环境化学工程第2章 物理处理方法ppt课件

1、2 废水的物理处理方法废水的物理处理方法2.1 格栅格栅 2.2 沉沙池沉沙池2.3 沉淀沉淀2.4 隔油隔油2.5 聚结除油聚结除油2.6 气浮法（浮选法）除油气浮法（浮选法）除油2.7 离心分离离心分离2.8 过滤过滤1.;2021-03-28废水的物理处理方法废水的物理处理方法 沉淀：格栅，沉沙池，沉淀，隔油。沉淀：格栅，沉沙池，沉淀，隔油。 聚结除油：除去小油滴。聚结除油：除去小油滴。 气浮：除去更小油滴。气浮：除去更小油滴。 过滤：格栅，微孔过滤，膜过滤，深层过滤。过滤：格栅，微孔过滤，膜过滤，深层过滤。 萃取：去除有机物和重金属。萃取：去除有机物和重金属。 污水汽提：除去氨、氮。污

2、水汽提：除去氨、氮。22.1 2.1 格栅格栅 设置在污水处理场废水进口处，重力流主渠道上设置在污水处理场废水进口处，重力流主渠道上 阻挡粗大固形物阻挡粗大固形物 （草木、垃圾、纤维）（草木、垃圾、纤维） 防堵（闸门、机泵、管道）防堵（闸门、机泵、管道） 设设计计流流速速：0.45-1.0 m/s 32.2 沉沙池沉沙池 设置在提升设备和处理设施之前设置在提升设备和处理设施之前 去除去除0.2 mm以上的沙粒以上的沙粒 原原理理：自自然然沉沉降降 平平流流：水水平平流流速速0.15-0.3 m/s, t=30-60s, 水水深深0.25-1.2 m 竖流：上升流速竖流：上升流速0.02-0.1

3、 m/s, t=30-60 s 曝气曝气：水平流速：水平流速0.01-0.3 m/s, 水深水深2-4 m, 气量气量1-2 m3/m3废水废水 42.3 沉淀沉淀 2.3.1 分离对象分离对象 既可分离废水中原有的悬浮固体悬浮固体（如泥砂、铁屑、焦粉等），又可分离在废水处理过程中生成的次生悬浮物固体次生悬浮物固体，如化学絮凝体以及微生物絮凝体等。2.3.3 应用特点应用特点 分离方法简单易行，分离效果好简单易行，分离效果好，而且分离悬浮物又往往是废水处理系统不可缺少的予处理或后续处理工序，因此应用十分广泛。52.3.3 沉淀类型沉淀类型（1） 自由沉降自由沉降 自由沉降也叫离散沉降，是一种无

4、絮凝倾向或自由沉降也叫离散沉降，是一种无絮凝倾向或弱絮凝倾向的固体颗粒在稀溶液中的沉降。由于悬弱絮凝倾向的固体颗粒在稀溶液中的沉降。由于悬浮固体浓度低，而且颗粒间不发生粘合，因此在沉浮固体浓度低，而且颗粒间不发生粘合，因此在沉降过程中颗粒的形状、粒径和比重都保持不变，各降过程中颗粒的形状、粒径和比重都保持不变，各自独立的完成沉降过程。自独立的完成沉降过程。（2） 絮凝沉降絮凝沉降 絮凝沉降是一种絮凝性颗粒在稀悬浮液中的沉絮凝沉降是一种絮凝性颗粒在稀悬浮液中的沉降。虽然废水中的悬浮固体浓度不变，但在沉降过降。虽然废水中的悬浮固体浓度不变，但在沉降过程中各颗料之间能互相粘合成较大的絮体，因而颗程中

5、各颗料之间能互相粘合成较大的絮体，因而颗粒的物理性质和沉降速度不断发生变化。粒的物理性质和沉降速度不断发生变化。6（3） 成层沉降成层沉降(集团沉降集团沉降) 当悬浮物浓度较高、颗粒彼此很近时，颗当悬浮物浓度较高、颗粒彼此很近时，颗粒沉降受周围颗粒作用力干扰，但颗粒之间相粒沉降受周围颗粒作用力干扰，但颗粒之间相对的位置不变，成为一个整体的覆盖层共同下对的位置不变，成为一个整体的覆盖层共同下沉。此时，水与颗粒群之间形成一个清晰的界沉。此时，水与颗粒群之间形成一个清晰的界面，沉降过程实际上就是这个界面的下沉过程。面，沉降过程实际上就是这个界面的下沉过程。由于下沉的覆盖层必须把下面同体积的水置换由于

6、下沉的覆盖层必须把下面同体积的水置换出来，二者之间存在着相对运动，水对颗粒造出来，二者之间存在着相对运动，水对颗粒造成不可忽视的阻力，因此成层沉降成不可忽视的阻力，因此成层沉降又称为受阻又称为受阻沉降沉降。（4） 压缩压缩 当废水中的悬浮固体浓度很高时，颗粒之当废水中的悬浮固体浓度很高时，颗粒之间便互相接触，彼此支承。在上层颗粒重力的间便互相接触，彼此支承。在上层颗粒重力的作用下，下层颗粒间隙中的水被挤压出界面，作用下，下层颗粒间隙中的水被挤压出界面，颗粒相对位置发生变化，颗粒群被压缩。颗粒相对位置发生变化，颗粒群被压缩。72 2. .3 3. .4 4 沉沉降降理理论论概概述述 沉沉淀淀池池

7、分分类类 平流平流 竖流竖流 辐射辐射 斜板斜板 初初次次沉沉淀淀：生生物物处处理理的的预预处处理理，除除去去较较大大悬悬浮浮物物 二二次次沉沉淀淀：去去除除生生物物处处理理过过程程中中的的污污泥泥 8重力 gdFs361浮力 gdF362摩擦力 223uAFRe24, 1ReStokes 公式 34. 0Re3Re24,10Re13Fair 公式 44. 0,10Re1053Newton 公式 34:0sgduF层流（小颗粒） Re1 gdu2181Stokes 沉降公式 92 2. .4 4 隔隔油油 作作用用： 去去除除含含油油污污水水中中的的浮浮油油、粗粗分分散散油油 不易去除含油污水

