2.5　離心分離

2.5.1　原理與功能

離心分離是借助離心力，使密度不同的物質(zhì)進行分離的方法。由于離心機等設(shè)備可產(chǎn)生相當高的角速度，使離心力遠大于重力，于是溶液中的懸浮物便易于沉淀析出。

當懸浮物的廢水在高速旋轉(zhuǎn)時，由于懸浮顆粒和廢水的質(zhì)量不同，所受到的離心力大小不同，質(zhì)量大的被甩到外圈，質(zhì)量小的則留在內(nèi)圈，通過不同的出口將它們分別引導(dǎo)出來，利用此原理就可分離廢水中的懸浮顆粒，使廢水得以凈化。在離心力場內(nèi)，廢水懸浮顆粒所受到的離心力如下式：

式中，F為離心力，N；m，m₀分別為顆粒、廢水的質(zhì)量，kg；v為廢水旋轉(zhuǎn)的圓周線速度，m/s；r為旋轉(zhuǎn)半徑，m；n為轉(zhuǎn)速，r/min。

在重力場中，水中懸浮顆粒所受的重力（N）為：

N=（m-m₀）g

完成離心分離的常用設(shè)備是離心分離器或離心機。其分離性能常以分離因數(shù)表示。它是液體中顆粒在離心場（旋轉(zhuǎn)容器中的液體）的分離速度同它們在重力場（靜止容器中的液體）的分離速度之比，也就是顆粒沉速或浮速做比較的一個系數(shù)，其值可用下式計算：

式中，α為分離因數(shù)。

當r=0.1m、n=500r/min，α=28，可以看出其離心力大大超過了重力。轉(zhuǎn)速增加，α值提高更快。因此，在高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心場中廢水中懸浮物的分離效率將大為提高。

2.5.2　技術(shù)與裝備

用離心力使污染物與廢水分離。常用的設(shè)備有離心機、壓力式旋流分離器和重力式旋流分離器。

（1）離心機

按分離因數(shù)（離心力與重力的比值）劃分，有常速離心機和高速離心機兩種。

分離因數(shù)小于3000的為常速離心機，主要用于分離顆粒不太大的懸浮物。分離因數(shù)大于3000的為高速離心機，主要用于分離乳狀液和細粒懸浮液。按操作原理劃分，有過濾式離心機、沉降式離心機和分離式離心機3種。離心機由隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的圓筒（轉(zhuǎn)鼓）及外殼組成。

過濾式離心機的轉(zhuǎn)鼓壁上有孔，孔面覆以濾布，適用于分離含有晶粒和其他固體顆粒的懸浮液，如圖2-24所示。

沉降式和分離式離心機的轉(zhuǎn)鼓鼓壁無孔，用于分離不易過濾的懸浮液及乳濁液，或使懸浮液增濃。

（2）壓力式旋流分離器

廢水切向進入圓筒，沿器壁下旋，形成向下的外環(huán)流。較大的固體顆粒被甩向器壁，隨外環(huán)水下滑至底部排泥管排出。澄清水從底部朝上，形成向上的內(nèi)環(huán)水，最終通過中心溢流管至分離器頂部，由排水管排出分離器外。壓力式旋流分離器如圖2-25所示。

（3）重力式旋流分離機

重力式旋流分離器如圖2-26所示，水流在重力式水力旋流分離器內(nèi)的旋轉(zhuǎn)靠進出口水位差壓力。廢水從切線方向進入器內(nèi)，造成旋流，在離心力和重力作用下，懸浮顆粒甩向器壁并向器底水池集中，使水得到凈化。廢水中若有油等可浮在水表面上，用油泵收集。

2.5.3　離心機應(yīng)用與效果

離心機應(yīng)用狀況與脫水效率見表2-6。