第9章分離設(shè)備

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1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,,,*,,西安建筑科技大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院,第9章 分離設(shè)備,分離設(shè)備的用途及分類,,用途,,通過一定的技術(shù)方法和手段（分離設(shè)備）將水中雜質(zhì)與水分離開來(lái)。,,分類,,物理法分離設(shè)備,,物理化學(xué)法分離設(shè)備,,常用分離設(shè)備,,氣浮分離設(shè)備,,篩濾設(shè)備（格柵、濾網(wǎng)）,,砂濾設(shè)備,,膜分離設(shè)備,9.1 氣浮分離設(shè)備,工作原理,,氣浮分離設(shè)備是向水中加入壓縮空氣，空氣在水中形成高度分散的微小氣泡，微小氣泡作為載體與固體顆粒粘附，將水中的懸浮顆粒浮于水面形成浮渣，從而實(shí)現(xiàn)固液分離。,,適用條件,,水中靠自

2、然沉降或上浮難以去除的乳化油或相對(duì)密度近于,1,的微小懸浮顆粒。,,分類,,微孔布?xì)鈿飧≡O(shè)備,,壓力溶氣氣浮設(shè)備（應(yīng)用最廣泛）,,電解氣浮設(shè)備,,9.1.1 微孔布?xì)鈿飧≡O(shè)備,工作原理：,,利用機(jī)械剪切力，將混合水中的空氣粉碎成微細(xì)氣泡，從而進(jìn)行氣浮。,,按氣泡粉碎方法可分為：,,水泵吸水管吸氣氣浮設(shè)備；,,射流氣浮設(shè)備；,,葉輪氣浮設(shè)備；,,擴(kuò)散氣浮設(shè)備。,,9.1.1 微孔布?xì)鈿飧≡O(shè)備,水泵吸水管吸氣氣浮設(shè)備,,原理：在水泵吸水管上開一孔，接一根吸氣管，在吸氣管上安裝進(jìn)氣量調(diào)解閥和計(jì)量?jī)x表。當(dāng)水泵運(yùn)行時(shí)，吸水管為負(fù)壓，將空氣吸入水泵吸水管，在水泵葉輪的高速攪拌和剪切作用下形成氣水混合體，進(jìn)

3、入氣浮池后，氣泡與水中固體顆粒粘附，載著水中固體顆粒上浮，實(shí)現(xiàn)固液分離。,,優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。,,缺點(diǎn)：,,水泵吸氣量限制，對(duì)泵有影響；,,氣泡在水泵內(nèi)破碎得不夠完全，黏度大，處理效果不夠理想。,,應(yīng)用：一般主要用于去除石油廢水。,9.1.1 微孔布?xì)鈿飧≡O(shè)備,射流氣浮設(shè)備,,射流氣浮設(shè)備主要包括射流器和氣浮池（或氣浮罐）（簡(jiǎn)單）,,,,,,,擴(kuò)散氣浮設(shè)備,,擴(kuò)散氣浮設(shè)備主要由氣浮池（罐）、空氣壓縮機(jī)、擴(kuò)散板或微孔板組成。,9.1.1 微孔布?xì)鈿飧≡O(shè)備,葉輪氣浮設(shè)備,,原理,,結(jié)構(gòu),,葉輪氣浮設(shè)備主要由氣浮池（罐）、葉輪、蓋板、進(jìn)氣管、進(jìn)水槽和出水槽構(gòu)成。,9.1.2 加壓溶氣氣浮設(shè)備,工作原理

4、,,在一定壓力（,300~400kPa）下，將空氣溶于欲處理水中并達(dá)到飽和，然后將飽和溶液突然降至常壓，溶解在水中的空氣即以微小氣泡（氣泡直徑約為20~100μm,）釋放出來(lái)，數(shù)量眾多的微小氣泡與水中呈懸浮狀態(tài)的顆粒相互粘附，形成密度比水小的帶氣顆粒，產(chǎn)生上浮作用。,,組成,,主要由加壓溶氣裝置、溶氣釋放裝置和固,—液或液—液分離裝置,。,9.1.2 加壓溶氣氣浮設(shè)備,加壓溶氣氣浮設(shè)備工藝圖,溶氣罐,,溶氣罐,是一個(gè)耐壓密封鋼罐，空氣與水在罐內(nèi)混合、溶解。,,為了提高溶氣量和速度，增大容積利用系率，罐內(nèi),常設(shè)若干隔板或填料,。,,,影響溶氣罐效率,的,主要因素,是：填料特性、填料層高度、罐內(nèi)液