8、中的乳化油、溶解油、细分散油不易去除含油污水中的乳化油、溶解油、细分散油 形形式式： 平平流流式式 斜斜板板式式 平平流流与与斜斜板板组组合合式式 原原理理： 182gdu24241048 . 0104SSS S：悬悬浮浮物物浓浓度度 182gdu=0.9=0.9- -0.95, 0.95, 上浮降低系数上浮降低系数 =1.35=1.35- -1.5, 1.5, 水流不均匀系数水流不均匀系数 182gdudcdc323H H- -R R 公公式式 液液滴滴可可动动系系数数 102.5 2.5 聚结除油（去除更小油滴，浅池原理）聚结除油（去除更小油滴，浅池原理） 油滴油滴 重力、浮力重力、浮力

9、聚结介质表面聚结介质表面 吸吸附附、润润湿湿 碰碰撞撞、聚聚结结 大大油油滴滴、油油膜膜 油水分离油水分离 聚聚结结介介质质 散堆：粒状（沙，核桃壳） ，纤维散堆：粒状（沙，核桃壳） ，纤维 整砌：斜板，平板，波纹板整砌：斜板，平板，波纹板 理理论论基基础础 聚结除油（乳化油的粗粒化）技术原理聚结除油（乳化油的粗粒化）技术原理11（3 3）进进口口液液滴滴分分布布符符合合对对数数正正态态分分布布 液液滴滴小小，球球形形，分分布布均均匀匀 ln2)/ln(expln21)(2ddddfppp（4 4）自由浮升，不考虑扰动、碰撞等）自由浮升，不考虑扰动、碰撞等 1 1 临临界界粒粒径径法法 u0

10、yc dp L h x y 0 A A 假假设设 （1 1）多多层层板板简简化化为为无无限限大大平平板板，一一维维流流动动 206hyhyuux（2 2）液液滴滴浮浮升升符符合合 H H- -R R 公公式式 cpgdu18212B B 临临界界粒粒径径，临临界界进进口口位位置置 临临界界进进口口位位置置：任任何何粒粒径径的的油油滴滴，只只要要进进口口位位置置合合适适，就就均均有有可可能能被被脱脱除除某某直直径径的的油油滴滴，在在出出口口处处正正好好被被脱脱除除所所对对应应的的进进口口位位置置为为临临界界进进口口位位置置 临界粒径：临界粒径： 临界进口位置为临界进口位置为 y yc c=0=0

11、 所所对应的粒径对应的粒径d dc c当直径大当直径大于于 d dc c能够能够完全脱除完全脱除 u0 yc dp L h x y 0 13u0 yc dp L h x y 0 C C 临临界界进进口口位位置置函函数数 dtsdu沿沿 x x、y y 方方向向分分解解 y x dp u ux sincosuudxudyx边界条件 y=yc， x=0 y=h， x=L 积分，得临界进口位置函数积分，得临界进口位置函数 0sincossin32230222030hLKhdhuyKhdhyuyupcpcc18/gK已知 dp yc Newton 法 临临界界粒粒径径：当当 y yc c= =0 0

12、时时，得得到到临临界界粒粒径径 d dc c sincos0KLKudc14D D 含油量计算含油量计算 某某一一直直径径 d dp p 的的油油滴滴，y yc ch h 之之间间全全部部脱脱除除，0 0y yc c 之之间间未未脱脱除除量量计计算算： )(100,pinyxdoutdfCbdyuhbuCcp小于 dc 出口含油量计算：0-dc之间积分 ccpdpdccpinpdoutoutddyhydfhCddCC00323,)()23)()(E 简化 板长 L=2-4m，h=20-40mm，=45 )(sincoscyhL临界进口函数 含油量 022332/cos23uLKdhhyhypc

13、c)(cos)()()(1)(cos1)(002002pdppdppinpdppinoutddhuLKddfdddfCddhuLKddfCCccc152 2 分分层层流流动动法法 液滴浮升 A 速度分布 液滴聚结 液液两相分层流动 液液两相分离 y x H= 假假设设 无限大平板 液膜均匀一致 一维定常流动 Navier-Stokes 方程 22sinyugxpxllll22sinyugxpxhhhh y0y16边边界界条条件件 界界面面速速度度相相等等 sxlxluuyuy,0, 00,xhsxhuyuuy界界面面速速度度滑滑动动 yxhhyxllyuyusxlxluuyuy,0, 00,x

14、hsxhuykuuyyxhhyxllyuyu17 界界面面速速度度滑滑动动- -连连续续 sxlxluuyuy,0, 00,xhsxhuykuuyyxhhyxllyuyusxlxluuyuy,0, 00,xhsxhuyuuyyxhhhlyxllyuyu2 界界面面速速度度相相等等，剪剪应应力力不不相相等等 18求求解解速速度度分分布布 01lxlxlVdyuu) 1() 1(1hxhxhVdyuusxlxluyyuyyu23622sxhxhuyyuyyu22) 1()2(121) 1(2) 1(311) 1(1) 1(6界界面面速速度度 u us s 用用剪剪切切了了条条件件 1123lhxh

15、lxlhsuuu19B B 液液层层厚厚度度计计算算 .constxpxplhlhlhlhllhhhhhVg)()(4)(3)(sin)(3122223lhhhlhhhhhV)()(4)( 3)(2223h，迭代初值 30sin)(3gVlhllC C 液液滴滴在在界界面面上上的的运运动动和和聚聚结结 F Fg F F up 20D D 含含油油量量计计算算 dtsdu沿 x、y 方向分解 sincosuudxudyx边界条件 y=yc， x=0 y=h， x=L 积分，得 cyhxcdyuutgyLcos1)(将速度分布 uxh代入，得 0)()(2212123pcpcccdDDydCCBy

16、Ay)(10,pinhyxhdoutdfCbdyuhbuCcp出口含油量计算：0-dc之间积分 cccpdpdhyhxpinpdoutoutdddyudfhuCddCC000,)()()(yc之 dp与为非线性，用数值积分的办法 21聚结除油技术（乳化油的粗粒化技术）原理聚结除油技术（乳化油的粗粒化技术）原理 聚结除油属粗粒化技术，将小油粒（粒径在聚结除油属粗粒化技术，将小油粒（粒径在1-30 m ）聚结）聚结成大油粒。成大油粒。 利用疏水亲油性材料作为介质，当含油废水通过这些介质时，利用疏水亲油性材料作为介质，当含油废水通过这些介质时，废水中的细微油粒就会在介质表面逐渐聚结成大油滴。废水中的

