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1、,單擊此處編輯母版標題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,,*,,西安建筑科技大學環(huán)境與市政工程學院,第9章 分離設備,分離設備的用途及分類,,用途,,通過一定的技術方法和手段（分離設備）將水中雜質與水分離開來。,,分類,,物理法分離設備,,物理化學法分離設備,,常用分離設備,,氣浮分離設備,,篩濾設備（格柵、濾網）,,砂濾設備,,膜分離設備,9.1 氣浮分離設備,工作原理,,氣浮分離設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密度近于,1,的微小懸浮顆粒。,,分類,,微孔布氣氣浮設備,,壓力溶氣氣浮設備（應用最廣泛）,,電解氣浮設備,,9.1.1 微孔布氣氣浮設備,工作原理：,,利用機械剪切力，將混合水中的空氣粉碎成微細氣泡，從而進行氣浮。,,按氣泡粉碎方法可分為：,,水泵吸水管吸氣氣浮設備；,,射流氣浮設備；,,葉輪氣浮設備；,,擴散氣浮設備。,,9.1.1 微孔布氣氣浮設備,水泵吸水管吸氣氣浮設備,,原理：在水泵吸水管上開一孔，接一根吸氣管，在吸氣管上安裝進氣量調解閥和計量儀表。當水泵運行時，吸水管為負壓，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

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，實現(xiàn)固液分離。,,優(yōu)點：結構簡單。,,缺點：,,水泵吸氣量限制，對泵有影響；,,氣泡在水泵內破碎得不夠完全，黏度大，處理效果不夠理想。,,應用：一般主要用于去除石油廢水。,9.1.1 微孔布氣氣浮設備,射流氣浮設備,,射流氣浮設備主要包括射流器和氣浮池（或氣浮罐）（簡單）,,,,,,,擴散氣浮設備,,擴散氣浮設備主要由氣浮池（罐）、空氣壓縮機、擴散板或微孔板組成。,9.1.1 微孔布氣氣浮設備,葉輪氣浮設備,,原理,,結構,,葉輪氣浮設備主要由氣浮池（罐）、葉輪、蓋板、進氣管、進水槽和出水槽構成。,9.1.2 加壓溶氣氣浮設備,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，數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 加壓溶氣氣浮設備,加壓溶氣氣浮設備工藝圖,溶氣罐,,溶氣罐,是一個耐壓密封鋼罐，空氣與水在罐內混合、溶解。,,為了提高溶氣量和速度，增大容積利用系率，罐內,常設若干隔板或填料,。,,,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 加壓溶氣氣浮設備,平流氣浮池,豎流氣浮池,9.1.2 加壓溶氣氣浮設備,加壓溶氣氣浮設備的特點,,空氣氣泡數量多、氣泡微細、顆粒均勻、密集度大、上浮穩(wěn)定、對液體擾動微小、氣浮效果好、設備比較簡單、便于維護管理。,,加壓溶氣氣浮設備的應用,,對疏松絮凝體、細小顆粒的固液分離效果顯著，是目前應用較為廣泛的氣浮設備，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 電解氣浮設備,電解氣浮設備：,是用不溶性電極直接電解液體，靠電解產生的微小氣泡將已絮凝的懸浮顆粒載浮至水面，達到分離目的。,,,9.2 篩濾設備,篩濾

6、設備：是采用有孔眼的材料截留液體中懸浮物的設備。,,一種簡單的攔污裝置，保持后續(xù)處理設施正常運行，減少后續(xù)處理設施的處理負荷，并起到保護水泵、管道和儀表等作用。,,分類：格柵和濾網。,,格柵：去除大的漂浮物和懸浮物，,,人工清理格柵,,機械格柵,,濾網：去除小的濾網去除并回收廢水中的纖維、紙漿等,細小的懸浮物,。,,固定平面式,,旋轉式,，水處理工藝中比較常用。,,實際使用中，選用旋轉濾網時，應在濾網前設置粗格柵或格柵除污機，即格柵和濾網通常聯(lián)合使用。,9.2.1,格柵,1,、人工清理格柵,,,,2、機械格柵,,機械格柵,一般由攔截污染物的,格柵,、清除格柵所攔截污染物的,齒耙,、帶動齒耙運動

