工業(yè)廢水處理物理處理

工業(yè)廢水處理物理處理第1頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一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同的懸浮物的處理方法，就是離心分離法。含懸浮物（或油）的廢水作高速旋轉(zhuǎn)時，密度大于水的懸浮固體被拋向外圍，而密度小于水的懸浮物（如乳化油）則被推向內(nèi)層，將水和懸浮物從不同的出口分別引出，即可使二者得以分離。第2頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一離心分離1.原理顆粒受到的凈離心力Fc=（m-mo）ω2r顆粒在水中的凈重力Fg=（m-mo）g

α——分離因素接下頁第3頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一

式中：ρ、ρo——分別為顆粒和水的密度，kg/m3μ——水的動力粘度，0.1pa·s當(dāng)離心ρ>ρo，Uc>0，顆粒拋向周邊——離心沉降。

ρ<ρo，Uc<0，顆粒被推向中心——離心上浮。當(dāng)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)的顆粒的分離速度(m/s)第4頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一斯托克斯(stokes)定律Fc=(m-mo)ω2r第5頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一

離心機(jī)：高速離心機(jī)（α>3000）中速離心機(jī)（α=1000～3000）常速離心機(jī)低速離心機(jī)（α<1000）（1）常速離心機(jī)：(ρ—ρo)較大時采用，用于污泥脫水，纖維回收。（2）高速離心機(jī)：(ρ—ρo)較小時采用，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(shè)備：離心機(jī)、水力旋流器第6頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一壓力式水力旋流器（1）構(gòu)造與原理第7頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一壓力式水力旋流器（1）構(gòu)造與原理第8頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一1)確定分離器的尺寸——按經(jīng)驗(yàn)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(jìn)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(jìn)出口壓差，Kpa壓力式水力旋流器（2）壓力式水力旋流器的設(shè)計(jì)：第9頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一4)被分離顆粒的極限直徑dc(cm)

式中：d1——進(jìn)水管直徑,cm

φ——環(huán)流速度的變化系數(shù)，約為0.1D/d1

μ——水的動力粘度，Pa·s

Q——處理水量，cm3/s

h——中心流束高度，cm，約為錐體高度的2/3，即h=（D—d3）/3tgθ；dc是判斷水力旋流器分離效果的重要指標(biāo)，極限直徑dc越小，分離效果越好。壓力式水力旋流器第10頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一壓力式水力旋流器優(yōu)點(diǎn)：水力旋流器具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、處理能力大，便于安裝檢修等優(yōu)點(diǎn)，適用于各類小量工業(yè)廢水和高濁度河水中氧化鐵皮、泥沙能密度較大的無機(jī)雜質(zhì)的分離。缺點(diǎn)：設(shè)備容易磨損，動力消耗較大。第11頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一重力式水力旋流器（1）構(gòu)造與原理第12頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一1.設(shè)計(jì)：（1）表面積

（m2）式中：q——表面水力負(fù)荷：取25～30m3/m2·h（2）有效水深Ho1)按停留時間t=15～20min計(jì)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，采用較大系數(shù)，反之亦然。（3）緩沖層高度

h1=0.8～1.2m（保護(hù)高度）。（4）進(jìn)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，共59頁，2023年，2月20日，星期一