17、细微油粒就会在介质表面逐渐聚结成大油滴。借助借助大油滴浮力及水流冲力迅速上浮至水面，达到油水分离的目大油滴浮力及水流冲力迅速上浮至水面，达到油水分离的目的。的。 粗粒化的机理极为复杂，与乳状液破乳、多孔物质的毛细现粗粒化的机理极为复杂，与乳状液破乳、多孔物质的毛细现象、高分子材料的凝聚力、渗透现象、物理吸附等多种过程象、高分子材料的凝聚力、渗透现象、物理吸附等多种过程有关。有关。此外，它还受到油水表面水合作用、双电层作用以及此外，它还受到油水表面水合作用、双电层作用以及布朗运动、范德华力、固体表面张力等多种因素的支配。布朗运动、范德华力、固体表面张力等多种因素的支配。22 目前，尚无数学模型定

18、量描述粗粒化过程，但可将其合目前，尚无数学模型定量描述粗粒化过程，但可将其合理简化，把它理简化，把它归纳为细微粒在粗粒介质上进行粘附、凝聚、归纳为细微粒在粗粒介质上进行粘附、凝聚、脱落、上浮四个步骤分别进行定性讨论。脱落、上浮四个步骤分别进行定性讨论。 粘附：据表面物理化学理论，油滴在不同固体表面上有不同粘附：据表面物理化学理论，油滴在不同固体表面上有不同的润湿作用，两相接触后体系能量降低的愈多，油滴在该固的润湿作用，两相接触后体系能量降低的愈多，油滴在该固体表面上的润湿作用愈强，而粗粒化就是选择对油粒具有强体表面上的润湿作用愈强，而粗粒化就是选择对油粒具有强润湿性能的亲油性材料作为粘附微细油

19、滴的介质。润湿性能的亲油性材料作为粘附微细油滴的介质。对一种材对一种材料而言，粗粒化介质的表面积愈大，油粒接触介质几率愈大，料而言，粗粒化介质的表面积愈大，油粒接触介质几率愈大，被粘附的可能性就愈大。被粘附的可能性就愈大。 凝聚：凝聚：如果粘附在粗粒化介质的油粒表面双电层受到削弱，如果粘附在粗粒化介质的油粒表面双电层受到削弱，油粒间的库仑斥力降低，则有利于油粒间的相互碰撞凝聚。油粒间的库仑斥力降低，则有利于油粒间的相互碰撞凝聚。 脱落：随着上述两过程的进行，脱落：随着上述两过程的进行，凝聚的油滴逐渐长大，当其凝聚的油滴逐渐长大，当其大到一定程度时大到一定程度时,其本身受到的浮力便大于它在介质表

20、面的粘其本身受到的浮力便大于它在介质表面的粘附力，或因受到水流冲力附力，或因受到水流冲力,使大油滴从介质表面脱落下来。使大油滴从介质表面脱落下来。23 小节小节 从以上过程可知，油水分离好坏的关键是从以上过程可知，油水分离好坏的关键是选择合适的材料。选择合适的材料。除此之外，介质在粗粒化装置除此之外，介质在粗粒化装置中的填充密度，填充长度，以及水流速度等各因中的填充密度，填充长度，以及水流速度等各因素都会影响粗粒化效果。素都会影响粗粒化效果。 一般说来，有机材料较无机材料的亲油性强，一般说来，有机材料较无机材料的亲油性强，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、维尼龙、聚丙如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、

21、维尼龙、聚丙烯、聚酯等有机聚合物都有较强的亲油性，其中烯、聚酯等有机聚合物都有较强的亲油性，其中聚丙烯纤维的吸油倍数为聚丙烯纤维的吸油倍数为8-10g/ g，吸水倍数为，吸水倍数为1-2g/g ，吸油与吸水能力的差异在常见有机材料，吸油与吸水能力的差异在常见有机材料中较高，而且目前正用于海上捞油，实现了工业中较高，而且目前正用于海上捞油，实现了工业化生产，材料来源有保证。对分散细微油珠的去化生产，材料来源有保证。对分散细微油珠的去除率均达到除率均达到92%以上。以上。242.6 2.6 气浮法（浮选法）除油气浮法（浮选法）除油 水中高度分散大量微气泡 水、气、被除物 界面张力 气泡上浮力 静水

22、压力差 实现分离 必必要要条条件件 提供足够数量的微气泡 被去除物附着与气泡上浮 关关 键键 点点 药剂，溶气设备，释气设备 适适应应场场合合 去除水中细小悬浮物、细小油滴（乳化油） 原原理理 252.6.1 气浮原理气浮原理 利用高度分散的微小气泡作为载体去粘附利用高度分散的微小气泡作为载体去粘附废水中的污染物，使其随气泡升到水面加以去废水中的污染物，使其随气泡升到水面加以去除。除。 气浮分离的对象是乳化油以及疏水性细微固体气浮分离的对象是乳化油以及疏水性细微固体悬浮物。悬浮物。 实现气浮分离过程的必要条件是使污染物能够实现气浮分离过程的必要条件是使污染物能够粘附在气泡上。粘附在气泡上。 涉

23、及到气、液、固三相介质的问题，首先要研涉及到气、液、固三相介质的问题，首先要研究表面张力和界面能问题。究表面张力和界面能问题。引用博士论文26当一种流体与另一种物质（流体或固体）接触时，在它们之当一种流体与另一种物质（流体或固体）接触时，在它们之间存在自由界面能。间存在自由界面能。这种界面能是由于各相内部的分子与在接触面处的分子间这种界面能是由于各相内部的分子与在接触面处的分子间向内的引力差引起的。若具有自由能的表面可以收缩，则向内的引力差引起的。若具有自由能的表面可以收缩，则自由界面能就以界面张力的形式表现出来。自由界面能就以界面张力的形式表现出来。界面张力界面张力ik的定义为：当物质的定义