7、的,牽引部件及傳動裝置,等組成。,,形式和分類,9.2.1 格柵,（1）鏈條回轉式格柵,特點,：設備結構簡單，制造方便，,傳動部件均在水面以上，維護方便,，占地面積小，傳動鏈條和鏈輪均設計在液面以上，可防止水中垃圾的侵入和卡阻，,該機型適用于深池。,由驅動機構、主傳動鏈輪軸、從動鏈輪軸、牽引鏈、齒耙、過力矩保護裝置和機架等組成。,,,（1）鏈條回轉式格柵,,,,,（2）自清式格柵,傳動裝置：,懸掛式渦輪減速機。,耙齒：,采用工程塑料（,ABS,、尼龍）或不銹鋼。,,動力裝置、機架、犁形耙齒、清洗機構及電控箱等組成,。,,,XG,型旋轉式格柵除污機,（,3,）旋臂式弧形格柵,旋臂繞固定的傳動軸旋

8、轉，帶動耙齒作圓周運動，旋臂每旋轉一周耙污,2,次,。,,,（,4,）擺臂式弧形格柵,擺臂式：,通過四連桿機構，使擺臂下端的齒耙運行呈曲線軌跡，齒耙上行除污，當齒耙到達弧柵頂部時，帶緩沖裝置的刮渣板把污物推卸至盛污器內，與此同時擺臂將耙齒退出柵片，隨即下行復位。,（5）,伸縮耙式弧形格柵,耙臂在重力作用下沿旋轉軸下降，通過電動液壓驅動機構將齒耙插入柵片自下而上耙污。,9.2.2 濾網,轉鼓式旋轉濾網,,構造,：,轉鼓池,、,轉鼓濾網,、,傳動裝置,、,擠壓裝置,和,除渣裝置,。,,,工作過程：,,需處理水進入轉鼓池后，轉鼓繞水平軸旋轉，水由轉鼓外進入，水中細小的雜物被截留在鼓外，并隨轉鼓轉出，

9、經濾渣擠壓輪擠壓脫水，最后用刮刀刮下,。,9.5 膜分離設備,概述,,膜分離設備分類,,常用膜分離設備分離原理,,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,（對透過的物質有選擇性，或膜對不同物質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)；這里說的膜（membrane)。,,2、膜分離設備,,,膜分離設備是利用,膜的選擇透過性,進行分離以及濃縮水中離子或分子的設備；通過膜分離設備可實現(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，通過在膜兩邊施加一個,推動力（如濃度差、壓力差或電位差等）,時，使原料側組分選擇性地透過膜，以達到分離提純的目的。通常膜原料側稱為,膜上游,，透過側稱為,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 膜分離設備分類,水工藝常用分離設備主要是：,電滲析設備,、,反滲析設備,和,超濾設備,。,DD,NF,UF,MF,ED,RO,9.5.3 常用膜分離設備分離原理,1、電滲析設備原理,,利用,陰、陽離子交換膜,對溶液中陰、陽離子的,選擇性,，在,直流電場,的作用下，使溶液中的陰、陽離子在隔室內發(fā)生,離子遷移,，分別

11、通過陰、陽離子交換膜從而達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 常用膜分離設備分離原理,2、反滲透設備原理,,任何溶液都具有相應的,滲透壓,，但要有,半透膜,才能表現(xiàn)出來。滲透壓與溶液的性質、濃度和溫度有關，而與膜無關。反滲透不是自發(fā)進行的，只有當,外部壓力大于溶液的滲透壓,時，反滲透才能進行。,滲透,滲透平衡,反滲透,反滲透分離原理,9.5.3 常用膜分離設備分離原理,3、超濾、微濾和納濾設備,,主要利用,膜孔,對溶液中懸浮微粒的,篩分作用,，,在壓力作用下,，小于孔徑的小分子溶質隨溶液一起透過膜上的微孔，大于孔徑的大分子溶質則被截留。,壓力推動

