第9章分离设备
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第九章__食品分离技术
七、超临界流体萃取技术
超临界流体萃取是一种新型的萃取分离技术。 该技术利用流体（溶剂）在临界点附近某一区域 （超临界区）内与呆分离混合物中的溶质具有异 常相平衡行为和传递性能，且它对溶质溶解能力 随温度和压力改变而在相当宽的范围内变动这一 特性而达到溶质分离的一项技术。 1897年Hannay等发现超临界乙醇具有极佳的 溶解能力，60年代德国Zosel利用其从羊毛油中提 取羊毛脂，现代应用较广泛。
萃取工艺流程图
自动控制系统流程图
（三）特点
1. 超临界流体具有良好的渗透性和溶解性，可快速提 取有效成分。 2. 在临界点附近，流体温度、压力的变化微小变化会 引起溶解能力的极大变化，这种强选择性对分离溶 解度接近的两种成分有利，并且萃取后的溶质和溶 剂分离也很容易。 3. 选用CO2，可在t=31.1℃,p=7.38mPa下操作，可阻 止高温和氧气对食品影响。 4. 溶剂回收重复使用，无污染。 5. 能耗低。 6. 设备投资大。
传统的“碱溶酸沉”法： 水↓
豆粕→提取→蛋白浆液→离心分离→渣子→干燥 ↓ 离心分离←沉淀←蛋白提取液←酸 ↓ 蛋白乳清水←凝乳蛋白←碱 ↓ ↓ 净化处理 解析中和 ↓ ↓ 废水排放 蛋白液→喷雾干燥→蛋白成品→包装
膜法： 水↓
（二）膜分离的类型和基本原理
1．微滤（microfiltration, MF ）
分离范围 0.02 ～ 2μm ，可截留微细物质，可 滤除细菌和细小的悬浮颗粒。以孔径 102 ～ 104 nm的多孔膜过滤溶液。
2．超滤（ultrafiltration, UF ）
分离范围 0.002 ～ 0.2μm ，可滤除大分子物质 和微粒，以孔径1～100 nm的膜过滤。
化工原理复习必看 第9章_液体精馏(定稿)
第9章液体精馏知识要点液体精馏是将挥发度不同的组分组成的混合液，在精馏塔中同时进行多次部分气化和部分冷凝，使其实现高纯度分离的过程。
实现精馏需要3个条件：①设备条件：精馏塔；②回流条件：塔底气相回流，塔顶液相回流；③相平衡条件：组分的挥发度有差异。
本章讨论重点为双组分精馏过程的计算，主要应掌握的内容包括：相平衡关系的表达和应用；精馏塔的物料衡算和操作关系；回流比的确定；理论板数的求法；影响精馏过程主要因素的分析等。
本章主要知识点间的联系图见下：图9-1 液体精馏一章主要知识点联系图1. 二元物系的气液相平衡关系气液相平衡是蒸馏过程的热力学基础，传质的极限状态。
根据相平衡可以判断过程进行的可能性。
(1) 恒压下二元物系气液相平衡的特点●液相组成与温度一一对应⇔x=f(t)●气相组成与温度一一对应⇔y= f(t)●气液两相组成一一对应⇔y=f(x)(2) 理想物系含义：指由理想气体与理想溶液构成的物系。
它满足理想气体状态方程、道尔顿分压定律和拉乌尔定律。
拉乌尔定律相对挥发度/1/1A A A B B B p x y xp x y xναν-===⋅- (9-1)11y xy xα-=⋅- (气相服从道尔顿分压定律) 相对挥发度α愈是大于1 ，则y 愈是大于x ，物系愈容易分离。
● 泡点方程x -toB ooA Bp p x p p -=- (9-2) ● 露点方程y -to A BA A Bp p p y p p p -=⋅- (9-3) ● 相平衡方程y-x()11xy xαα=+- (9-4)● t -y (x )相图两端点A 与B ：端点A 代表纯易挥发组分A(x =1)，端点B 代表纯难挥发组分B(x =0)。
两线：t -x 线为泡点线，泡点与组成x 有关；t-y 线为露点线，露点与组成y 有关。
3区：t -x 线以下为过冷液体区；t-y 线以上为过热蒸汽区；在t-x 与t -y 线之间的区域为气液共存区，只有体系落在气液共存区才能实现一定程度的分离。
第9章_发酵液预处理和固液分离
36
板框过滤机动画
3）真空转鼓过滤机
主体是一个由筛板组成能转动的水平圆筒， 表面有一层金属丝网，网上覆盖滤布,圆筒内沿 径向被筋板分隔成若干个空间。
38
转筒真空过滤机动画