5、位高度、布水方式和溫度等。,溶氣釋放器外型,,,,9.1.2 加壓溶氣氣浮設(shè)備,平流氣浮池,豎流氣浮池,9.1.2 加壓溶氣氣浮設(shè)備,加壓溶氣氣浮設(shè)備的特點(diǎn),,空氣氣泡數(shù)量多、氣泡微細(xì)、顆粒均勻、密集度大、上浮穩(wěn)定、對(duì)液體擾動(dòng)微小、氣浮效果好、設(shè)備比較簡(jiǎn)單、便于維護(hù)管理。,,加壓溶氣氣浮設(shè)備的應(yīng)用,,對(duì)疏松絮凝體、細(xì)小顆粒的固液分離效果顯著，是目前應(yīng)用較為廣泛的氣浮設(shè)備，適用于給水處理、廢水處理和污泥濃縮處理，特別是含油廢水處理。,,9.1.4 電解氣浮設(shè)備,電解氣浮設(shè)備：,是用不溶性電極直接電解液體，靠電解產(chǎn)生的微小氣泡將已絮凝的懸浮顆粒載浮至水面，達(dá)到分離目的。,,,9.2 篩濾設(shè)備,篩濾

6、設(shè)備：是采用有孔眼的材料截留液體中懸浮物的設(shè)備。,,一種簡(jiǎn)單的攔污裝置，保持后續(xù)處理設(shè)施正常運(yùn)行，減少后續(xù)處理設(shè)施的處理負(fù)荷，并起到保護(hù)水泵、管道和儀表等作用。,,分類：格柵和濾網(wǎng)。,,格柵：去除大的漂浮物和懸浮物，,,人工清理格柵,,機(jī)械格柵,,濾網(wǎng)：去除小的濾網(wǎng)去除并回收廢水中的纖維、紙漿等,細(xì)小的懸浮物,。,,固定平面式,,旋轉(zhuǎn)式,，水處理工藝中比較常用。,,實(shí)際使用中，選用旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)時(shí)，應(yīng)在濾網(wǎng)前設(shè)置粗格柵或格柵除污機(jī)，即格柵和濾網(wǎng)通常聯(lián)合使用。,9.2.1,格柵,1,、人工清理格柵,,,,2、機(jī)械格柵,,機(jī)械格柵,一般由攔截污染物的,格柵,、清除格柵所攔截污染物的,齒耙,、帶動(dòng)齒耙運(yùn)動(dòng)

7、的,牽引部件及傳動(dòng)裝置,等組成。,,形式和分類,9.2.1 格柵,（1）鏈條回轉(zhuǎn)式格柵,特點(diǎn),：設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，,傳動(dòng)部件均在水面以上，維護(hù)方便,，占地面積小，傳動(dòng)鏈條和鏈輪均設(shè)計(jì)在液面以上，可防止水中垃圾的侵入和卡阻，,該機(jī)型適用于深池。,由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、主傳動(dòng)鏈輪軸、從動(dòng)鏈輪軸、牽引鏈、齒耙、過力矩保護(hù)裝置和機(jī)架等組成。,,,（1）鏈條回轉(zhuǎn)式格柵,,,,,（2）自清式格柵,傳動(dòng)裝置：,懸掛式渦輪減速機(jī)。,耙齒：,采用工程塑料（,ABS,、尼龍）或不銹鋼。,,動(dòng)力裝置、機(jī)架、犁形耙齒、清洗機(jī)構(gòu)及電控箱等組成,。,,,XG,型旋轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī),（,3,）旋臂式弧形格柵,旋臂繞固定的傳動(dòng)軸旋

