PPT环境工程原理课件图文解析5

第三章沉降降与过滤学习目标了解非均相混混合物的特点点，沉降、过过滤、离心分分离的基本概念，在工工业生产及环环境保护中的的应用和发展展趋势。掌握沉降分离离、过滤分离离的基本原理理，有关计算算及设备选用，能够分分析解决实际际问题。第一节概述沉降与过滤是是分离非均相相物系常用的的两种操作，，尤其在水污染控制制与大气污染染控制中得到到广泛的应用用。混合物分类均相混合物---物系内不存在在相界面非均相混合物物---物系内部存在在相界面｛非均相物系类类型｛气态非均相物物系---含尘、含雾气体等液态非均相物物系---乳浊液、悬浮浮液、泡沫液液等一、机械分离离原理：非均相物系中中分散相和连连续相具有不不同的物理性性质，所以可以采用机械方法法使相间相对运动实现分离。机械分离的操作方式：⑴沉降在外力作用下下使颗粒相对对于流体（静静止或运动））运动而实现分分离的过程。。⑵过滤流体相对于固固体颗粒床层层运动而实现现固液分离的过程。二、机械分离离方法在工业业生产中的应应用气态非均相物物系---采用重力沉降降、和离心沉降。。液态非均相物物系---可采用重力沉沉降、离心沉降、过滤操作。机械分离方法法在工业生产产中的应用：⑴收集分散物质质⑵净化分散介质质⑶环境保护第二节重力沉降及设设备沉降操作是靠靠重力的作用用，利用分离离物质与分散散介质的密度差异，使使之发生相对对运动而分离离的过程。一、重力沉降降速度1.球形颗粒的自自由沉降⑴沉降颗粒的受受力情况与分分析∵∴∴自由沉降：颗粒浓度低，，分散好，沉降过程中互互不碰撞、互互不影响。颗粒下沉沉降颗粒的受受力情况重力:浮力：阻力：∴⑵颗粒沉降过程程分析沉降过程可分分为两个阶段段:第一阶段为加加速运动，第二阶段为匀匀速运动。⑶沉降速度的通通式2.阻力系数Ret=Ut=Ut——颗粒的自自由沉降速度度，m/sμ——流体的粘粘度，Pa.sζ-Ret关系曲线（1）滞流区（（Stokes区）10－4<Re<1（2）过渡区（（Allen区）1<Re<103（3）湍流区（Newton区）103<Re<2105ζ=ζ=ζ=0.44球形颗粒在相相应各区的沉沉降速度公式式:滞流区：过渡区：湍流区：Ut=Ut=Ut=0.27Ut=0.27Ut=1.74Ut=1.743.沉降速度的计计算⑴试差法步骤：①假设沉降流型型，选用相应应的沉降速度度计算公式计计算Ut；②用求出的Ut计算Ret值。检验Ret值是否在原假假设的流型区区内，如果与与原假设一致致，则计算的的Ut有效。⑵用无因次数群群K值判断流型根据无因次数数群K值判别沉降区区，然后选用用相应的沉降降速度公式计算算Ut。Ret=斯托克斯定律律区K≤2.62艾仑定律区2.62<K<69.1牛顿定律区K>69.1K=d二、重力沉降降设备1.降尘室利用重力沉降降原理从气流流中分离出固固体尘粒的设设备称为降尘尘室。停留时间：沉降时间：分离条件：降尘室生产能力气体在降尘室室内的水平通通过速度为结论：对于一定尺寸寸的颗粒或Ut，理论上降尘尘室的生产能能力只与宽度度b和长度l有关，而与降降尘室高度H无关。多层降尘室：隔板间距一般般为40～100nm降尘室内设置置n层水平隔板，，生产能力：2.沉降槽沉降槽又称增增浓器或澄清清器，是利用用重力沉降来来提高悬浮液浓度并同同时得到澄清清液的设备。。连续沉降槽3.普通沉淀池⑴平流式沉淀池池设链带刮泥机机的平流沉淀淀池平流式沉淀池池的优点是构构造简单，效效果良好，工工作性能稳定定，但排泥较较为困难。⑵竖流式沉淀池池优点：排泥容易，不不需要机械刮刮泥设备，便便于管理。