式中：α——系數(shù)，試驗(yàn)確定，一般為4.5；

V——管咀處流速（進(jìn)口處流速）0.9～1.1m/s；

ξ——局部阻力系數(shù)；

V1——進(jìn)水管內(nèi)流速0.8～1.0m/s；

L——進(jìn)水管長度，m；

I——進(jìn)水管單位長度的沿程損失。（6）應(yīng)用——旋流沉淀池適于小流量工業(yè)廢水中比重較大的無機(jī)雜質(zhì)的分離，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(dá)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，共59頁，2023年，2月20日，星期一重力式水力旋流器優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行費(fèi)用低、管理方便。設(shè)備磨損小，動力消耗省。缺點(diǎn)：沉淀池地下部分深度較大、施工難度大。第15頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第七節(jié)隔油、吸油和破乳第二章工業(yè)廢水的物理處理（4）第16頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一含油廢水的來源石油開采及加工工業(yè)固體燃料熱加工紡織工業(yè)中的洗毛廢水輕工業(yè)中的制革廢水鐵路及交通運(yùn)輸工業(yè)屠宰及食品加工機(jī)械工業(yè)中車削工藝中的乳化液石油開采石油煉制石油化工帶水原油的分離水鉆井提鉆時的設(shè)備沖洗水井場及油罐區(qū)的地面降水生產(chǎn)的油水分離過程,油品、設(shè)備的洗滌、沖洗過程焦化含油廢水焦?fàn)t氣的冷凝水洗煤氣水各種儲罐的排水第17頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一油的狀態(tài)呈懸浮狀態(tài)的可浮油呈乳化狀態(tài)的乳化油呈溶解狀態(tài)的溶解油油滴的粒徑較大，可以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)的油一般占廢水中含油量的60%~80%左右。粒徑：60μm以上平流分離100～150μm；斜板60μm以上非常細(xì)小的油滴，由于其表面有一層由乳化劑形成的穩(wěn)定薄膜，阻礙油滴合并，故不能用靜沉法從廢水中分離出來；若能消除乳化劑的作用，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(xì)分散油粒：10～60μm乳化油：粒徑<10μm油品在水中的溶解度非常低，只有幾個毫克每升。溶解油：5～15mg/L第18頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一油污染對環(huán)境的危害

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入土中，破壞土層結(jié)構(gòu)，不利于農(nóng)作物的生長,甚至導(dǎo)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，阻礙大氣中的氧向水體轉(zhuǎn)移，使水生生物處于嚴(yán)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、附屬設(shè)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，共59頁，2023年，2月20日，星期一廢水從池子的一端流入池子，以較低的水平流速流經(jīng)池子，流動過程中，密度小于水的油粒上升到水面，密度大于水的顆粒雜質(zhì)沉于池底，水從池子的另一端流出。隔油池的出水端設(shè)置集油管。平流式隔油池第20頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一特點(diǎn)：構(gòu)造簡單，便于運(yùn)行管理，油水分離效果穩(wěn)定。平流式隔油池可去除的最小油滴直徑為100-150μm，相應(yīng)的上升速度不高于0.9mm/s。平流式隔油池的設(shè)計(jì)與平流式沉淀池基本相似，按表面負(fù)荷設(shè)計(jì)時，一般采用1.2m3/（m2·h)；按停留時間設(shè)計(jì)時，一般采用2h。第21頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一平流式隔油池的計(jì)算Q——設(shè)計(jì)流量，m3/s；α——與池容積利用率和水流紊動狀況有關(guān)的修正參數(shù)；u0——油粒上浮速度，可取0.3~0.5mm/s；u0也可直接應(yīng)用修正的斯托克斯（Stokes）公式計(jì)算。1.隔油池的表面積第22頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一平流式隔油池的計(jì)算μ0也可直接應(yīng)用修正的斯托克斯（Stokes）公式計(jì)算。ρ0——水的密度，kg/m3；ρ1——油粒的密度，kg/m3；μ——水的絕對粘度，Pa.s；

d——油粒的直徑；Β——水中懸浮物的影響，使油粒上浮速度降低的系數(shù)。2.油粒上浮速度第23頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一平流式隔油池的計(jì)算2.過流斷面面積3.隔油池的有效長度第24頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一斜板式隔油池

斜板式隔油池可去除的最小油滴直徑為60μm，相應(yīng)的上升速度約為0.2mm/s。

鐵路運(yùn)輸、化工等行業(yè)使用的小型隔油池，其撇油裝置是依靠水與油的密度差形成液位差而達(dá)到自動撇油的目的。小型隔油池第25頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一二、斜板隔油池為提高單位池容積的處理能力，采用斜板式隔油池。（利用水油比重不同產(chǎn)生的壓差自動排油）第26頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第27頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一浮油的收集和排除