8、轉(zhuǎn)，帶動(dòng)耙齒作圓周運(yùn)動(dòng)，旋臂每旋轉(zhuǎn)一周耙污,2,次,。,,,（,4,）擺臂式弧形格柵,擺臂式：,通過四連桿機(jī)構(gòu)，使擺臂下端的齒耙運(yùn)行呈曲線軌跡，齒耙上行除污，當(dāng)齒耙到達(dá)弧柵頂部時(shí)，帶緩沖裝置的刮渣板把污物推卸至盛污器內(nèi)，與此同時(shí)擺臂將耙齒退出柵片，隨即下行復(fù)位。,（5）,伸縮耙式弧形格柵,耙臂在重力作用下沿旋轉(zhuǎn)軸下降，通過電動(dòng)液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將齒耙插入柵片自下而上耙污。,9.2.2 濾網(wǎng),轉(zhuǎn)鼓式旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng),,構(gòu)造,：,轉(zhuǎn)鼓池,、,轉(zhuǎn)鼓濾網(wǎng),、,傳動(dòng)裝置,、,擠壓裝置,和,除渣裝置,。,,,工作過程：,,需處理水進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓池后，轉(zhuǎn)鼓繞水平軸旋轉(zhuǎn)，水由轉(zhuǎn)鼓外進(jìn)入，水中細(xì)小的雜物被截留在鼓外，并隨轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)出，

9、經(jīng)濾渣擠壓輪擠壓脫水，最后用刮刀刮下,。,9.5 膜分離設(shè)備,概述,,膜分離設(shè)備分類,,常用膜分離設(shè)備分離原理,,膜分類,,幾種常用膜介紹,,膜分離裝置,9.5.1 概 述,1、膜的概念,,膜是一種,物料薄層,，具有,半透性,（對(duì)透過的物質(zhì)有選擇性，或膜對(duì)不同物質(zhì)具有不同的透過速率）。,,區(qū)別于,生物膜,，生物膜或稱固定膜（fixed film)；這里說(shuō)的膜（membrane)。,,2、膜分離設(shè)備,,,膜分離設(shè)備是利用,膜的選擇透過性,進(jìn)行分離以及濃縮水中離子或分子的設(shè)備；通過膜分離設(shè)備可實(shí)現(xiàn),混合物的組分分離,。,,條件,：,膜,；,組分存在差別,。,29,,膜分離過程原理：,以選擇性

10、透膜為分離介質(zhì)，通過在膜兩邊施加一個(gè),推動(dòng)力（如濃度差、壓力差或電位差等）,時(shí)，使原料側(cè)組分選擇性地透過膜，以達(dá)到分離提純的目的。通常膜原料側(cè)稱為,膜上游,，透過側(cè)稱為,膜下游。,,,,,膜上游 透膜 膜下游,選擇性透膜,膜分離過程,9.5.1,概 述,9.5.2 膜分離設(shè)備分類,水工藝常用分離設(shè)備主要是：,電滲析設(shè)備,、,反滲析設(shè)備,和,超濾設(shè)備,。,DD,NF,UF,MF,ED,RO,9.5.3 常用膜分離設(shè)備分離原理,1、電滲析設(shè)備原理,,利用,陰、陽(yáng)離子交換膜,對(duì)溶液中陰、陽(yáng)離子的,選擇性,，在,直流電場(chǎng),的作用下，使溶液中的陰、陽(yáng)離子在隔室內(nèi)發(fā)生,離子遷移,，分別

11、通過陰、陽(yáng)離子交換膜從而達(dá)到除鹽或濃縮的目的。,電滲析基本排布方式原理圖,電滲析（,ED,）,9.5.3 常用膜分離設(shè)備分離原理,2、反滲透設(shè)備原理,,任何溶液都具有相應(yīng)的,滲透壓,，但要有,半透膜,才能表現(xiàn)出來(lái)。滲透壓與溶液的性質(zhì)、濃度和溫度有關(guān)，而與膜無(wú)關(guān)。反滲透不是自發(fā)進(jìn)行的，只有當(dāng),外部壓力大于溶液的滲透壓,時(shí)，反滲透才能進(jìn)行。,滲透,滲透平衡,反滲透,反滲透分離原理,9.5.3 常用膜分離設(shè)備分離原理,3、超濾、微濾和納濾設(shè)備,,主要利用,膜孔,對(duì)溶液中懸浮微粒的,篩分作用,，,在壓力作用下,，小于孔徑的小分子溶質(zhì)隨溶液一起透過膜上的微孔，大于孔徑的大分子溶質(zhì)則被截留。,壓力推動(dòng)