缺点：是单池容量小小，当水量较较大时，池数数过多。⑶辐流式沉淀池池辐流式沉淀池池一般采用机机械排泥，适适用范围广，，既可做为初次沉淀池池，也可做二二次沉淀池。。4.平流式沉砂池池第三节离心心沉降及设备备依靠惯性离心心力的作用而而实现的沉降降过程称为离离心沉降。一、离心沉降降速度Ur=离心沉降同样样存在三种沉沉降流型滞流沉降区：Ur=离心沉降速度度与重力沉降降速度的比值值为=Kc二．离心沉降降设备1.旋风分离器⑴旋风分离器的的结构与操作作原理标准旋风分离离器气体在旋风分分离器内的运运动情况⑵旋风分离器的的性能性能指标：①临界粒径是指理论上在在旋风分离器器中能被完全全分离出来的的最小颗粒直直径，用dc表示。dc=②分离效率分离效率又称称除尘效率，，可直接反映映旋风分离器器的除尘能力力。表示方法：总总效率或称综综合效率，用用η0表示；分效率或称粒粒级效率，用用表示。η0=××100％ηp与di的对应关关系可用用曲线表表示，称称为粒级级效率曲曲线。d50是粒级效效率恰好好为50％的颗粒粒直径，，称为分分割直径径：d50≈0.27η0＝粒级效率率曲线标准旋风风分离器器的ηp-d/d50曲线③压力降原因：ⅰ.进气管和和排气管管及主体体器壁所所引起的的摩擦阻阻力ⅱ.局部阻力力ⅲ.气体旋转转运动所所产生的的动能损损失Δd=ζ旋风分离离器的压压降一般般为500～2000Pa⑶旋风分离离器类型型与选用用①CLT/A型采用倾斜斜螺旋面面进口的的旋风分离离器。CLT/A型②CLP型CLP型是带有有半螺旋旋线和螺旋旋线的旁旁路分离离室的旋风分分离器。CLP/B型③扩散式它主要的的特点是是圆筒以以下部分的的直径逐逐渐扩大大，底部有一刀刀锥体形形、顶部部有口的反射屏屏，下沿沿有缝隙隙与集灰斗相通通。扩散式旋旋风分离离器2.旋液分离离器利用离心心沉降原原理从悬悬浮液中中分离固固体颗粒粒的设备备第四节过滤过滤是在在外力作作用下，，使悬浮浮液中的的液体通通过多孔孔介质的孔道，，而固体体颗粒被被截留在在介质上上，从而而实现固固、液分分离的操作。。过滤操作作示意图图推动力：：压力差差，离心心力，重力阻力力：：滤饼、、过滤介介质阻力一、过滤操作作的基本本概念1.过滤介质质（1）织物介介质（又又称滤布布）这类介质质能截流流颗粒的的最小直直径为5～65μm。（2）堆积介介质多用于深深床过滤滤。（3）多孔固固体介质质能拦截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.微滤机微滤机总图图5.袋式除尘器器⑴袋式除尘器器的结构型型式①滤袋形状：圆袋扁袋②气流进入方方向：内滤式外滤式③进气方式：下进气上进气④清灰方式机械振动清清灰逆气流清灰灰吹灰圈清灰灰脉冲清灰典型清灰机机理示意图图机械清灰式式除尘器脉冲清灰袋袋式除尘器器⑵袋式除尘器器的选择①滤布的选择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过滤速度的的确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、基础知知识离心机---利用离心力力以分离非非均相混合合物的设备备。按分离的方方式分类：（1）过滤式离离心机（2）沉降式离离心机（3）分离式离离心机按分离因数的的大小分类：常速离心机机（Kc<3×103，一般为600～1200），高速离心机机（Kc=3×103～5×103），超速离心机机（Kc＞5×104）。二．离心机机的类型1.三足式离心心机三足