固液分离技术在环境的应用现状与发展趋势

固液分离技术
优点:
①其生产能力很高，所需场地较小； ②对溶液中浓度较低的金属离子也能有效回收； ③具有较高的富集比。 缺点: 捕收剂的用量大。
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应用：
①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 子和具有放射性或毒性的离子
②废水的脱色 废水脱色主要是脱除一些显色离子。
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• 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 为主，由混合反应沉淀池+多介质过滤器+袋式过 滤器+精密过滤器组成。
• 反渗透处理工艺 反渗透系统的主要作用是脱除水中的盐分， 保证出水的含盐量符合回用要求。反渗透系统主 要包括：RO高压泵、RO清洗水泵、膜壳、电导率 仪、反渗透膜及电气控制系统等。
固液分离技术在环境中的应用现状与发展趋势
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固液分离概括 沉淀分离 过滤分离 浮选分离 总结
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固液分离技术
固液分离(solid-liquid separation)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 法。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、 造纸、环境保护、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 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。
复合型絮凝剂的开发也具有广阔的前景。
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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 泥颗粒的粒度分布及干煤泥的矿物组成进行分析，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 煤泥水处理用药剂及最佳试验条件。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 投加混凝剂降低了煤泥胶体颗粒表面的ξ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 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。
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絮凝剂的发展:
絮凝剂的发展是从低分子到高分子、由无机到有机及由单
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一型到复合型的。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 发新型合成有机高分子絮凝剂的当务之急。复合型絮凝剂以其 高效廉价的优势迅速发展。天然高分子絮凝剂则具有高效、无 毒、可消除二次污染、絮凝广泛等独特的优点。另外，多功能
4、纳滤
定义：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。它截留有机物的分子量大 约为150－500左右，截留溶解性盐的能力为2~98%之间， 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 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。
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
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。
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管式离心机使用过滤纳米材料，可以得 到很干的滤饼和接近清水的滤液。
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反渗透
二、过滤
膜滤 纳滤 超滤 微滤
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固液分离技术 离心沉降
离心沉降是基于固体颗粒和周围液体密度 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。 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。
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优点 缺点
1、分离效率高 2、分离速度快 3、分离速度快
1、能耗大 2、与过滤设备相比， 设备投资高； 3、离心只能得到一 种较为浓缩的悬 浮液或浆体
固液分离技术 2、膜分离技术
利用膜的选择性（孔径 大小），以膜的两侧存在的 能量差作为推动力，由于溶 液中各组分透过膜的迁移率 不同而实现分离的一种技术。
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膜的分类
按孔径大小： 微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜 按膜结构： 对称性膜、不对称膜、复合膜 按材料分：
有机高分子膜、无机材料膜
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1 斜角式
2 平抛式
离心机分类
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管式 蝶式
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螺旋式
多式
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离心分离发展趋势
•主要是技术的联合发展趋势 •改良离心机的材料 •对分离条件智能化
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将离心脱水和热烘干技术集合在一台机器上。 上海离心机械研究所研制了新一代污泥脱水 (浓缩 脱水一体)高干度离心机LW530x2270NY成套设备， 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 动补偿使污泥得到双向挤压从而得到更高的干度。
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3、微滤和超滤
微滤和超滤都是利用膜的筛分性质，以压差 为传质推动力，主要用于截留固体微粒和高分子 溶质。 微滤用于细胞、菌体等的分离和浓缩，操作 压力通常为0.05-0.5MPa。
超滤适用于1-50nm的生物大分子的分离，如 蛋白质、病毒等。操作压力常为0.1-1.0MPa。