转筒真空过滤机
主要适用霉菌发酵液，对菌体 细小、黏度大铺助滤剂。
对于滤饼阻力较大的物料适应 能力较差。
40
带式真空过滤机
49
2）平抛式离心机
平抛式离心机一类结构简单的实验室常用的低 中速离心机，转速一般在 3000-6000rpm。
50
３）管式离心机
• 管式离心机具有一 个细长而高速旋转 的转鼓，转鼓内装 有纵向平板，
• 其下部有进料口。 上部两侧有重液相 和轻液相出口。
51
用于分离各种浮浊 液，进行液-液分离， 如油脂；
Al3+ >Fe3+ >H+ >Ca2+ >Mg2+ >K+ >Na+ >Li+
12
常用的凝聚剂电解质有：
硫酸铝 Al2(SO4)3•18H2O（明矾）； 氯化铝 AlCl3•6H2O; 三氯化铁 FeCl3; 硫酸亚铁 FeSO4· 7H2O ； 石灰；ZnSO4；MgCO3
13
絮凝
flocculation
20
2.杂蛋白去除-变性
加热
大幅度调节pH值 加酒精、丙酮等有机溶剂或表面活性剂等。
21
3.杂蛋白去除- 吸附法
加入某些吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋白质而除去。
四环类抗生素生产中，采用黄血盐和硫酸锌的 协同作用生成亚铁氰化锌钾K2Zn3[Fe(CN)5]2的 胶状沉淀来吸附蛋白质; 在枯草杆菌发酵液中，常加入氯化钙和磷酸氢 二钠形成沉淀物，该沉淀物不仅能吸附杂蛋白 和菌体等胶状悬浮物，加快了过滤速度。
第 章 液体的蒸馏 几种蒸馏方法的分离原理
但是上述所示的流程理论上是可以的，在实际生 产中是不能采用的，因为存在下述两个问题：
（1）分离过程中得到许多中间馏分，如图2中的组 成为x2、xi及xn的液相产品。最后纯产品的收率会很低。
（2）设备庞杂，设备费用及操作费用都很大，且占 地面积也很大。
为了方便起见，各流股均以组成命名。
由图3知，第二级液相产品组成x2与xF较为接近， 因此x2可返回与xF相混合。同时，让x3与y1混合，这样 就消除了中间产品，提高了最后产品的收率。
二、连续精馏流程 进料板 →
板式塔
图中所示的是最常用的筛板塔。板式精馏塔分为三 部分：进料板、精馏段及提馏段。
生产时，原料液不断地经预热器预热到指定温度后， 从塔的中间部位进入塔内，原料液从哪块板进入，哪块 板就是进料板。进料板以上的部分称为精馏段，以下的 部分（包括进料板）称为提馏段。
原料液进入后，在进料板上与从塔上部下降的液相 汇合后，逐板溢流，与从塔底部上升的蒸汽密切接触， 不断的进行传质和传热过程，最后进入再沸器的液体几 乎全部为难挥发组分，引出一部分作为釜残液（或称馏 残液）产品，送预热器回收一部分余热后送往贮槽。
§9-3-3 连续精馏
前述的两种蒸馏方式只能使液体混合物得到 有限的分离，因为都是进行一次部分汽化，是单级 蒸馏操作，远远不能满足工业生产要求。
从理论上讲，可采用多级蒸馏的方法来达到 所要求的分离纯度，这样就可以使混合物中的组分 得到几乎纯的完全分离。
一、精馏原理——多次的部分汽 化和部分冷凝
以苯-甲苯混合液的精馏为
混合液用泵加压输送，达到一定压强后进入换 热器加热升温，使液体温度T高于分离器压强下液 体的泡点温度t，然后通过减压阀使其降压后进入 分离器中，此时过热的液体混合物即被迅速地部分 气化，平衡的气液两相在分离器中得到分离。通常 分离器又称闪蒸罐（塔）。
（1）分离过程中得到许多中间馏分，如图2中的组 成为x2、xi及xn的液相产品。最后纯产品的收率会很低。
（2）设备庞杂，设备费用及操作费用都很大，且占 地面积也很大。
为了方便起见，各流股均以组成命名。
由图3知，第二级液相产品组成x2与xF较为接近， 因此x2可返回与xF相混合。同时，让x3与y1混合，这样 就消除了中间产品，提高了最后产品的收率。
二、连续精馏流程 进料板 →
板式塔
图中所示的是最常用的筛板塔。板式精馏塔分为三 部分：进料板、精馏段及提馏段。
生产时，原料液不断地经预热器预热到指定温度后， 从塔的中间部位进入塔内，原料液从哪块板进入，哪块 板就是进料板。进料板以上的部分称为精馏段，以下的 部分（包括进料板）称为提馏段。
