第2章废水的物理处理3(除油、过滤、分离)-2012.ppt
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1、水污染控制工程,吉林化工学院,主讲教师(共88课时,5.5学分) 包 海 峰:22课时,主讲绪论和废水物理处理。 欧阳文璟:22课时,主讲化学、物理化学处理。 贾 丹:44课时,主讲废水的生物处理。 考核方式 考试。期末采用闭卷笔试(笔试成绩占80%,平时成绩占20%)。无故旷课3次者平时成绩为0,累计出勤率少于2/3不准参加考试。,水污染控制工程主要学习内容 污水处理技术的基本术语、理论及理念; 污水处理技术的基本计算方法; 污水处理主要构筑物的构造及工作原理; 污水处理技术的应用范围和运行特点。,第二章 废水的物理处理,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
2、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 水质水量调节 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,第四节 隔油池,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。,P457,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
3、重点讨论介绍含油比重小于1的含油废水的处理。,第四节 隔油池,2.废水中的油类的分类 浮油:油珠粒径较大,一般大于100m ,易浮于水面,形成油膜或油层; 分散油:油珠粒径一般为10100m ,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10m ;一般为0.12m ,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。,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。,第四节 隔油池,油类在废水中主要以四种状态存在: 1)浮油:易浮于水面,含油废水的主要油组分。 2)分散油:悬浮于水
4、中,静置一定时间后成浮油 3)乳化油:长期静置也难以从水中分离出来,必 须先经过破乳处理转化为浮油,然后 再加以分离。 4)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。,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斜板隔油池。 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
5、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0.344.8MPa,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斜板隔油池。,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
6、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100150um。 可将废水中含油量从4001000mg/L降至150mg/L以下
7、,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
8、积:,隔油池每个格间的有效水深和池宽比(h/b),宜取0.30.4。有效水深一般为1.52.0m。 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)斜板隔油池,1基本构造,(二)斜板隔油池,斜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斜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
9、-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)斜板隔油池,注意事项,平流式和斜板式隔油池的特性比较,污油的脱水 浮油的含油率一般为40%50%。主要的油水分离方式有带式除油机、脱水罐等。 带式除油机有立式、卧式和倾斜式三种,污油含油率可达6080%。 脱水罐有卧式、立式两种,污油含油率可达90%以上。,1、油类在水中的存在形式可分为 、 、 和 4类。 2、平流隔油池设计计算方法有两种 :
10、一是按 计算, 二是按 计算。,习题:,你知道吗,第五节 过滤,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,能使出水晶莹透明,为出水的安全回用提供保证。 (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。 (6)通过进一步去除废水中污染物质,
11、可以减少后续的消毒费用。,(一)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,第五节 过滤,一、过滤理论 (一)过滤机理,1迁移机理:悬浮颗粒脱离流线而与滤料接触的过程就是迁移过程。 2附着机理:附着在滤料表面上不再脱离,就是附着过程。 3脱落机理:当固体颗粒与滤料颗粒表面的结合力较弱时,会从滤料颗粒表面脱落。,废水自上而下流过粒状滤料层,粒径大的悬浮颗粒首先被截留在表层滤料的空隙中。,
12、此层滤料间空隙变小,能截留更小的悬浮颗粒,并形成滤膜,起过滤作用。,悬浮颗粒越大,表层滤料和滤速越小,越易形成筛滤膜,滤膜的截留能力越高。,一、过滤理论 (一)过滤机理,阻力截留,一、过滤理论 (一)过滤机理,废水自上而下流过粒状滤料层,悬浮颗粒因重力作用沉降在滤料表面。,重力沉降,一、过滤理论 (一)过滤机理,滤料的巨大表面积对悬浮物有明显的吸附作用; 砂粒表面带负电荷,吸附带电胶体后,在滤料表层形成正电荷,可吸附粘土、有机物等负电体。,接触絮凝,一、过滤理论 (一)过滤机理,粒径较大的悬浮颗粒,以阻力截留为主; 表面过滤,粒径较细微的悬浮颗粒,以发生在滤料深层的重力沉降和接触絮凝为主; 深
13、层过滤,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出水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。,一、过滤理论 (一)过滤机理,(二)过滤水力学 1滤层的发展与利用 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,
14、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;最好能就地取材,货源充足,价格低廉。 .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。,1、滤料粒径级配,滤料粒径级配(即不同粒径颗粒所占的重量比例)用不均匀系数表示。 有效粒径(d10):是指滤料经筛分后,小于总重量10%的滤料颗粒粒径,反映滤料中细颗粒尺寸。 不均匀系数(K80):是指滤料经筛分后,小于总重量80%的滤料颗粒粒径与有效粒径之比。 计算公式为:K8
15、0= d80/ d10 式中:d80是指小于总重量80%的滤料颗粒粒径,反映滤料中粗颗粒尺寸。,2滤料筛分,为满足过滤对滤料粒径级配的要求,应对采购的原始滤料进行筛选。方法:大粒径(d1.54)颗粒约筛除13.0 %,小粒径(d0.44)颗粒约筛除19.0 %。,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。,单层石英砂滤料截留杂质分布规律中存在的缺陷:,滤料层优化措施,(1)反粒度过滤 (2)均质滤料 (3)纤维球(束)滤料,滤料层
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- 废水 物理 处理 过滤 分离 2012
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