24、为：当物质k与物质与物质i分离时，每分出单分离时，每分出单位面积所需作的功，恒温下对任意两种物质的界面张力为位面积所需作的功，恒温下对任意两种物质的界面张力为常数。物质常数。物质i与其自身蒸汽的界面张力称为表面张力与其自身蒸汽的界面张力称为表面张力i。27gNgNNwNwgwcoscosgNNwgw 若若0，表示有机物与水和空气的界面张力较小，由式，表示有机物与水和空气的界面张力较小，由式可知，此时可知，此时NAPL、水和空气间不可能形成平衡，那么、水和空气间不可能形成平衡，那么NAPL将在水和空气之间扩展开；相反，若将在水和空气之间扩展开；相反，若0，则表示，则表示NAPL可以与水和空气间形

25、成平衡。可以与水和空气间形成平衡。 28sjsiijcos 若若 ，则出现不平衡状态，流体，则出现不平衡状态，流体j将会在土壤固相表面无限制地扩展开，这个现象引出了固体将会在土壤固相表面无限制地扩展开，这个现象引出了固体被液体湿润的概念。被液体湿润的概念。 对于流体对于流体j来说，若来说，若90，则称该流体为非湿润性流体。对于土壤中气，则称该流体为非湿润性流体。对于土壤中气-液液(water)-液液(NAPL)-固体系，绝大多数情况下水是优先湿润，固体系，绝大多数情况下水是优先湿润，而空气则为非湿润性流体。而空气则为非湿润性流体。sjsiij29 在土壤中，残留水优先占据土壤微孔，而土在土壤中

26、，残留水优先占据土壤微孔，而土壤空气则以连续相状态占据大孔隙，伸展性壤空气则以连续相状态占据大孔隙，伸展性NAPLNAPL主要以薄膜形式存在于残留水表面上。但在本文主要以薄膜形式存在于残留水表面上。但在本文研究体系中，若研究体系中，若NAPLNAPL在土壤孔隙中的饱和度较高，在土壤孔隙中的饱和度较高，如油品大量进入土壤中的情形，大孔隙中将出现如油品大量进入土壤中的情形，大孔隙中将出现“自由态自由态”NAPLNAPL并占有较高比例。由于薄膜态和并占有较高比例。由于薄膜态和自由态两种状态的自由态两种状态的NAPLNAPL存在于土壤中不同类别的存在于土壤中不同类别的孔道内，它们在向气相主体的传质行为

27、显然是有孔道内，它们在向气相主体的传质行为显然是有差异的。差异的。30 液体表面分子和内部分子的受力情况是不同的：内液体表面分子和内部分子的受力情况是不同的：内部分子所受的来自各个方向的引力是相等的，表面部分子所受的来自各个方向的引力是相等的，表面分子受到的液面上方气体分子的引力要比内部分子分子受到的液面上方气体分子的引力要比内部分子的引力小得多。这种不平衡的趋势将表面分子拉向的引力小得多。这种不平衡的趋势将表面分子拉向液体内部，以缩小液体的表面积。使液体缩小表面液体内部，以缩小液体的表面积。使液体缩小表面积的力就是表面张力。积的力就是表面张力。 表面能是储存在液面上的位能，同其它位能一样，表

28、面能是储存在液面上的位能，同其它位能一样，也有减小到最小的趋势。也有减小到最小的趋势。所以水中的油滴都是球形，所以水中的油滴都是球形，并且相互之间有着自然团聚的趋势，以达到表面积并且相互之间有着自然团聚的趋势，以达到表面积和表面能最小。和表面能最小。31 实际上，任何两相之间都具有界面，当气泡和颗粒共存于实际上，任何两相之间都具有界面，当气泡和颗粒共存于水中，即液、气、颗粒三相介质共有的情况下，每两相之水中，即液、气、颗粒三相介质共有的情况下，每两相之间的界面上都存在着各自的界面和界面能。间的界面上都存在着各自的界面和界面能。 界面能也有降低到最小的趋势。界面能也有降低到最小的趋势。当废水中存

29、在气泡时，悬当废水中存在气泡时，悬浮颗粒就力图粘附在气泡上而降低其界面能。但是并非所浮颗粒就力图粘附在气泡上而降低其界面能。但是并非所有的颗粒都能粘附上去，它们能否与气泡粘附取决于水对有的颗粒都能粘附上去，它们能否与气泡粘附取决于水对该种颗粒的润湿度。被水润湿的物质称为亲水性物质；反该种颗粒的润湿度。被水润湿的物质称为亲水性物质；反之，难于被水润湿的物质称为疏水性物质。一般的规律是之，难于被水润湿的物质称为疏水性物质。一般的规律是疏水性颗粒与气泡粘附，而亲水性颗粒难以与气泡粘附。疏水性颗粒与气泡粘附，而亲水性颗粒难以与气泡粘附。 乳化油属疏水性颗粒，其本身比重又小于乳化油属疏水性颗粒，其本身比

30、重又小于1，因而特别适宜，因而特别适宜于用气浮法进行分离。于用气浮法进行分离。322.6.2 影响气浮效果的因素影响气浮效果的因素 在气浮过程中需要形成大量细微而均匀的气泡作为在气浮过程中需要形成大量细微而均匀的气泡作为载体。载体。因此气浮效果的好坏在很大程度上取决于水因此气浮效果的好坏在很大程度上取决于水中空气的溶解量和饱和度，以及气泡的分散程度和中空气的溶解量和饱和度，以及气泡的分散程度和稳定性。稳定性。 气泡量愈多分散度愈高，它们与污染粘附的机会也气泡量愈多分散度愈高，它们与污染粘附的机会也愈多。愈多。 气泡应有一定程度的稳定性，但过于稳定的泡沫也气泡应有一定程度的稳定性，但过于稳定的泡

31、沫也难于运送和脱水，因而稳定时间以数分钟为宜。难于运送和脱水，因而稳定时间以数分钟为宜。 气泡的数量，大小及均匀性直接与溶气压力有关，气泡的数量，大小及均匀性直接与溶气压力有关，压力愈高，空气在水中的溶解度也愈大，气泡分散压力愈高，空气在水中的溶解度也愈大，气泡分散度也愈高，愈均匀，度也愈高，愈均匀， 空气的溶解度还与废水的加压时间有关，但提高溶空气的溶解度还与废水的加压时间有关，但提高溶气压力将使能耗增大，故应选择适当压力。气压力将使能耗增大，故应选择适当压力。332.6.3 气浮方法气浮方法 按气泡产生的方法不同，分为充气上浮，溶气按气泡产生的方法不同，分为充气上浮，溶气气浮和电解气浮三种

