废水的物理处理(除油过滤分离).ppt

第一篇矿山水污染及其防治 南华大学核资源学院 废水的物理处理法的去除对象是漂浮物 悬浮物质 采用的处理方法与设备主要有 筛滤截留法 筛网 格栅 滤池与微滤机等 重力分离法 沉淀池 隔油池与气浮池等 离心分离法 离心机与旋流分离器等 第一节筛滤第二节调节池第三节沉淀与上浮 气浮 第四节除油第五节过滤第六节离心分离与磁分离 第二章废水的物理处理法 第四节除油 1 含油废水的来源含油废水主要来源于石油 石油化工 钢铁 焦化 煤气发生站 机械加工等工业企业 肉类加工 牛奶加工 洗衣房 汽车修理车间等 废水中都含有很高的油 油脂 在一般的生活污水中 油脂占总有机质的10 每人每天产生的油脂可按0 015kg估算 废水中所含油类 除重油的比重可达1 1以上外 其余的比重都小于1 本节重点讨论介绍含油比重小于1的含油废水的处理 第四节除油 2 废水中的油类的分类 浮油 油珠粒径较大 一般大于100 m 易浮于水面 形成油膜或油层 分散油 油珠粒径一般为10 100 m 以微小油珠悬浮于水中 不稳定 静置一定时间后往往形成浮油 乳化油 油珠粒径小于10 m 一般为0 1 2 m 往往因水中含有表面活性剂使油珠成为稳定的乳化液 溶解油 油珠粒径比乳化油还小 有的可小到几nm 是溶于水的油微粒 通常利用化学或生化方法将其分解去除 油类在水中的存在形式可分为浮油 分散油 乳化油和溶解油4类 1 浮油和分散油 采用重力分离法去除 2 乳化油 采用气浮法 电解法 混凝沉淀法去除 3 溶解油 以分子状态溶解于水中 通常利用化学或生化方法将其分解去除 除油方法 除油装置 隔油池 是利用油类自然上浮法分离 去除含油废水中可浮油和分散油 常用的有平流隔油池和波纹板隔油池 除油罐 可去除浮油和分散油 含油废水通过进水配水室的配水支管和配水头流入除油罐内 在罐内废水自上而下缓慢流动 靠油水的密度差进行油水分离 分离出的废油浮至水面 然后流入集油槽 经过出油管流出 废水则经集水头 集水干管 中心柱管和出水总管流出罐外 气浮除油 废水或一部分气浮池出水用压缩空气加压到0 34 4 8mpa 使溶气达到饱和 当此被压缩过的气液混合物被置于正常大气压下的气浮设备中时 微小的气泡即从溶液中释放出来 油珠即可在这些小气泡作用下上浮 结果使这些物质附着在或包裹在絮状物中 气 固混合物上升到池表面 即被撇出 澄清的液体从气浮池的底部流出 其中一部分要循环流回至加压室 隔油池的构造与沉淀池类似 目前常用的有平流隔油池和波纹板隔油池 石油开采与炼制 煤化工 石油化工及轻工等行业的生产过程排出大量含油废水 油品相对密度一般都小于1 只有重焦油相对密度大于1 如果油珠粒径较大 呈悬浮状态 则可利用重力进行分离 这类设备通称为隔油池 一 平流隔油池 1 基本构造 类似于平流沉淀池 普通平流隔油池与沉淀池相似 废水从池的一端进入 从另一端流出 由于池内水平流速很小 进水中的轻油滴在浮力作用下上浮 并且聚积在池的表面 通过设在池面的集油管和刮油机收集浮油 浮油一般可以回用 相对密度大于1的油粒随悬浮物下沉 一 平流隔油池 1 基本构造 类似于平流沉淀池 构造简单 便于运行管理 除油效果稳定 可去除的最小油珠粒径为100 150um 可将废水中含油量从400 1000mg l降至150mg l以下 去除效率达70 以上 池体较大 占地面积大 隔油池的进水端一般采用穿孔墙进水 