[发明专利]一种有效促进水相中固体微粒沉积的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有效促进水相中固体微粒沉积的方法，属于沉降分离技术领域。

背景技术

工业生产或环境工程过程中，普遍存在水相或水体中含有胶体或固体微粒的情况，需将水相中含有的固体微粒与水相分离。通常采用的方法有：①过滤分离的方法；②自然沉降分离的方法；③自然沉降后再将底流过滤分离的方法。方法①工业生产上一般通过过滤设备实现，例如：厢式压滤机，带式过滤机，离心过滤机，圆盘过滤机，转鼓过滤机等，过滤分离对于一般固体微粒(直径大于5微米)的分离效果较好。过滤分离分离出的固体含水份较低，缺点是动力消耗大，固体微粒的直径越小，动力消耗越大，分离效率和效果也随之变差。方法②工业生产设备一般是采用浓密机或沉降槽。对于沉降速度较快的固体颗粒效果显著，对于微粒较小或难于沉淀的颗粒，沉降速度较慢，有些悬浮微粒很难自热沉降分离，需添加絮凝剂，以加快颗粒的沉积速度。沉降分离动力消耗较低，缺点是分离出的泥浆含水份较高。为保证分离效率和效果，对水相或水体中的固体微粒的含量有限制性要求，一般要求含固体量在8％至18％之间。方法③是工业生产中通常采用的方法，可有效减少动力消耗，缺点是需消耗化学试剂以起到絮凝的作用，同样有对料浆的含固体量的限制性要求。

固体微粒在水相中的沉降速度是沉降设备处理能力的决定性因素。加入絮凝剂会加快固体微粒的沉降速度，是因为絮凝剂可中和胶体或固体微粒的表面电荷，降低或消除颗粒间的排斥力，使颗粒结合在一起，组成较大的结合体。絮凝剂的选择和其作用效果受多因素影响，一般是通过试验研究进行筛选确定。研究在不使用絮凝剂的条件下，促使固体微粒在水相或水体中迅速沉降的方法，是本发明的基本思路。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有效促进胶体或固体微粒或乳化相包覆的固体微粒在水相或水体中沉降分离的方法。主要用于需将水相或水体中的胶体或固体微粒或乳化相包覆的固体微粒与水相分离过程，通过沉降达到固体与水相分离的目的，在无需使用絮凝剂的条件下，达到不亚于甚至优越于使用絮凝剂的沉降分离的速度、效率和效果。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种有效促进水相中固体微粒沉积的方法，其利用固体絮凝介质的表面物理与化学性质，促使水相或水体中的胶体或固体微粒或乳化相包覆的固体微粒在水相或水体中失稳，进而与水相或水体分离。所述固体絮凝介质具有一定形状，能中和水相或水体中胶体或固体微粒的表面电荷，降低或消除胶体或固体微粒间的排斥力，也能破坏乳化相，使被乳化相包覆的固体微粒失稳，进而在固体絮凝介质的表面吸附力作用下使胶体或固体微粒发生絮凝作用，促使微细的固体颗粒结合成较大的颗粒或聚集体，从而达到促进沉降分离的效果。

进一步的，所述固体絮凝介质的选择以表面能高、吸附能力强、中和水相或水体中胶体或固体微粒所带电荷能力强、破坏乳化相能力强为选择原则。

进一步的，所述固体絮凝介质加工或筛选出一定的形状，例如球体形状或类球体形状或柱体形状或环状或片状或薄膜状或丝状或纤维状。

进一步的，所述固体絮凝介质可以是陶瓷材料或金属材料或塑料或无机盐或矿石或砂石。

进一步的，所述固体絮凝介质优选为氧化铝陶瓷、聚氯乙烯PVC、聚丙烯PP、尼龙、不锈钢、石英砂、鹅卵石、焦炭、煤渣中的任意一种或二种或二种以上。

进一步的，所述固体絮凝介质的添加量与作业方式和絮凝作用时间密切相关，间断作业或连续作业都必须保证固体絮凝介质与待固液分离的料浆的接触时间，即絮凝作用时间，所述絮凝作用时间一般在5分钟至60分钟之间。

进一步的，将所述固体絮凝介质放入沉降分离设备中，将含有胶体或固体微粒或乳化相包覆的固体微粒的料浆加入其中，使料浆与固体絮凝介质充分接触，待固液分离的料浆会在絮凝介质的作用下迅速沉降与水相或水体分离。

进一步的，当待固液分离的料浆含固量较高或粒度分布较大或粒度较细时，为了促进分离，沉降分离设备可以配套辅助机械搅拌装置或空气搅拌装置，机械搅拌速度应缓慢，空气搅拌应控制通气量，机械搅拌装置或空气搅拌装置的搅拌均应设计为间歇式。

进一步的，所述料浆优选从固体絮凝介的下部加入沉降分离设备中，并从固体固体絮凝介的上部流出沉降分离设备。

进一步的，沉降分离设备还可以配套设计一由流量监测系统、底流监测系统和上清监测系统组成的监测系统，其中，流量监测系统用于在线监测和控制待固液分离料浆的流量，底流监测系统用于在线监测和控制底流的液固比，上清监测系统用于在线监测和控制上清液是否满足设计要求。