32、。气浮和电解气浮三种。（1）充气上浮）充气上浮 采用扩散板或微孔管直接向气浮池中通入压缩采用扩散板或微孔管直接向气浮池中通入压缩空气，或借水泵吸水管吸入空气。形成的气泡直径空气，或借水泵吸水管吸入空气。形成的气泡直径大约为大约为1000 m 。 借助水泵吸水管吸入空气。这种方法设备简单，借助水泵吸水管吸入空气。这种方法设备简单，但由于受水泵工作特性的限制，吸入空气量一般不但由于受水泵工作特性的限制，吸入空气量一般不能大于吸水量的能大于吸水量的10%（按体积计），并且形成的气（按体积计），并且形成的气泡粒度大，因而气浮效果不好。用这种方法处理通泡粒度大，因而气浮效果不好。用这种方法处理通过隔油池

33、后的石油废水，除油效果只有过隔油池后的石油废水，除油效果只有5060。34（a）射流气浮）射流气浮 采用以水带气射流器向水中充以空气，由喷嘴射出的高速水采用以水带气射流器向水中充以空气，由喷嘴射出的高速水流使吸入室内形成真空，并从吸气管吸入空气，气水混合物流使吸入室内形成真空，并从吸气管吸入空气，气水混合物在喉管内进行激烈的能量交换，空气被粉碎成细微的气泡，在喉管内进行激烈的能量交换，空气被粉碎成细微的气泡，进入扩散后，动能转化成势能，进一步压缩气泡，增大了空进入扩散后，动能转化成势能，进一步压缩气泡，增大了空气在水中的溶解度，随后进入气浮池气在水中的溶解度，随后进入气浮池 射流器各部尺寸的最

34、佳值一般需要通过实验确定，有的认为，射流器各部尺寸的最佳值一般需要通过实验确定，有的认为，当进口水压为当进口水压为35kg/cm2时；喉管直径时；喉管直径d2与喷嘴直径与喷嘴直径d1的最的最佳比值为佳比值为2.02.5。（b） 扩散板（管）气浮扩散板（管）气浮 将压缩空气通过微小孔隙的扩散板（管），形成小气泡进入将压缩空气通过微小孔隙的扩散板（管），形成小气泡进入水中。水中。 这种方法简易行，但孔隙易被堵塞，而且，气泡较大，效果这种方法简易行，但孔隙易被堵塞，而且，气泡较大，效果不好，现在很少采用。不好，现在很少采用。35（c）叶轮气浮）叶轮气浮 叶轮作高速旋转时，盖板下方形成负压，空气从叶轮

35、作高速旋转时，盖板下方形成负压，空气从气管进入，废水由盖板上的圆孔进入，在叶轮的气管进入，废水由盖板上的圆孔进入，在叶轮的搅动下空气被粉碎成微小的气泡，并充分混合后搅动下空气被粉碎成微小的气泡，并充分混合后一起导向叶片甩出，在经过整流板稳流后，在池一起导向叶片甩出，在经过整流板稳流后，在池体内垂直上升，进行气浮。体内垂直上升，进行气浮。 形成的泡沫不断被缓慢转动的刮沫板刮出池外。形成的泡沫不断被缓慢转动的刮沫板刮出池外。 这种方法用于处理水量不大，但污染物浓度高的这种方法用于处理水量不大，但污染物浓度高的废水，其除油效率一般在废水，其除油效率一般在80%左右。左右。36(2) 溶气气浮溶气气浮

36、 一定压力下把空气溶于水中并全饱和状态，然后一定压力下把空气溶于水中并全饱和状态，然后使废水压力骤然降低，这时微小的气泡从水中折出并使废水压力骤然降低，这时微小的气泡从水中折出并进行气浮。进行气浮。 用该法形成气泡直径不到用该法形成气泡直径不到100100m m，且可人为控制，且可人为控制大小，因而净化效果比充气气浮好，应用也更为广泛。大小，因而净化效果比充气气浮好，应用也更为广泛。 根据气泡从水中析出时的压力不同，溶气气浮大根据气泡从水中析出时的压力不同，溶气气浮大可分为两方式：一种是常压下或加压下溶于水中，而可分为两方式：一种是常压下或加压下溶于水中，而在负压下析出，称为真空溶气气浮，另一

37、种是空气在在负压下析出，称为真空溶气气浮，另一种是空气在加压下溶于水中，而在常压下析出，称为加压溶气气加压下溶于水中，而在常压下析出，称为加压溶气气浮。浮。后者广泛用于石油废水的处理，通常作为隔油后后者广泛用于石油废水的处理，通常作为隔油后的补充处理和生化前的予处理。的补充处理和生化前的予处理。37溶气释气过程定量溶气释气过程定量 将空气在一定压力下饱和溶于水中，然后压力骤降（闪蒸） ，将空气在一定压力下饱和溶于水中，然后压力骤降（闪蒸） ，空气就以微小气泡空气就以微小气泡( (2020- -100100m m) )释出释出. . 亨亨利利定定律律：溶溶解解度度与与压压力力成成正正比比： y

38、y= =H Hp p p p，y y 分分类类： 真真空空溶溶气气气气浮浮：常常压压、加加压压溶溶解解空空气气，负负压压下下析析出出 加加压压溶溶气气气气浮浮：加加压压溶溶解解空空气气，常常压压析析出出 气泡直径：气泡直径： 212ppr38（3）电解气浮）电解气浮 废水电解时，由于水的电解及有机物的电解氧废水电解时，由于水的电解及有机物的电解氧化，在电极上会有气体放出如化，在电极上会有气体放出如2，2 及及2、l2等，等，借助于电极上析出的微小借助于电极上析出的微小气泡浮上分离疏水性杂质气泡浮上分离疏水性杂质微粒的技术，称为电解气浮。微粒的技术，称为电解气浮。 电解时，不仅有气泡浮上作用，而

