工業(yè)廢水處理物理處理省公開課一等獎全國示范課微課金獎

第二章工業(yè)廢水物理處理（4）第七節(jié)離心分離第1頁離心分離物體作高速旋轉(zhuǎn)時，會產(chǎn)生離心力場。利用離心力分離廢水中與水密度不一樣懸浮物處理方法，就是離心分離法。含懸浮物（或油）廢水作高速旋轉(zhuǎn)時，密度大于水懸浮固體被拋向外圍，而密度小于水懸浮物（如乳化油）則被推向內(nèi)層，將水和懸浮物從不一樣出口分別引出，即可使二者得以分離。第2頁離心分離1.原理顆粒受到凈離心力Fc=（m-mo）ω2r顆粒在水中凈重力Fg=（m-mo）g

α——分離原因接下頁第3頁

式中：ρ、ρo——分別為顆粒和水密度，kg/m3μ——水動力粘度，0.1pa·s當離心ρ>ρo，Uc>0，顆粒拋向周圍——離心沉降。

ρ<ρo，Uc<0，顆粒被推向中心——離心上浮。當d越小，（ρ—ρo）越小，μ越大，則Uc越小，顆粒越難分離。離心分離1.原理Uc——粒徑為d(m)顆粒分離速度(m/s)第4頁斯托克斯(stokes)定律Fc=(m-mo)ω2r第5頁

離心機：高速離心機（α>3000）中速離心機（α=1000～3000）常速離心機低速離心機（α<1000）（1）常速離心機：(ρ—ρo)較大時采取，用于污泥脫水，纖維回收。（2）高速離心機：(ρ—ρo)較小時采取，用于乳化油、蛋白質(zhì)回收。壓力式水力旋流器

水力旋流器重力式水力旋流器離心分離2.離心原理設備：離心機、水力旋流器第6頁壓力式水力旋流器（1）結(jié)構(gòu)與原理第7頁壓力式水力旋流器（1）結(jié)構(gòu)與原理第8頁1)確定分離器尺寸——按經(jīng)驗確定園筒直徑——D園筒高度——Ho=1.7D錐體高度——Hk=(D-d3)/2tgθ；錐體角度：θ=10～15°中心溢流管直徑——do=(0.25～0.3)D進水管直徑——d1=(0.25～0.4)D出水管直徑——d2=(0.25～0.5)D；出口流速6～10m/s。錐底直徑——d3=(0.5～0.8)do2)處理水量Q（L/min）Q=KDdo(△p/10)1/2式中：K——流量系數(shù)，K=5.5d1/D△P——進出口壓差，Kpa壓力式水力旋流器（2）壓力式水力旋流器設計：第9頁4)被分離顆粒極限直徑dc(cm)

式中：d1——進水管直徑,cm

φ——環(huán)流速度改變系數(shù)，約為0.1D/d1

μ——水動力粘度，Pa·s

Q——處理水量，cm3/s

h——中心流束高度，cm，約為錐體高度2/3，即h=（D—d3）/3tgθ；dc是判斷水力旋流器分離效果主要指標，極限直徑dc越小，分離效果越好。壓力式水力旋流器第10頁壓力式水力旋流器優(yōu)點：水力旋流器含有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、處理能力大，便于安裝檢修等優(yōu)點，適合用于各類小量工業(yè)廢水和高濁度河水中氧化鐵皮、泥沙能密度較大無機雜質(zhì)分離。缺點：設備輕易磨損，動力消耗較大。第11頁重力式水力旋流器（1）結(jié)構(gòu)與原理第12頁1.設計：（1）表面積

（m2）式中：q——表面水力負荷：取25～30m3/m2·h（2）有效水深Ho1)按停留時間t=15～20min計算：Ho=Qt/A2)按結(jié)構(gòu)尺寸確定：Ho=(0.7～1.2)DD——池直徑，D較大，采取較大系數(shù)，反之亦然。（3）緩沖層高度h1=0.8～1.2m（保護高度）。（4）進水管向下傾斜1～5°，管咀（zui）處流速V=0.9～1.1m/s。（5）所需水頭h（水頭差）。重力式旋流分離器——水力旋流沉淀池第13頁

式中：α——系數(shù)，試驗確定，普通為4.5；V——管咀處流速（進口處流速）0.9～1.1m/s；ξ——局部阻力系數(shù)；V1——進水管內(nèi)流速0.8～1.0m/s；