（1）油層厚度不應(yīng)大于0.25m。

（2）刮油機(jī)作用：

刮池面浮油和池底的油泥（3）浮油收集

在水面處應(yīng)設(shè)集油管，收集和排除浮油。集油管為直徑為200-300mm的鋼管。

第28頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一隔油池的安全問題

（1）池表面應(yīng)加蓋為了保證隔油池的正常工作，池表面應(yīng)加蓋，以防火、防雨、保溫及防止油氣散發(fā)，污染大氣。（2）冬季加溫在寒冷地區(qū)或季節(jié)，為了增大油的流動性，隔油池內(nèi)應(yīng)采取加溫措施，在池內(nèi)每隔一定距離，加設(shè)蒸汽管，提高廢水溫度。

第29頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一吸附法利用比表面積較大的親油疏水多孔吸油材料，從水面吸附浮油，然后設(shè)法從吸附劑中回收浮油，吸附劑可以反復(fù)利用。根據(jù)吸附劑的性質(zhì)可以分為炭質(zhì)吸附劑、無機(jī)吸附劑和有機(jī)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(tuán)。其他：煤粉、礦渣、泥炭等吸油第30頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一吸附法（2）無機(jī)吸附劑：分為天然吸附劑與人工吸附劑，價格便宜，再生容易。天然的無機(jī)吸附劑有沸石、珍珠粉、二氧化硅、硅藻土、白土、膨潤土等。人工合成的無機(jī)吸附劑有鋁、鈣、鎂、鋅的化合物以及一些磁性物質(zhì)。（3）有機(jī)吸附劑：分為天然或天然改性、及人工合成吸附劑，吸油能力較好。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(fù)使用次數(shù)多，壓縮回彈性好。第31頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一

當(dāng)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)定的薄膜，這時油和水就不會分層，而呈一種不透明的乳狀液。當(dāng)分散相是油滴時，稱水包油乳狀液；當(dāng)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，共59頁，2023年，2月20日，星期一乳化油的主要來源含油（可浮油）廢水在溝道與含乳化劑的廢水相混合，受水流攪動而形成以洗滌劑清洗受油污染的機(jī)械零件、油槽車等而產(chǎn)生乳化油廢水根據(jù)生產(chǎn)工藝的需要而人為制成第33頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一破乳的基本原理：破壞液滴界面上的穩(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(diǎn)，這時的乳狀液非常不穩(wěn)定，油水可能形成分層。投加某種本身不能成為乳化劑的表面活性劑：如異戊醇，從兩相界面上擠掉乳化劑而使其失去乳化作用。破乳方法簡介第34頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一攪拌、振蕩、轉(zhuǎn)動：通過劇烈的攪拌、振蕩或轉(zhuǎn)動，使乳化的液滴猛烈相碰撞而合并。過濾：如以粉末為乳化劑的乳狀液，可以用過濾法攔截被固體粉末包圍的油滴。改變溫度：改變?nèi)榛旱臏囟葋砥茐娜榛旱姆€(wěn)定。某些乳化液必須投加化學(xué)藥劑破乳，如鈣、鎂、鐵、鋁的鹽類或無機(jī)酸、堿、混凝劑等。破乳方法簡介第35頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一氣浮法

第八節(jié)氣浮法第36頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一基本概念：

向水中通入空氣，利用空氣產(chǎn)生的微小氣泡作為載體粘附于廢水中的懸浮污染物，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(shè)備自水面刮除泡沫，實(shí)現(xiàn)固液或液液分離的過程稱為氣浮。懸浮顆粒與氣泡粘附的原理：水中懸浮固體顆粒能否與氣泡粘附主要取決于顆粒表面的性質(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、固三相接觸時形成的接觸角大小來解釋。在氣、液、固三相接觸時，固、液界面張力線和氣液張力線之間的夾角稱為濕潤接觸角以θ表示。第37頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第38頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一氣泡與懸浮顆粒的粘附形式氣粒吸附氣泡頂托氣泡裹夾第39頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一

