PPT环境工程原理课件(图文解析)5

第三章沉沉降与与过滤学习目标标了解非均均相混合合物的特特点，沉沉降、过过滤、离离心分离离的基本概念，，在工业业生产及及环境保保护中的的应用和和发展趋趋势。掌握沉降降分离、、过滤分分离的基基本原理理，有关关计算及及设备选用，能能够分析析解决实实际问题题。第一节概述沉降与过过滤是分分离非均均相物系系常用的的两种操操作，尤尤其在水污染染控制与与大气污污染控制制中得到到广泛的的应用。。混合物分分类均相混合合物---物系内不不存在相相界面非均相混混合物---物系内部部存在相相界面｛非均相物物系类型型｛气态非均均相物系系---含尘、含雾气体体等液态非均均相物系系---乳浊液、、悬浮液液、泡沫沫液等一、机械械分离原理：非均相物物系中分分散相和和连续相相具有不不同的物物理性质，所以以可以采用机械械方法使相间相对运运动实现分离。机械分离离的操作方式式：⑴沉降在外力作作用下使使颗粒相相对于流流体（静静止或运运动）运动而实实现分离离的过程程。⑵过滤流体相对对于固体体颗粒床床层运动动而实现现固液分分离的过程。二、机械械分离方方法在工工业生产产中的应应用气态非均均相物系系---采用重力力沉降、和离心沉沉降。液态非均均相物系系---可采用重重力沉降降、离心沉降降、过滤操作作。机械分离离方法在在工业生生产中的的应用：⑴收集分散散物质⑵净化分散散介质⑶环境保护护第二节重力沉降降及设备备沉降操作作是靠重重力的作作用，利利用分离离物质与与分散介介质的密度差异异，使之之发生相相对运动动而分离离的过程程。一、重力力沉降速速度1.球形颗粒粒的自由由沉降⑴沉降颗粒粒的受力力情况与与分析∵∴∴自由沉降降：颗粒浓度度低，分分散好，，沉降过程程中互不不碰撞、、互不影影响。颗粒下沉沉沉降颗粒粒的受力力情况重力:浮力：阻力：∴⑵颗粒沉降降过程分分析沉降过程程可分为为两个阶阶段:第一阶段段为加速速运动，，第二阶段段为匀速速运动。。⑶沉降速度度的通式式2.阻力系数数Ret=Ut=Ut——颗粒粒的自由由沉降速速度，m/sμ——流体体的粘度度，Pa.sζ-Ret关系曲线线（1）滞流区区（Stokes区）10－4<Re<1（2）过渡区区（Allen区）1<Re<103（3）湍流区区（Newton区）103<Re<2105ζ=ζ=ζ=0.44球形颗粒粒在相应应各区的的沉降速速度公式式:滞流区：：过渡区：：湍流区：：Ut=Ut=Ut=0.27Ut=0.27Ut=1.74Ut=1.743.沉降速度的的计算⑴试差法步骤：①假设沉降流流型，选用用相应的沉沉降速度计计算公式计计算Ut；②用求出的Ut计算Ret值。检验Ret值是否在原原假设的流流型区内，，如果与原原假设一致致，则计算算的Ut有效。⑵用无因次数数群K值判断流型型根据无因次次数群K值判别沉降降区，然后后选用相应应的沉降速度公式计计算Ut。Ret=斯托克斯定定律区K≤2.62艾仑定律区区2.62<K<69.1牛顿定律区区K>69.1K=d二、重力沉沉降设备1.降尘室利用重力沉沉降原理从从气流中分分离出固体体尘粒的设设备称为降降尘室。停留时间：：沉降时间：：分离条件：：降尘室生产能力气体在降尘尘室内的水水平通过速速度为结论：对于一定尺尺寸的颗粒粒或Ut，理论上降降尘室的生生产能力只只与宽度b和长度l有关，而与与降尘室高高度H无关。