原料液进入后，在进料板上与从塔上部下降的液相 汇合后，逐板溢流，与从塔底部上升的蒸汽密切接触， 不断的进行传质和传热过程，最后进入再沸器的液体几 乎全部为难挥发组分，引出一部分作为釜残液（或称馏 残液）产品，送预热器回收一部分余热后送往贮槽。
§9-3-3 连续精馏
前述的两种蒸馏方式只能使液体混合物得到 有限的分离，因为都是进行一次部分汽化，是单级 蒸馏操作，远远不能满足工业生产要求。
从理论上讲，可采用多级蒸馏的方法来达到 所要求的分离纯度，这样就可以使混合物中的组分 得到几乎纯的完全分离。
一、精馏原理——多次的部分汽 化和部分冷凝
以苯-甲苯混合液的精馏为
混合液用泵加压输送，达到一定压强后进入换 热器加热升温，使液体温度T高于分离器压强下液 体的泡点温度t，然后通过减压阀使其降压后进入 分离器中，此时过热的液体混合物即被迅速地部分 气化，平衡的气液两相在分离器中得到分离。通常 分离器又称闪蒸罐（塔）。
《制药分离工程》课程教学大纲
《制药分离工程》课程教学大纲（适用于：制药工程专业）一、课程基本情况二、课程教学目的通过教学，使学生掌握制药分离工程相关技术的的基本概念、基本理论、基本技能，了解其最新成果和发展趋势。
（1）知识教学目标：通过对本课程的学习，掌握固液萃取，液液萃取，超临界流体萃取，反胶团萃取与双水相萃取，非均相分离，精馏技术，膜分离，吸附，离子交换，色谱分离过程，结晶过程与电泳技术等制药分离工程常用技术方法。
（2）能力培养目标：通过本课程的学习熟悉制药工程领域常用分离技术及近年发展的新型分离技术的原理，能针对不同产品的特性，较好地运用各种分离技术来设计合理的提取、精制的工艺路线，并能从理论上解释各种现象，提高分析问题和解决问题的能力，为学生在今后的学习、工作中正确、有效的解决制药生产实际问题打下基础。
（3）思想教育目标：具有热爱科学、实事求是的学风，具有创新意识和创新精神；具有良好的职业道德。
三、教学方法与手段教学手段：采用多媒体课件、实物模型展示等教学手段。
教学方法建议：以课堂讲授为主，多媒体结合板书，讨论讲解课堂习题。
学习方法：学生必须做到课前预习、课后复习，认真完成每章的课后习题。
四、课程的重点、难点教学重点：固液萃取，液液萃取，超临界流体萃取，反胶团萃取与双水相萃取，非均相分离，精馏技术，膜分离，吸附，离子交换，色谱分离过程，结晶过程，电泳技术。
教学难点：超临界流体萃取，精馏技术，膜分离，吸附，离子交换，色谱分离过程，结晶过程，电泳技术。
五、课程教学内容及教学环节安排课程教学环节学时分配表第1章绪论【目的要求】1．了解制药工业发展情况。
2．理解分离技术在制药工业中的作用及应用情况。
【授课内容】1.1 制药工业1.2 制药分离技术第2章固液萃取（浸取）【目的要求】1．理解固液萃取的基本概念与原理。
2．掌握浸取分离的计算方法。
3．熟悉浸取工艺的技术流程及常用设备。
【授课内容】2.1 概述2.2 浸取过程的基本原理2.3 浸取过程的计算2.4 浸取工艺及设备2.5 浸取强化技术简介第3章液液萃取【目的要求】1．理解萃取的基本概念与原理。
第9章 液体的蒸馏 - 几种蒸馏方法的分离原理
由图3还可以看出，当y1与x3直接混合时，由于液 相温度t3低于气相温度t1,因此高温蒸汽将加热低温液体， 使液体部分气化，而蒸汽自身则被部分冷凝。
不同温度且互不平衡的气液两相接触时，必然会 同时产生传热和传质的双重作用。
所以使上一级液相回流（如液相x3）与下一级的 气相（如气相y1）直接接触，就可以将图2所示的流程 演变为图4所示的分离流程，而省去了中间加热器和 冷凝器。
混合液用泵加压输送，达到一定压强后进入换 热器加热升温，使液体温度T高于分离器压强下液 体的泡点温度t，然后通过减压阀使其降压后进入 分离器中，此时过热的液体混合物即被迅速地部分 气化，平衡的气液两相在分离器中得到分离。通常 分离器又称闪蒸罐（塔）。
平
衡
蒸
T
t
馏 装 置
平 衡 蒸 馏 装 置
平衡蒸馏的分离纯度 也不是很高，也是只适应 于相对挥发度较大的物系， 适应于粗分。
同理，若将从各分离器所得的液相产品分别进 行多次的部分气化的分离，则这种级数越多，得到 液相产品的组成就越低，最后可得到几乎纯态的难 挥发组分。
