,如各种机、泵、换热器等；二是非标准设备或非定型设备,它们是根据使用要求专门设计的专用设备,包括大多数环境工程中的反应器、塔器、水工构筑物等。

因为处理对象多种多样,导致其设备或反应器种类繁多,不同的环境工程设备在结构和操作方式上具有不同的特点。

1.按操作方式分类

按操作方式的不同,环境工程设备可分为连续式和间歇式。

采用连续操作的反应器被称为连续式反应器,其特点是原料连续流入反应器,反应产物则连续从反应器流出。反应器内任何部位的物料组成均不随时间变化,属于稳态操作。环境工程中蒸馏、生化反应等过程属于典型的连续反应。

间歇式反应器的基本特征是:物料一次性加入,一次性卸出,反应器内物料的组成仅随时间变化,属于非稳态过程。混凝、沉淀、萃取、吸附等过程均属于间歇反应过程。

2.按流体流动或混合状况分类

对于连续反应器,有两种理想的流动模型:一种是反应器内的流体在各个方向完全混合均匀,称为全混流（CSTR）,其主要特征是:反应物加入反应器的同时反应产物也离开反应器,反应器内物料体积不变,物料组成不随时间改变,如混凝、沉淀、氧化/还原反应器等；另一种则是通过反应器的物料以相同的方向、速度向前推进,在流体流动方向上完全不混合,而在垂直于流动方向的截面上完全混合,所有微元体在反应器中所停留的时间都是相同的,该流动模型称为平推流、活塞流或柱塞流（PFR）,如离子交换与吸附柱等。

实际上,流体流动方式往往介于上述两种理想流动模型之间,称为非理想流动（混合）模型。非理想生物反应器需要考虑流动和混合的非理想性,如:流体在连续操作反应器中的停留时间分布、微混合问题、反应器轴向或径向扩（弥）散及反应器操作的震荡问题等。间歇操作的非理想生物反应器需要考虑混合时间、剪切力分布、各组分浓度和温度分布等复杂问题。

3.按反应器结构特征及动力输入方式分类

按照反应器的主要结构特征（如外形和内部结构）的不同,可分为罐（釜）式、塔式、膜式反应器等,差别主要反映在外形（长径比）和内部结构上的不同。

罐式反应器用于间歇、流加和连续三种操作模式,如化学氧化、还原、沉淀、混凝设备等；而塔式和膜式反应器等则一般适用于连续操作,如吸收、吸附、生化处理设备等。

根据动力输入方式的不同,可分为机械搅拌反应器、气流搅拌反应器和液体环流反应器。机械搅拌反应器采用机械搅拌实现反应体系的混合；气流搅拌反应器以压缩空气作为动力来源；液体环流反应器则通过外部的液体循环泵实现动力输入。

4.按使用材质分类

环境工程设备使用的材质主要有金属材料、塑料及其他高分子材料、复合材料和砼结构及其他非金属材料等。