多层降尘室室：隔板间距一一般为40～100nm降尘室内设设置n层水平隔板板，生产能力：2.沉降槽沉降槽又称称增浓器或或澄清器，，是利用重重力沉降来来提高悬浮液浓度并并同时得到到澄清液的的设备。连续沉降槽槽3.普通沉淀池池⑴平流式沉淀淀池设链带刮泥泥机的平流流沉淀池平流式沉淀淀池的优点点是构造简简单，效果果良好，工工作性能稳稳定，但排排泥较为困困难。⑵竖流式沉淀淀池优点：排泥容易，，不需要机机械刮泥设设备，便于于管理。缺点：是单池容量量小，当水水量较大时时，池数过过多。⑶辐流式沉淀淀池辐流式沉淀淀池一般采采用机械排排泥，适用用范围广，，既可做为初次沉淀淀池，也可可做二次沉沉淀池。4.平流式沉砂砂池第三节离离心沉降及及设备依靠惯性离离心力的作作用而实现现的沉降过过程称为离离心沉降。。一、离心沉沉降速度Ur=离心沉降同同样存在三三种沉降流流型滞流沉降区区：Ur=离心沉降速速度与重力力沉降速度度的比值为为=Kc二．离心沉沉降设备1.旋风分离器器⑴旋风分离器器的结构与与操作原理理标准旋风分分离器气体在旋风风分离器内内的运动情情况⑵旋风分离器器的性能性能指标：①临界粒径是指理论上上在旋风分分离器中能能被完全分分离出来的的最小颗粒粒直径，用用dc表示。dc=②分离效率分离效率又又称除尘效效率，可直直接反映旋旋风分离器器的除尘能能力。表示方法：：总效率或或称综合效效率，用η0表示；分效率或称称粒级效率率，用表示。η0=××100％ηp与di的对应关系系可用曲线线表示，称称为粒级效效率曲线。d50是粒级效率率恰好为50％的颗粒直直径，称为为分割直径径：d50≈0.27η0＝粒级效率曲曲线标准旋风分分离器的ηp-d/d50曲线③压力降原因：ⅰ.进气管和排排气管及主主体器壁所所引起的摩摩擦阻力ⅱ.局部阻力ⅲ.气体旋转运运动所产生生的动能损损失Δd=ζ旋风分离器器的压降一一般为500～2000Pa⑶旋风分离器器类型与选选用①CLT/A型采用倾斜螺螺旋面进口口的旋风分离器器。CLT/A型②CLP型CLP型是带有半半螺旋线和螺旋线线的旁路分分离室的旋风分离离器。CLP/B型③扩散式它主要的特特点是圆筒筒以下部分的直直径逐渐扩扩大，底部有一刀锥锥体形、顶顶部有口的反射屏，，下沿有缝缝隙与集灰斗相通。。扩散式旋风风分离器2.旋液分离器器利用离心沉沉降原理从从悬浮液中中分离固体体颗粒的设设备第四节过滤过滤是在外外力作用下下，使悬浮浮液中的液液体通过多多孔介质的孔道，而而固体颗粒粒被截留在在介质上，，从而实现现固、液分分离的操作。过滤操作示示意图推动力：压压力差，离离心力，重力阻力力：滤饼饼、过滤介介质阻力一、过滤操作的的基本概念念1.过滤介质（1）织物介质质（又称滤滤布）这类介质能能截流颗粒粒的最小直直径为5～65μm。（2）堆积介质质多用于深床床过滤。（3）多孔固体体介质能拦截1～3μm的微细颗粒粒。（4）多孔膜用于膜过滤滤的各种有有机高分子子膜和无机机材料膜。。2.滤饼的压缩缩性及助滤滤剂滤饼分类：不可压缩滤滤饼---空隙不随压压力变化可压缩滤饼饼---空隙随压力力增加而减减小助滤剂---可以改善饼饼层的性能能，质地坚坚硬而能形形成疏松饼层的固固体颗粒或或纤维状物物质。助滤剂的基基本要求：①应能形成多多孔饼层的的刚性颗粒粒。②应具有化学学稳定性。③具有不可压压缩性。二、过滤基本方方程式1.