固液分离技术在环境的应用现状与发展趋势课件.ppt

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1、 固液分离概括固液分离概括沉淀分离沉淀分离过滤分离过滤分离浮选分离浮选分离1234总结总结5固液分离技术在环境中的应用现状与发展趋势固液分离技术在环境中的应用现状与发展趋势固液分离技术固液分离技术 固液分离固液分离(solid-liquid separation)是一种重要的是一种重要的单元操作，从液相中除去固体一般采用筛或沉淀方单元操作，从液相中除去固体一般采用筛或沉淀方法。法。现有的传统固液分离技术主要集中在压滤、过现有的传统固液分离技术主要集中在压滤、过滤、重力沉降等方面，它广泛的应用于医药卫生、滤、重力沉降等方面，它广泛的应用于医药卫生、造纸、环境保护、食品、发酵等各大行业。造纸、环境

2、保护、食品、发酵等各大行业。 全球水资源急剧短缺，生存环境日益恶化，人们全球水资源急剧短缺，生存环境日益恶化，人们因此对固液分离工艺也提出了更高的要求，世界各因此对固液分离工艺也提出了更高的要求，世界各国的许多研究者在这方面的也有很多深入的研究。国的许多研究者在这方面的也有很多深入的研究。从原理上讲从原理上讲 ,固液分离过程可以分为三大类固液分离过程可以分为三大类 : 沉降分离沉降分离 过滤分离过滤分离 浮选浮选 固液分离设备也可以相应地分为三类。在此基固液分离设备也可以相应地分为三类。在此基础，根据推动力和操作特征进一步细分为若干种固础，根据推动力和操作特征进一步细分为若干种固液分离设备。液

3、分离设备。固液分离技术固液分离技术固液分离技术固液分离技术重力沉降重力沉降一、沉降分一、沉降分离离 固液分离技术固液分离技术重力沉降重力沉降 重力沉降法是利用水中悬浮颗粒的重力沉降法是利用水中悬浮颗粒的可沉可沉降性能，在重力作用下产生下沉作用降性能，在重力作用下产生下沉作用，以达，以达到固液分离的一种过程。到固液分离的一种过程。沉淀处理工艺的四种用法沉淀处理工艺的四种用法 初次沉淀池初次沉淀池：较经济的去除较经济的去除悬浮有机物悬浮有机物，减轻后续生物减轻后续生物处理构筑物的有机负荷处理构筑物的有机负荷二次沉淀池二次沉淀池：用来分离：用来分离生物处理工艺中产生的生物膜、生物处理工艺中产生的生物

4、膜、活性污泥等活性污泥等，使处理后的水得以澄清。使处理后的水得以澄清。污泥浓缩池污泥浓缩池：将来自初沉池及二沉池的将来自初沉池及二沉池的污泥进一步浓缩，污泥进一步浓缩，以减小体积，以减小体积，降低后续构筑物的尺寸及处理费用等。降低后续构筑物的尺寸及处理费用等。沉砂池沉砂池：用以去除污水中的用以去除污水中的无机性易沉物无机性易沉物固液分离技术固液分离技术沉淀的四种类型沉淀的四种类型固液分离技术固液分离技术自由沉淀自由沉淀 絮凝沉淀絮凝沉淀区域沉淀区域沉淀( (成层沉淀成层沉淀) ) 压缩沉淀压缩沉淀沉淀的四种类型自由沉淀自由沉淀 絮凝沉淀絮凝沉淀区域沉淀区域沉淀( (成层沉淀成层沉淀) ) 压缩

5、沉淀压缩沉淀固液分离技术固液分离技术SSSS( (悬浮颗粒浓度悬浮颗粒浓度) )不高不高；沉淀过程中沉淀过程中悬浮固体之间互不干扰悬浮固体之间互不干扰，颗粒颗粒各自各自单独单独进行沉淀，进行沉淀，颗粒颗粒沉淀轨迹呈直线。沉淀轨迹呈直线。沉淀过程中，沉淀过程中，颗粒的物理性质不变颗粒的物理性质不变。发生在发生在沉砂池沉砂池中。中。沉淀的四种类型沉淀的四种类型自由沉淀自由沉淀 絮凝沉淀絮凝沉淀区域沉淀区域沉淀( (成层沉淀成层沉淀) ) 压缩沉淀压缩沉淀SSSS不高不高；沉淀过程中沉淀过程中悬浮颗粒之间有互相絮凝作用悬浮颗粒之间有互相絮凝作用，颗粒因颗粒因相互聚集增大而加快沉降，沉淀轨迹呈曲线。相