12、膜工藝的分類比較,壓差,/Mpa,微粒或分子的大小,/μm,,>2.8,，,<0.006,2.0,左右，,0.0009~0.009,0.3~1.0,，,0.007~0.2,0.1~0.3,，,0.09~20,<,0.1,，,15~100,9.5.4 膜分類,1、根據(jù)膜的材質(zhì)從相態(tài)上可分：,固膜,、液膜和氣膜,,2、固膜按形態(tài)可分：,平面膜,、,管狀膜,和,中空纖維膜,。,,3,、固膜按結(jié)構(gòu)可分：,,對(duì)稱膜,：致密膜或多孔膜，膜截面方向結(jié)構(gòu)是均勻。,,非對(duì)稱膜,：結(jié)構(gòu)非均勻，表面極薄、起分離作用的致密表面皮，表面皮下是多孔的支撐層。,,4、從來(lái)源膜可分為：,天然膜、合成膜：無(wú)機(jī)材料（金屬、玻璃

13、）膜、有機(jī)高分子膜。,,6、根據(jù)膜的功能可分：,離子交換膜,、,反滲透膜,、,超濾膜,、,微濾膜,、,納濾膜,。,固膜形態(tài)結(jié)構(gòu),平面膜,管狀膜,中空纖維膜,對(duì)稱膜,非對(duì)稱膜,(,致密表皮層,),(,細(xì)孔表皮層,),(,多孔支撐層,),均質(zhì)膜,9.5.5 幾種常用膜介紹,1、離子交換膜,,離子交換膜：,用于電滲析，,帶電荷的膜,，不同電荷的離子在膜內(nèi)的遷移速度有很大的差別，這就是離子交換膜,對(duì)離子透過的選擇性,。,,離子交換膜構(gòu)成,：由,聚電解質(zhì)制成的,，離子交換膜的基體是,空間的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),。,,離子交換膜的基本性能：,,交換容量,：指每克干膜所含交換基團(tuán)的毫克當(dāng)量數(shù)。交換容量不隨外界條件而改

14、變。,,含水率,：指在工作狀態(tài)下每克干膜的含水克數(shù)。膜的含水率隨外液濃度的提高而下降。,9.5.5 幾種常用膜介紹,2、反滲透膜,,反滲透膜的透過機(jī)理,：,選擇性吸附與毛細(xì)管流，即界面現(xiàn)象和在壓力下流體通過毛細(xì)管的綜合結(jié)果。,,反滲透膜構(gòu)成,：,一種,多孔性膜,，具有良好的化學(xué)性質(zhì)。,,反滲透膜為一種,半透膜,，只能通過溶液中某種組分，不具有離子交換性質(zhì)，屬,中性膜,。,,反滲透膜可按形狀分為,平面膜,和,中空纖維膜；,前者透過的通量比后者高，后者的過濾面積比前者大。,半透膜的結(jié)構(gòu),水工藝中的半透膜要求,只能通過水分子,，但不排斥少量其他離子或小分子也能透過；厚度數(shù),μm,到,0.1mm,。

15、,半透膜的結(jié)構(gòu)圖,,9.5.5 幾種常用膜介紹,3、納濾膜,,納濾膜與反滲透膜結(jié)構(gòu)相類似，絕大多數(shù)是多層結(jié)構(gòu)。它,具有離子選擇性,。,,離子選擇性是由于膜上或膜中有負(fù)的帶電基團(tuán)，它們通過,靜電相互作用,，阻礙多價(jià)陰離子的滲透。,,4、超濾膜和微濾膜,,超濾和微濾過程使用的膜都是,微孔膜,。微粒是否被截留，除了與操作條件有關(guān)外，主要還取決于微粒的大小和結(jié)構(gòu)以及膜微孔的大小和結(jié)構(gòu)。（,結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、工作環(huán)境,如溫度、pH）,幾種常用膜的簡(jiǎn)單對(duì)照,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,9.5.6 膜分離裝置,膜分離裝置由膜組件、泵、過濾器、閥、儀表、管路等,組成。,,膜組件組

16、件,：是由專業(yè)制造廠提供幾種,規(guī)格化的部件或小型的單元設(shè)備,,板式膜組件,,管式膜組件,,螺卷式膜組件,,中空纖維式膜組件,,毛細(xì)管式膜組件,,板框式膜分離裝置,板框式膜分離裝置的構(gòu)造,與板框式壓濾機(jī)相類似，由若干板式膜組件重疊起來(lái)組成。,板框式膜組件組成：,由,板體（支撐盤）,、,多孔薄板（間隔盤）,和,平板膜,三部分組成。,板框式膜分離裝置,特點(diǎn),,① 組裝比較簡(jiǎn)單，可以簡(jiǎn)單地增加膜的層數(shù)以提高處理量；,,② 操作比較方便。,,③ 板框式膜組件組裝零件太多；裝填密度低；膜的機(jī)械強(qiáng)度要求較高。,,應(yīng)用,,超濾（,UF）、微濾（MF）、反滲透（RO）、電滲析（ED）,板框式膜分離裝置,,,,,