xn xi
x2
yn>yn-1>….>y2>y1
x1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图2
yn>yn-1>….>y2>y1 t1 t3
图3
上述的气液相组成变化情况可以从图3中清晰的看 出。因此同时多次的进行部分汽化和部分冷凝是使混 合液得以完全分离的必要条件。
简 单 蒸 馏 装 置
气相中的易挥发组分的组成y（下同）大于其液相 组成x，而相应的泡点温度则从tF升高到t1（蒸汽蒸出后， 釜残液因易挥发组分的含量降低，在tF不再沸腾，继续 升高温度，才能沸腾，泡点温度随液相组成而变化）。 釜中液相原来在t-x线上的点F的状态，一旦有微量气化， 就会由于浓度及泡点的微量变化而移至点1的状态。故 简单蒸馏又称微分蒸馏。状态1产生的微量蒸汽的组成 为y1。
不同温度且互不平衡的气液两相接触时，必然会 同时产生传热和传质的双重作用。
所以使上一级液相回流（如液相x3）与下一级的 气相（如气相y1）直接接触，就可以将图2所示的流程 演变为图4所示的分离流程，而省去了中间加热器和 冷凝器。
混合液用泵加压输送，达到一定压强后进入换 热器加热升温，使液体温度T高于分离器压强下液 体的泡点温度t，然后通过减压阀使其降压后进入 分离器中，此时过热的液体混合物即被迅速地部分 气化，平衡的气液两相在分离器中得到分离。通常 分离器又称闪蒸罐（塔）。
平
衡
蒸
T
t
馏 装 置
平 衡 蒸 馏 装 置
平衡蒸馏的分离纯度 也不是很高，也是只适应 于相对挥发度较大的物系， 适应于粗分。
同理，若将从各分离器所得的液相产品分别进 行多次的部分气化的分离，则这种级数越多，得到 液相产品的组成就越低，最后可得到几乎纯态的难 挥发组分。
xn xi
x2
yn>yn-1>….>y2>y1
x1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图2
yn>yn-1>….>y2>y1 t1 t3
图3
上述的气液相组成变化情况可以从图3中清晰的看 出。因此同时多次的进行部分汽化和部分冷凝是使混 合液得以完全分离的必要条件。
简 单 蒸 馏 装 置
气相中的易挥发组分的组成y（下同）大于其液相 组成x，而相应的泡点温度则从tF升高到t1（蒸汽蒸出后， 釜残液因易挥发组分的含量降低，在tF不再沸腾，继续 升高温度，才能沸腾，泡点温度随液相组成而变化）。 釜中液相原来在t-x线上的点F的状态，一旦有微量气化， 就会由于浓度及泡点的微量变化而移至点1的状态。故 简单蒸馏又称微分蒸馏。状态1产生的微量蒸汽的组成 为y1。
固液分离设备
➢ 区别于生物膜，生物膜或称固定膜（fixed film)；这里说 的膜（membrane)。
2、膜分离设备
➢ 膜分离设备是利用膜的选择透过性进行分离以及浓缩水 中离子或分子的设备；通过膜分离设备可实现混合物的 组分分离。
➢ 条件：膜；组分存在差别。
➢膜分离过程
9.5.1 概 述
选择性透膜
膜上游 透膜 膜下游
压力推动膜工艺的分类比较
20.0 10.0
反渗透
>2.8，<0.006
1.0
压差/Mpa
纳滤
2.0左右，0.0009~0.009
超滤
0.3~1.0，0.007~0.2
0.1
0.1~0.3，0.09~20
微滤 过滤
<0.1，15~100
0.01
0.0001 0.001
0.01
0.1
1
10
100
微粒0.或01 分子的大小/μm
纳滤净水机原理
安徽工程大学建筑工程学院
钠滤膜过滤器
安徽工程大学建筑工程学院
9.5.3 常用膜分离设备分离原理
4、超滤
超滤过滤孔径和截留分子量的范围一直以来定义较为模糊， 一般认为超滤膜的过滤孔径为0.001-0.1微米。 ➢ 超滤(Ultra-filtration, UF)是一种能将溶液进行净化和分离的 膜分离技术。超滤膜系统是以超滤膜丝为过滤介质，膜两侧 的压力差为驱动力的溶液分离装置。超滤膜只允许溶液中的 溶剂（如水分子）、无机盐及小分子有机物透过，而将溶液 中的悬浮物、胶体、蛋白质和微生物等大分子物质截留，从 而达到净化和分离的目的。
9.5.3 常用膜分离设备分离原理
