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1、4.1沉降原理4.2影响沉降的因素4.3用于单元操作的各种浓缩机4.4高容量浓缩系统4.5重力沉降设计,第四章 重力浓缩,悬浮液的固液相分离过程的两段流程,第四章 重力浓缩,4.1 沉降原理,第二段是使浓缩的流体变为仅含少量水分的密实的固体。提供合格的澄清水产品和提供适当控制的浓缩泥浆的双重任务。,第一段是物理化学过程，常通过加入聚凝剂或絮凝剂促成悬浮液中分散的、不聚凝颗粒转化成为具有澄清溢流和浓密底流。这一段是可能进行高度控制的和高效率的，而且与操作规模无关。从建立第二段有同样效率所要求的条件来看，这一段的可靠性仍是十分重要的。,沉降试验,第四章 重力浓缩,4.1 沉降原理,A 含有均匀混合
2、且絮凝的悬浮液,B、C表示放置后不久的状况,D 悬浮液区消失和所有固体以沉淀的形式在。这一状态称为临界沉降点。,特点：在趋近该点以前固液界面与时间大约遵循直线关系。,沉降试验,第四章 重力浓缩,4.1 沉降原理,E 最终状态,D-E 沉淀的压缩过程发生在D和E之间，压缩阶段占用的时间成整个过程耗用时间的较大部分。进入沉淀中的液体在上面沉淀的重量作用下慢慢地被挤压出来。这个过程一直延续到絮团的重量和本身的机械强度间建立起平衡为止。,总过程的时间，完全取决于所用絮凝剂的类型。絮凝剂的选择对沉降过程起主要决定作用。,沉降试验,第四章 重力浓缩,4.1 沉降原理,区域1 澄清液区区域2 悬浮液区区域3
3、 自由沉降区区域4 压缩压实区,四个区域,沉降的影响因素,第四章 重力浓缩,4.2影响沉降的因素,球形或近似球形的颗粒(或聚凝物)显著地比相同重量的非球形的片状或针状颗粒下沉更迅速。,A、颗粒的性质,絮凝具有将一群尺寸不同和形状不规则的颗粒转变成相当好的圆形的团粒，可大大地改善悬浮液的沉降特性。,沉降的影响因素,第四章 重力浓缩,4.2影响沉降的因素,1、颗粒数量增加，单独的颗粒的下降速度；高浓度的悬浮液表现出 单个颗粒的沉降速度急剧地减少，由此导致颗粒群以大体相同的速度下降。因为进行沉降的是整体的沉降而不是单个颗粒的沉降故称这种运动为受阻运动。,沉降的影响因素,第四章 重力浓缩,4.2影响沉
4、降的因素,2、低浓度悬浮液自由下降 单个颗粒或絮凝团在回流液中独立活动和自由下降，而回流液则在它们之间向上移动。3、中浓度悬浮液沟道式的沉降 假如悬浮液高度是足够高的话，则进行沟道式的沉降。这些沟道具有与絮团同一数量级的直径而且是在诱发阶段发展形成的，在这诱发阶段中，回流液体量的增加迫使液体通过浆状主体而形成通路。,沉降的影响因素,第四章 重力浓缩,4.2影响沉降的因素,4、高浓度悬浮液 不可能形成回流液沟道，流体的流动只能是通过原始颗粒间的微小空隙，从而导致相对低的压缩速率。由于颗粒与颗粒架桥的结构，该结构含有相对大量的空隙水，且由于颗粒之间在接触点的摩擦力，该结构不易压塌。高浓度的悬浮液要
5、求相当高的悬浮液高度以便有效评价所能达到的沉降性能。,沉降的影响因素,第四章 重力浓缩,4.2影响沉降的因素,直径 靠近沉降颗粒的固定壁或边界的存在会干扰附近颗粒的正常流型，从而降低沉降速度。如果容器直径或平均直径与颗粒直径之比约大于100，容器壁对颗粒的沉降速度可视为没有影响。,A、颗粒的性B、浓度影响C、沉降容器,高度 容器提供的悬浮液高度一般并不影响沉降速度或最终获得的沉淀浓度。可是如果固体浓度高时，为使整个沉降过程期间包含自由沉降阶段容器必须提供足够的高度。,第四章 重力浓缩,4.3用于单元操作的各种浓缩机,4.3.1 基本相似点,2、悬浮液的重量浓度超过10而且发生干涉沉降。,4、为