39、且还兼有凝电解时，不仅有气泡浮上作用，而且还兼有凝聚，共沉、电化学氧化及电化学还原等作用。废水聚，共沉、电化学氧化及电化学还原等作用。废水在直流电场作用下，水被电解，在阳极析出在直流电场作用下，水被电解，在阳极析出2 2，而，而在阴极析出在阴极析出2 2 电化学氧化时，有机物可产生电化学氧化时，有机物可产生COCO2 2，氯化物可产，氯化物可产生生ClCl2 2，电解产生的气泡粒径很小，电解产生的气泡粒径很小，2 2气泡为气泡为101030 30 mm，2 2气泡为气泡为202060m60m；而加压时产生的气泡粒；而加压时产生的气泡粒径为径为100100150m150m，机械搅拌时产生的气泡直

40、径为，机械搅拌时产生的气泡直径为8008001000m1000m，由此可见电解产生的气泡捕获杂质，由此可见电解产生的气泡捕获杂质微粒的能力比后两者为高，出水水质较好。微粒的能力比后两者为高，出水水质较好。39 电解槽的电极又中和了胶体的部分电荷，电解槽的电极又中和了胶体的部分电荷，使胶体易于凝聚。使胶体易于凝聚。同时，如采用铝板或钢板作同时，如采用铝板或钢板作阳极，则电解溶蚀产生阳极，则电解溶蚀产生Fe2+和和Al3+离子，可进离子，可进一步生成具有凝聚、吸附及共沉淀作用的多核一步生成具有凝聚、吸附及共沉淀作用的多核羟基络合物和胶状氢氧化铁、氢氧化铝，当水羟基络合物和胶状氢氧化铁、氢氧化铝，当

41、水中含有重金属离子时，生成金属氢氧化物，能中含有重金属离子时，生成金属氢氧化物，能与氢氧化铁，氢氧化铝形成凝聚共沉体，迅速与氢氧化铁，氢氧化铝形成凝聚共沉体，迅速被气泡吸附而予以浮上分离。被气泡吸附而予以浮上分离。 进行电解气浮时，阳极还具有降低进行电解气浮时，阳极还具有降低 和、脱色、脱臭、消毒的能力，阴极和、脱色、脱臭、消毒的能力，阴极有沉淀重金属离子的能力。有沉淀重金属离子的能力。 40电解气浮的特点：电解气浮的特点： 电解气浮法具有去除污染范围广，电解气浮法具有去除污染范围广，泥渣量少，工艺简单，设备小等优点，泥渣量少，工艺简单，设备小等优点，主要缺点是耗电量大，若采用脉冲电主要缺点是

42、耗电量大，若采用脉冲电流，电耗可大大降低流，电耗可大大降低, ,与其它方法配与其它方法配合使用将更经济。合使用将更经济。41应用：应用： 电解气浮多用于去除细分散悬浮固体和油状物电解气浮多用于去除细分散悬浮固体和油状物,如钢铁如钢铁厂废水中悬浮固体厂废水中悬浮固体(主要是主要是Fe粉粉)、橄榄油。、橄榄油。 对于造纸厂废水，出水固体含量可降至对于造纸厂废水，出水固体含量可降至30mg/l ，若水，若水中含有高岭土，投加中含有高岭土，投加30mg/l的的 Al2(SO4)3可改善去除效可改善去除效率。率。 应用电解气浮法可从乳酪制造厂废水中回收蛋白质，应用电解气浮法可从乳酪制造厂废水中回收蛋白质

43、，采用采用50ppm的木质磺酸钠作凝聚剂，调的木质磺酸钠作凝聚剂，调p值至值至4，可，可回收回收40%蛋白质和蛋白质和50%的脂肪。的脂肪。422 2. .6 6. .4 4 气气浮浮上上浮浮速速度度 重 力 浮 力 摩 擦 力 gVFs1gVFw2223uAFwAVgvwsw)(2层层流流：v v= =g gd d2 2（s s- -w w）/ /1 18 8 S St to ok ke es s 公公式式 带带气气絮絮粒粒中中气气泡泡比比例例越越大大：w w，d d，则则：v v 432.6.52.6.5 气泡特性气泡特性 1 表面张力与表面能 气泡的大小和强度取决于释气条件和表面张力的大

44、小 表面张力气泡直径 比表面积，对气浮有利 加适量表面活性剂，表面张力系数，气泡牢固，可降低直径 表面张力系数气泡牢固性消弱，使气泡容易破裂并大 表面能：增大液体表面积所做的功 气泡粉碎越细，外部施加功越大，比表面积也越大，具有的自由界面能越大，因而具有吸附水中物质、降低表面能的趋势。 2 气泡的构造与特性 流动层 附着层 水中加高分子物质：提高气泡强度 水中加无机盐：消弱气泡膜牢度 44 （1）气泡与絮粒的碰撞黏附作用：）气泡与絮粒的碰撞黏附作用：絮粒与微气泡带絮粒与微气泡带有一定增水性，表面积很大，有剩余自由能。他们有一定增水性，表面积很大，有剩余自由能。他们都有相互吸附而降低各自表面能的

45、倾向。当发生碰都有相互吸附而降低各自表面能的倾向。当发生碰撞时，拉开外层水膜而靠近，通过范德华力而黏附。撞时，拉开外层水膜而靠近，通过范德华力而黏附。 （2）絮粒的网捕、包卷和架桥作用：）絮粒的网捕、包卷和架桥作用：形成夹泡性带形成夹泡性带气絮粒气絮粒 （3）微小气泡与微絮粒之间的共聚作用）微小气泡与微絮粒之间的共聚作用 （4）表面活性剂的参与作用：）表面活性剂的参与作用：表面活性剂影响絮粒表面活性剂影响絮粒的增水性能及微气泡的大小、数量和牢度的增水性能及微气泡的大小、数量和牢度2.6.62.6.6 气泡与絮粒的黏附气泡与絮粒的黏附 452.7 离心分离离心分离2.7.1 理论基础理论基础 物

46、体作旋转运动时将产生离心力，用这一离物体作旋转运动时将产生离心力，用这一离心力分离废水中悬浮物的方法是离心分离法。心力分离废水中悬浮物的方法是离心分离法。 转速一定下，离心力场内物质受到离心力的转速一定下，离心力场内物质受到离心力的大小取决于质点的质量。当含悬浮物的废水大小取决于质点的质量。当含悬浮物的废水作高速园周运动时，由于悬浮物的质量与水作高速园周运动时，由于悬浮物的质量与水不同，它们受到的离心力也不相同，不同，它们受到的离心力也不相同， 质量比水大的悬浮固体被甩到外围，而质量质量比水大的悬浮固体被甩到外围，而质量比水小的悬浮物（如乳化油）则被推向内层，比水小的悬浮物（如乳化油）则被推向

