1第II 篇
分离过程原理9为什么要学习分离过程？
9在环境领域哪些问题涉及分离过程？
9分离都有什么手段？
9本篇主要讲授内容？第II篇分离过程原理
混合体系•自然界是混合体系。在生活和生
产过程中常常会遇到对混合体系
中的物质进行分离的问题。
•在环境净化和污染控制领域，研
究对象通常都是混合体系（非均
相和均相）第II篇分离过程原理
问题的出现？第II篇分离过程原理
形形色色的固体废物大气烟尘
成份复杂的废水混合污染体系
环境净化与污染控制技术原理
隔
离分
离转
化第II篇分离过程原理
混合污染体系•将污染物与污染介质或其他污染物分离开来，从
而达到去除污染物或回收利用的目的。
•如在给水处理中需要从水源水中分离去除各种浊
度物质、细菌等。
•在废气净化中，也需要分离废气中的粉尘等。分离在环境净化与污染控制中的作用第II篇分离过程原理
2第II篇分离过程原理
例1：给水处理工艺
原水⇒混凝⇒沉淀⇒过滤⇒消毒⇒饮用水
分离去除悬浮物、
胶体、细菌等杂质
北京水源九厂第II篇分离过程原理
例2：大气烟尘净化
除尘器（分离去除粉尘）
排放
第II篇分离过程原理
如何实现混合污染体系中物质的分离？
非均相
均相机械分离
传质分离平衡分离
速率分离•机械分离：利用混合体系的组成与性质（颗粒大
小、形状、密度等）不同，基于力学原理，即质点
运动和流体力学的原理进行分离。
•传质分离：依靠物质传递
•平衡分离过程（根据混合体系中诸组分在两相间
的平衡分配不同来实现分离）
•速率分离过程（根据混合体系中各组分在某种推
动力下扩散速率的差异实现分离）第II篇分离过程原理
第六章沉降
第七章过滤
第八章吸收
第九章吸附
第十章其他分离过程第II篇分离过程原理
本篇的主要内容
•基本概念
•过程原理
•基本理论
•基本计算
专业课（水处理工程、大气污染防治
工程、固体废物处理处置）奠定基础第II篇分离过程原理
沉降3
过滤3
吸收4
吸附4
其他分离过程：
萃取2
膜分离2
习题讲解或考试2
合计20学时安排
3第六章
沉降第六章沉降
第一节沉降分离的基本概念
除尘技术综述
背景：
煤炭燃烧会产生大量的粉尘颗粒，细微粉尘较颗粒大的粉尘对人体危害大，细微粉尘PM2.5会引起心肺呼吸道疾病，同时也会引起灰霾天气，导致大气能见度下降。为了防止粉尘对人体的危害，世界各国制定了愈来愈严格的控制标准，大力发展净化气体的除尘设备。根据国家最新颁布的代号为GB13271-2014大气污染物排放标准，在用燃煤锅炉颗粒物排放限值为803/mmg，新建燃煤锅炉颗粒物排放限值为503/mmg，特别地区限值为303/mmg。严格的颗粒物控制标准对除尘器的要求也越来越高，这促进了除尘器的发展。
除尘器分类：
除尘器按其作用原理分成以下五类： 1. 机械式除尘器：包括重力除尘器、惯性除尘器、离心除尘器等，依靠机械力（重力、惯性力、离心力等）将尘粒从气流中去除的装置。特点是结构简单，设备费和运行费均较低，但除尘效率不高。按出尘粒的不同可设计为重力尘降室、惯性除尘器和旋风除尘器。适用于含尘浓度高和颗粒力度较大的气流。广泛用于除尘要求不高的场合或用作高效除尘装置的前置预除尘器。 旋风除尘器
2. 湿式除尘器：包括水浴式除尘器、泡沫式除尘器，文丘里管除尘器、水膜式除尘器等。俗称“除雾器”，它是使含尘气体与液体（一般为水）密切接触，利用水滴和颗粒的惯性碰撞或者利用水和粉尘的充分混合作用及其他作用捕集颗粒或使颗粒增大或留于固定容器内达到水和粉尘分离效果的装置【1】。湿式除尘器具有以下优点：（1）由于气体和液体接触过程中同时发生传质和传热的过程，因此这类除尘器既具有除尘作用，又具有烟气降温和吸收有害气体的作用；（2）适用于入理高温。高温、易燃易爆和有害气体；（3）运 文丘里除尘器 行正常进，净化效率高；（4）可用于雾尘集聚之粉尘、气体；（5）排气量衡定；（6）结构简单、占地面积小，投资低；（7）运行安全、操作及维修方便。