滤液通过饼饼层的流动动特性①饼层形成不不规则的网网状结构；；②过滤操作时，滤饼厚度增增加而流动动阻力逐渐渐加大，过过滤属于不不稳定操作作；③滤液通过饼饼层的流动动属于滞流流流动。2.过滤速率通常，滤布布与滤饼的的面积相同同，所以两两层中的速速率应相等等，则或3.过滤基本方方程式不可压缩滤滤饼的过滤滤基本方程程式可压缩滤饼饼的过滤基本本方程式三、恒压过滤过滤操作是是在恒定压压力差下进进行的，则则称为恒压压过滤。1.恒压过滤方方程式k——过滤物物料特性的的常数2.过滤常数的的测定⑴过滤常数K、qe、θe的测定⑵压缩性指数数s的测定四、过滤设备1.快滤池⑴基本构造①滤料层②垫料层③排水系统普通快速滤滤池的构造造⑵普通快滤池池的过滤工工艺过程过滤工艺过过程：ⅰ.过滤---截留污染物物ⅱ.反洗---从滤料层中中洗去被截截留的污染染物从过滤开始始到结束所所延续的时时间称为滤滤池的工作作周期，一般应大于于8小时，最长长可达48小时以上。。从过滤开开始到反洗结束称为为一个过滤滤循环。2.压力滤池压力滤池3.转筒真空过过滤机转筒真空过过滤机装置置示意图转筒及分配配头的结构构4.微滤机微滤机总总图5.袋式除尘尘器⑴袋式除尘尘器的结结构型式式①滤袋形状状：圆袋扁袋②气流进入入方向：内滤式外滤式③进气方式式：下进气上进气④清灰方式式机械振动动清灰逆气流清清灰吹灰圈清清灰脉冲清灰灰典型清灰灰机理示示意图机械清灰灰式除尘器脉冲清灰灰袋式除除尘器⑵袋式除尘尘器的选选择①滤布的选选择纤维机械强度最高使用温度（℃）耐腐蚀特性一般应用酸碱有机溶剂棉织物强80差中好低费用低温粉尘作业毛料中95中差好低费用冶炼炉聚酰胺（尼龙）强100中好好易清灰低温破碎粉尘作业聚脂（涤纶）强135好中好易清灰冶炼炉、化工厂、电弧炉四氟乙烯中260好好好昂贵化工厂玻璃纤维强280中中好耐磨性差冶炼炉、电弧炉、炭黑厂尼龙强230好中好抗湿性差冶炼及电弧炉②过滤速度度的确定定粉尘种类清灰方式振打与逆气流联合脉冲喷吹反吹风炭黑①、氧化硅（白炭黑），铅①、锌的升华物以及起它在气体中由于冷凝和化学反应而形成的气溶胶，化妆粉、去污粉、奶粉、活性炭、由水泥窑排出的水泥①等0.45－0.50.8－2.00.33－0.45铁①及铁合金①的升华物、铸造尘、氧化铝①、由水泥磨排出的水泥①、碳化炉升华物①、石灰①、刚玉、安福粉及其它肥料、塑料、淀粉0.5－0.751.5－2.50.45－0.55滑石粉、煤、喷砂清理尘①、飞灰①、陶瓷生产的粉尘①、炭黑（二次加工）、颜料、高岭土、石灰石①、矿尘①、铝土矿、水泥（来自冷却器）①、搪瓷①0.7－0.82.0－3.00.6－0.9石棉、纤维尘①、石膏、珠光石、橡胶生产中的粉尘①、盐、面粉、研磨工艺中的粉尘①0.3－1.12.5－4.5——烟草、皮革粉、混合饲料、木材加工中的粉尘、粗植物纤维（大麻、黄麻等）0.9－2.02.5－6.6——第五节离心机一、基础础知识离心机---利用离心心力以分分离非均均相混合合物的设设备。按分离的的方式分分类：（1）过滤式式离心机机（2）沉降式式离心机机（3）分离式式离心机机按分离因数数的大小小分类：常速离心心机（（Kc<3×103，一般为为600～1200），高速离心心机（Kc=3×103～5×103），超速离心心机（Kc＞5×104）。二．离心心机的类类型1.三足式离离心机三足式离离心机2.管式高速速离心机机管式高速速离心机机3.碟片式高