第一章 物理法污水处理设备

第一章物理法废水处理设备1

不溶态污染物的分离技术是指通过物理作用分离和去除污水中不溶解的悬浮固体(包括油膜、油品)的方法，通称固-液分离。所用的设备大都比较简单，操作方便，使用极为广泛。

固-液分离过程中，按其涉及的原理可以分为两大类：一类是液相受到限制，而固体颗粒能在悬浮液中自由运动，可以将其归类于离心沉降、重力沉降或浮选等；另一类是利用介质，使固体颗粒受到限制而允许液相穿过介质，可以将其归类于筛滤截留、过滤等。2在整个污水处理工艺流程中使用场合较多，包括污泥的机械脱水在内！！3§1.1预处理设备(拦污)4

预处理设备主要包括污物拦截装置、沉砂以及起调节、均衡作用的构筑物。在水处理过程中，筛滤设备是一类重要的拦污装置，用于清除污水和雨水泵站以及污水处理厂(站)进水中含有的较大悬浮物，保护后续处理设施的正常运行，以及降低其他处理设施的处理负荷。筛滤设备包括格栅、旋转滤网、捞毛机、水力筛网等。一、格栅(grid)二、机械格栅除污机(gridspotter)**三、旋转滤网四、捞毛机(hairtrap)五、水力筛网(meshscreen)六、栅渣处理/输送机械**56一、格栅

格栅(grid)是一种最简单的过滤设备，通常由是一组或多组平行金属栅条制成的框架，倾斜甚至直立放置在污水流经的渠道中，或设置在进水泵站集水井的进口处，用于拦截污水中粗大的悬浮物及杂质，如草木、垃圾或纤维状物质，以保护水泵叶轮及减轻后续工序的处理负荷。

在水处理流程中，格栅是一种对后续处理设施具有保护作用的设备，尽管格栅并非废水处理的主体设备，但因其位处咽喉，故显得相当重要。1.格栅的构造与分类

格栅按形状可分为平面格栅、曲面格栅(多为弧形)、阶梯形格栅三种；按栅条净间隙可分为粗格栅(50-100mm)、中格栅(10-40mm)、细格栅(3-10mm)三种；按除污方式可分为人工除污格栅和机械除污格栅两种。7在中小型的城市生活污水厂或所需要截留污物量较少时，一般设置人工除污格栅。这类格栅用直钢条制成，按50º-60º倾角安放，这样可增加有效格栅面积40%-80%，而且便于清洗和防止因堵塞而造成过高的水头损失。大型取水构筑物进水口、污水及雨水提升泵站、污水处理厂等的格栅处均应设机械格栅除污机；在给水工程中有时还将机械格栅除污机和滤网串联使用，前者去除大的杂质，后者去除较小的杂质。892.格栅设计参数的确定(间隙、形状、倾角、流速、渣量、清渣6点)(1)格栅的栅条间隙

若格栅设于废水处理系统之前，则采用机械除污时的栅条间隙为10～25mm，采用人工除污时的栅条间隙为25～40mm。当格栅设于水泵前时，应根据水泵要求参照表1-1-1确定；如泵前的格栅间隙不大于25mm时，污水处理系统前可不再设置格栅。当不分设粗、细格栅时，可选用较小的栅条间距。泵一般使用排污泵(PW型)，具体知识将在第三篇讲述。10(2)格栅栅条断面形状圆形断面水力条件好、水流阻力小，但刚度差，一般多采用矩形断面。(3)格栅的安装倾角

一般采用45°-75°，人工清除栅渣时取低值；若采用机械清除一般采用60°-75°，特殊类型可达90º。格栅高度一般应使其顶部高出栅前最高水位0.3m以上；当格栅井较深时，格栅的上部可采用混凝土胸墙或钢挡板满封，以减小格栅的高度。11(4)水流通过格栅的流速

栅前渠道内的水流速度一般采用0.4～0.9m/s；格栅的有效进水面积一般按照流速0.8～1.0m/s计算。但格栅的总宽度不应小于进水渠有效断面宽度的1.2倍；如与滤网串联使用，则可按1.8倍左右考虑。(5)格栅拦截的栅渣量栅渣量与栅条间隙、当地废水特征、废水流量以及下水道系统的类型等因素有关。

栅渣的含水量一般为80％，表观密度约960kg/m3；有机质高达85%，极易腐烂、污染环境。栅渣的收集、装卸设备，应以其体积为考虑依据。废水处理厂内贮存栅渣的容器,不应小于一天截留的栅渣量。12(6)清渣方式

栅渣的清除方法一般按所需的清渣量而定，一般选用人工除污格栅；当栅渣量大于0.2m3/d时应采用机械格栅除污机；一些小型废水处理厂目前为了改善劳动条件，也采用机械格栅除污机。若采用机械格栅除污机时齿耙移动速度为5-17m/min，则其动力装置(除水力传动外)一般宜设在室内，或采用其他保护设施；台数不宜少于2台，如为一台时则应设人工除污格栅以供备用。13图1-1-2格栅水力计算示意图143、格栅的设计计算15161718格栅清污机格栅清污机是污水处理专用的物化处理机械设备，主要是去除污水中悬浮物或颗粒物。应用于污水处理中的预处理工序。

格栅清污机的工作目的：用机械方法将拦截到格栅上的垃圾捞出水面。

格栅清污机可分为三类：按有效间距分：粗格栅清污机和细格栅清污机按安装角度分：倾斜式和垂直式按运动部件分：高链式、回转式、耙齿式、针齿条式、钢绳式等

19一、清污机的结构及工作原理1.回转式格栅清污机：两侧有两条环形链条，在链条上每隔一段间距安装一齿耙，链条在驱动装置的带动下转动，齿杷按次序将拦截的垃圾刮到最上端的卸料处，再将垃圾刮到输送机上。

20该结构紧凑、运行平稳、体积小、维护方便而且可实行点动间断运行，运行周期可自动调整。还可以通过调整格栅条间距来实现对水中不同悬浮物或漂流物的拦截212.阶梯式机械格栅清污机阶梯式是一种新型高效的前级污水处理筛分设备。阶梯式机械除污机主要是由电机减速机、动栅片、静栅片及独特的偏心旋转机构等部件组成。由于采用独特的阶梯式清污方式，可彻底避免杂物卡阻、缠绕的烦恼，运行安全可靠，清除效果好。22233.耙式链回转式格栅清污机该清污机是由驱动装置、机架、耙齿链、清洗刷、链轮及电控机构组成。

该种格栅清污机由于链轴减少了有效通水面积，回程耙齿链也要产生一定的水阻，因此整体格栅的水阻相对要大一些，这需要增加开机时间，以尽快将拦截的垃圾清除.24抓斗式格栅清污机

254.弧形格栅清污机该格栅清污机是由格栅、耙齿臂、机架、驱动装置、除污装置等组成.弧形格栅清污机的齿杷臂的转动轴是固定的，运动轨迹成弧形，每次旋转周期清除一次渣。该机结构简单紧凑，对格栅的提升高度有要求，所以不适用在较深的格栅井中使用，适用于中小型污水处理厂或泵站中使用。265.高链式格栅清污机工作原理：首先固定于环形链上的主滚轮在滚轮导轨内向下动作，使齿杷于格栅保持较大的间隔下降，耙齿进入格栅，上升耙捞格栅截留的栅渣，最后落到皮带输送机上.