47、内层，这样，如果适当地安排悬浮物和水各自出口，这样，如果适当地安排悬浮物和水各自出口，就可以使悬浮物与水分离。就可以使悬浮物与水分离。 在离心力场中，能够进行离心沉降和离心上在离心力场中，能够进行离心沉降和离心上浮两种操作。浮两种操作。46（1）水力旋流器（旋液分离器）水力旋流器（旋液分离器） 水力旋流器的离心力是由于废水在水力旋流器的离心力是由于废水在水泵压力或重力（靠进出水压力差）作水泵压力或重力（靠进出水压力差）作用下，以切线方向进入设备造成运动而用下，以切线方向进入设备造成运动而产生，它有压力和重力两种。产生，它有压力和重力两种。2.7.2 离心分离设备离心分离设备47压力式水力旋流器

48、：压力式水力旋流器： 压力式水力旋流器上部呈园桶形，下部为截头园压力式水力旋流器上部呈园桶形，下部为截头园锥体；锥体； 待分离的含悬浮体的废水在水泵压力的作用下，待分离的含悬浮体的废水在水泵压力的作用下，以切线方向进入旋流器发生高速旋转；以切线方向进入旋流器发生高速旋转； 在离心力作用力下，固体颗粒被抛向器壁，并随在离心力作用力下，固体颗粒被抛向器壁，并随旋流下降到锥形底部的出口；旋流下降到锥形底部的出口； 澄清后的废水或含有较细微粒的废水，形成螺旋澄清后的废水或含有较细微粒的废水，形成螺旋上升的内层旋流，由上端中央溢流管排出；上升的内层旋流，由上端中央溢流管排出； 旋流器的中心部分上下贯通，

49、形成空气旋涡柱，旋流器的中心部分上下贯通，形成空气旋涡柱，空气一般由下部进入，上部排出。空气一般由下部进入，上部排出。48 使口流速在使口流速在610m/s，为了使水流贴近器壁，进口做，为了使水流贴近器壁，进口做成压力式水力旋流器能分离出直径在成压力式水力旋流器能分离出直径在5m 以上的颗以上的颗粒。旋流器部分尺寸彼此之间相互关系很重要，如果粒。旋流器部分尺寸彼此之间相互关系很重要，如果相关尺寸不协调，则分离效果将受影响，水利旋流器相关尺寸不协调，则分离效果将受影响，水利旋流器的进水口一般做成收缩形，矩形。进水管一般稍加下的进水口一般做成收缩形，矩形。进水管一般稍加下倾倾35， 压力式水力旋流

50、器具有体积小，单位容积自理力高，压力式水力旋流器具有体积小，单位容积自理力高，构造简单，本身无活动部分，于安装和维修等优点，构造简单，本身无活动部分，于安装和维修等优点，就以较广泛地应用于废水的澄清和浓缩处理，近等来就以较广泛地应用于废水的澄清和浓缩处理，近等来还用于高浊度河水的予处理，以代替庞大的予沉淀池。还用于高浊度河水的予处理，以代替庞大的予沉淀池。水力旋流器的缺点是水泵和设备容磨损，设备费用高，水力旋流器的缺点是水泵和设备容磨损，设备费用高，动力消耗也较大。动力消耗也较大。49重力式水力旋流器：重力式水力旋流器： 水流在重力水流旋流器内的旋转靠进出口来达到，水流在重力水流旋流器内的旋转

51、靠进出口来达到，废水以切线方向进入器内，造成旋流，在离心力和废水以切线方向进入器内，造成旋流，在离心力和重力作用下，其中悬浮颗粒甩向器壁，并向器底水重力作用下，其中悬浮颗粒甩向器壁，并向器底水池集中，使的到净化。池集中，使的到净化。 高能重力式旋器的沉淀池与一般沉淀池相比，占地高能重力式旋器的沉淀池与一般沉淀池相比，占地面积小，基操作用省管理方便，待水旋流器相比，面积小，基操作用省管理方便，待水旋流器相比，避免了水泵及设备磨损较大缺点，动力消耗小，缺避免了水泵及设备磨损较大缺点，动力消耗小，缺点是沉淀池地大总分较大，在地不水位高，江河日点是沉淀池地大总分较大，在地不水位高，江河日下旺盛的地，施

52、工较困难。下旺盛的地，施工较困难。50（2）离心机）离心机 常速离心机常速离心机 主要用于分离一般悬浮液和污泥脱水；主要用于分离一般悬浮液和污泥脱水； 高速离心机高速离心机 主要用于分离粒状和细粒子悬浮液；主要用于分离粒状和细粒子悬浮液； 超高速离心机超高速离心机 主要用于分离颗粒极细的乳化液，油类，离心机主要用于分离颗粒极细的乳化液，油类，离心机设备紧凑，效率高，但因为高速转，高备复杂，只适设备紧凑，效率高，但因为高速转，高备复杂，只适用于处理小批量的很难用一般过滤方法处理的废水。用于处理小批量的很难用一般过滤方法处理的废水。512.8 过滤过滤（1） 格栅格栅格栅是去除废水水中漂浮格栅是去

53、除废水水中漂浮 物和悬浮颗粒的最简单而有效方法，格栅可分成两种类物和悬浮颗粒的最简单而有效方法，格栅可分成两种类型。即固定格栅和活动，格栅。细格栅栅条间隔型。即固定格栅和活动，格栅。细格栅栅条间隔1325mm，粗格栅条间隔一般为，粗格栅条间隔一般为5164mm ，使用时可视废水中漂浮物大小来定。，使用时可视废水中漂浮物大小来定。固定格栅一般由间隔的固定金属栅条构成固定格栅一般由间隔的固定金属栅条构成 ，废水从间隙中流过栅条通常做成有一，废水从间隙中流过栅条通常做成有一渐变的横断面，用最宽的一侧面对着废水流过，以防固体特技间隙中被卡住，并渐变的横断面，用最宽的一侧面对着废水流过，以防固体特技间隙

