固液分离技术在环境的应用现状与发展趋势

固液分离概括沉淀分离过滤分离浮选分离1234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固液分离(solid-liquidseparation)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。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。固液分离技术固液分离技术重力沉降离心沉降电磁力沉降一、沉降分离固液分离技术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。沉淀处理工艺的四种用法初次沉淀池：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。沉砂池：用以去除污水中的无机性易沉物固液分离技术沉淀的四种类型固液分离技术自由沉淀絮凝沉淀区域沉淀(成层沉淀)压缩沉淀沉淀的四种类型自由沉淀絮凝沉淀区域沉淀(成层沉淀)压缩沉淀固液分离技术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。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。固液分离技术沉淀的四种类型自由沉淀絮凝沉淀区域沉淀(成层沉淀)压缩沉淀固液分离技术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。沉淀的四种类型自由沉淀絮凝沉淀区域沉淀(成层沉淀)压缩沉淀固液分离技术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。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。固液分离技术絮凝剂：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。絮凝剂的发展:固液分离技术絮凝剂的发展是从低分子到高分子、由无机到有机及由单一型到复合型的。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，多功能复合型絮凝剂的开发也具有广阔的前景。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。固液分离技术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。固液分离技术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。离心沉降对于浓度较小，粒径较大，硬度较强的不溶物，可以采用过滤分离。固液分离技术1、分离效率高2、分离速度快3、分离速度快优点缺点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固液分离技术离心分离发展趋势固液分离技术•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。固液分离技术固液分离技术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。固液分离技术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。固液分离技术反渗透膜滤纳滤二、过滤超滤微滤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。固液分离技术基本原理1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。固液分离技术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。反渗透工艺的优点2固液分离技术应用实例33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≤20mg／L，SS≤60mg／L，色度≤40度，电导率≤2000μS/cm，pH为6~9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。固液分离技术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、无机材料膜固液分离技术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。固液分离技术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。固液分离技术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。固液分离技术三、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。固液分离技术应用：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。固液分离技术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；实例：固液分离技术从发展趋势来看，固液分离技术研究的目的是要缩短整个下游工程的流程和提高单项操作的效率，以前的那种传统的做法，既费时、费力，效果又不明显，跟不上发展的步伐。现在对整个分离过程的研究要有一个质的转变，并认为可以从两个方面着手，其一，继续研究和完善一些适用于工程的新型固液分离技术；其二，进行各种固液分离技术的高效集成化。固液分离的潜在的发展前景是十分美好的。总结