6、互聚集增大而加快沉降，沉淀轨迹呈曲线。沉淀过程中，沉淀过程中，颗粒的质量、形状、沉速是变化颗粒的质量、形状、沉速是变化的。的。化学絮凝沉淀化学絮凝沉淀属于这种类型。属于这种类型。固液分离技术固液分离技术沉淀的四种类型沉淀的四种类型自由沉淀自由沉淀 絮凝沉淀絮凝沉淀区域沉淀区域沉淀( (成层沉淀成层沉淀) ) 压缩沉淀压缩沉淀固液分离技术固液分离技术SSSS较高较高（5000mg/L5000mg/L以上）；以上）；颗粒的沉将受到周围其它颗粒的影响，颗粒的沉将受到周围其它颗粒的影响，颗粒间相颗粒间相对位置保持不变对位置保持不变，形成一个形成一个整体整体共同共同下沉下沉，与澄清，与澄清水之间有清晰的

7、水之间有清晰的泥水界面泥水界面。二次沉淀池二次沉淀池与与污泥浓缩池污泥浓缩池中发生。中发生。沉淀的四种类型沉淀的四种类型自由沉淀自由沉淀 絮凝沉淀絮凝沉淀区域沉淀区域沉淀( (成层沉淀成层沉淀) ) 压缩沉淀压缩沉淀固液分离技术固液分离技术SSSS很高很高；颗粒相互之间已颗粒相互之间已挤压成团状挤压成团状结构，互相接触，互结构，互相接触，互相支承，相支承，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用下下层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用下被挤出，使污泥得到浓缩。被挤出，使污泥得到浓缩。二沉池污泥斗二沉池污泥斗中及中及浓缩池浓缩池中污泥的浓缩过程存在中污泥的浓缩过程存在压缩沉淀。压缩沉淀。絮凝沉淀法：絮凝沉

8、淀法： 定义定义：使水或液体中悬浮微粒集聚变大，或形成：使水或液体中悬浮微粒集聚变大，或形成絮团，从而加快粒子的聚沉，达到固絮团，从而加快粒子的聚沉，达到固- -液分离的目液分离的目的，一般需加入絮凝剂。的，一般需加入絮凝剂。 固液分离技术固液分离技术絮凝剂絮凝剂：可分为无机絮凝剂和有机絮凝剂两类。其：可分为无机絮凝剂和有机絮凝剂两类。其中无机絮凝剂又包括无机凝聚剂和无机高分子絮凝中无机絮凝剂又包括无机凝聚剂和无机高分子絮凝剂；有机絮凝剂又包括合成有机高分子絮凝剂、天剂；有机絮凝剂又包括合成有机高分子絮凝剂、天然有机高分子絮凝剂和微生物絮凝剂。然有机高分子絮凝剂和微生物絮凝剂。 絮凝剂的发展絮

9、凝剂的发展:固液分离技术固液分离技术 絮凝剂的发展是从絮凝剂的发展是从低分子到高分子低分子到高分子、由、由无机到有机无机到有机及由及由单单一型到复合型一型到复合型的。以高效、廉价、环保为目标，开发低残留铝的。以高效、廉价、环保为目标，开发低残留铝的无机絮凝剂是当前的一个重要发展方向，降低生产成本是开的无机絮凝剂是当前的一个重要发展方向，降低生产成本是开发新型合成有机高分子絮凝剂的当务之急。发新型合成有机高分子絮凝剂的当务之急。复合型絮凝剂复合型絮凝剂以其以其高效廉价的优势迅速发展。高效廉价的优势迅速发展。天然高分子絮凝剂天然高分子絮凝剂则具有高效、无则具有高效、无毒、可消除二次污染、絮凝广泛等

10、独特的优点。另外，毒、可消除二次污染、絮凝广泛等独特的优点。另外，多功能多功能复合型絮凝剂复合型絮凝剂的开发也具有广阔的前景。的开发也具有广阔的前景。应用实例应用实例: 1) 苟鹏等分别对长焰煤和无烟煤的煤泥水的性质、煤苟鹏等分别对长焰煤和无烟煤的煤泥水的性质、煤泥颗粒的粒度分布及干煤泥的矿物组成进行分析，泥颗粒的粒度分布及干煤泥的矿物组成进行分析，对煤对煤泥水采用混凝沉淀法处理进行了对比试验，最终确定了泥水采用混凝沉淀法处理进行了对比试验，最终确定了煤泥水处理用药剂及最佳试验条件煤泥水处理用药剂及最佳试验条件。研究表明洗选不同。研究表明洗选不同原煤所产生的煤泥水都是带负电的胶体分散体系，通过