27XGGL型高链式格栅清污机28主要故障是耙齿不能正确地进入栅条，主要原因是：

1)耙齿或是耙臂的强度不够，运行时发生抖动，或是耙齿、耙齿臂本身发生变形，导致不能正常进入栅条。

2）格栅下部有大量泥砂、杂物堆积，长期停机后未经清理就开机使用。

3）链条经过一段时间运转后变松或错位造成齿杷歪斜，或因两个链条的张紧度不一致造成的齿杷歪斜。29控制格栅除污机间歇运行的方式有以下几种：

1）人工控制有定时控制与视渣情控制两种。

2）自动定时控制自动定时机构按预先定好的时间开机与停机。

3）水位差控制这是一种较为先进、合理的控制方式。污水通过格栅时都会有一定的水头损失，拦截的格栅增多时，水头损失增大，即栅前与栅后的水位差增大，利用传感器测量水位差，当水位差达到一定的数值时，说明积累的栅渣已较多，除污机自动开启。二.格栅除污机的控制方式301）格栅清污机的水中的链轮不易保养，且水中的链条易腐蚀，应一季度进行一次链条及链轮的检查，对存在故障隐患的链条、链轮和轴承及时更换。

2）传动链条及水上轴承应每个月加注一次润滑脂。

3）注意保持链条的适当张紧度，由于长时间的运转，链条会变松动，应及时调张紧度。

4）要经常观察减速机的运转情况，随时补充及更换润滑油，以保持减速机内的有效油位。

5）运行人员应及时将缠绕的杂物清除。三、格栅清污机的维护和检修

31沉砂池32平流式沉砂池的设计要求及参数按去除相对密度2.65，粒径大于0.2mm的沙粒确定。33设计计算34调节池为了使管渠和构筑物正常工作，不受废水高峰流量或浓度变化的影响，需在废水处理设施之前设置调节池。对于有些反应，如厌氧反应对水质、水量和冲击负荷较为敏感，所以对于工业废水适当尺寸的调节池，对水质、水量的调节是厌氧反应稳定运行的保证。调节池的作用是均质和均量，一般还可考虑兼有沉淀、混合、加药、中和和预酸化等功能。作用：对水量和水质的调节，调节污水pH值、水温，有预曝气作用，还可用作事故排水。分类：水量调节池和水质调节池。35隔油池（oilseparator）是利用油与水的比重差异，分离去除污水中颗粒较大的悬浮油的一种处理构筑物。石油工业和石油化学工业在生产过程中排出含大量油品的废水；煤的焦化和气化工业排出含高浓度焦油的废水；毛纺工业和肉品工业等排出含有较多油脂的废水。这些含油废水如排入水体会造成污染，灌溉农田会堵塞土壤孔隙，有害作物生长。如对废水中的油品加以回收利用，则不仅可避免对环境的污染，又能获得可观的经济收益。除油装置3637沉淀池

沉淀池是一种使水中的固体物质(主要是可沉固体)在重力作用下下沉，从而与水分离的水处理设备。它的构造简单，分离效果良好，应用非常广泛。在各种类型的污水处理系统中，沉淀池几乎是不可缺少的设备，而且在同一处理系统中可能多次采用。38按惯例，根据水流方向沉淀池可分为平流式、辐流式和竖流式三种。39平流式沉淀池的设计

沉淀池的设计包括构造设计与功能设计两部分。构造设计的主要内容包括流入区、流出区和污泥区构造上的设计；功能设汁的主要内存包括沉淀池的数目、沉淀区尺寸和污泥区尺寸的确定。图所示是使用比较广泛的一种平流式沉淀池。40（一）平流式沉淀池的结构设计1、入流装置其作用是使水流均匀地分布在沉淀池的整个过水断面上，尽可能减少扰动。在给水处理厂中，一般的做法是使水流从反应池直接流入沉淀池。穿孔增上的开孔面积为池断面面积的6％一20％，孔口应均匀分布在整个穿孔墙宽度上，为防止絮体破坏，孔口流速不宜大于0.15～1.2m／s，孔口的断面形状沿水流方向逐渐扩散，以减少进口的射流。在污水处理中也有采用图中的d、e、f、g的形式，这些形式与给水处理中沉淀池进水装置差别是增设了消能整流设备，以保证均匀行水，如f式没的档板，要求高出水面0.15～0.2m，伸入水面下不小于0.2m，距进水口0.15～1.0m。41422、出流装置一般采用自由堰形式．如图所示。给水处理常采用a、b两种形式。b、c为淹没式孔口出水，孔口流速宜取0.6～0.7m／s．孔径取20一30mm。孔口应设在水面下0.12～0.15m，水流应自由跌落到出水渠中，目前采用图中d所示的锯齿形溢流堰较普遍。这种溢流堰易于加工，并能保证均匀出水．水面应位于齿高度的1／2处。为阻拦浮渣，堰前应设置挡板，挡板下沿应插入水面下0.3～0.4m．挡板距出水口0.25～0.5m。433、排泥装置及时排除沉于池底的污泥是使沉淀池正常工作、保证出水水质的一项重要措施。由于可沉悬浮颗粒多沉于沉淀池的前部。因此，在池的前部设置斗形贮泥装置，贮泥斗底部装排泥管利用静水压头将污泥排出池外；池底一般设1％～2％的坡度，坡向贮泥斗，配制机械刮泥设备，使沉入池底的污泥刮入泥斗内。如采用多斗排泥，可不设置机械刮泥设备，每个贮泥斗平面呈方形，在池的宽度布置上一般不多于两排。多斗式干流沉淀池见图所示。44（二）平流式沉淀池的设计计算1、沉淀池的设计参数确定①设计流量

对于给水处理厂，因原水取自江河水，并用泵输送到处理厂，流量比较稳定，而污水处理厂的原水来自城市下水道或工厂，水量变化较大。当污水是自流进入沉淀池时，应按每星期最大流量作为设计流量；当污水是通过泵提升而进入沉淀池时，则应按水泵工作期间最大组合流量作为设计流量。②沉淀池的数目

沉淀池的数目应不少于两座，并应考虑其中一座发生故障时，全部流量能够通过另一座沉淀池的可能性。③沉淀他的经验设计参数沉淀池设计的主要依据是经过沉淀池处理后所应达到的水质要求，据此应确定的设计参数有：污水应达到的沉淀效率；悬浮颗粒的最小沉速，表面负荷，沉淀时间以及水在池内的平均流速等。这些参数一般通过沉淀试验取得。如无实测资料时，可参照下表的经验参数选取。④沉淀池的几何尺寸沉淀池超高不少于0.3m，缓冲层高采用0.3～0.5m，贮泥斗与斜壁倾角、方斗不宜小于60°；圆斗不宜小于55°，排泥管直径不少于200mm。45⑤贮泥斗的容积一般按不大于2日的污泥量汁算。对于二次沉淀池，按贮泥时间不超过2小时计算⑥排泥部分沉淀池的污泥一般采用静水压力排泥法静水压力数值如下；初次沉淀池应不小于1.5m；活性污泥曝气池后的二次沉淀池应不小于0.9m；生物膜法后的二次沉淀池应不小于1.2m。462、平流式沉淀池的设计(1)沉淀区设计：沉淀区尺寸的计算方法有多种，可以根据收集的资料等具体情况加以选用。①当没有进行沉淀试验，缺乏具体数据时，可以根据沉淀时间和水平流速或选定的表面负荷进行计算。其计算公式如下：4748(1)污泥区设计①污泥区所需容积49如果已知原污水和出水悬浮固体浓度，污泥区容积可按下式计算：50②污泥斗容积③污泥池的总高度51竖流式沉淀池1、结构与特点污水从中心管流入，由下部流出，通过反射板的阻拦向四部分布，然后沿沉淀区的整个断面上升。由中心管和中心管下部反射板组成的抗入装置的构造及尺寸要求如图。污水在中心管内的流速对悬浮物质的去除有一定影响，当在中心管下部设反射板，其流速应大于100mm／s，污水从中心管喇叭口与反射板中溢出的流速不应大于40mm／s；反射板底距污泥表面的高度(即缓冲层)为0.3m。池的保护高度为0.3～0.5m。522、竖流式沉淀池的设计计算⑴沉淀池总面积①沉淀池工作部分的有效断面积：②中心管面积与直径：③沉淀池总面积：④沉淀池的池径：⑵沉淀池的有效水深53⑶中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度⑷截头圆锥容积⑸沉淀池总高度54辐流式沉淀池1、辐流式沉淀池类型与特点辐流式沉淀池是直径较大的圆形池。直径一般为20～30m，最大可达100m，池中心深度约为2.5～5m，池周约1.5～3m，水从池中心以辐射流形式流向池周，故称为辐流式。流出区设于池周，采用三角堰或淹没式溢流孔出流；为了拦截水面上的漂浮物，在出流堰前设挡板和浮渣的收集与排出设备。辐流式沉淀池多采用机械利泥。为满足刮泥机的排泥要求．池底设0.05左右的坡度坡向泥斗，泥斗的坡度约0.1～0.2。污泥斗中的污泥利用静压力或泥浆泵排出池外。当辐流式沉淀池直径(或边长)小于20m时。可以考虑做成方形．在池底设四个排泥斗，利用重力刮泥。552、辐流式沉淀池的功能设计①表面积②池直径③有效水深④总高度⑤出水槽可用锯齿堰出水，使每齿的出水流速均较大，不易在齿角处积泥或滋生藻类。56斜板式沉淀池1、工作原理