L——進水管長度，m；

I——進水管單位長度沿程損失。（6）應用——旋流沉淀池適于小流量工業(yè)廢水中比重較大無機雜質(zhì)分離，它廣泛用于回收軋鋼廢水中氧化鐵皮和可浮油，回收率可達90～95%，出水可循環(huán)使用。重力式旋流分離器——水力旋流沉淀池第14頁重力式水力旋流器優(yōu)點：運行費用低、管理方便。設備磨損小，動力消耗省。缺點：沉淀池地下部分深度較大、施工難度大。第15頁第七節(jié)隔油、吸油和破乳第二章工業(yè)廢水物理處理（4）第16頁含油廢水來源石油開采及加工工業(yè)固體燃料熱加工紡織工業(yè)中洗毛廢水輕工業(yè)中制革廢水鐵路及交通運輸工業(yè)屠宰及食品加工機械工業(yè)中車削工藝中乳化液石油開采石油煉制石油化工帶水原油分離水鉆井提鉆時設備沖洗水井場及油罐區(qū)地面降水生產(chǎn)油水分離過程,油品、設備洗滌、沖洗過程焦化含油廢水焦爐氣冷凝水洗煤氣水各種儲罐排水第17頁油狀態(tài)呈懸浮狀態(tài)可浮油呈乳化狀態(tài)乳化油呈溶解狀態(tài)溶解油油滴粒徑較大，能夠依靠油水密度差而從水中分離出來，對于石油煉廠廢水而言，這種狀態(tài)油普通占廢水中含油量60%~80%左右。粒徑：60μm以上平流分離100～150μm；斜板60μm以上非常細小油滴，因為其表面有一層由乳化劑形成穩(wěn)定薄膜，妨礙油滴合并，故不能用靜沉法從廢水中分離出來；若能消除乳化劑作用，乳化油劑可轉(zhuǎn)化為可浮油，稱為破乳。乳化油經(jīng)過破乳之后，就能用沉淀法分離。細分散油粒：10～60μm乳化油：粒徑<10μm油品在水中溶解度非常低，只有幾個毫克每升。溶解油：5～15mg/L第18頁油污染對環(huán)境危害含油廢水侵入土壤孔隙間形成油膜，產(chǎn)生堵塞作用，致使空氣、水分及肥料均不能滲透土中，破壞土層結(jié)構(gòu)，不利于農(nóng)作物生長,甚至導致農(nóng)作物枯死。含油廢水排入水體后將在水面上產(chǎn)生油膜，妨礙大氣中氧向水體轉(zhuǎn)移，使水生生物處于嚴重缺氧狀態(tài)而死亡。在灘涂上還會影響?zhàn)B殖和利用。含油廢水排入城市溝道，對溝道、從屬設備及城市污水處理廠都會造成不良影響。土壤溝道水體第19頁廢水從池子一端流入池子，以較低水平流速流經(jīng)池子，流動過程中，密度小于水油粒上升到水面，密度大于水顆粒雜質(zhì)沉于池底，水從池子另一端流出。隔油池出水端設置集油管。平流式隔油池第20頁特點：結(jié)構(gòu)簡單，便于運行管理，油水分離效果穩(wěn)定。平流式隔油池可去除最小油滴直徑為100-150μm，對應上升速度不高于0.9mm/s。平流式隔油池設計與平流式沉淀池基本相同，按表面負荷設計時，普通采取1.2m3/（m2·h)；按停留時間設計時，普通采取2h。第21頁平流式隔油池計算Q——設計流量，m3/s；α——與池容積利用率和水流紊動情況相關修正參數(shù)；u0——油粒上浮速度，可取0.3~0.5mm/s；u0也可直接應用修正斯托克斯（Stokes）公式計算。1.隔油池表面積第22頁平流式隔油池計算μ0也可直接應用修正斯托克斯（Stokes）公式計算。ρ0——水密度，kg/m3；ρ1——油粒密度，kg/m3；μ——水絕對粘度，Pa.s；d——油粒直徑；Β——水中懸浮物影響，使油粒上浮速度降低系數(shù)。2.油粒上浮速度第23頁平流式隔油池計算2.過流斷面面積3.隔油池有效長度第24頁斜板式隔油池斜板式隔油池可去除最小油滴直徑為60μm，對應上升速度約為0.2mm/s。鐵路運輸、化工等行業(yè)使用小型隔油池，其撇油裝置是依靠水與油密度差形成液位差而到達自動撇油目標。小型隔油池第25頁二、斜板隔油池為提升單位池容積處理能力，采取斜板式隔油池。（利用水油比重不一樣產(chǎn)生壓差自動排油）第26頁第27頁浮油搜集和排除

