.水工艺设备基础10.分离设备

1、水工艺设备根底水工艺设备根底10.10.别离设备别离设备2021-11-42概述o混合物混合物o各个组分在物理性质和化学性质上总有一些差异，各个组分在物理性质和化学性质上总有一些差异，有时需要采用一定的技术方法和手段将他们别离有时需要采用一定的技术方法和手段将他们别离开来。别离就是利用其中的某项差异，通过一定开来。别离就是利用其中的某项差异，通过一定的别离设备进行物质的迁移，从而实现组分的别的别离设备进行物质的迁移，从而实现组分的别离。离。 2021-11-47微孔布气气浮设备 o叶轮气浮设备叶轮气浮设备o适用于处理水量不大、污染物浓度较高的废水；适用于处理水量不大、污染物浓度较高的废水；可用

2、于石油废水的处理可用于石油废水的处理 o扩散气浮设备扩散气浮设备o空气压缩机出来的压缩空气通过具有微细孔的扩空气压缩机出来的压缩空气通过具有微细孔的扩散板或微孔板，使空气以细小的气泡形式进入水散板或微孔板，使空气以细小的气泡形式进入水中进行气浮。这种设备的优点是设备结构及工作中进行气浮。这种设备的优点是设备结构及工作原理比较简单原理比较简单 2021-11-48微孔布气气浮设备 o泵吸水管气浮泵吸水管气浮o水泵吸水管开孔水泵吸水管开孔o空气量大约为水量的空气量大约为水量的10%o气泡比较大，效果一般。气泡比较大，效果一般。o用于除油废水用于除油废水o目前在地面水中有新的应用目前在地面水中有新的

3、应用2021-11-49微孔布气气浮设备2021-11-410加压溶气气浮设备加压溶气气浮设备 o加压溶气气浮设备加压溶气气浮设备o在一定压力在一定压力(通常为通常为300400kPa)下，将空气溶下，将空气溶入欲处理的水中至饱和值入欲处理的水中至饱和值o将饱和液突然降至常压，这时溶解在水中的空气即将饱和液突然降至常压，这时溶解在水中的空气即以微小气泡以微小气泡(气泡直径约为气泡直径约为20100m)释放出来，释放出来，数量众多的微小气泡与水中呈悬浮状态的颗粒互相数量众多的微小气泡与水中呈悬浮状态的颗粒互相粘附，形成密度比水小的带气颗粒，产生上浮作用。粘附，形成密度比水小的带气颗粒，产生上浮作

4、用。o加压溶气气浮设备的组成加压溶气气浮设备的组成 o加压溶气装置、溶气释放装置和固加压溶气装置、溶气释放装置和固液或液液或液液别液别离装置三局部组成离装置三局部组成 2021-11-411加压溶气气浮设备加压溶气气浮设备 2021-11-412加压溶气气浮设备加压溶气气浮设备 n加压溶气装置包括水泵、空压机加压溶气装置包括水泵、空压机(或射流器或射流器)、压力、压力溶气罐以及其他附属设备溶气罐以及其他附属设备n溶气罐是影响溶气效果的关键设备，保证空气能充溶气罐是影响溶气效果的关键设备，保证空气能充分地溶于水中，并使气水充分混合分地溶于水中，并使气水充分混合n溶气释放装置一般由释放器溶气释放装

5、置一般由释放器(或穿孔管、减压阀或穿孔管、减压阀)与与溶气管路组成。功能是将压力溶气水通过消能、减溶气管路组成。功能是将压力溶气水通过消能、减压，使溶入水中的气体以微气泡的形式释放出来，压，使溶入水中的气体以微气泡的形式释放出来，并能迅速而均匀地与水中的杂质相粘附并能迅速而均匀地与水中的杂质相粘附n别离装置即气浮池，是一个敞口的水池，有一定的别离装置即气浮池，是一个敞口的水池，有一定的容积与池外表积。其作用是使微气泡群与水中杂质容积与池外表积。其作用是使微气泡群与水中杂质充分混合、接触、粘附，并使其与清水别离充分混合、接触、粘附，并使其与清水别离 2021-11-413加压溶气气浮设备2021

6、-11-414加压溶气气浮设备o加压溶气气浮设备的特点与适用范围加压溶气气浮设备的特点与适用范围o空气气泡数量多、气泡微细、粒度均匀、密集空气气泡数量多、气泡微细、粒度均匀、密集度大、上浮稳定、对液体扰动微小、气浮效果度大、上浮稳定、对液体扰动微小、气浮效果好、设备比较简单、便于维护管理好、设备比较简单、便于维护管理 o可适用于给水处理、废水处理和污泥浓缩处理，可适用于给水处理、废水处理和污泥浓缩处理，特别是含油废水的处理特别是含油废水的处理 2021-11-4152021-11-4162021-11-417溶气真空气浮设备2021-11-418溶气真空气浮设备o溶气真空气浮设备是使空气在常压