斜板、斜管沉淀池是基于浅层理论发展起来的，根据浅层理论，如果在处理水量不变，沉淀池有效容积一定的条件下，增加沉淀面积、过流率或单位面积上负荷量就会减少，因而有更多的悬浮物可以沉淀下来。目前斜板、斜管沉淀池在给水处理中得到广泛应用．但在污水处理中，应用一般持慎重态度，在选矿废水尾矿浆的浓缩、炼油厂含油污水的隔油等方面的应用均已有成功的经验。在城市污水处理中，可考虑应用在初次沉淀处理上。572、构造与设计斜板、斜管沉淀池按水流与污泥流的流动方式，一般可分为同向流、异向流和横向流三种。同向流即水流与沉泥流均向下；异向流即水流向上，沉泥向下，横向流为水流大致水平，泥流向下。在污水处理实践中，目前主要采用异向斜板沉淀池。图所示为异向流斜板沉淀池的构造示意图。58沉淀池的运行管理1、刮泥和排泥操作⑴刮泥：通过刮泥机械把池底污泥刮至泥斗，有的刮泥机同时将池面浮渣刮入浮渣槽。刮泥周期长短取决于污泥的量和质。⑵排泥：对排泥操作的要求是既要把污泥排净，又要使污泥浓度较高。排泥时间取决于污泥量、排泥泵流量和浓缩池要求的进泥浓度。592、运行管理注意事项①避免短流短流使一部分水的停留时间缩短，得不到充分沉淀，降低了沉淀效率；另一部分水的停留时间可能很长，甚至出现水流基本停滞不动的死水区，减少了沉淀他的有效容积。总之短流是影响沉淀池出水水质的主要原因之一。②正确投加混凝剂当沉淀池用于混凝工艺的液固分离时，正确投加混凝剂是沉淀池运行管理的关键之一。要做到正确投加混凝剂，必须掌握进水质水量的变化，特别要防止断药事故的发生．因为即使短时期停止加药也会导致出水水质的恶化，③及时排泥及时排泥是沉淀池运行管理中极为重要的工作。④防止藻类滋生在给水处理中的沉淀池，当原水藻类含量较高时．会导致藻类在池中滋生，尤其是在气温较高的地区，沉淀池中加装斜板或斜管时，这种现象可能更为突出。藻类滋生虽不会严重影响沉淀池的运转，但对出水的水质不利。60气浮设备

气浮设备是一类向水中加入空气，使空气以高度分散的微小气泡形式作为载体,使水中的悬浮颗粒载浮于水面，从而实现固一液和液—液分离的水处理设备。在水处理技术中，气浮设备已广泛用于下述几个方面：(1)用于处理低浊、含藻类及一些浮游生物的饮用水处理工艺中；(2)用于石油、化工及机械制业中的含油(包括乳化油)污水的油水分离中：(3)用于有机及无机污水的物化处理工艺中；(4)用于污水中有用物资的回收，如造纸厂污水中纸浆纤维及填料的回收工艺；(5)用于代替有机废水生物处理系统中的二次沉淀池，特别是那些易于产生污泥膨胀的生物处理工艺中，可保证处理系统的正常运行；(6)用于污水处理厂剩余污泥的浓缩处理工艺。61气浮设备的类型与应用(一)布气气浮设备布气气浮设备是利用机械剪切力．将混合于水中的空气粉碎成微纲气泡。从而进行气浮的设备。按粉碎方法的不同，布气气浮设备又可分为；水泵吸水管吸气气浮、射流气浮、扩散曝气气浮和叶轮气浮等四种。1．水泵吸水管吸气气浮设备利用水泵吸水管部位的负压作用，在水泵吸水管上开一小孔．并装上进气量调节阀印计量仪表，空气遂进入水泵吸水管，在水泵叶轮的高速搅拌和剪切作用下形成气水混合流体，进入气浮池实现液—固或液—液分离。这种气浮设备虽然构造简单．但是由于水泵工作待性限制，吸入空气量不能过多，一般不大于吸水量的10％(按体积计)．否则将破坏农泵吸水管负压工作。此外，气泡在水泵内破碎不够完全，粒度大．因此气浮效果不好。622．射流气浮设备射流气浮设备主要包括射流器和气浮池，即利用射流器(见图)喷嘴将水以高速喷出时在吸引室形成负压，从进气管吸入空气，当水气混合体进入喉管后，空气被粉碎成微小气泡，然后进入扩散段，将动能转化成势能，进一步压缩气泡，增大空气在水中的溶解度，最后进入气浮池中进行分离。633.叶轮气浮设备叶轮气浮设备的充气是靠叶轮高速旋转时在固定的盖板下形成负压，从空气管中吸入空气。进入水中的空气与循环水流被叶轮充分搅混，成为细小的气泡甩出导向叶片外面，经过稳流挡板消能后，气泡垂直上升，进行气浮。形成的浮渣不断地被缓慢旋转的刮板刮出槽外。644.扩散板曝气气浮设备是早年采用最为广泛的一种充气气浮法。优点：简单易行；缺点：空气扩散装置的微孔易于堵塞、气泡较大、浮选效果不高。65（二）溶气气浮设备溶气气俘设备有加压溶气气浮设备和溶气真空气浮设备两种类型。溶气真空气浮设备是使空气在常压或加压条件下溶入水中，而在负压条件下析出的气浮设备。该设备可能得到的空气量因受到能够达到的真空度(一般运行真率度40kPa)的影响，析出的微泡数量很有限，且构造复杂，运行维修不便，现已逐步淘汰。加压溶气气浮设备是目前应用最广泛的一种气浮设备。该设备可以适用于废水处理(尤其是含油废水的处理)，污泥浓缩以及给水处理。66（三）电解气浮设备电解气浮设备是用不溶性阳极和阴极直接电解废水，靠产生的氢和氧的微小气泡将巳絮凝的悬浮物载浮至水面，达到分离目的。电解法产生的气泡尺寸远小于溶气气浮和布气气浮产生的气泡尺寸，不产生紊流。该设备去除的污染物范围广，对有机废水除降低BOD外，还有氧化、脱色和杀茵作用，对废水负载变化的适应性强，生成污泥量少，占地少，不产生噪声。电解气浮设备目前存在电能消耗及极板损耗较大，运行费用较高等问题尚待解决。67加压溶气气浮设备一、空气饱和系统主要设备空气饱和系统通常有下述部件组成：加压水泵、饱和容器(通常又称为溶气罐)、空气供给设备及液位自动控制设备等。1、加压泵加压泵在整个空气饱和设备中的作用是用来提供一定压力的水量，压力与流量按照不同水处理所要求的空气量决定。2、饱和容器(压力溶气罐)饱和容器采用密封耐压钢罐。其有效容积按加压水在罐内停留时间计算，停留时间一般取2～3min。683、溶气释放器其主要特点：释气安全，在0.15MPa以上即可释放溶气量的99％左右；可在较低的压力下工作，在0.2MPa以上时即可取得良好的净水效果；释放出的气泡微细，气泡密集，附着性能良好。694、气浮池气浮池的布置形式较多，根据待处理水的水质特点、处理要求及各种具体条件，目前已经建成了许多种形式的气浮池，其中有平流与竖流、方形与圆形等布置，同时也出现了气浮与反应、气浮与沉淀、气浮与过滤等工艺一体化的组合形式。70二、平流式气浮池的设计1、平流式气浮池的构造与设计参数的确定712、气浮池接触区面积的计算3、气浮池分离区面积的计算4、气浮池有效水深的计算5、气浮池的容积计算72加压溶气气浮池设备的调试与运行一、加压溶气气浮设备的调试(1)使被处理水在气浮他内均匀分布；(2)调节和固定压力溶气罐和管道的压力；(3)调节泵吸水管的进气量*(4)检查气浮他表面浮渣的均匀件；(5)确定排除浮渣的周期；(6)制订从气浮池表面排除浮渣的操作规程；(7)确定气俘设备的工作效率；(8)当出现处理的实际效率与原设汁有偏差时，应修正其主要的工艺参数(如泵的压力、供气段、回流比等)，以建立最适宜的工作条件；(9)提出气浮设备的运行条件及明确规定所有的工作参数，以指导运行管理工作。73二、加压溶气气浮设备的运行