（1）油層厚度不應大于0.25m。

（2）刮油機作用：

刮池面浮油和池底油泥（3）浮油搜集

在水面處應設集油管，搜集和排除浮油。集油管為直徑為200-300mm鋼管。

第28頁隔油池安全問題

（1）池表面應加蓋為了確保隔油池正常工作，池表面應加蓋，以防火、防雨、保溫及預防油氣散發(fā)，污染大氣。（2）冬季加溫在嚴寒地域或季節(jié)，為了增大油流動性，隔油池內(nèi)應采取加溫辦法，在池內(nèi)每隔一定距離，加設蒸汽管，提升廢水溫度。

第29頁吸附法利用比表面積較大親油疏水多孔吸油材料，從水面吸附浮油，然后設法從吸附劑中回收浮油，吸附劑能夠重復利用。依據(jù)吸附劑性質(zhì)能夠分為炭質(zhì)吸附劑、無機吸附劑和有機吸附劑三種。（1）炭質(zhì)吸附劑：活性炭——去除二甲苯、苯、甲苯。

可與溴作用制成溴化活性炭，再與二乙烯三胺作用，使其表面接有胺或季胺鹽集團。其它：煤粉、礦渣、泥炭等吸油第30頁吸附法（2）無機吸附劑：分為天然吸附劑與人工吸附劑，價格廉價，再生輕易。天然無機吸附劑有沸石、珍珠粉、二氧化硅、硅藻土、白土、膨潤土等。人工合成無機吸附劑有鋁、鈣、鎂、鋅化合物以及一些磁性物質(zhì)。（3）有機吸附劑：分為天然或天然改性、及人工合成吸附劑，吸油能力很好。吉貝纖維、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯吸油滿足條件：吸油量大、吸水量小，吸油速度快，重復使用次數(shù)多，壓縮回彈性好。第31頁當油和水相混，又有乳化劑存在時，乳化劑會在油滴與水滴表面上形成一層穩(wěn)定薄膜，這時油和水就不會分層，而呈一個不透明乳狀液。當分散相是油滴時，稱水包油乳狀液；當分散相是水滴時，則稱為油包水乳狀液。乳化油及破乳方法第32頁乳化油主要起源含油（可浮油）廢水在溝道與含乳化劑廢水相混合，受水流攪動而形成以洗滌劑清洗受油污染機械零件、油槽車等而產(chǎn)生乳化油廢水依據(jù)生產(chǎn)工藝需要而人為制成第33頁破乳基本原理：破壞液滴界面上穩(wěn)定薄膜，使油、水得以分離。投加換型乳化劑：投入適量“換型劑”后，在水包油（或油包水）乳狀液轉(zhuǎn)型為油包水（或水包油）乳狀液過程中，存在著一個轉(zhuǎn)化點，這時乳狀液非常不穩(wěn)定，油水可能形成份層。投加某種本身不能成為乳化劑表面活性劑：如異戊醇，從兩相界面上擠掉乳化劑而使其失去乳化作用。破乳方法介紹第34頁攪拌、振蕩、轉(zhuǎn)動：經(jīng)過猛烈攪拌、振蕩或轉(zhuǎn)動，使乳化液滴猛烈相碰撞而合并。過濾：如以粉末為乳化劑乳狀液，能夠用過濾法攔截被固體粉末包圍油滴。改變溫度：改變?nèi)榛簻囟葋砥茐娜榛悍€(wěn)定。一些乳化液必須投加化學藥劑破乳，如鈣、鎂、鐵、鋁鹽類或無機酸、堿、混凝劑等。破乳方法介紹第35頁氣浮法