7、或加压条件下溶气真空气浮设备是使空气在常压或加压条件下溶入水中，在负压条件下析出的气浮设备溶入水中，在负压条件下析出的气浮设备o特点：特点：o空气溶解于水中所需压力比加压溶气气浮设备低，空气溶解于水中所需压力比加压溶气气浮设备低，动力设备和电能消耗较少。动力设备和电能消耗较少。o气浮过程在负压下进行，有些设备部件，如除渣气浮过程在负压下进行，有些设备部件，如除渣设备、刮泥设备，都要在密封的气浮池内，设备、刮泥设备，都要在密封的气浮池内，o气浮池结构复杂，给运行与维护带来很大的不便。气浮池结构复杂，给运行与维护带来很大的不便。o此外由于受到真空度的限制，一般运行真空度为此外由于受到真空度的限制，

8、一般运行真空度为0.04MPa，故可溢出的微气泡数量有限，故可溢出的微气泡数量有限 2021-11-419电解气浮设备 2021-11-420电解气浮设备 o电解气浮设备是用不溶性电极直接电解液体，电解气浮设备是用不溶性电极直接电解液体，靠解产生微小气泡靠解产生微小气泡o电解气浮产生的气泡尺寸比微孔布气和压力溶电解气浮产生的气泡尺寸比微孔布气和压力溶气设备产生的气泡都小得多，上浮过程中不产气设备产生的气泡都小得多，上浮过程中不产生紊流。生紊流。o电解气浮设备可去除水中多种污染物，除了可电解气浮设备可去除水中多种污染物，除了可降低有机废水的降低有机废水的BOD外，还可起到氧化、脱色外，还可起到氧

9、化、脱色和杀菌作用，和杀菌作用，2021-11-421电解气浮设备 o这种设备对废水负荷变化的适应性强，生成污这种设备对废水负荷变化的适应性强，生成污泥量少，占地少，不产生噪音。由于电能消耗、泥量少，占地少，不产生噪音。由于电能消耗、极板消耗量大以及操作运行管理要求高，电解极板消耗量大以及操作运行管理要求高，电解气浮设备主要用于处理水量不大的工业废水气浮设备主要用于处理水量不大的工业废水 2021-11-422双室平流式电解气浮池2021-11-423筛滤设备筛滤设备 o用途与分类用途与分类o筛滤设备是采用有孔眼的材料截留液体中筛滤设备是采用有孔眼的材料截留液体中悬浮物的设备。在水处理工艺中，

10、筛滤设悬浮物的设备。在水处理工艺中，筛滤设备是一种简单的拦污装置备是一种简单的拦污装置o一般用于去除雨水和污水泵站以及水处理一般用于去除雨水和污水泵站以及水处理厂厂(站站)进水中含有的较大悬浮物或漂浮物，进水中含有的较大悬浮物或漂浮物，2021-11-424筛滤设备筛滤设备 n作用：保持后续处理设施正常运行，减作用：保持后续处理设施正常运行，减少后续处理设施的处理负荷，保护水泵、少后续处理设施的处理负荷，保护水泵、管道和仪表等管道和仪表等n筛滤设备可分为格栅、滤网。格栅用于筛滤设备可分为格栅、滤网。格栅用于去除大的漂浮物和悬浮物，按所截留的去除大的漂浮物和悬浮物，按所截留的污染物清理方法的不同

11、可分为人工清理污染物清理方法的不同可分为人工清理格栅和机械格栅；筛网用于去除细小纤格栅和机械格栅；筛网用于去除细小纤维，有固定平面式和旋转式筛网。维，有固定平面式和旋转式筛网。 2021-11-425滤网2021-11-426滤网o滤网主要有固定平面式和旋转式两大类滤网主要有固定平面式和旋转式两大类o在水处理工艺中使用较多的是旋转式滤网。旋转式在水处理工艺中使用较多的是旋转式滤网。旋转式滤网又可分为板框型旋转滤网、转鼓式旋转滤网和滤网又可分为板框型旋转滤网、转鼓式旋转滤网和连续传送带型旋转滤网连续传送带型旋转滤网o滤网设置在渠道内或取水构筑物内，滤网用不锈钢滤网设置在渠道内或取水构筑物内，滤网