在阴极与阳极之间，放置着若干交替排列的阳膜与阴膜，让水通过 两膜及两膜与两极之间所形成的隔室，在两端电极接通直通电源后 ，水中阴、阳离子分别向阳极、阴极方向迁移，由于阳膜、阴膜的 选择透过性，就形成了交替排列的离子浓度减少的淡室和离子浓度 增加的浓室。
2、膜分离设备
➢ 膜分离设备是利用膜的选择透过性进行分离以及浓缩水 中离子或分子的设备；通过膜分离设备可实现混合物的 组分分离。
➢ 条件：膜；组分存在差别。
➢膜分离过程
9.5.1 概 述
选择性透膜
膜上游 透膜 膜下游
压力推动膜工艺的分类比较
20.0 10.0
反渗透
>2.8，<0.006
1.0
压差/Mpa
纳滤
2.0左右，0.0009~0.009
超滤
0.3~1.0，0.007~0.2
0.1
0.1~0.3，0.09~20
微滤 过滤
<0.1，15~100
0.01
0.0001 0.001
0.01
0.1
1
10
100
微粒0.或01 分子的大小/μm
纳滤净水机原理
安徽工程大学建筑工程学院
钠滤膜过滤器
安徽工程大学建筑工程学院
9.5.3 常用膜分离设备分离原理
4、超滤
超滤过滤孔径和截留分子量的范围一直以来定义较为模糊， 一般认为超滤膜的过滤孔径为0.001-0.1微米。 ➢ 超滤(Ultra-filtration, UF)是一种能将溶液进行净化和分离的 膜分离技术。超滤膜系统是以超滤膜丝为过滤介质，膜两侧 的压力差为驱动力的溶液分离装置。超滤膜只允许溶液中的 溶剂（如水分子）、无机盐及小分子有机物透过，而将溶液 中的悬浮物、胶体、蛋白质和微生物等大分子物质截留，从 而达到净化和分离的目的。
9.5.3 常用膜分离设备分离原理
在阴极与阳极之间，放置着若干交替排列的阳膜与阴膜，让水通过 两膜及两膜与两极之间所形成的隔室，在两端电极接通直通电源后 ，水中阴、阳离子分别向阳极、阴极方向迁移，由于阳膜、阴膜的 选择透过性，就形成了交替排列的离子浓度减少的淡室和离子浓度 增加的浓室。
第9章典型传输设备介绍
本章重点华为Metro 3000 SDH设备、中兴ZXWM M900 WDM设备、中兴 ZXCTN 6200 PTN 设备、 中兴 ZXMP M820 OTN设备等的单板组成及功能。
9.1 华为Metro 3000 SDH设备
华为Metro 3000（2500+）作为华为公司Metro系 列产品之一，主要用于数据通信网络中汇接层的 业务汇聚；在骨干层业务量较小的网络应用中， 也可作为骨干层传输设备；在接入层大业务量的 网络应用中，也可以作为接ห้องสมุดไป่ตู้层传输设备。
插槽位置 5#、6#槽位 3#、4#槽位 1#~4#槽位 1#~4#槽位 1#~4#槽位 1#~4#槽位 1#~4#槽位 1#~4#槽位 1#~4#槽位 1#~4#槽位 7#、8#槽位
9#槽位
款产品。 ZXCTN 6100做为紧凑型融合的IP传送平台，为1U高的盒式
设备，主要定位于网络接入层，可用作多业务接入设备和 边缘网关设备。 ZXCTN 6200 和 ZXCTN 6300 为机架式设备，采用基于 ASIC 的集中式分组交换架构，提供设备级关键单元冗余 保护，ZXCTN 6200 主要定位于网络接入层和小容量的汇 聚层，ZXCTN 6300主要定位于网络的汇聚层。
9.2.2 单板介绍
功率放大部分主要应用的单板有： （1）功率放大板：OBA/SDMT （2）前置放大板：OPA/SDMR （3）中继放大板：OLA （4）分布式拉曼放大板：DRA （5）遥泵放大板：ROPA 监控部分主要应用的单板有： （1）终端光监控通道：OSCT （2）线路光监控通道：OSCL （3）光性能检测板：OPM （4）光波长检测板：OWM （5）开销处理板：OHP （6）风扇控制板：FCB （7）电源监控板：PWSB （8）主控板：NCP
9.1 华为Metro 3000 SDH设备
华为Metro 3000（2500+）作为华为公司Metro系 列产品之一，主要用于数据通信网络中汇接层的 业务汇聚；在骨干层业务量较小的网络应用中， 也可作为骨干层传输设备；在接入层大业务量的 网络应用中，也可以作为接ห้องสมุดไป่ตู้层传输设备。
