沉降分离过程的安全分析——重力沉降设备

　　1　降尘室　　

　　凭借重力沉降以除去气体中的尘粒的设备称为降尘室，如图8—3所示。在图8—3(b)中，含尘气体沿水平方向缓慢通过降尘室，气流中的尘粒除了与气体一样具有水平速度“外，受重力作用还具有向下的沉降速度gt。设含尘气体的流量为Qv，m3／s，降尘室的高为H，长为L，宽为B，三者的单位均为，n。若气流在整个流动截面上分布均匀，则流体在降尘室的平均停留时间(从进入降尘室到离开降尘室的时间)为
　　
　　若要使气流中直径大于等于d的颗粒全部除去，则需在气流离开设备前，使直径为d的颗粒全部沉降至器底。气流中位于降尘室顶部的颗粒沉降至底部所需时间最长，因此，沉降所需时间氏应以顶部颗粒计算。
　　
　　很显然，要达到沉降要求，停留时间必须大于至少等于沉降时间，即θ≥θt亦即
　　
　　由上式可知，降尘室的生产能力(达到一定沉降要求单位时间所能处理的含尘气体量)只取决于降尘室的沉降面积(BL)，而与其高度(H)无关。因此，降尘室一般都设计成扁平形状，或设置多层水平隔板称为多层降尘室。但必须注意控制气流的速度不能过大，一般应使气流速度<1．5m／s，以免干扰颗粒的沉降或将已沉降的尘粒重新卷起。
　　
　　降尘室结构简单，但体积大，分离效果不理想，即使采用多层结构可提高分离效果，也有清灰不便等问题。通常只能作为预除尘设备使用，一般只能除去直径大于50／μm的颗粒。

　　2　连续沉降槽
　　
　　沉降槽又称增稠器或澄清器，是用来处理悬浮液以提高其浓度或得到澄清液的重力沉降设备。
　　
　　如图8—4所示，沉降槽是一个带锥形底的圆形槽，悬浮液于沉降槽中心液面下0．3—1m处连续加入，颗粒向下沉降至器底，底部缓慢旋转的齿耙将沉降颗粒收集至中心，然后从底部中心处出口连续排出；沉降槽上部得到澄清液体，由四周连续溢出。
　　
　　为使沉降槽在澄清液体和增稠悬浮液两方面都有较好的效果，应保证有足够大的直径以获取清液，同时还应有一定的深度使颗粒有足够停留时间以获得指定增稠浓度的沉渣。
　　
　　为加速分离常加入聚凝剂或絮凝剂，使小颗粒相互结合成大颗粒。聚凝是通过加入电解质，改变颗粒表面的电性，使颗粒相互吸引而结合；絮凝则是加入高分子聚合物或高聚电解质，使颗粒相互聚成絮状。常见的聚凝剂和絮凝剂有AlCl₃、FeCl₃等无机电解质，聚丙酰胺、聚乙胺和淀粉等高分子聚合物。
　　
　　沉降槽一般用于大流量、低浓度、较轻颗粒悬浮液的处理。工业上大多数污水处理都采用连续沉降槽。