6、了从尺寸和型式给定的浓缩机中获得最大可能的生产率，沉降速度应尽可能的高。,1、浓缩机或澄清槽是通过沉降分离在形成澄清液的情况下，单纯提高悬浮液浓度的工业设备。,3、可将浓缩设备设计成为间歇或连续操作的设备，且大多由相对浅的容器构成，从其顶部排出澄清液，浓缩的母液在底部排走,5、在多数情况下通过加入少量凝聚剂或絮凝剂可以人为地提高速度，面对于那些十分特殊的应用场合，通常应在全都试验了所推荐的各种类型的絮凝剂之后来选定。的变化情况。,第四章 重力浓缩,4.3用于单元操作的各种浓缩机,4.3.2 沉降容量,沉降容量与容器或槽的面积成正比，通常由悬浮液中固体的自由沉降或非压缩沉降速度确定，这种速度与液
7、体深度无关。,最低沉降速度的那个区将控制设备的尺寸，因为所有的固体最终必须通过此区。,第四章 重力浓缩,4.3用于单元操作的各种浓缩机,4.3.3 絮凝固体的浓缩容量,到达卸料浓度所需要的容器尺寸，取决于在连续操作的浓缩机中的真实条件下，固体的实际沉降速度与浓度的关系式。因此在确定浓缩机尺寸时，可靠性取决于用这个关系式的准确度。,如果沉降速度是浓度的单值函数，那么静态间歇沉降试验可获得完全满意的结果。,第四章 重力浓缩,4.3用于单元操作的各种浓缩机,4.3.3 絮凝固体的浓缩容量,到达卸料浓度所需要的容器尺寸，取决于在连续操作的浓缩机中的真实条件下，固体的实际沉降速度与浓度的关系式。因此在确
8、定浓缩机尺寸时，可靠性取决于用这个关系式的准确度。,如果沉降速度是浓度的单值函数，那么静态间歇沉降试验可获得完全满意的结果。,第四章 重力浓缩,4.3用于单元操作的各种浓缩机,4.3.4 浓缩机的设计,组成,驱动头,轴或转笼,回转耙臂,输送沉降的固体至卸料口，并且在压缩的沉淀中耙出沟道让水逸出以便获得相对紧密的和易于处理的底流浓度。,槽体,第四章 重力浓缩,4.3用于单元操作的各种浓缩机,4.3.4 浓缩机的设计,槽体,1、占总装置费用的5060，由钢、混凝土或钢筋混凝土组合而成。2、钢槽直径小子25m为较经济的方案。3、槽底常常是平的但机械耙臂向中心卸料处倾斜。用这种结构沉降的固体必然下层不
9、动以形成虚假的倾斜底。因为造价高，很少让钢底与耙臂一样倾斜。,第四章 重力浓缩,4.3用于单元操作的各种浓缩机,4.3.4 浓缩机的设计,支撑装置,支撑机械装置的方式主要取决于槽经。糟径较小时，可将驱动头支撑在加强结构或横跨槽体的桥路上面，而将粑臂固定在驱动轴上。糟径约大于25m时，钢或混凝土的固定中心柱支撑驱动头和机械装置。将耙臂固定在旋转驱动转笼上，而转笼又被栓接到主传动装置上。,第四章 重力浓缩,4.3用于单元操作的各种浓缩机,4.3.4 浓缩机的设计,供料筒,该筒由三个围绕圆筒内侧伸展的水平环板组成。料液被分成两股相等的切向进料液流。这些相向的液流的互相撞击破坏了不规则的进料液流速度并
10、促进了絮凝，因此改善了总的沉降速度和迟延效应。由于环板内侧完全敞开且不存在向上液流边缘来截留残渣，因此流入的料液不会堵住这种供料简。,第四章 重力浓缩,4.3用于单元操作的各种浓缩机,4.3.4 浓缩机的设计,把臂的结构,（a）通用的结构；（b)具有双斜度底面，且在内侧区有触变耙臂的供大直径槽用的结构；（c）为防止“泥圈”的形成并获得最大底流密度的供触变性粘泥使用的触变耙把臂；（d）Dorr-Oliver的管子结构,第四章 重力浓缩,4.3用于单元操作的各种浓缩机,4.3.4 浓缩机的设计,驱动型式,（a）通用的结构；（b)具有双斜度底面，且在内侧区有触变耙臂的供大直径槽用的结构；（c）为防止“泥圈”的形成并获得最大底流密度的供触变性粘泥使用的触变耙把臂；（d）Dorr-Oliver的管子结构,第四章 重力浓缩,4.3用于单元操作的各种浓缩机,4.3.4 浓缩机的设计,泵送系统,第四章 重力浓缩,4.3用于单元操作的各种浓缩机,4.3.4 浓缩机的设计,泵送系统,