在出水端采用溢流堰 2 平流隔油池的设计1 设计参数 停留时间一般为1 5 2 0h 水平流速很低 一般为2 5mm s 最大不超过15mm s 有效水深为1 5 2 0m 池宽 池深 0 3 0 4 池长 池深 4 超高 0 4m 池上应加盖板 以防止石油气味的散发 同时还起着防雨 防火和保温作用 平流隔油池一般不少于两个 2 平流隔油池设计计算 两种方法 a 按油粒上浮速度计算法 值与速度比 v u 的关系 修正的斯托克斯公式 式中水的密度和粘度可分别由图中或表中查得 隔油池的过水断面面积 隔油池每个格间的有效水深和池宽比 h b 宜取0 3 0 4 有效水深一般为1 5 2 0m 隔油池的长度l为 隔油池每个格间的长宽比l b 不宜小于4 0 2 平流隔油池设计计算 b 按废水的停留时间计算法 二 波纹板隔油池 1 基本构造 波纹板隔油池的占地面积只有平流式的1 4 1 3 除油效率为70 80 平流式为60 70 另外 对于难以处理的含油废水 采用气浮除油也是一个很好的方法 2 波纹板隔油池的设计参数 1 池内斜板大多数采用聚酯玻璃钢波纹板 2 斜板倾角取45o 斜板间距为30 50mm 3 停留时间 30min 4 表面水力负荷为0 6 0 8m3 m2h 为了防止油类物质附着在斜板上 应选用不亲油材料做斜扳 但实际上比较困难 所以 在斜板隔油池的运行中也常有挂油现象 应定期用蒸汽及水冲洗 防止斜板间堵塞 废水含油量大时 可采用较大的板间距 或管径 含油量小时 间距可以减小 二 波纹板隔油池 注意事项 平流式和波纹板式隔油池的特性比较 第五节过滤 一 过滤的作用 一 过滤理论 1 进一步去除废水二级处理后的生物絮体和胶体物质 显著降低出水的悬浮物含量和浊度 2 进一步降低出水的bod cod值 对重金属 细菌 病毒有很高的去除率 3 去除化学絮凝过程产生的铁盐 铝盐 石灰等沉积物 去除化学法除磷时水中不溶性磷 4 在活性炭吸附或离子交换之前 作为预处理设施 可提高后续处理装置的安全性和处理效率 5 在深度处理厂中 过滤能克服生物和化学处理的不规则性 从而提高回用的连续性和可靠性 二 过滤机理 悬浮颗粒被截留的机理 两阶段理论 由迁移与吸附组成 迁移 沉淀 扩散 惯性 阻截和水动力 见图9 2 吸附 范德华引力 静电力 以及某些化学键和某些特殊的化学吸附力作用 絮凝颗粒间的架桥作用 悬浮颗粒的迁移过程 第五节过滤 一 过滤理论 吸附与剥离ives mints争论ives 附着于滤料之上的悬浮颗粒在过滤过程中绝对不剥离 在过滤后期悬浮颗粒穿透滤层进入滤池是吸附效率降低的缘故 mints 吸附和剥离是过滤过程中同时存在的两个相反的现象 且剥离量与含污量成正比 剥离是悬浮颗粒穿透滤层进入滤池出水的原因 争论至目前的结果是mints理论已取得了优势 二 过滤机理 三 过滤系统的组成1 滤层滤层含污能力 单位体积滤层中的平均含污量称为 滤层含污能力 单位是g cm3或kg m3 采用单层水冲洗的石英砂滤料滤池是典型的水力分级滤料滤池 多层滤料滤池接近理想滤料滤池 最常见为双层和三层滤层 均质滤料过滤目前在实际生产中已经实现 如v型滤池 要实现均质滤料过滤 反冲洗时滤料层不能膨胀 滤料要求 具有吸附ss的表面积和一定的级配 机械强度高 化学稳定性好 最好能就地取材 货源充足 价格低廉 滤料种类 石英砂 无烟煤 大理石 石榴石 白云石 聚苯乙烯发泡塑料 