气浮设备的运行，主要是对复杂的物理、化学现象与过程进行经常的观察。专门培养，具有较熟练的技术，包括：(1)管理全部装置的各种泵并调整流量；(2)调节压力溶气罐的压力；(3)调节空气量；(4)按时按规定完成投药工作；(5)开启和关闭刮渣机械，调节其运行速度；‘(6)调节气浮池的出水量；(7)调节排渣量；(8)操纵输送浮渣的机械设备等各项技术。74快滤池快滤池是一种通过具有一定孔隙率的粒状滤料床层的机械筛滤、沉淀以及接触絮凝作用，分离水中污物的水处理设备。可用于废水的预处理和最终处理。75快滤池的构造及工作原理

快滤池的构造主要由池本体、进出水管、冲洗水管及排水管等附件组成，池内设滤料层、承托层、配水系统及排水系统和冲水排水槽。76快滤池的工作原理：进水管进水，通过排水槽分布于滤池，过滤后的水自排水系统收集经排水管排出。当滤层被悬浮物所阻塞，水头损失增大至—个极限值．或是出水水质不符合要求时，反冲水自反冲洗水管通过排水系统进入滤层，使滤料流化，滤料之间相互目摩擦、碰撞，滤料表面附着的悬浮物质被冲刷下来，由反洗废水带入排水槽、经废水渠排走。77快滤池的设计（一）滤池总面积及滤速设计快滤池的首要任务是选择适当的过滤速度。根据废水处理系统的运转经验，过滤速度一般控制在5～10m／h范围内，可参照类似的废水水质及处理流程选定，亦可通过试验确定。78快滤池的设计（二）滤池个数及尺寸的确定滤池的个数直接涉及滤池造价、冲洗效果和运行管理，应经过技术比较后确定，但不能少于2个，下表所列的数据可供参考。每个滤池的面积：79快滤池的设计（三）快滤池的滤层1、滤料的选择①滤料必须具有足够的机械强度，以免在反冲洗过程中很快地磨损和破碎；②滤料化学性质要好；③滤料应不含有对人体健康有害及有毒物质；④滤料的选择应尽量采用吸附能力强、截污能力大、产水量高、过滤出水水质好的滤料，以利于提高水处理厂的技术经济效益。802、滤床滤层确定⑴单层滤料滤池:这种滤池适用于给水，在污水处理中，仅适用于一些清洁的工业污水处理；⑵双层滤料滤池：属于反粒度过滤，截留杂质能力强，杂质穿透深，过滤能力大，适于在给水和污水过滤处理中使用。⑶三层滤料滤池：更能使水由粗滤层流向细滤层呈反粒度过滤，使整个滤层都能发挥截留杂质作用，减少过滤阻力，保持很长的过滤时间。81快滤池的设计（四）滤池冲洗系统设计冲洗的目的是清除滤料中所截留的污物，使滤池恢复工作能力。通常采用自下而上的水流进行冲洗，也可在冲洗的同时，辅以表面助冲，或采用空气助冲。1、冲洗强度的确定822、配水系统的设计配水均匀性对冲洗效果影响很大。配水不均匀，部分滤层膨胀不足，而部分滤层膨胀过甚，甚至会招致局部承托层发生移动，造成漏砂现象。833、冲洗水供应系统的设计(1)冲洗水箱①水箱容积V=(1.5Ftq×60)/1000＝0.09Atq②水塔水箱底部高出滤池排水槽顶的高度计算（2）冲洗水泵844、滤池冲洗排水设备设计（1）冲洗排水槽冲洗排水槽的排水量：槽底为三角形断面时，设槽顶宽度为2x，则槽底为半圆形断面时，设槽顶宽度为2x，则槽顶距滤料层表面高度：（2）集水渠每个冲洗排水槽以同样流量的冲洗水汇于集水渠中，冲洗排水槽底在集水渠始端水面以上的高度不小于0.05～0.2m。85快滤池的设计（五）管廊布置管廊中的管道一船用金属材料。也可用钢筋混凝土渠道，管廊布置应力求紧凑，简捷；要留有设备及管配件安装、维修的必要空间；要有良好的防水、排水及通风照明设备；要便于与滤池操作室联系。滤池数少于5个者，宜采用单行排列，管廊位于滤池一侧；超过5个者，宜采用双行排列，管廊位于两排滤池中间。后者布置紧凑，但管廊通风，采光不如前者。检修也不太方便。86快滤池的设计（六）灌渠设计流速快滤池管渠断面应按下列流速确定进水管渠：0.8~1.2m／s;清水管渠：1.0~1.5m／s；冲洗水管：2.0~2.5m／s；排水管(渠)；1.0~1.5m／s。若考虑到今后水量有增大的可能性，流速应取低限。87快滤池的设计（七）设计注意事项①滤池底部应设排空管，其入口处设栅罩，池底坡度约为0.005，坡向排空管。②每个滤池上宜装设水头损失计或水位尺及取水样设备。③各种密封渠道上应设人孔，以便检修。④滤池壁与砂层接触处应拉毛成锯齿状，以免过滤水在该处形成“短路”而影响水质88快滤池的操作与维修1、快滤池投产前的准备快滤池新建成或大修后需作好投产前的准备工作。检查所有管道和闸阀是否完好，各管口标高是否符合设计要求，特别是排水槽上缘是否水平。对滤料最好是在放入前进行严格的检查，确保其粒径和级配与设计相符，初次铺设的滤料应比设计厚度增加5cm左右。清除滤池内的杂物，保持滤料平整，然后按“操作运行”的“过滤操作”要求放水检查，排除滤料内的空气。待放水检查结束后，对滤料进行连续冲洗，直至清洁为止加洗方法按“操作运行”的冲洗操作进行。当滤料用于净化饮用水时还必需对滤料进行消毒处理。892、快滤池的操作运行⑴过滤操作徐徐开启进水阀，当水位升到排水槽上缘时，徐徐开启出水阀，过滤开始。开始开启出水阀时要注意出水水质，待达到设计指标时方可全部开启。对过滤过程的时间、出水水质、水头损失等主要运行参数应作好原始记录。⑵冲洗操作①冲洗条件②冲洗前的准备③冲洗顺序④恢复过滤顺序90