11、原煤所产生的煤泥水都是带负电的胶体分散体系，通过投加混凝剂降低了煤泥胶体颗粒表面的投加混凝剂降低了煤泥胶体颗粒表面的电位，形成了电位，形成了较小的絮体；高分子絮凝剂聚丙烯酰胺加入后，通过架较小的絮体；高分子絮凝剂聚丙烯酰胺加入后，通过架桥作用絮体体积进一步增大出水效果明显，有效地降低桥作用絮体体积进一步增大出水效果明显，有效地降低了煤泥水悬浮物浓度。了煤泥水悬浮物浓度。固液分离技术固液分离技术 2)2) 周芝兰研究了用壳聚糖与丙烯酰胺接枝共周芝兰研究了用壳聚糖与丙烯酰胺接枝共聚物做为絮凝剂对印染废水的絮凝处理，聚物做为絮凝剂对印染废水的絮凝处理，并与并与壳聚糖进行了絮凝效果比较，考查壳聚糖进行

12、了絮凝效果比较，考查pH pH 值、无值、无机絮凝剂、有机絮凝剂等因素对处理效果的影机絮凝剂、有机絮凝剂等因素对处理效果的影响。实验结果表明，在响。实验结果表明，在 pH pH 值值 5-85-8，PACPAC用量用量500mg/L500mg/L，壳聚糖改性絮凝剂用量，壳聚糖改性絮凝剂用量60mg/L60mg/L时，时，染料废水的脱色率可达染料废水的脱色率可达95%95%以上，以上，CODCOD去除率达去除率达76%76%，其絮凝效果明显好于壳聚糖。，其絮凝效果明显好于壳聚糖。固液分离技术固液分离技术 离心沉降是基于固体颗粒和周围液体离心沉降是基于固体颗粒和周围液体密度密度存在差异，在离心场中

13、使不同密度的固体颗粒存在差异，在离心场中使不同密度的固体颗粒加速沉降的分离过程。加速沉降的分离过程。离心沉降离心沉降 对于浓度较小，粒径较大，硬度较强的对于浓度较小，粒径较大，硬度较强的不溶物，可以采用过滤分离不溶物，可以采用过滤分离。固液分离技术固液分离技术1 1、分离效率高、分离效率高2 2、分离速度快、分离速度快3 3、分离速度快、分离速度快优点优点缺点缺点1 1、能耗大、能耗大设备投资高；设备投资高；3 3、离心只能得到一、离心只能得到一 种较为浓缩的悬种较为浓缩的悬 浮液或浆体浮液或浆体斜角式1平抛式2管式3蝶式4离心机分类螺旋式5多式6固液分离技术固液分离技术离心分离发展趋势离心分

14、离发展趋势固液分离技术固液分离技术主要是技术的联合发展趋势主要是技术的联合发展趋势改良离心机的材料改良离心机的材料对分离条件智能化对分离条件智能化 将将离心脱水离心脱水和和热烘干技术热烘干技术集合在一台机器上。集合在一台机器上。上海离心机械研究所研制了新一代污泥脱水上海离心机械研究所研制了新一代污泥脱水( (浓缩浓缩脱水一体脱水一体) )高干度离心机高干度离心机LW530 x2270NYLW530 x2270NY成套设备，成套设备，采用国际先进水平的大长径比、高转速、液压小差采用国际先进水平的大长径比、高转速、液压小差速系统，差速根据负载自动反馈调节，推料功率自速系统，差速根据负载自动反馈调节

15、，推料功率自动补偿使污泥得到双向挤压从而得到更高的干度。动补偿使污泥得到双向挤压从而得到更高的干度。固液分离技术固液分离技术固液分离技术固液分离技术 将将过滤机过滤机与与活塞推料离心机活塞推料离心机组合使用，组合使用，在大在大幅度降低重物料盐份、水份的同时，无须在过滤幅度降低重物料盐份、水份的同时，无须在过滤工序添加助滤剂，对节能降耗、增产增收带来巨工序添加助滤剂，对节能降耗、增产增收带来巨大效益，一座年产大效益，一座年产3030万吨的纯碱企业，一年可节万吨的纯碱企业，一年可节约标准煤约标准煤1.351.35万吨，可减少废液排放量万吨，可减少废液排放量1.51.5万吨。万吨。固液分离技术固液分