12、用不锈钢丝、尼龙丝、铜丝或镀锌钢丝编织而成。网孔孔眼丝、尼龙丝、铜丝或镀锌钢丝编织而成。网孔孔眼大小根据拦截对象选用，一般为大小根据拦截对象选用，一般为0.110mmo滤网可用于拦截及排除作为水源的淡水或海水内大滤网可用于拦截及排除作为水源的淡水或海水内大于网孔直径的悬浮物和固体颗粒杂质，为供水系统于网孔直径的悬浮物和固体颗粒杂质，为供水系统中的主要拦污设备，也可用于去除并回收废水中的中的主要拦污设备，也可用于去除并回收废水中的纤维、纸浆等较细小的悬浮物。但不能拦截水体中纤维、纸浆等较细小的悬浮物。但不能拦截水体中较大的杂物，如漂木、浮冰等具有较大冲击力的粗较大的杂物，如漂木、浮冰等具有较大冲

13、击力的粗大悬浮物或漂浮物大悬浮物或漂浮物 2021-11-4272021-11-428砂滤设备 2021-11-429砂滤设备 o压力过滤器是一个承压的密闭过滤装置压力过滤器是一个承压的密闭过滤装置o外部主要由罐体、滤料层进水管、出水管、冲洗水外部主要由罐体、滤料层进水管、出水管、冲洗水管、冲洗排水管等管道及附件组成；内部主要是由管、冲洗排水管等管道及附件组成；内部主要是由滤层、垫层以及配水系统组成滤层、垫层以及配水系统组成o压力过滤器设备可分为两种：一种为双层滤料，一压力过滤器设备可分为两种：一种为双层滤料，一种为单层滤料。压力过滤器主要特点是承受压力，种为单层滤料。压力过滤器主要特点是承受

14、压力，可利用过滤后的余压将出水送到用水地点或远距离可利用过滤后的余压将出水送到用水地点或远距离输送。压力过滤器过滤能力强、容积小、设备定型、输送。压力过滤器过滤能力强、容积小、设备定型、使用的机动性大，但单个过滤器的过滤面积较小，使用的机动性大，但单个过滤器的过滤面积较小，一般用于小型废水处理站一般用于小型废水处理站 2021-11-4302021-11-4312021-11-432膜别离设备 o工作原理：膜别离设备是利用膜的选择透过性进行别离以及浓缩水中离子或分子的设备。o通过膜别离设备可实现混合物的组分别离。膜别离设备有渗析设备、电渗析设备、反渗透设备、纳滤设备、超滤设备和微滤设备等，其中

15、电渗析设备、反渗透设备和超滤设备为目前水处理工艺中常用的三种膜别离设备。 制水设备工艺流程图制水设备工艺流程图 旋流混合器旋流混合器臭氧发生器臭氧发生器大桶罐装线（小瓶罐装线）大桶罐装线（小瓶罐装线）原水原水泵泵砂滤砂滤器器活性炭活性炭过滤器过滤器树脂树脂软软化器化器增压增压泵泵保安过保安过滤器滤器反渗透反渗透装置装置贮水贮水罐罐增增压压泵泵2021-11-433电渗析工作原理o电渗析electrodialysis,ED器是利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择性，在直流电场的作用下，使溶液中的阴、阳离子在隔室内发生离子迁移，分别通过阴、阳离子交换膜从而到达除盐或浓缩的目的。2021-1

16、1-434电渗析工作原理2021-11-435反渗透工作原理o渗透是水分子自发通过半透膜。反渗透设备就是利用反渗透原理进行工作。任何溶液都具有相应的渗透压，但要有半透膜才能表现出来。渗透压与溶液的性质、浓度和温度有关，而与膜无关。反渗透不是自发进行的，只有当外部压力大于溶液的渗透压时，反渗透才能进行。2021-11-436超滤、微滤和纳滤工作原理o超滤、微滤和纳滤设备也是依靠膜和压力来进行别离。其原理是膜孔对溶液中悬浮微粒的筛分作用，在介质压力作用下，小于孔径的小分子溶质随溶液一起透过膜上的微孔，大于孔径的大分子溶质那么被截留。超滤膜比反渗透膜的孔径大，超滤设备截留的物质颗粒较大，约为0.00

17、11m，别离物质的分子量较大，一般在500500000之间，微滤只能截留更大的分子，而反渗透截留的物质颗粒较小，约为0.00010.001 m。纳滤的别离特性位于反渗透和超滤之间，适宜于别离分子量在200以上，分子大小约1nm的溶解性组分2021-11-437膜的分类 o膜对透过的物质有选择性，或膜对不同物质具有不同的透过速率。为了适应不同的别离对象，必须采用不同别离设备o根据膜的材质从相态上可分为固膜、液膜和气膜三类，目前大规模应用的多为固膜，固膜以高分子合成膜为主。固膜按形态可分为平面膜、管状膜和中空纤维膜。多孔膜主要用于超滤、微滤和渗析过程，电中性的致密膜主要用于反渗透、渗透汽化和气体渗