2011/9/5离心沉降规律及其设备91物体高速旋转能够产生离心力场，离心力的大小取决于该质点的质量和向心加速度。

按照产生离心力的方式不同，离心分离设备可分为水旋和器旋两类。前者如水力旋流器、旋流沉淀池，其特点是器体固定不动，而由沿切向高速进入器内的物料产生离心力；后者指各种离心机，其特点是由高速旋转的转鼓带动物料产生离心力。

离心分离的方法常用于废水，可以分离水中的悬浮物(固体颗粒和油滴)，也可用于污泥脱水。92一、离心分离的理论基础1.离心沉降速度2.分离因数3.液态悬浮物系在器旋离心力场中的运动二、水力旋流器1.压力式水力旋流器(pressurehydrocyclone)2.重力式水力旋流器(gravityhydrocyclone)三、离心机1.过滤式离心机(filtrationcentrifuge)2.沉降离心机(sedimentationcentirfuge)3.离心机转鼓的强度计算理论93一、离心分离的理论基础

1.离心沉降速度

如果球形颗粒的直径为dp、密度为ρp、流体密度为ρ，

则与颗粒在重力场中的受力情况相似，在惯性离心力场中颗 粒在径向上也受到离心惯性力、向心力及阻力三个力作用。

后两个力均沿着半径方向指向旋转中心，与颗粒径向运动的 方向相反。 当三个力达到平衡时，可得到颗粒在径向相对于流体的 运动速度ur(即颗粒在此位置上的离心沉降速度)，4d(ρp−ρ)ut2

3ρξrur=94g4d(ρp−ρ) 3ρξ与重力沉降速度vc的区别与联系？vc=

离心沉降同样存在三种区域内的沉降流型，各区的阻力系数仍然可按§1.3来计算。对于Stokes区(Re<1)，离心沉降速度ur(或称稳定分离速度)可以表示为，=×=d2p(ρp−ρ) 18µurω2rd2p(ρp−ρ) 18µut2

r

上式中，当ρp>ρ时，ur为正值，颗粒被抛向周边；当ρp<ρ时，颗粒被推向中心。故在离心分离设备中，能进行离心沉降和离心浮上两种操作。95uKc==ωωrnπ2

2.分离因数

分离因数Kc为同一颗粒在同种流体介质中离心沉降速度与重力沉降速度的比值，在Stokes区内的表达式为，

2

trg

2g

也可以理解为颗粒所受净离心力与净重力之比，或颗粒所在位置上的离心惯性力场强度与重力场强度之比。若以n表示转速(r/min)，并将ω=2πn/60代入上式，则有，rn2900g30

2gr()≈=Kc=96

分离因数Kc是衡量离心设备分离性能的基本参数。在旋转半径r一定时，Kc值随转速n的平方急剧增大，例如，当r=0.2m、n=500rpm时，Kc≈56；而当n=3000rpm时，则Kc≈2000。离心力对悬浮颗粒的作用远远超过了重力，从而极大地强化了分离过程。影响离心分离的因素有：(1)分离因数，分离因数越高，分离性能越好。(2)水中悬浮物的性能。(3)离心分离装置的直径，直径越小，则分离过程越快，所需的分离时间越短，然而分离性能变差。(4)进水流量和水在离心分离装置中的停留时间等。973.液态悬浮物系在器旋离心力场中的运动

(1)转鼓内液体的自由表面 离心机开动后，因转鼓的带动，使液体在受重力作用的同时，还受到离心力的作用，形成一个旋转的自由表面。a.静止b.低速c.高速d.忽略重力98ωωr+l0CGr0

2g

dldr0=dm⋅r0⋅ω2

dm⋅g==tgβ=20

22gl=由此可见，液体的自由表面为一旋转抛物面。 当转速增大时，抛物面逐渐下凹，甚至可能露出底面；同时，周围液体上升。因此实践中为防止液体溢出，转鼓顶部应设一定高度的溢流堰只让一定量的液体溢出。 当转速极大，以至于重力相对于离心力可以忽略不计时，则自由液面趋近于圆柱面。99

(2)转鼓内液体的压力

物料中任一径向位置都会因离心作用而产生离心压力；在水平面内，离心压力是径向位置的函数，在鼓壁处达到最大值：12Pf=ρfω2(R2−r02)

计算离心压力的意义在于确定转鼓的离心应力，同时，由于离心压力是离心过滤操作的驱动力，故离心压力也是离心过滤操作的设计基础。转鼓内物料中任一微元体100Q==2ωVτ502RR+R02

(3)颗粒在转鼓离心力场中的运动 研究颗粒从起始径向位置r走完分离区全长(轴向)，刚好能沉降(径向)到达鼓壁的临界条件。V t2

2ln2=2τ50gΣ=2utgΣ

转鼓内颗粒的沉降示意图

Σ理论可用来预测离心机的性能，即处理量或分割粒度。利用Σ常数，可对几何和动力相似的离心机(如同一类型的离心机)进行操作性能比较，或对同类性离心机作比例放大。101(4)离心沉降分离的极限 当颗粒比较小(譬如几个μm以下)时，布朗运动不可忽略。如果还用Σ理论，就可能高估离心机的分离性能。甚至当颗粒小到一定程度，在一定的离心力场作用用Σ理论预测可以被分离，但因颗粒布朗运动引起的扩散作用，颗粒将可能长期保持悬浮状态而不能被分离。

这种现象称为离心沉降分离的极限，对应的颗粒直径称为极限颗粒直径，用xmin(μm)表示。2

1)4xmin

T∆ρrω=1.732(102二、水力旋流器

根据主体介质的不同，旋流分离技术分为干法与湿法两大类，前者为旋风分离，后者为旋液分离，相应的关键设备为旋风分离器(cyclone)和旋液分离器(hydrocyclone)。 旋液分离器经常也被称为水力旋流器，自从美国学者Bradley于1891年注册旋液分离器的第一个专利以来，旋液分离器已有一个多世纪的历史。

水力旋流器有压力式和重力式两种，通常所说的水力旋流器是指压力式水力旋流器，重力式水力旋流器又称旋流沉淀池。1031.压力式水力旋流器(pressurehydrocyclone)(1)结构与工作原理

形状细长、直径小，圆锥部分长；上部是直径为D的圆筒，下部是锥角为θ的截头圆锥体，进水管以渐收方式与圆筒以切向连接。1-圆筒；2-圆锥体；3-进液管；4-溢流管；5-排渣口；6-通气管；7-溢流筒；8-出液管104

当物料借水泵提供的能量(压力不超过0.40MPa)以6～10m/s的流速切向进入圆筒后，沿器壁形成向下作螺旋运动的一次涡流，其中直径和比重较大的悬浮固体颗粒被甩向器壁，并在下旋水流推动和重力作用下沿器壁下滑，在锥底形成浓缩液连续排除。

其余液流则在向下旋流至一定程度后，便在愈来愈窄的锥壁反向压力作用下改变方向，由锥底向上作螺旋形运动，形成二次涡流，经溢流管进入溢流筒后，从出水管排除。另外，在水力旋流器的中心，还形成一束绕轴线分布的自下而上的空气涡流柱。105图1-6-5物料在水力旋流器内的流动情况