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的細(xì)微氣泡；必須使污水中的污染物質(zhì)能形成懸浮狀態(tài)；必須使氣泡與懸浮的物質(zhì)產(chǎn)生粘附作用。第40頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一化學(xué)藥劑的投加對氣浮效果的影響

一般的疏水性或親水性的物質(zhì)，均需投加化學(xué)藥劑，以改變顆粒的表面性質(zhì)，增加氣泡與顆粒的吸附。這些化學(xué)藥劑分為下述幾類：混凝劑浮選劑助凝劑抑制劑調(diào)節(jié)劑

各種無機(jī)或有機(jī)高分子混凝劑，它不僅可以改變污水中的懸浮顆粒的親水性能，而且還能使污水中的細(xì)小顆粒絮凝成較大的絮狀體以吸附、截留氣泡，加速顆粒上浮。第41頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一

浮選劑大多數(shù)由極性-非極性分子組成。當(dāng)浮選劑的極性基被吸附在親水性懸浮顆粒的表面后，非極性基則朝向水中，這樣就可以使親水性物質(zhì)轉(zhuǎn)化為疏水性物質(zhì)，從而能使其與微細(xì)氣泡相粘附。浮選劑的種類有松香油、石油、表面活性劑、硬脂酸鹽等。化學(xué)藥劑的投加對氣浮效果的影響

一般的疏水性或親水性的物質(zhì)，均需投加化學(xué)藥劑，以改變顆粒的表面性質(zhì)，增加氣泡與顆粒的吸附。這些化學(xué)藥劑分為下述幾類：混凝劑浮選劑助凝劑抑制劑調(diào)節(jié)劑第42頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一化學(xué)藥劑的投加對氣浮效果的影響

一般的疏水性或親水性的物質(zhì)，均需投加化學(xué)藥劑，以改變顆粒的表面性質(zhì)，增加氣泡與顆粒的吸附。這些化學(xué)藥劑分為下述幾類：混凝劑浮選劑助凝劑抑制劑調(diào)節(jié)劑

作用是提高懸浮顆粒表面的水密性，以提高顆粒的可浮性，如聚丙烯酰胺。第43頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一化學(xué)藥劑的投加對氣浮效果的影響

一般的疏水性或親水性的物質(zhì)，均需投加化學(xué)藥劑，以改變顆粒的表面性質(zhì)，增加氣泡與顆粒的吸附。這些化學(xué)藥劑分為下述幾類：混凝劑浮選劑助凝劑抑制劑調(diào)節(jié)劑

作用是暫時或永久性地抑制某些物質(zhì)的浮上性能，而又不妨礙需要去除的懸浮顆粒的上浮，如石灰、硫化鈉等。第44頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一化學(xué)藥劑的投加對氣浮效果的影響

一般的疏水性或親水性的物質(zhì)，均需投加化學(xué)藥劑，以改變顆粒的表面性質(zhì)，增加氣泡與顆粒的吸附。這些化學(xué)藥劑分為下述幾類：混凝劑浮選劑助凝劑抑制劑調(diào)節(jié)劑

主要是調(diào)節(jié)污水的pH值，改進(jìn)和提高氣泡在水中的分散度以及提高懸浮顆粒與氣泡的粘附能力，如各種酸、堿等。第45頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一★氣浮法的應(yīng)用

（1）分離水中的細(xì)小懸浮物、藻類及微絮體；（2）回收有用物質(zhì)：如紙漿、細(xì)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的懸浮油及乳化油，如食油工業(yè)廢水中所含的油脂；

（靠自然沉降或自然上浮難以去除的）（5）分離表面活性物質(zhì)和金屬離子（加浮選劑）。第46頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一按生產(chǎn)細(xì)微氣泡的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的類型第47頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一

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，共59頁，2023年，2月20日，星期一

電解浮上法是將正負(fù)極相間的多組電極浸泡在廢水中，當(dāng)通以直流電時，廢水電解，正負(fù)兩級間產(chǎn)生的氫和氧的細(xì)小氣泡粘附于懸浮物上，將其帶至水面而達(dá)到分離的目