插槽位置 5#、6#槽位 3#、4#槽位 1#~4#槽位 1#~4#槽位 1#~4#槽位 1#~4#槽位 1#~4#槽位 1#~4#槽位 1#~4#槽位 1#~4#槽位 7#、8#槽位
9#槽位
款产品。 ZXCTN 6100做为紧凑型融合的IP传送平台，为1U高的盒式
设备，主要定位于网络接入层，可用作多业务接入设备和 边缘网关设备。 ZXCTN 6200 和 ZXCTN 6300 为机架式设备，采用基于 ASIC 的集中式分组交换架构，提供设备级关键单元冗余 保护，ZXCTN 6200 主要定位于网络接入层和小容量的汇 聚层，ZXCTN 6300主要定位于网络的汇聚层。
9.2.2 单板介绍
功率放大部分主要应用的单板有： （1）功率放大板：OBA/SDMT （2）前置放大板：OPA/SDMR （3）中继放大板：OLA （4）分布式拉曼放大板：DRA （5）遥泵放大板：ROPA 监控部分主要应用的单板有： （1）终端光监控通道：OSCT （2）线路光监控通道：OSCL （3）光性能检测板：OPM （4）光波长检测板：OWM （5）开销处理板：OHP （6）风扇控制板：FCB （7）电源监控板：PWSB （8）主控板：NCP
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压力推动膜工艺的分类比较
20.0 10.0 渗透 纳滤 1.0
>2.8，<0.006 2.0左右，0.0009~0.009
超滤
压差/Mpa
0.1
0.3~1.0，0.007~0.2
微滤
0.1~0.3，0.09~20 <0.1，15~100
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（2）自清式格栅
动力装臵、机架、犁形耙齿、 清洗机构及电控箱等组成。
3 1 2
传动装臵：悬挂式 涡轮减速机。
4 5 6
7
耙齿：采用工程塑料（ABS、 尼龙）或不锈钢。
图8.13 自清式格栅运行示意图
1—飘浮物；2—犁形粑齿； 3—栅渣；4—压力喷淋管；5—链轮；6—橡胶刷；7—污物盛器
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9.1.2 加压溶气气浮设备
工作原理
在一定压力（300~400kPa）下，将空气溶于欲处理水 中并达到饱和，然后将饱和溶液突然降至常压，溶解 在水中的空气即以微小气泡（气泡直径约为20~100μm ）释放出来，数量众多的微小气泡与水中呈悬浮状态 的颗粒相互粘附，形成密度比水小的带气颗粒，产生 上浮作用。
工作原理
气浮分离设备是向水中加入压缩空气，空气在水中形 成高度分散的微小气泡，微小气泡作为载体与固体颗 粒粘附，将水中的悬浮颗粒浮于水面形成浮渣，从而 实现固液分离。
适用条件
水中靠自然沉降或上浮难以去除的乳化油或相对密度 近于1 的微小悬浮颗粒。
分类
微孔布气气浮设备 压力溶气气浮设备（应用最广泛） 电解气浮设备
第9章 分离设备
分离设备的用途及分类
用途
− 通过一定的技术方法和手段（分离设备）将水中杂 质与水分离开来。
分类
− 物理法分离设备 − 物理化学法分离设备
常用分离设备
− 气浮分离设备 − 筛滤设备（格栅、滤网） − 砂滤设备 − 膜分离设备
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9.1 气浮分离设备
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29
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9.5.2 膜分离设备分类
DD Dialysis) 渗 析 设 备 （ 电 渗 析 设 备 ED ( Electrodia lysis ) 反 渗 透 设 备 (Reverse Osmosis) RO ( Nanofiltra tion) NF 纳 滤 设 备 膜分离设备 ( Ultrafiltr ation) 超 滤 设 备 UF 微 滤 设 备 (Microfiltr ation) MF (Gas Permeation ) 气 体 分 离 设 备 渗 透 汽 化 设 备 (Pervaporat ion) Liquid Membrane ) 液 膜 分 离 设 备 （