此外还有，液-液分离、气-固分离，以热门的含油废水分离为例：1-入流；2-一次涡流；3-二次涡流；4-

零锥面；5-空气涡流柱106(2)设计与计算首先确定各部结构尺寸，然后求出处理水量和极限粒径，最后根据处理水量确定设备台数。①确定各部结构尺寸一般以圆筒直径D和锥体锥角θ作为基本尺寸，再按一些经验比例关系确定其它尺寸。

为保持空气柱内稳定的真空度，出水管不能满流工作，并在器顶设置通气管，以平衡器内压力和破坏可能发生满流时的虹吸作用；排渣口径宜取小值，以提高浓缩液浓度；进口易被磨损，应用耐磨材料制作，且能快速更换，以便调节口径和检修。107

由于离心力与旋转半径呈反比例关系，故其直径受到一定限制，一般不超过500mm；如果处理水量较大，应设多台并联使用。108③被分离颗粒的极限粒径

水力旋流器的分离效率与设备结构、颗粒性质、进水水压及粘度等一系列因素有关。其它条件不变时，分离效率随颗粒直径的增大而急剧增大：颗粒直径≥20μm时，分离效率接近100%；颗粒直径为8μm时，分离效率只有50%。

一般将分离效率为50%的颗粒直径称为极限粒径，它是判断水力旋流器分离程度的主要参数之一。极限粒径愈小，说明分离效果愈好，达到一定分离效率时的处理水量也愈大。109dϕQ(ρs−ρ1)d0−d

由于悬浮颗粒直径的性质千差万别，计算极限粒径的经验公式很多，计算结果相差亦较大。应进行可行性试验。

当悬浮固体颗粒以较小的速度(Re＜1)作径向运动时，被分离颗粒的极限直径dc(cm)可由下式计算：

2 1ϕ

0.1πµQh(ρs−ρ1)dc=0.75

当固体颗粒以较大的速度(Re=1～30)运动且空气柱直径为d(cm)时，dc值可按下式计算：×dc=5/35/3

d0−d0.83

h0.1d8µρl41102.重力式水力旋流器(gravityhydrocyclone)(1)结构与工作原理

用重力式水力旋流器(又称水力旋流沉淀池)处理废水时，废水也是借助进、出水的压力差在器内作旋转运动。但在这种旋流器中，离心力的作用并不重要，颗粒的分离基本上由重力决定。旋流沉淀池有周边旋流配水和中心筒旋流配水两种。111

图为处理轧钢废水的周边配水式旋流沉淀池。废水利用进、出口的水位差压力，经进水管沿切线方向进入旋流器底部形成旋流，并以螺线形上升，在重力和离心力作用下，水中的悬浮颗粒被抛向池壁并滑向器底，定期由抓斗卸出。

上升的废水绕过挡油板，经溢流堰排至环形集水井，并由吸水泵输出。112(2)设计计算周边配水式水力旋流沉淀池的计算方法有经验公式计算法和表面负荷计算法两种。①经验公式计算法求得水流上升速度u值后，按A=Q/u计算沉淀池面积A，u=B(30.5−5lg0.134Q)×(1+12∆Es)再按前图的比例确定其余各部结构尺寸。②表面负荷计算法取表面负荷q值为25～30m3/(m2·h)，再按A=Q/q计算表面积A。113三、离心机

离心机是一种利用转鼓带动物料高速旋转产生的离心力来强化分离过程的分离设备，可用于澄清、增浓、脱水、洗涤或分级。

离心机的类型可按分离因数、转鼓形状、转鼓数目、操作原理、卸料(渣)方式、操作方式等加以分类。如下表所示，

按分离因数大小可将离心机分为低速离心机(Kc=1000～1500)、中速离心机(Kc=1500～3000)、高速离心机(3000<Kc<50000)和超速离心机(Kc＞50000)。1141151.过滤式离心机(filtrationcentrifuge)

过滤式离心机转鼓上有孔，鼓内覆盖以滤布或其他过滤介质，当转鼓高速旋转时(>1000rpm)，鼓内料液在离心力的作用下，透过过滤介质(滤布、滤网等)，而固体颗粒则被截留在过滤介质上，完成固液分离。116

过滤式离心机对颗粒和液体的密度差没有要求，但不宜于小颗粒、纤维状或胶体可压缩固体物质的分离(例如废水中污泥的处理)，因为这些物质会堵塞过滤介质；

只适用于悬浮液浓度较高(可达50%～60%)、粒度适中以及母液较粘的场合，如用于结晶类食品(如砂糖)的精制、脱水蔬菜制造的预脱水过程、淀粉的脱水，也用于水果蔬菜的榨汁、回收植物蛋白及冷冻浓缩的冰晶分离等。

最常用的间歇式操作离心机有三足式、上悬式和卧式刮刀卸料式离心机；而连续操作的离心机有卧式活塞推料和离心力卸料离心分离机，后者适用于固体粒子较粗的物料。117

(1)三足式过滤离心分离机(tripodpendulumtypebatchcentrifuge)

出现较早，应用广泛。该机由底部封闭的圆管形转鼓、垂直的主轴以及驱动装置组成。悬浮液从顶部加入，滤液受到离心力作用穿过过滤介质，在转鼓外收集，而固体颗粒则截留在过滤介质上，形成一定厚度的滤饼，由人工去除。

优点：对物料适应性强，结构简单，机器运转平稳，密封防爆。缺点：间歇式分离，周期循环操作，生产能力低，劳动强度大，操作条件差，只适用于中小型生产。1181-支脚；2-外壳；3-转鼓；4-马达；5-皮带轮图1-6-9三足式离心机结构示意图119(2)卧式刮刀卸料离心分离机(horizontalcentrifugewithcutterdischargeofsolid)

是一种连续运转、间歇操作的过滤式离心机，其主要特点是利用刮刀卸除滤渣，适用于处理中、小颗粒(<5mm)的物料，也可用于短纤维状的物料(长度<4mm)，对悬浮液浓度和进料量的变化不敏感，过滤时间、分离时间和卸料时间均可自由调节，滤渣较干，各操作段可在全速或不同转速下进行，操作周期短，生产能力大。主要缺点：电机负荷不均匀，刮刀无法刮尽转鼓上的滤渣，加料和卸料时机器振动严重。120

(3)卧式活塞推料离心分离机(horizontalpistonpushtypecentrifuge)

是一种连续加料、脉动卸料的过滤式分离机。在离心力场作用下，料液沿布料斗周边均匀地甩到滤网上，大部分经过筛网缝隙和转鼓小孔甩出转鼓外，由管道引走。利用推杆在转鼓内的往返运动推动筛网上的滤饼前移，形成脉冲卸料。

该机具有效率高、产量高、生产连续化、操作稳定可靠的特点，但它只能分离中粗颗粒，对悬浮液的浊度比较敏感，容易发生跑料现象，应用上有一定的局限性。适用于含固相颗粒大于0.25mm的结晶状和纤维状物料的悬浮液，并且要求固相含量大于30%。121(4)离心力卸料离心分离机(basketcentrifuge)

又叫惯性卸料分离机或锥篮离心分离机。滤渣在锥形转鼓中依靠本身所受的离心力克服与筛网的摩擦力沿筛网表面向着转鼓大端移动，最后自行排出。

优点：结构最简单，脱水效率很高，物料能在较短的停留时间内获得含湿量较低的滤饼；还具有产量高、制造运转及维修费用低的特点。

缺点：对物料的性质和溶液浓度的变化非常敏感，适应性差，不易控制物料的停留时间，从而限制了其应用。主要用于大于0.1mm的结晶颗粒或无定形物料以及纤维状物料的分离。1222.沉降离心机(sedimentationcentirfuge)