54、中被卡住，并便于耙除截留物。便于耙除截留物。根据截留物被耙除的方式不同，固定格栅又可分为手耙式和机械，耙除两，手耙根据截留物被耙除的方式不同，固定格栅又可分为手耙式和机械，耙除两，手耙式最简单，这旨将栅条安置成与式最简单，这旨将栅条安置成与60角，这样既增大了栅条被废水浸没的面积，又角，这样既增大了栅条被废水浸没的面积，又利于留物的耙除。机械耙利于留物的耙除。机械耙 除通常用电动机驱动，近年来也有用水力驱动的。除通常用电动机驱动，近年来也有用水力驱动的。活动格栅又可分为钢丝索格栅和轮格栅两种。活动格栅又可分为钢丝索格栅和轮格栅两种。钢丝索格栅是由一组在滚轮上转动的钢丝索套构成，废水众钢丝索面间

55、流过，截钢丝索格栅是由一组在滚轮上转动的钢丝索套构成，废水众钢丝索面间流过，截留在钢丝索上的大颗粒固体随着钢丝索的转动筛滤室并在钢丝索回到筛滤室之前留在钢丝索上的大颗粒固体随着钢丝索的转动筛滤室并在钢丝索回到筛滤室之前被刷除掉，这种格栅的优点是不用耙子，固体物不会长在格栅的间隙中。被刷除掉，这种格栅的优点是不用耙子，固体物不会长在格栅的间隙中。鼓轮格栅实际上是量种筛网过滤装置，它是由部分浸入筛滤室的旋转鼓轮构成，鼓轮格栅实际上是量种筛网过滤装置，它是由部分浸入筛滤室的旋转鼓轮构成，鼓轮绕水平轴旋转，周边被金属网覆盖，鼓轮的一端封闭，废水从另一端沿轴向鼓轮绕水平轴旋转，周边被金属网覆盖，鼓轮的一

56、端封闭，废水从另一端沿轴向进入鼓轮内，通过金属网过滤流出鼓外，截留在鼓内的悬浮物被转鼓带列上部时，进入鼓轮内，通过金属网过滤流出鼓外，截留在鼓内的悬浮物被转鼓带列上部时，被喷射出来的水反冲洗到排渣槽内排出。被喷射出来的水反冲洗到排渣槽内排出。522.8 过 滤53 （2） 颗粒滤料过滤颗粒滤料过滤 颗粒滤料过滤利用颗粒介质的物理截留，以及沉淀，吸附颗粒滤料过滤利用颗粒介质的物理截留，以及沉淀，吸附等作用来除去废水中细小的悬浮物，常用的过滤介质有石等作用来除去废水中细小的悬浮物，常用的过滤介质有石英砂、无烟煤和拓榴石等。颗粒滤料过滤的分类方法好几英砂、无烟煤和拓榴石等。颗粒滤料过滤的分类方法好几

57、种，按操作方式分，可分为重力式和压力式两种，前者为种，按操作方式分，可分为重力式和压力式两种，前者为敞开式，后者为密封式，采用压力过滤，按滤料组成分，敞开式，后者为密封式，采用压力过滤，按滤料组成分，可分为单层和多层式，前者是由一种滤料组成的过滤层；可分为单层和多层式，前者是由一种滤料组成的过滤层；后者是由多种滤料组成的具有峡谷层以上的过滤层，一般后者是由多种滤料组成的具有峡谷层以上的过滤层，一般由二或三层组成，按废水的流动方式分，可分为下流式，由二或三层组成，按废水的流动方式分，可分为下流式，上流式和双流式。以防止活性炭或离子交换相脂堵塞，在上流式和双流式。以防止活性炭或离子交换相脂堵塞，在

58、炼油厂中，含油废水流程砂滤池处理以后，再进行活性炭炼油厂中，含油废水流程砂滤池处理以后，再进行活性炭吸附处理。吸附处理。 废水由上而下通过滤料层，滤料层由具有过滤水效果的细废水由上而下通过滤料层，滤料层由具有过滤水效果的细砂层和在下部承托细砂层用的粗砂和砾石组成。砂层和在下部承托细砂层用的粗砂和砾石组成。 滤池的下部是集水室，它的主要作用是收集滤过水以将其滤池的下部是集水室，它的主要作用是收集滤过水以将其送到清水池，并在反冲洗期均匀分配冲洗水到过滤层。集送到清水池，并在反冲洗期均匀分配冲洗水到过滤层。集水装置的形成有许多种，如滤头式，滤球式，穿孔管式和水装置的形成有许多种，如滤头式，滤球式，穿

59、孔管式和有孔砌块式等，滤池还没有反冲洗装置。有孔砌块式等，滤池还没有反冲洗装置。54 影响过滤效率的主要因素有滤料粒径的大小及配置影响过滤效率的主要因素有滤料粒径的大小及配置层序，滤料孔隙度大小，滤料厚度废水的浑浊和性层序，滤料孔隙度大小，滤料厚度废水的浑浊和性质，过滤速度，终点水头损失以及出水水质的要求质，过滤速度，终点水头损失以及出水水质的要求等，在滤池中只要滤料的粒径，配置层孔孔隙度和等，在滤池中只要滤料的粒径，配置层孔孔隙度和厚度，其它因素均可在过滤运行期间进行调整。厚度，其它因素均可在过滤运行期间进行调整。 当过滤进行到滤料间隙变截留和沉积的悬浮物堵塞当过滤进行到滤料间隙变截留和沉积

60、的悬浮物堵塞时，过滤阻力增大，使滤难以继续进行。这时应暂时，过滤阻力增大，使滤难以继续进行。这时应暂时停止过滤，通过反冲洗使床更新，反冲洗水的流时停止过滤，通过反冲洗使床更新，反冲洗水的流量，流速能使滤层体积膨胀至量，流速能使滤层体积膨胀至1.251.5倍。只有这倍。只有这样，才能保证滤料充分浮动，使悬浮物以通过滤料样，才能保证滤料充分浮动，使悬浮物以通过滤料间隙，反冲洗新需的时间，水量和流速应根据污染间隙，反冲洗新需的时间，水量和流速应根据污染物的性质，滤料的比重和粒径等确定。一般反冲洗物的性质，滤料的比重和粒径等确定。一般反冲洗时间时间58min，反冲洗速度是，反冲洗速度是0.51.2m3