水泵吸水管吸气气浮设备
原理：在水泵吸水管上开一孔，接一根吸气管，在吸 气管上安装进气量调解阀和计量仪表。当水泵运行时 ，吸水管为负压，将空气吸入水泵吸水管，在水泵叶 轮的高速搅拌和剪切作用下形成气水混合体，进入气 浮池后，气泡与水中固体颗粒粘附，载着水中固体颗 粒上浮，实现固液分离。 优点：结构简单。 缺点：
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图8.12 链条回转式机械格栅
1—驱动机构；2—主传动链轮轴；3—从动链轮轴；4—齿粑；5—机架；6—卸料溜板
由驱动机构、主传动链轮轴、从动链轮轴、牵引链、齿耙、 过力矩保护装置和机架等组成。
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（1）链条回转式格栅
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XG型旋转式格栅除污机
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（3）旋臂式弧形格栅
旋臂绕固定的传动轴旋转，带动耙齿作圆周运动，旋臂每 旋转一周耙污2次。
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图8.14 旋臂式格栅结构示意图
1—带电机减速机；2—联轴器； 3—传动轴；4—旋臂；5—粑齿 6—轴承座；7—除污器；8—弧形格栅条
组成
主要由加压溶气装置、溶气释放装置和固—液或液— 液分离装置。
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9.1.2 加压溶气气浮设备
加压溶气气浮设备工艺图
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溶气罐
溶气罐是一个耐压密 封钢罐，空气与水在罐 内混合、溶解。 为了提高溶气量和速 度，增大容积利用系率， 罐内常设若干隔板或填 料。 影响溶气罐效率的主 要因素是：填料特性、 填料层高度、罐内液位 高度、布水方式和温度 等。
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（5）伸缩耙式弧形格栅
耙臂在重力作用下沿旋转轴下降，通过电动液压驱动机 构将齿耙插入栅片自下而上耙污。
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液压传动伸缩粑式弧形格栅
1—电动液压驱动机构；2—粑臂；3—除污器；4—齿粑；5—格栅架；6—齿粑移动路径
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平面格栅
悬挂式 固定式
后清式 （后置式） 自清式（栅片 移动式）
湿式 曲柄式 阶梯形
（1）链条回转式格栅
特点：设备结构简 单，制造方便，传 动部件均在水面以 上，维护方便，占 地面积小，传动链 条和链轮均设计在 液面以上，可防止 水中垃圾的侵入和 卡阻，该机型适用 于深池。
9.5 膜分离设备
概述
膜分离设备分类 常用膜分离设备分离原理 膜分类 几种常用膜介绍 膜分离装臵
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9.5.1 概 述
1、膜的概念
膜是一种物料薄层，具有半透性（对透过的物质有选择 性，或膜对不同物质具有不同的透过速率）。
区别于生物膜，生物膜或称固定膜（fixed film)；这里说 的膜（membrane)。
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溶气释放器外型
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9.1.2 加压溶气气浮设备
平流气浮池