17、,,進(jìn)水,透過水,濃縮水,,,,,耐壓容器,透水板,半透膜,,工作過程,,,,,,,,,,,,,,板式超濾膜裝置,管式膜分離裝置,管式膜分離裝置與多管式熱交換器相類似,。它是將若干根直徑為10～20mm，長(zhǎng)1～3m的,反滲透管狀膜組件,裝入多孔高壓管中構(gòu)成。,管式膜分離裝置,特點(diǎn)：,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，安裝、維修方便；且水力條件好，不容易堵塞，清洗方便；能耐高壓，可以處理高黏度的原液。但管式膜分離裝置體積大，單位體積內(nèi)膜的表面積最小，而且兩頭需要較多的連接部件，現(xiàn)在使用并不廣泛。,,,管式膜分離裝置,陶瓷管式膜組件,PE,微孔管式膜,是以超高分子量聚乙烯為材料，經(jīng)特定的工藝制成的一種管式微濾膜

18、；,,具有機(jī)械強(qiáng)度高，化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，耐酸堿，耐細(xì)菌腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。,,,螺卷式膜分離裝置,螺卷式膜分離裝置,主要由,耐壓套管,、,膜組件,、,穿孔管,組成。,,膜組件由,平膜,、,導(dǎo)水墊層,、,格網(wǎng)組成,。,兩層膜三邊封口，構(gòu)成信封狀膜袋，膜袋內(nèi)填充多孔支撐層，一層膜袋襯一層隔網(wǎng)，從膜袋開口端開始繞多孔中心管卷繞而形成螺旋卷式膜組件。,,螺卷式膜分離裝置的特點(diǎn)：,優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積的膜表面積大，操作方便。缺點(diǎn)是容易堵塞，不能拆洗，濃水難于循環(huán)，壓力損失大。,螺卷式膜分離裝置,螺卷式膜分離裝置,螺卷式膜組件,密封,密封,密封,,,螺旋卷式膜組件一個(gè)膜葉結(jié)構(gòu)示意圖,多孔透水材料,膜，上下兩層,中

19、空纖維式膜分離裝置,中空纖維膜分離裝置類似于單管程管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)。,,膜組件用細(xì)徑的,中空纖維膜,組裝而成。,,優(yōu)點(diǎn)：,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、單位體積膜的表面積最大，液流流程短，分布均勻。,,缺點(diǎn)：,不能用于處理含有懸浮物的廢水，必須預(yù)先經(jīng)過過濾處理，另外難以發(fā)現(xiàn)損壞的膜，維護(hù)管理不便。,中空纖維式膜分離裝置,工作過程,（1）內(nèi)壓式,,,料液從空心纖維管內(nèi)流過，透過液經(jīng)纖維管膜流出管外，這是常用的操作方式。,（,2,）外壓式,,料液從一端經(jīng)分布管在纖維管外流動(dòng)，透過液則從纖維膜管內(nèi)流出。,中空纖維膜組件,中空纖維式膜分離裝置,中空纖維式膜分離裝置,9.6 砂濾設(shè)備,應(yīng)用比較廣泛主要,壓力過濾器,。,,壓力過濾器設(shè)備分類：,,雙層濾料,,單層濾料,,壓力過濾器特點(diǎn)：,,承受壓力，可利用過濾后的余壓將出水送到用水地點(diǎn)或遠(yuǎn)距離輸送,,過濾能力強(qiáng)、容積小、設(shè)備定型、使用機(jī)動(dòng)性大,,單個(gè)過濾器的過濾面積較小，一半用于小型廢水處理站,9.6,砂濾設(shè)備,,9.7 砂水分離器,砂水分離器用于將沉砂池排出的砂水混合物進(jìn)行徹底的砂水分離。,,由無(wú)軸螺旋體、水箱、U形槽和傳動(dòng)裝置等組成,9.8 潷水器,潷水器又稱潷析器、移動(dòng)式出水堰。,,主要有機(jī)械式、自力（浮力）式、虹吸式三種。,典型潷水器,