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固液分离技术 絮凝沉淀法：
定义：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-液分离的目 的，一般需加入絮凝剂。 絮凝剂：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 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。
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沉淀的四种类型
区域沉淀 (成层沉淀)
自由沉淀
絮凝沉淀
压缩沉淀
①SS不高； ②沉淀过程中悬浮颗粒之间有互相絮凝作用，颗粒因 相互聚集增大而加快沉降，沉淀轨迹呈曲线。 ③沉淀过程中，颗粒的质量、形状、沉速是变化的。 ④化学絮凝沉淀属于这种类型。
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沉淀的四种类型
区域沉淀 (成层沉淀)
1、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 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 大于渗透压的反渗透法达到分离、提取、纯化和浓缩的目 的。
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基本原理
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(浓溶液)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 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 的。这个过程去除的是水中的各种杂质——各种离 子、分子、有机胶体、细菌、病毒等。
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实例：
①薛玉兰、王淀佐等以黄原酸盐类和二乙基二硫代 氨基甲酸钠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3mg /L 的 处理液； ②I. B. Scorzelli 等以十二烷基硫酸钠作捕收剂，在 捕收剂与金属离子的质量比为2：1的条件下进行水 中Cd2+的离子浮选试验，可达到Cd脱除率为90%的 效果；
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5、电渗析
电渗析是利用分子 的荷电性质和分子大小
的差别进行分离的膜分
离法，可用于小分子电
解质的分离和溶液的脱
盐。
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三、离子浮选
定义：
离子浮选是一种使离子与等当量或过量的表面活 性剂反应生成沉淀物或络合物等，再用泡沫浮选法回 收的分选方法，其实质是利用表面活性剂在液－ 气界 面上所产生的吸附现象，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。
固液分离技术 沉淀处理工艺的四种用法
沉砂池：用以去除污水中的无机性易沉物 初次沉淀池：较经济的去除悬浮有机物，减轻后续生物 处理构筑物的有机负荷 二次沉淀池：用来分离生物处理工艺中产生的生物膜、 活性污泥等，使处理后的水得以澄清。 污泥浓缩池：将来自初沉池及二沉池的污泥进一步浓缩， 以减小体积，降低后续构筑物的尺寸及处理费用等。
2) 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，并与 壳聚糖进行了絮凝效果比较，考查pH 值、无 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 pH 值 5-8，PAC用量 500mg/L，壳聚糖改性絮凝剂用量60mg/L时， 染料废水的脱色率可达95%以上，COD去除率达 76%，其絮凝效果明显好于壳聚糖。
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反渗透工艺的优点 ①在室温条件下，依靠水的压力作为推动力，运行 费用较低； ②无大量废酸碱液排放，不污染环境； ③系统简单，操作方便，自动化程度高； ④对原水水质有较大的适应范围，出水水质稳定； ⑤设备占地面积小，检修维护工作量小。
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应用实例 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 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。 其水质： COD≤90mg／L，BOD5≤20 mg／L，SS≤60 mg／ L，色度≤40度，电导率≤2000μS/cm，pH为6~9
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沉淀的四种类型
自由沉淀
絮凝沉淀
区域沉淀 (成层沉淀)
压缩沉淀
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沉淀的四种类型
区域沉淀 (成层沉淀)
自由沉淀
絮凝沉淀
压缩沉淀
①SS(悬浮颗粒浓度)不高； ②沉淀过程中悬浮固体之间互不干扰，颗粒各自单独 进行沉淀，颗粒沉淀轨迹呈直线。 ③沉淀过程中，颗粒的物理性质不变。发生在沉砂池 中。
自由沉淀
絮凝沉淀
压缩沉淀
①SS较高（5000mg/L以上）； ②颗粒的沉将受到周围其它颗粒的影响，颗粒间相 对位置保持不变，形成一个整体共同下沉，与澄清 水之间有清晰的泥水界面。 ③二次沉淀池与污泥浓缩池中发生。
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沉淀的四种类型
区域沉淀 (成层沉淀)
自由沉淀
絮凝沉淀
压缩沉淀
SS很高； 颗粒相互之间已挤压成团状结构，互相接触，互 相支承，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。 二沉池污泥斗中及浓缩池中污泥的浓缩过程存在 压缩沉淀。
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将过滤机与活塞推料离心机组合使用，在大 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 大效益，一座年产30万吨的纯碱企业，一年可节 约标准煤1.35万吨，可减少废液排放量1.5万吨。
固液分离技术
将卧螺离心机做成撬装式集成或车载式移动
成套系统，集成卧螺离心机、进料泵、絮凝剂制
固液分离技术
从原理上讲 ,固液分离过程可以分为三大类 :
• 沉降分离 • 过滤分离 • 浮选
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 液分离设备。
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重力沉降
一、沉降分离
离心沉降 电磁力沉降
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重力沉降
重力沉降法是利用水中悬浮颗粒的可沉 降性能，在重力作用下产生下沉作用，以达 到固液分离的一种过程。