纤维球 束 滤料 例如 单层石英砂滤料 由于滤料表层孔隙尺寸最小 而表层截污量最大 所以过滤一段时间后 表层孔隙被堵塞 甚至形成泥膜 使过滤阻力剧增 或者泥膜破裂 使水质恶化 从而必须停止过滤 此时 下层滤料截留杂质较少 未充分发挥滤料的截污作用 滤料层优化措施有 1 反粒度过滤 2 均质滤料 3 纤维球 束 滤料 滤料层优化措施 1 反粒度过滤 反粒度过滤指过滤时 滤料层中滤料粒径顺水流方向由大变小 以提高滤层含污能力的过滤方式 反粒度过滤方式有以下几种 上向流过滤 杂质分布较均匀 可提高滤层含污能力 延长过滤周期 但冲洗不干净 双向流过滤 结构比较复杂 很少采用 双层滤料滤池 滤料为无烟煤和石英砂 三层滤料滤池 滤料为无烟煤 石英砂和磁铁矿 滤料层优化措施 实现 反粒度 过滤有两种途径 一是改变水流方向 如 上向流 双向流 过滤 这种滤池结构复杂 操作不方便 应用上有一定的局限性 二是改变滤料层的组成 3 纤维球 束 滤料 2 均质滤料 均质滤料滤池沿深度方向不会出现水力分级 滤料组成和平均粒径沿深度方向基本均匀一致 保证滤料均匀的必要条件是反冲洗时滤料不膨胀 一般采用气水反冲洗 采用纤维球滤料时 对于下层的滤料由于受水压力而收缩 形成天然反粒度过滤 滤料层优化措施 承托层的作用 支撑滤料 防止滤料流失 均匀布水 2 承托层 承托层一般是配合管式大阻力配水系统使用 承托层设于滤料层和底部配水系统之间 反冲洗时配水不均匀的危害 滤池中砂层厚度分布不同 过滤时 产生短流现象 使出水水质下降 可能招致局部承托层发生移动 造成漏砂现象 3 配水系统 常见的配水系统有大阻力配水系统 小阻力配水系统 中阻力配水系统三种 其作用 反冲洗时 均匀分布反冲洗水 过滤时 均匀集水 1 大阻力配水系统 2 小阻力配水系统 3 中阻力配水系统 穿孔滤砖 钢筋混凝土穿孔滤板 穿孔管大阻力配水系统 大阻力配水系统的特点 配水均匀性好 结构复杂 但管道容易结垢 孔口水头损失大 因而要求反冲洗水压高 小阻力配水系统的特点 反冲洗水头小 配水均匀性较大阻力配水系统为差 当配水系统室内压力稍有不均匀 滤层阻力稍不均匀 滤板上孔口尺寸稍有差别或部分滤板受堵塞 配水均匀程度都会敏感地反映出来 滤池面积较大时 不宜采用小阻力配水系统 中阻力配水系统与小阻力配水系统类似 但其开孔比介于大阻力配水系统与小阻力配水系统之间 二 快滤池 快滤池的组成与工作过程 基本组成包括池体 滤料 配水系统与承托层 反冲洗装置等几部分 工作过程也都是过滤 冲洗两个阶段交替进行 滤池滤速及滤料组成 滤池的承托层一般由一定厚度的天然卵石或砾石组成 1 滤池反冲洗方法 单水高速反冲洗 气 水联合反冲洗 表面助冲加高速水流反冲洗 反冲洗强度 指单位面积滤层所通过的反冲洗流量 单位为l s m2 滤层膨胀度 l0 滤层膨胀前厚度 l 滤层膨胀后厚度 滤池冲洗 2 冲洗水的供给方式 两种 水泵冲洗 冲洗水塔或水箱冲洗 水泵冲洗的特点 投资省 但操作较为麻烦 在冲洗的短时间内耗电量大 往往会使厂区内供电网负荷骤增 冲洗水箱的特点 造价高 但操作简单 专用水泵小 耗电量较均匀 三 普通快滤池的设计 1 滤池的个数及单池面积滤速相当于滤池负荷因此滤池总面积 f q v滤池个数 n f f f 单池面积 2 滤池尺寸的确定一般单个滤池的长宽比可参考下表 滤池总深度包括 1 滤池保护高度 0 2 0 3m 2 滤层表面以上水深 