沉降离心机转鼓壁上无孔，实现沉降分离，如螺旋卸料沉降式离心机、碟式沉降离心机、管式超速分离机等，用于不易过滤的悬浮液。(1)卧螺式离心分离机(wormcentirfuge)

主要由转鼓、带空心轴的螺旋输送器、差速器等组成。悬浮液由空心转轴的进料孔进入机内，在离心力的作用下分别形成固相层(称为固环层)、液体层(称为液环层)。固环层在螺旋输送器的推移下，被输送到转鼓的锥端，经出口连续排出；液环层的分离液由圆柱端堰口溢流，排至转鼓外。按转鼓内流体与沉渣的流动方向可分为逆流型和顺流式两种。1231-污泥入口；2-三角皮带轮；3-右轴承；4-螺旋输送器；5-进料孔；6-机壳；7-转鼓；8-左轴承；9-行星差速器；10-过载保护装置；11-溢流孔；12-排渣孔

图1-6-10逆流中心进料高速卧螺沉降离心机124125

低速离心机则采用顺流转鼓始端进料设计，即悬浮液中的液体和固体都沿着相同方向前进，可以避免逆流设计中常常出现的涡流。进料口位于转鼓始端，离心机全长都起净化作用，与逆流设计相比，加长了长度和时间，使微细颗粒能沉淀下来，产生含水率低的高密度沉积物和更清澈的液体。卧螺沉降离心机的主要技术参数如下：①转鼓直径和有效长度；②转鼓的半锥角；③转差和扭矩；④差速器；⑤沉降区和干燥器的长度调节。126①转鼓直径和有效长度

转鼓直径越大，离心机的处理能力也越大；转鼓的长度越长，悬浮液在机内停留时间越长，分离效果也越好。常用转鼓直径在160～1600mm之间，长径比在L/D=1～4.2之间。②转鼓的半锥角

半锥角是锥体母线与轴线的夹角，锥角大则悬浮液受离心挤压力大，利于脱水。通常半锥角为8º～20º。但锥角大，螺旋推料的扭矩也需增大，叶片的磨损也会加大，若磨损严重会降低脱水效果。新型脱水机采用耐磨合金镶嵌在螺旋外缘，提高了使用寿命。127③转差和扭矩

转差是转鼓与螺旋输送器的转速差。转差大，输渣量大，但也带来转鼓内流体搅动量大，悬浮液停留时间短，分离液中固相量增加，出渣湿度增大的问题。污泥浓缩与脱水的转差以2～5r/min为宜(转差约占转鼓转速的0.2%～3%)。转差降低必然会使推料扭矩增大，推料扭矩通常在3500～34000N•m之间。

差速器是卧螺沉降离心机的转鼓与螺旋输送器产生相互转差的关键部件，是离心机中最复杂、最重要、性能和质量要求最高的装置。转速应无级可调，差速范围在1～20r/min之间，扭矩要大。差速器的结构形式有机械式、液压式、电磁式等。128④沉降区和干燥器的长度调节

转鼓的有效长度为沉降区和干燥区之和，沉降区长，则污泥停留时间长，分离液中固相带湿量少，但干燥区停留时间短，排渣中的含湿量高。应调节溢流挡板的高度以调节转鼓沉降区和干燥区的长度。1291-差速器；2-主轴承；3-油封1；4-左右铜轴瓦；5-油封2；6-外壳；7-螺旋；8-转鼓；9-油封3；10-转承；11-油封4；12-进料管卧螺离心脱水机结构示意图130

优点：自动、连续操作，无滤网和滤布，能长期运转，维修方便；结构紧凑，易于密封；单机生产能力大，操作费用低；可用于固相脱水，尤其适用于含有可压缩性固相的悬浮液；能分离的固相颗粒范围较广(0.005～2mm)，并且在颗粒大小不均匀的条件下也能正常分离，能适应各种浓度悬浮液的分离(悬浮物容积浓度1%～5%)，且浓度的波动不影响分离效果。

缺点：沉渣含湿量一般比过滤离心机稍高，大致与真空过滤机相等；沉渣的洗涤效果不好；结构复杂，造价较高。131(2)蝶片式离心机(disccentrifuge)

碟式离心分离机是应用最广泛的分离机械之一，也是在各个领域中数量最多的一种离心分离机。其分离因数一般大于3500，用于高度分散相物系的分离，如重度近似于液体的乳浊液和微细悬浮物。

要分离的液体混合物由空心转轴顶部进入，通过碟片半腰的开孔通道进入各碟片之间，并同碟片一起转动。132

密度大的液体趋向外周，到达机壳外壁后上升到上方的重液出口流出；轻液则趋向中心而向上方较靠近中央的轻液出口流出。各碟片的作用在于将液体分成许多薄层，缩短液滴沉降距离；液体在狭缝中流动所产生的剪切力也有助于破坏乳浊液。133134(3)管式超速离心机超速离心机的分离因数一般高达15000~60000，转速高达8000~50000rpm。为了减小转筒所受的应力，转筒设计成细长形，转筒直径0.1~0.2m，管高0.75~1.5m。

乳浊液从下部引入，在管内自下而上运行过程中，由于密度不同而分成内外两层，外层走重液，内层走轻液，都从顶部的溢流口流出。若用于从液体中分离出极小量极细的固体颗粒则需将重液出口堵塞，只留轻液出口，附于管壁上的小颗粒可间歇地将其清除。1351363.离心机转鼓的强度计算理论

转鼓是一个每分钟转动数百至数万转以上的高速回转壳体。高速回转时，在离心力的作用下，转鼓壁内要产生很大的应力，需要按照相关强度理论进行应力合成计算：(1)转鼓高速回转时，鼓壁金属自身质量产生的离心力；

(2)转鼓高速回转时，被分离物料的离心力对转鼓壁产生压力，致使转鼓壁内产生相应的应力。书中P108-110137磁分离装置

磁分离法用于金属选矿由来已久，在19世纪中叶已广泛使用，而在水处理行业的应用是20世纪70年代才发展起来，主要是借助外加非均匀磁场以磁力将水中的磁性悬浮物进行吸出分离。

目前已发展成值得注意的一个操作单元，国内外都有许多报道，其处理对象已由含有磁性介质颗粒的废水扩大到非磁性颗粒的废水，并在含油废水、钢铁废水的处理以及给水的杀菌灭藻等方面有所应用。与传统的固液分离方法相比，磁力分离具有处理能力大、效率高和设备紧凑等优点。138一、磁分离原理磁性粒子在外磁场中受到两种基本力，一种是磁力Fm，另一种是机械力。颗粒所受的机械力包括水流阻力、重力、摩擦力、惯性力和范德华引力等，其中最主要的是水流阻力。但在水的动力粘度(Pa·s)基本不变、水速v(m/s)不大、颗粒直径很小的情况下，始终有Fm＞Fd，从而能使分离过程顺利进行。

磁性分离技术就是有效地利用磁力，克服与其抗衡的重力、惯性力、粘滞力(磁过滤、磁盘)或利用磁力和重力，使颗粒凝聚后沉降分离(磁凝聚)。139二、磁力分离设备及分离流程磁分离法用于水处理是以物理吸附为主，辅以化学絮凝以去除水中杂质。磁分离设备(magneticseparator)按工作原理可分为磁凝聚分离、磁盘分离和高梯度磁分离；