16、离技术 将将卧螺离心机做成撬装式集成或车载式移动卧螺离心机做成撬装式集成或车载式移动成套系统成套系统，集成卧螺离心机、进料泵、絮凝剂制，集成卧螺离心机、进料泵、絮凝剂制备及稀释系统、干泥输送系统、控制系统、电线备及稀释系统、干泥输送系统、控制系统、电线和管道等脱水处理需要的所有设备，减少安装时和管道等脱水处理需要的所有设备，减少安装时间，节省工程费用，减少设备占用空间，方便运间，节省工程费用，减少设备占用空间，方便运输，应用于分散式脱水处理或者临时脱水项目输，应用于分散式脱水处理或者临时脱水项目。固液分离技术固液分离技术 管式离心机管式离心机使用过滤使用过滤纳米材料纳米材料，可以得，可以得到很

17、干的滤饼和接近清水的滤液。到很干的滤饼和接近清水的滤液。固液分离技术固液分离技术反渗透反渗透膜滤膜滤二、过滤二、过滤1 1、反渗透技术、反渗透技术 反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。因为它和自然渗透的方向相中分离出溶剂的膜分离操作。因为它和自然渗透的方向相反，故称反渗透。根据各种物料的不同渗透压，就可以使反，故称反渗透。根据各种物料的不同渗透压，就可以使大于渗透压的反渗透法达到分离、提取、纯化和浓缩的目大于渗透压的反渗透法达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。的。固液分离技术固液分离技术基本原理基本原理1 利用一种

18、只能透过水，而不能透过溶质的半透利用一种只能透过水，而不能透过溶质的半透膜，将纯水与含溶质的水膜，将纯水与含溶质的水( (浓溶液浓溶液) )隔开，并在浓溶隔开，并在浓溶液一侧施加足够大的压力，则浓溶液中的水就会通液一侧施加足够大的压力，则浓溶液中的水就会通过半透膜流向纯水侧。使浓溶液巾的水分子被分离过半透膜流向纯水侧。使浓溶液巾的水分子被分离出来，而浓溶液本身浓度增大从而达到除盐的目出来，而浓溶液本身浓度增大从而达到除盐的目的。这个过程去除的是水中的各种杂质的。这个过程去除的是水中的各种杂质各种离各种离子、分子、有机胶体、细菌、病毒等。子、分子、有机胶体、细菌、病毒等。固液分离技术固液分离技术

19、在室温条件下，依靠水的压力作为推动力，在室温条件下，依靠水的压力作为推动力，运行运行费用较低；费用较低；无大量废酸碱液排放，无大量废酸碱液排放，不污染环境不污染环境；系统简单，操作方便，系统简单，操作方便，自动化程度高自动化程度高；对原水水质有较大的适应范围，出水水质稳定；对原水水质有较大的适应范围，出水水质稳定；设备占地面积小，检修维护工作量小。设备占地面积小，检修维护工作量小。反渗透工艺的优点反渗透工艺的优点2固液分离技术固液分离技术应用实例应用实例3 3 广东某印染厂为了节约生产工艺用水，同时也广东某印染厂为了节约生产工艺用水，同时也为了减少印染废水的排放量，决定用反渗透技术对为了减少印

20、染废水的排放量，决定用反渗透技术对该厂污水站出水进行深度处理，并将反渗透的产水该厂污水站出水进行深度处理，并将反渗透的产水回用到该厂的印染工艺中。回用到该厂的印染工艺中。其水质：其水质： COD90mgL，BOD520 mgL，SS60 mgL，色度色度4040度，电导率度，电导率2000S/cm，pH为为69固液分离技术固液分离技术固液分离技术固液分离技术 反渗透预处理工艺反渗透预处理工艺 反渗透预处理的主体工艺以沉淀和机械过滤反渗透预处理的主体工艺以沉淀和机械过滤为主，由为主，由混合反应沉淀池混合反应沉淀池+ +多介质过滤器多介质过滤器+ +袋式过袋式过滤器滤器+ +精密过滤器精密过滤器组

21、成。组成。 反渗透处理工艺反渗透处理工艺 反渗透系统的主要作用是反渗透系统的主要作用是脱除水中的盐分，脱除水中的盐分，保证出水的含盐量符合回用要求保证出水的含盐量符合回用要求。反渗透系统主。反渗透系统主要包括：要包括：RORO高压泵、高压泵、RORO清洗水泵、膜壳、电导率清洗水泵、膜壳、电导率仪、反渗透膜及电气控制系统等。仪、反渗透膜及电气控制系统等。固液分离技术固液分离技术固液分离技术固液分离技术2 2、膜分离技术、膜分离技术 利用膜的选择性（孔径利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率液中各