竖流气浮池
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9.1.2 加压溶气气浮设备
加压溶气气浮设备的特点
空气气泡数量多、气泡微细、颗粒均匀、密集 度大、上浮稳定、对液体扰动微小、气浮效果 好、设备比较简单、便于维护管理。
− 水泵吸气量限制，对泵有影响； − 气泡在水泵内破碎得不够完全，黏度大，处理效果不够理想。
应用：一般主要用于去除石油废水。
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9.1.1 微孔布气气浮设备
射流气浮设备
射流气浮设备主要包括射流器和气浮池（或气浮罐） （简单）
扩散气浮设备
扩散气浮设备主要由气浮池（罐）、空气压缩机、扩 散板或微孔板组成。
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（4）摆臂式弧形格栅
摆臂式：通过四连杆机构，使摆臂下端的齿耙运行呈曲线轨迹，齿 耙上行除污，当齿耙到达弧栅顶部时，带缓冲装臵的刮渣板把污物 推卸至盛污器内，与此同时摆臂将耙齿退出栅片，随即下行复位。
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水流方向
摆臂式格栅结构示意图
1—弧形格栅条；2—刮渣板架； 3—曲柄；4—双出轴减速箱；5—摇杆 6—摇臂及齿粑；7—带电机的减速机；8—齿粑缓冲器
2、膜分离设备
膜分离设备是利用膜的选择透过性进行分离以及浓缩水 中离子或分子的设备；通过膜分离设备可实现混合物的 组分分离。
条件：膜；组分存在差别。
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9.5.1 概 述
膜分离过程
选择性透膜
膜上游
透膜
膜下游
膜分离过程原理：以选择性透膜为分离介质，通过在膜 两边施加一个推动力（如浓度差、压力差或电位差等）时， 使原料侧组分选择性地透过膜，以达到分离提纯的目的。通 常膜原料侧称为膜上游，透过侧称为膜下游。
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9.1.1 微孔布气气浮设备
工作原理：
利用机械剪切力，将混合水中的空气粉碎成微 细气泡，从而进行气浮。
按气泡粉碎方法可分为：
水泵吸水管吸气气浮设备； 射流气浮设备； 叶轮气浮设备； 扩散气浮设备。
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9.1.1 微孔布气气浮设备
分类 前清式 （前置式） 传动方式 牵引部件工况 液压 旋臂式 摆臂式 臂式 回转臂式 伸缩臂 三索式 钢丝绳 链式 二索式 干式 格栅形状 弧形 移 动 式 格栅安装形式 固定式 台车式 代表性格栅 液压传动伸缩臂式弧形格栅 摆臂式弧形格栅 旋臂式弧形格栅 移动式伸缩臂格栅 钢丝绳牵引移动式格栅 葫芦抓斗式格栅 三索式格栅 滑块式格栅 高链式格栅 爬式格栅 回转式多耙格栅 背耙式格栅 回转式固液分离机 阶梯式格栅
9.2.2 滤网
转鼓式旋转滤网
构造：转鼓池、转鼓滤网、传动装置、挤压装置
和除渣装置。
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工作过程： − 需处理水进入转鼓池后，转鼓绕水平轴旋转，水由转鼓外 进入，水中细小的杂物被截留在鼓外，并随转鼓转出，经 滤渣挤压轮挤压脱水，最后用刮刀刮下。
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人工清理格栅 机械格栅
固定平面式 旋转式，水处理工艺中比较常用。
9.2.1 格栅
1、人工清理格栅
操作平台 格栅
45° 60°
剖面
栅条 滤水板
平面
图8.11
人工清理格栅
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9.2.1 格栅
2、机械格栅
机械格栅一般由拦截污染物的格栅、清除格栅所拦截污染 物的齿耙、带动齿耙运动的牵引部件及传动装臵等组成。 形式和分类