12、膜工藝的分類比較,壓差,/Mpa,微?；蚍肿拥拇笮?/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、根據膜的材質從相態(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,、固膜按結構可分：,,對稱膜,：致密膜或多孔膜，膜截面方向結構是均勻。,,非對稱膜,：結構非均勻，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、從來源膜可分為：,天然膜、合成膜：無機材料（金屬、玻璃

13、）膜、有機高分子膜。,,6、根據膜的功能可分：,離子交換膜,、,反滲透膜,、,超濾膜,、,微濾膜,、,納濾膜,。,固膜形態(tài)結構,平面膜,管狀膜,中空纖維膜,對稱膜,非對稱膜,(,致密表皮層,),(,細孔表皮層,),(,多孔支撐層,),均質膜,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的遷移速度有很大的差別，這就是離子交換膜,對離子透過的選擇性,。,,離子交換膜構成,：由,聚電解質制成的,，離子交換膜的基體是,空間的網狀結構,。,,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的毫克當量數。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。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,,反滲透膜的透過機理,：,選擇性吸附與毛細管流，即界面現(xiàn)象和在壓力下流體通過毛細管的綜合結果。,,反滲透膜構成,：,一種,多孔性膜,，具有良好的化學性質。,,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，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。,半透膜的結構,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,μm,到,0.1mm,。

15、,半透膜的結構圖,,9.5.5 幾種常用膜介紹,3、納濾膜,,納濾膜與反滲透膜結構相類似，絕大多數是多層結構。它,具有離子選擇性,。,,離子選擇性是由于膜上或膜中有負的帶電基團，它們通過,靜電相互作用,，阻礙多價陰離子的滲透。,,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外，主要還取決于微粒的大小和結構以及膜微孔的大小和結構。（,結構、材質、工作環(huán)境,如溫度、pH）,幾種常用膜的簡單對照,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,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,,毛細管式膜組件,,板框式膜分離裝置,板框式膜分離裝置的構造,與板框式壓濾機相類似，由若干板式膜組件重疊起來組成。,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,,① 組裝比較簡單，可以簡單地增加膜的層數以提高處理量；,,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；膜的機械強度要求較高。,,應用,,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1～3m的,反滲透管狀膜組件,裝入多孔高壓管中構成。,管式膜分離裝置,特點：,結構簡單，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，經特定的工藝制成的一種管式微濾膜

18、；,,具有機械強度高，化學穩(wěn)定性強，耐酸堿，耐細菌腐蝕等優(yōu)點。,,,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,、,導水墊層,、,格網組成,。,兩層膜三邊封口，構成信封狀膜袋，膜袋內填充多孔支撐層，一層膜袋襯一層隔網，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：,優(yōu)點是結構緊湊，單位體積的膜表面積大，操作方便。缺點是容易堵塞，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膜葉結構示意圖,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構。,,膜組件用細徑的,中空纖維膜,組裝而成。,,優(yōu)點：,結構簡單、單位體積膜的表面積最大，液流流程短，分布均勻。,,缺點：,不能用于處理含有懸浮物的廢水，必須預先經過過濾處理，另外難以發(fā)現(xiàn)損壞的膜，維護管理不便。,中空纖維式膜分離裝置,工作過程,（1）內壓式,,,料液從空心纖維管內流過，透過液經纖維管膜流出管外，這是常用的操作方式。,（,2,）外壓式,,料液從一端經分布管在纖維管外流動，透過液則從纖維膜管內流出。,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 砂濾設備,應用比較廣泛主要,壓力過濾器,。,,壓力過濾器設備分類：,,雙層濾料,,單層濾料,,壓力過濾器特點：,,承受壓力，可利用過濾后的余壓將出水送到用水地點或遠距離輸送,,過濾能力強、容積小、設備定型、使用機動性大,,單個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行徹底的砂水分離。,,由無軸螺旋體、水箱、U形槽和傳動裝置等組成,9.8 潷水器,潷水器又稱潷析器、移動式出水堰。,,主要有機械式、自力（浮力）式、虹吸式三種。,典型潷水器,