22、组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。不同而实现分离的一种技术。固液分离技术固液分离技术 膜的分类膜的分类 按孔径大小：按孔径大小： 微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜 按膜结构：按膜结构： 对称性膜、不对称膜、复合膜对称性膜、不对称膜、复合膜 按材料分：按材料分： 有机高分子膜、无机材料膜有机高分子膜、无机材料膜固液分离技术固液分离技术3 3、微滤和超滤、微滤和超滤 微滤和超滤都是利用微滤和超滤都是利用膜的筛分性质膜的筛分性质，以压差，以压差为传质推动力，主要用于截留固体微粒和高分子为传质推动力，主要用于截留固体微粒和高分子溶质。溶质。 微滤微滤用于细胞、

23、菌体等的分离和浓缩，操作用于细胞、菌体等的分离和浓缩，操作压力通常为压力通常为0.05-0.5MPa。 超滤超滤适用于适用于1-50nm的生物大分子的分离，如的生物大分子的分离，如蛋白质、病毒等。操作压力常为蛋白质、病毒等。操作压力常为0.1-1.0MPa。固液分离技术固液分离技术4 4、纳滤、纳滤 定义：定义：是允许溶剂分子或某些低分子量溶质或低价离子是允许溶剂分子或某些低分子量溶质或低价离子透过的一种功能性的半透膜。透过的一种功能性的半透膜。它截留有机物的分子量大它截留有机物的分子量大约为约为150500左右，截留溶解性盐的能力为左右，截留溶解性盐的能力为298%之间，之间，对单价阴离子盐

24、溶液的脱盐低于高价阴离子盐溶液。对单价阴离子盐溶液的脱盐低于高价阴离子盐溶液。应用：被用于去除地表水的有机物和色度，脱除地下水应用：被用于去除地表水的有机物和色度，脱除地下水的硬度，部分去除溶解性盐，浓缩果汁以及分离药品中的硬度，部分去除溶解性盐，浓缩果汁以及分离药品中的有用物质等。的有用物质等。固液分离技术固液分离技术5 5、电渗析、电渗析 电渗析是利用分子电渗析是利用分子的荷电性质和分子大小的荷电性质和分子大小的差别进行分离的膜分的差别进行分离的膜分离法，可用于小分子电离法，可用于小分子电解质的分离和溶液的脱解质的分离和溶液的脱盐盐。固液分离技术固液分离技术三、离子浮选三、离子浮选定义：定

25、义： 离子浮选是一种使离子与等当量或过量的表面活离子浮选是一种使离子与等当量或过量的表面活性剂反应生成性剂反应生成沉淀物或络合物沉淀物或络合物等，再用等，再用泡沫浮选法泡沫浮选法回回收的分选方法，其实质是收的分选方法，其实质是利用表面活性剂在液利用表面活性剂在液 气界气界面上所产生的吸附现象面上所产生的吸附现象，使离子与表面活性物质形成，使离子与表面活性物质形成可溶性络合物或者难溶沉淀物附着于气泡上。可溶性络合物或者难溶沉淀物附着于气泡上。固液分离技术固液分离技术优点优点: :其生产能力很高，所需场地较小；其生产能力很高，所需场地较小；对溶液中浓度较低的金属离子也能有效回收；对溶液中浓度较低的

26、金属离子也能有效回收；具有较高的富集比。具有较高的富集比。缺点缺点: :捕收剂的用量大。捕收剂的用量大。固液分离技术固液分离技术应用：应用：废水中有害离子的去除废水中有害离子的去除 废水中需要除去的有害离子主要是一些重金属离废水中需要除去的有害离子主要是一些重金属离子和具有放射性或毒性的离子子和具有放射性或毒性的离子废水的脱色废水的脱色 废水脱色主要是脱除一些显色离子。废水脱色主要是脱除一些显色离子。固液分离技术固液分离技术薛玉兰、王淀佐等以薛玉兰、王淀佐等以黄原酸盐类和二乙基二硫代黄原酸盐类和二乙基二硫代氨基甲酸钠氨基甲酸钠为捕收剂对镍钴冶炼废水中的镍钴进行为捕收剂对镍钴冶炼废水中的镍钴进行离子浮选试验，可以获得镍钴含量均低于离子浮选试验，可以获得镍钴含量均低于3mg /L 的的处理液；处理液；I. B. Scorzelli 等以等以十二烷基硫酸钠十二烷基硫酸钠作捕收剂，在作捕收剂，在捕收剂与金属离子的质量比为捕收剂与金属离子的质量比为2：1的条件下进行水的条件下进行水中中Cd2+的离子浮选试验，可达到的离子浮选试验，可达到Cd脱除率为脱除率为90%的的效果；效果；实例：实例：