按工作方式可分为连续式磁分离和间断式磁分离；按颗粒物去除方式可分为磁凝聚沉降分离和磁力吸着分离；

按产生外磁场的方法不同，磁分离设备可分为永磁型、电磁型和超导型三类，由于超导材料较昂贵，目前应用比较广泛的是永磁式和电磁式。1401.磁盘分离机

永磁型(即普通型)应用较多的是磁盘分离机。磁盘底板用不锈钢板制成，直径为800～1000mm。在底板的两面，按极性交错、单层密排的方式粘结数百至上千块永久磁块，然后再用铝板或不锈钢板覆面。磁块的层数常为2～4层。磁盘转动时盘面下部浸入水中，磁性颗粒被吸到盘面上；盘面转出水面后，上面的泥渣由刮刀刮下，落入V形槽中送走。141

上图是一种投药絮凝和预磁磁聚相结合的磁盘分离流程。在混合槽中投入HPAM絮凝剂，使废水中的磁性与非磁性粒子结合为微絮粒，通过预磁器进行瞬时充磁，使微絮粒磁化，然后进入反应室，在进一步絮凝的同时，借助剩磁使颗粒与微絮粒之间发生磁聚，形成絮凝-磁聚复合体，最后在磁盘水槽中被磁盘除去。这种流程主要用于钢铁工业废水中磁性和非磁性混合悬浮物的分离。1422.高梯度磁力过滤器

磁场中磁力线密度变化越大，梯度越高。高梯度磁分离过滤器就是在均匀磁场内，装填表面曲率半径极小的磁性介质，靠近其表面就产生局部性的疏密磁力线，从而构成高梯度磁场。因此，产生高梯度磁场不仅需要高的磁场强度，而且要有适当的磁性介质。可用作介质的有不锈钢毛及软铁制的齿板、铁球、铁钉、多孔板等，

高梯度磁分离器能产生比永磁分离器高几个数量级的磁力，不仅能轻易地分离铁磁性和顺磁性悬浮物，而且使磁种与悬浮物形成絮凝体后，还能有效地分离反磁性物质。高梯度磁场对颗粒的作用1431-上、下封头；2-过滤筒；3-轭铁；4-激磁线圈；5-不锈钢毛；6-过滤框；7-上、下磁极；8-冷却水管高梯度磁过滤器的结构示意图144高梯度磁分离处理钢铁工业废水的工艺参数实例145

当用高梯度磁分离法处理电镀废水、有色冶炼废水等含重金属离子废水时，需先用化学沉淀法、铁氧体法、铁盐共沉法等将金属离子转化为沉淀物。国内外研究和生产实践表明，用上述方法处理含Hg2+、Cd2+、Cr6+、Pb2+以及Cu2+和Zn2+的废水，分离效率都在95％以上。

超导型磁分离器的工作原理与普通电磁分离器基本相同，只是其载流导线是用超导材料制成，导线中容许通过的电流密度要比普通导体高2～3个数量级，因此只需很小的体积就能产生2T以上的磁场强度，并大大节省了电能。目前，超导磁分离器虽然尚处于试验阶段，但随着新型超导磁体的不断开发和零点阻温度的迅速提高，进入实用性阶段已为期不远，前景十分广阔。146谢谢！

147MagneticResonanceImaging磁共振成像发生事件作者或公司磁共振发展史1946发现磁共振现象BlochPurcell1971发现肿瘤的T1、T2时间长Damadian1973做出两个充水试管MR图像Lauterbur1974活鼠的MR图像Lauterbur等1976人体胸部的MR图像Damadian1977初期的全身MR图像

Mallard1980磁共振装置商品化1989

0.15T永磁商用磁共振设备中国安科

2003诺贝尔奖金LauterburMansfierd时间MR成像基本原理实现人体磁共振成像的条件:人体内氢原子核是人体内最多的物质。最易受外加磁场的影响而发生磁共振现象(没有核辐射)有一个稳定的静磁场（磁体）梯度场和射频场：前者用于空间编码和选层，后者施加特定频率的射频脉冲，使之形成磁共振现象信号接收装置：各种线圈计算机系统：完成信号采集、传输、图像重建、后处理等

人体内的H核子可看作是自旋状态下的小星球。自然状态下，H核进动杂乱无章，磁性相互抵消zMyx进入静磁场后，H核磁矩发生规律性排列（正负方向），正负方向的磁矢量相互抵消后，少数正向排列（低能态）的H核合成总磁化矢量M，即为MR信号基础ZZYYXB0XMZMXYA:施加90度RF脉冲前的磁化矢量MzB:施加90度RF脉冲后的磁化矢量Mxy.并以Larmor频率横向施进C:90度脉冲对磁化矢量的作用。即M以螺旋运动的形式倾倒到横向平面ABC在这一过程中，产生能量

三、弛豫（Relaxation）回复“自由”的过程

1.

纵向弛豫（T1弛豫）：

M0（MZ）的恢复，“量变”高能态1H→低能态1H自旋—晶格弛豫、热弛豫

吸收RF光子能量（共振）低能态1H高能态1H

放出能量（光子，MRS）T1弛豫时间：

MZ恢复到M0的2/3所需的时间

T1愈小、M0恢复愈快T2弛豫时间：MXY丧失2/3所需的时间；T2愈大、同相位时间长MXY持续时间愈长MXY与ST1加权成像、T2加权成像

所谓的加权就是“突出”的意思

T1加权成像（T1WI）----突出组织T1弛豫（纵向弛豫）差别

T2加权成像（T2WI）----突出组织T2弛豫（横向弛豫）差别。

磁共振诊断基于此两种标准图像磁共振常规h检查必扫这两种标准图像.T1的长度在数百至数千毫秒（ms）范围T2值的长度在数十至数千毫秒（ms）范围

在同一个驰豫过程中,T2比T1短得多

如何观看MR图像：首先我们要分清图像上的各种标示。分清扫描序列、扫描部位、扫描层面。正常或异常的所在部位---即在同一层面观察、分析T1、T2加权像上信号改变。绝大部分病变T1WI是低信号、T2WI是高信号改变。只要熟悉扫描部位正常组织结构的信号表现，通常病变与正常组织不会混淆。一般的规律是T1WI看解剖,T2WI看病变。磁共振成像技术－－图像空间分辨力，对比分辨力一、如何确定MRI的来源（一）层面的选择1.MXY产生（1H共振）条件

RF=ω=γB02.梯度磁场Z（GZ）

GZ→B0→ω

不同频率的RF

特定层面1H激励、共振

3.层厚的影响因素

RF的带宽↓

GZ的强度↑层厚↓〈二〉体素信号的确定1、频率编码2、相位编码

M0↑--GZ、RF→相应层面MXY----------GY→沿Y方向1H有不同ω

各1H同相位MXY旋进速度不同同频率一定时间后→→GX→沿X方向1H有不同ω沿Y方向不同1H的MXYMXY旋进频率不同位置不同（相位不同）〈三〉空间定位及傅立叶转换

GZ----某一层面产生MXYGX----MXY旋进频率不同

GY----MXY旋进相位不同（不影响MXY大小）

↓某一层面不同的体素，有不同频率、相位

MRS（FID）第三节、磁共振检查技术检查技术产生图像的序列名产生图像的脉冲序列技术名TRA、COR、SAGT1WT2WSETR、TE…….梯度回波FFE快速自旋回波FSE压脂压水MRA短TR短TE－－T1W长TR长TE－－T2W增强MR最常用的技术是：多层、多回波的SE（spinecho，自旋回波）技术磁共振扫描时间参数：TR、TE磁共振扫描还有许多其他参数：层厚、层距、层数、矩阵等序列常规序列自旋回波（SE）,快速自旋回波（FSE）梯度回波（FE）反转恢复（IR），脂肪抑制（STIR）、水抑制（FLAI