1 5 2 0m 3 滤层厚度 单层砂滤料一般为0 7m 双层及多层滤料一般为0 7 0 8m 4 承托层厚度 可查表 5 滤池总深度一般3 0 3 5m 四 常见的其它类型快滤池 一 虹吸滤池 设计时注意点 当一格单元滤池反冲洗时 其所需的反冲洗水量不能大于同组其它格单元滤池的过滤水量之和 虹吸滤池的主要优点 无需大型阀门及相应的开闭控制设备 操作管理方便 易于实现自动化 不需要设置冲洗水塔或冲洗水泵 二 重力式无阀滤池 优点 运行全部自动 操作管理方便 节省大型阀门 造价较低 缺点 冲洗水箱建于滤池上部 滤池总高度较大 对总体高程布置带来困难 池体结构复杂 滤料处于封闭结构中 装 卸困难 三 压力滤池 四 微滤机 五 新型水力驱动转鼓式滤网过滤机 课后作业题 你知道吗 1 废水中的油品以哪几种状态存在 各用什么方法来处理 2 什么是滤层 料 的含污能力 截污容量 在选择滤料上有哪些基本要求 3 滤层反冲洗常用的方法有 和 第六节离心分离与磁分离 一 离心分离原理定义 利用快速旋转所产生的离心力使污水中的悬浮颗粒分离的过程叫离心分离 原理 利用快速旋转所产生的离心力使含有悬浮固体 或乳状油 的废水进行高速旋转 由于悬浮固体和废水的质量不同 因而所受到的离心力也将不同 质量大的悬浮固体 被甩到废水的外侧 质量轻的作向心运动 集中于离心设备最里面 当离心分离设备中分离颗粒密度大于介质密度时 分离颗粒被沉除在离心设备的最外侧 而当颗粒密度小于介质密度时 分离颗粒被 浮上 在离心设备最里面 因此离心设备包括离心沉降和离心浮上两种 第六节离心分离与磁分离 一 离心分离原理固体颗粒在离心力场中所受离心力与重力的比值 称为离心分离因素 用 表示 它是反映离心分离设备性能的重要指标 设m和m0分别为废水和固体颗粒的质量 旋转半径为r 角速度为w 则悬浮固体的离心力为 fc m m0 w2r悬浮固体的重力为 fg m m0 g悬浮固体的离心力与重力之比为 fc fg w2r g将w 2 n 60代入则 fc fg rn2 900 称为分离因素 1 n 分离效果好 2 r 分离效果好 3 密度差 颗粒与水 越大 分离效果越好 4 颗粒直径与分离效率有关 由以上公式可知 分离因素大小取决于离心装置的转速和半径的大小 fc fg rn2 900 而且 二 离心分离设备 按离心力产生方式不同 离心分离设备分为两种类型 水力旋流器 有压力式和重力式两种 特点是容器固定不动 由沿切向高速进入器内的废水本身旋转产生离心力 主要应用于废水的澄清和浓缩处理 以及高浊度河水的预处理 以代替庞大的预沉池 离心机 特点是由高速旋转的容器带动器内废水旋转产生离心力 从而达到离心分离的目的 压力式水力旋流器是含悬浮物的废水在水泵或其他外加压力的作用下 以切线方向进入旋流器后发生高速旋转 在离心力作用下 固体颗粒物被抛向器壁 并随旋流下降到锥形底部出口 澄清后的废水或含有较细微粒的废水 则形成螺旋上升的内层旋流 由上端中央溢流管排出 1 压力式水力旋流器 1 压力式水力旋流器 1 原理和设备 2 设计计算 重力式水力旋流器是水流在分离器内的旋转靠进出口的水位差压力 废水从切线方向进入器内 造成旋流 在离心力和重力作用下 悬浮颗粒甩向器壁并向器底水池集中 随时水得到净化 2 重力式水力旋流器 2 重力式水力旋流器 设计参数 表面负荷一般为25 30m3 m2 h 进水流速一般取1 0 1