第八節(jié)氣浮法第36頁基本概念：

向水中通入空氣，利用空氣產(chǎn)生微小氣泡作為載體粘附于廢水中懸浮污染物，使其浮力大于重力和阻力，從而使污染物上浮至水面，形成泡沫，然后用刮渣設備自水面刮除泡沫，實現(xiàn)固液或液液分離過程稱為氣浮。懸浮顆粒與氣泡粘附原理：水中懸浮固體顆粒能否與氣泡粘附主要取決于顆粒表面性質(zhì)。顆粒表面易被水濕潤，該顆粒屬親水性；如不易被水濕潤，屬疏水性。親水性與疏水性可用氣、液、固三相接觸時形成接觸角大小來解釋。在氣、液、固三相接觸時，固、液界面張力線和氣液張力線之間夾角稱為濕潤接觸角以θ表示。第37頁第38頁氣泡與懸浮顆粒粘附形式氣粒吸附氣泡頂托氣泡裹夾第39頁

浮上法處理工藝必須滿足下述基本條件：必須向水中提供足夠量細微氣泡；必須使污水中污染物質(zhì)能形成懸浮狀態(tài)；必須使氣泡與懸浮物質(zhì)產(chǎn)生粘附作用。第40頁化學藥劑投加對氣浮效果影響普通疏水性或親水性物質(zhì)，均需投加化學藥劑，以改變顆粒表面性質(zhì)，增加氣泡與顆粒吸附。這些化學藥劑分為下述幾類：混凝劑浮選劑助凝劑抑制劑調(diào)整劑各種無機或有機高分子混凝劑，它不但能夠改變污水中懸浮顆粒親水性能，而且還能使污水中細小顆粒絮凝成較大絮狀體以吸附、截留氣泡，加速顆粒上浮。第41頁浮選劑大多數(shù)由極性-非極性分子組成。當浮選劑極性基被吸附在親水性懸浮顆粒表面后，非極性基則朝向水中，這么就能夠使親水性物質(zhì)轉(zhuǎn)化為疏水性物質(zhì)，從而能使其與微細氣泡相粘附。浮選劑種類有松香油、石油、表面活性劑、硬脂酸鹽等?；瘜W藥劑投加對氣浮效果影響普通疏水性或親水性物質(zhì)，均需投加化學藥劑，以改變顆粒表面性質(zhì)，增加氣泡與顆粒吸附。這些化學藥劑分為下述幾類：混凝劑浮選劑助凝劑抑制劑調(diào)整劑第42頁化學藥劑投加對氣浮效果影響普通疏水性或親水性物質(zhì)，均需投加化學藥劑，以改變顆粒表面性質(zhì)，增加氣泡與顆粒吸附。這些化學藥劑分為下述幾類：混凝劑浮選劑助凝劑抑制劑調(diào)整劑作用是提升懸浮顆粒表面水密性，以提升顆?？筛⌒?，如聚丙烯酰胺。第43頁化學藥劑投加對氣浮效果影響普通疏水性或親水性物質(zhì)，均需投加化學藥劑，以改變顆粒表面性質(zhì)，增加氣泡與顆粒吸附。這些化學藥劑分為下述幾類：混凝劑浮選劑助凝劑抑制劑調(diào)整劑作用是暫時或永久性地抑制一些物質(zhì)浮上性能，而又不妨礙需要去除懸浮顆粒上浮，如石灰、硫化鈉等。第44頁化學藥劑投加對氣浮效果影響普通疏水性或親水性物質(zhì)，均需投加化學藥劑，以改變顆粒表面性質(zhì)，增加氣泡與顆粒吸附。這些化學藥劑分為下述幾類：混凝劑浮選劑助凝劑抑制劑調(diào)整劑主要是調(diào)整污水pH值，改進和提升氣泡在水中分散度以及提升懸浮顆粒與氣泡粘附能力，如各種酸、堿等。第45頁★氣浮法應用

（1）分離水中細小懸浮物、藻類及微絮體；（2）回收有用物質(zhì)：如紙漿、細小纖維等；（3）代替二沉池，分離和濃縮活性污泥；（4）分離回收含油廢水中懸浮油及乳化油，如食油工業(yè)廢水中所含油脂；

（靠自然沉降或自然上浮難以去除）（5）分離表面活性物質(zhì)和金屬離子（加浮選劑）。第46頁按生產(chǎn)細微氣泡方法分微氣泡曝氣浮上法剪切氣泡浮上法加壓溶氣浮上法真空浮上法電解浮上法分散空氣浮上法溶解空氣浮上法浮上法類型第47頁電解廢水可同時產(chǎn)生三種作用：電解氧化還原；電解混凝；電氣浮。電解浮上法

第48頁電解浮上