缺点：⑴从湿式除尘器中排出的泥浆要进行处理，否则会造成二次污染；⑵当净化有侵蚀性气体时，化学侵蚀性转移到水中，因此污水系统要用防腐材料保护；⑶不适合用于疏水性烟尘；对于粘性烟尘轻易使管道、叶片等发生堵塞；⑷与干式除尘器比拟需要消耗水，并且处理难题，在严寒地区应采用防冻措施。 3. 过滤式除尘器：包括布袋除尘器和颗粒层除尘器等。过滤式除尘器是使含尘气体通过一定的过滤材料来达到分离气体中固体粉尘的一种高效除尘设备。过滤式除尘器主要有两类。一类是利用纤维编织物作为过滤介质的袋式除尘器；另一类是采用砂、砾、焦炭等颗粒物作为过滤介质的颗粒层除尘器。
除尘器工作原理及基本结构特点
除尘器是一种利用物理、化学、电学等原理对空气中的颗粒物进行过滤和清洁的设备。它的工作原理是通过空气流经过除尘器内部的过滤装置，将其中的颗粒物截留和收集，从而实现空气的净化。除尘器主要由以下几个基本结构组成：
1. 过滤装置：除尘器的核心部分，采用不同材质的过滤介质，如纤维布、滤纸、网格等，用于截留空气中的颗粒物。过滤装置的种类和工作原理不同，确定了除尘器的过滤效率和适用颗粒物的范围。
2. 风机：负责产生空气流动，将空气从外部引入除尘器并通过过滤装置。风机的作用是保证空气流速适当，可以提高颗粒物的捕集效率，并且帮助清除附着在过滤介质上的颗粒物。
3. 清灰装置：用于清除堆积在过滤装置上的颗粒物。常见的清灰装置有机械震动清灰、脉冲喷吹清灰等。清灰装置可以定期或根据实际情况清除过滤装置上的堆积物，保持除尘器的正常运行。
除尘器的基本结构特点包括：
1. 多种过滤方式：除尘器根据需要可以采用不同的过滤方式，如重力沉降、惯性分离、筛分作用、电吸附等。这样可以适应不同颗粒物的特性和处理场合的要求。
2. 应用范围广泛：除尘器可以应用于工业生产、空气净化、烟气脱硫等领域，对不同的颗粒物和气体污染物都有一定的净化效果。
3. 运行稳定可靠：除尘器结构简单，运行稳定可靠，一般不会出现大的故障。同时，清灰装置的设计和使用也可以保证除尘器的长期运行。
4. 高效节能：除尘器在去除颗粒物的同时，也可以节约能源，减少对环境的影响。一些先进的除尘器还可以进行尾气净化，提高空气质量。
总之，除尘器通过过滤装置和风机等结构的配合，利用物理、化学、电学等原理实现对空气中颗粒物的去除和净化，具有运行稳定、适用范围广、高效节能等特点。同时，除尘器还可以根据实际需求采用不同的过滤方式和清灰装置，提高其净化效率和可靠性。
水幕除尘器原理 图文
水幕除尘器俗称“水除尘器”，它是使含尘气体与液体密切接触，利用水滴和颗粒的惯性碰撞或者利用水和粉尘的充分混合作用及其他作用捕集颗粒或使颗粒增大或留于固定容器内达到水和粉尘分离效果的装置。
水幕除尘器原理：
含尘气体从设备顶部进风口进入设备后，以高速经过旋风分离器，使含尘气体沿轴线调整螺旋向下旋转，利用离心力，除掉较粗颗粒的粉尘，有效地控制了进入电场的初始含尘浓度。
然后，气体经下灰斗进入电场工作，由于下灰斗截面积大于内管截积数倍，根据旋转矩不变原理，径向风速和轴向风速急剧降低产生零速界面而使内管中的重颗粒粉尘沉降于下灰斗内，降低了进入电场的粉尘浓度，低浓度含尘气体经电收尘而凝聚在阴阳极板上，经清灰振打而将收集的粉尘由锁风排灰装置输送走。
为了防止内管旋风和电场极板振打后在下灰斗内形成的二次扬尘，特在下灰斗中设置了隔离锥。
水幕除尘器是把水浴和喷淋两种形式合二为一。先是利用高压离心风机的吸力，把含尘气体压到装有一定高度水的水槽中，水浴会把一部分灰尘吸附在水中。经均布分流后，气体从下往上流动，而高压喷头则由上向下喷洒水雾，捕集剩余部分的尘粒。其过滤效率可达85%以上。
水幕除尘器可以有效地将直径为0.1—20微米的液态或固态粒子从气流中除去，同时，也能脱除部分气态污染物。它具有结构简单、占地面积小、操作及维修方便和净化效率高等优点，能够处理高温、高湿的气流，将着火、爆炸的可能减至最低。但采用湿式除尘器时要特别注意设备和管道腐蚀及污水和污泥的处理等问题。