18、透过程。o从来源上膜可分为天然膜和合成膜；根据膜的功能，可分为离子交换膜、反渗透膜、超滤膜、微滤膜、纳滤膜和气体渗透膜。 2021-11-438离子交换膜 o离子交换膜用于渗析装置，是带电荷的膜，根据所带电荷可分为阴膜、阳膜和复合膜(或镶嵌膜)三类。o反荷离子在离子交换膜内的孔道中迁移时，受到孔道壁上异种电荷的吸引而加快，同荷离子在膜内迁移时，受到同种电荷的排斥而缓慢。不同电荷的离子在膜内的迁移速度有很大的差异，这就是离子交换膜对离子透过的选择性。o离子交换膜是由聚电解质制成的。o离子交换膜按结构分为均相、半均相、异相膜三种o离子交换膜的基体是空间的网状结构 2021-11-439反渗透膜 o

19、一般认为反渗透膜的透过机理是选择性吸附与毛细管流，即界面现象和在压力下流体通过毛细管的综合结果o反渗透膜为一种半透膜，只能通过溶液中某种组分，不具有离子交换性质，属中性膜。o反渗透膜的材料主要有醋酸纤维素、芳香聚酰胺、脂肪族聚酰胺等多种 2021-11-440纳滤膜和超滤膜 o纳滤膜与反渗透膜相类似，绝大多数是多层结构o纳滤膜具有离子选择性；具有一价阴离子的盐可以大量地渗过膜(但并不是无阻挡)，然而，纳滤膜对多价阴离子的盐(例如硫酸盐和碳酸盐)的截流率那么高得多，因此，盐的渗透性主要由阴离子的价态决定o超滤过程使用的膜都是微孔膜。微粒是否被截留，除了与操作条件有关外，主要还取决于微粒的大小和结

20、构以及膜微孔的大小和结构。超滤膜用醋酸纤维素、聚砜、聚酰胺、聚碳酸酯等高分子聚合物制成。o微滤过程使用的膜也是微孔膜。微滤膜用聚丙烯和聚四氟乙烯、纤维素脂、聚砜、聚酰胺、聚偏氟乙烯等高分子聚合物制成。 2021-11-441几种常用膜的比照膜类型结构常用材质荷电性应用离子交换膜空间网状聚电解质（如离子交换树脂）带电荷渗析、电渗析反渗透膜多孔结构醋酸纤维素、芳香聚酰胺等中性膜反渗透纳滤膜多孔多层醋酸纤维素、聚砜等带电荷纳滤超滤膜微孔膜醋酸纤维素、聚砜、聚酰胺等中性膜超滤微滤膜微孔膜聚丙烯、聚砜、聚酰胺等中性膜微滤o几种常用膜的简单对照2021-11-442膜别离装置 o由专业制造厂提供几种规格化

21、的部件或小型的单元设备，即膜组件。膜组件可分为板式膜组件、管式膜组件、螺卷式膜组件和中空纤维式膜组件。此外还有毛细管式膜组件。o板框式膜别离装置：板框式膜别离装置的构造由假设干板式膜组件重叠起来组成。板式膜组件又由板体、多孔薄板和膜三局部组成。板式膜组件是在工程塑料压铸成型的滤板两面铺以多孔板，再在多孔板上贴上过滤膜；或在多孔板上直接刮浆成膜。 透过水透过水1原水浓缩水透过水2341双头螺栓；2橡胶密封圈；3膜；4多孔性板板框式膜装置2021-11-443原 水1浓 缩 水2345671 高 压 水 泵 ； 2 缓 冲 器 ； 3 管 式 组 件 ； 4 压 力 表 ； 5 阀 门 ； 6 玻

22、 璃 钢 管 ； 7 膜管 式 膜 装 置膜别离装置o管式膜别离装置与多管式热交换器相类似。它是将假设干根直径为1020mm，长13m的反渗透管状膜组件装入多孔高压管中构成，管膜与高压管之间衬尼龙布以便透水。o管式膜别离装置结构简单，制造容易，安装、维修方便；且水力条件好，不容易堵塞，清洗方便；能耐高压，可以处理高粘度的原液。但管式膜别离装置体积大，单位体积内膜的外表积最小，而且两头需要较多的联结部件，现在使用并不广泛。管式膜组件用于工业废水处理的管式装置2021-11-444膜别离装置螺卷式膜别离装置主要由耐压套管、膜组件、穿孔管组成。膜组件由平膜、导水垫层、格网组成。螺卷式膜别离装置的优点是结构紧凑，单位体积的膜外表积大，所以处理效率高，占地面积小，操作方便。缺点是容易堵塞，不能拆洗，浓水难于循环，不能处理含有悬浮物的液体，原水流程短，压力损失大，密封长度大。1234769108111251 膜 ； 2 格 网 ； 3 淡 水 垫 层 ； 4 中 心 集 水 管 ； 5 透 过 水 出 口 ； 6 原 水 入 口7 盖 帽 ； 8 密 封 圈 ； 9