第2章 废水的物理处理3(除油、过滤、分离)

1、 主讲教师主讲教师包包 海海 峰：峰：1-41-4周，主讲绪论和废水物理处理。周，主讲绪论和废水物理处理。欧阳文欧阳文璟璟：5-85-8周，主讲化学、物理化学处理。周，主讲化学、物理化学处理。贾贾 丹：丹：9-169-16周，主讲废水的生物处理。周，主讲废水的生物处理。 考核方式考核方式 考试。考试。期末采用期末采用闭卷笔试闭卷笔试( (笔试成绩占笔试成绩占80%80%，平时成绩占，平时成绩占20%20%) )。无故无故旷旷课课3 3次者平时成绩为次者平时成绩为0 0，累计累计出勤率出勤率少于少于2/32/3不准参加考试。不准参加考试。水污染控制工程水污染控制工程主要学习内容主要学习内容 污水

2、处理技术的基本术语、理论及理念；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。污水处理技术的应用范围和运行特点。第二章第二章 废水的物理处理废水的物理处理 废水的物理处理法的去除对象是废水的物理处理法的去除对象是漂浮物、悬浮物质漂浮物、悬浮物质。采用的处理方法与设备主要有：采用的处理方法与设备主要有： 筛滤截留法：筛滤截留法：筛网、格栅、滤池与微滤机等筛网、格栅、滤池与微滤机等； 重力分离法：重力分离法：沉淀池、隔油池与沉淀池、隔油池与气

3、浮池气浮池等等；1.1. 离心分离法：离心分离法：离心机与旋流分离器等离心机与旋流分离器等。第一节第一节 筛滤筛滤 第二节第二节 水质水量调节水质水量调节第三节第三节 沉淀与上浮（气浮）沉淀与上浮（气浮） 第四节第四节 除油除油 第五节第五节 过滤过滤 第六节第六节 离心分离与磁分离离心分离与磁分离 油类在水中的存在形式可分为油类在水中的存在形式可分为浮油浮油、分散油分散油、乳化油乳化油和和溶解油溶解油4类。类。 油类在废水中主要以四种状态存在：油类在废水中主要以四种状态存在：1 1）浮油：易浮于水面，含油废水的主要油组分。）浮油：易浮于水面，含油废水的主要油组分。2 2）分散油：悬浮于水中，

4、静置一定时间后成浮油）分散油：悬浮于水中，静置一定时间后成浮油3 3）乳化油：长期静置也难以从水中分离出来，必）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，然后须先经过破乳处理转化为浮油，然后 再加以分离。再加以分离。4 4）溶解油：以分子状态溶解于水中，通常利用化）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。学或生化方法将其分解去除。1 1）浮油和重油：采用重力分离法去除；）浮油和重油：采用重力分离法去除；2 2）乳化油：采用气浮法、电解法、混凝）乳化油：采用气浮法、电解法、混凝 沉淀法去除。沉淀法去除。3 3）溶解油：以分子状态溶解于水中，

5、通）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常利用化学或生化方法将其 分解去除。分解去除。 隔油池的构造与沉淀池类似隔油池的构造与沉淀池类似，目前常用的有，目前常用的有平流隔油平流隔油池和池和斜板隔斜板隔油池油池。（一）平流隔油池（一）平流隔油池1 1基本构造基本构造类似于平流沉淀池类似于平流沉淀池（一）平流隔油池（一）平流隔油池1 1基本构造基本构造类似于平流沉淀池类似于平流沉淀池2 2平流隔油池的设计平流隔油池的设计1 1）设计参数）设计参数 停留时间一般为停留时间一般为1.5-2.0h1.5-2.0h； 水平流速很低，一般为水平流速很低，一般为2-5mm/s2-5mm/

6、s，最大不超过，最大不超过 15mm/s15mm/s； 有效水深为有效水深为1.5-2.0m1.5-2.0m，池宽，池宽/ /池深池深=0.3-0.4=0.3-0.4， 池长池长/ /池深池深4 4，超高，超高0.4m0.4m； 池上应加盖板，以防止石油气味的散发，同时池上应加盖板，以防止石油气味的散发，同时 还起着防雨、防火和保温作用；还起着防雨、防火和保温作用； 平流隔油池一般不少于两个。平流隔油池一般不少于两个。2 2）平流隔油池设计计算）平流隔油池设计计算 A、按油粒上浮速度计算法：按油粒上浮速度计算法：hmuhmQmAAuQ/311,/32油珠的设计上浮速度，表动状况有关池容积利用率

7、和水流紊系数，该值与对隔油池表面积的修正废水设计流量，隔油池表面积，值与速度比（值与速度比（v/u）的关系）的关系v/u201510631.741.641.441.371.28V为水流流速；为水流流速；设计上浮速度设计上浮速度U可由废水静可由废水静浮试验确定或浮试验确定或按经验公式计按经验公式计算。算。LmgSscmgsPacmdcmgscmduduSSOWOWg/95. 00 . 1/./,/)(24241048 . 010423218废水中悬浮物浓度，值可取，的颗粒碰撞的阻力系数考虑废水悬浮物引起系数，一般取废水油珠非圆形的修正重力加速度，水的绝对粘滞性系数，可上浮最小油珠的粒径，分别为水

8、与油珠的密度的油珠的上浮速度，静止水中，直径为）（一般为但不宜大于一般取流速，废水在隔油池中的水平过水端面面积，smmsmmuvhmvmAAcvQc/52/15,15,/2隔油池的过水断面面积：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（隔油池每个格间的有效水深和池宽比（h/b），宜取），宜取0.30.4。有效水深一般为。有效水深一般为1.52.0M。隔油池的长度隔油池的长度L 为：为：hLuv)(隔油池每个格间的长宽比隔油池每个格间的长宽比L/b，不宜小于，不宜小于4.0。B、按废水的停留时间计算法：按废水的停留时间计算法：2 2）平流隔油池设计计算）平流隔油池设计计算 mmhh

9、hHHvtLLmhmbnnsmmvAAhhthmQQtWWhbAvQccc4 . 06 . 32,:/,0 . 25 . 1/.6 . 33超高，一般不小于池水面以上的池壁：隔油池建筑高度：隔油池的有效长度。数不得小于按规定，隔油池的格间隔油池工作水深隔油池每个格间的宽度隔油池格间数流速废水在隔油池中的水平：隔油池的过水面积，一般取停留时间，废水在隔油池内的设计隔油池设计流量，：隔油池的总容积（二）斜板隔油池（二）斜板隔油池1 1基本构造基本构造（二二）斜板隔油池）斜板隔油池 斜板隔油池的占地面积只有平流式的斜板隔油池的占地面积只有平流式的1/4-1/31/4-1/3，除油效率为，除油效率为7

10、0-80%70-80%（平流（平流式为式为60-70%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。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 2斜板斜板隔油池的设计参数隔油池的设计参数1 1）池内斜板大多数采用聚酯玻璃钢波纹板；池内斜板大多数采用聚酯玻璃钢波纹板；2 2）斜板倾角取）斜板倾角取45o45o，斜板间距为，斜板间距为30-50mm30-50mm；3 3）停留时间）停留时间30min30min；4 4）表面水力负荷为）表面水力负荷为0.6-0.8m3/m2h0.6-0.8m3/m2h 为了防止油类物质附着在斜板上，应选用不

11、亲油材料做斜扳，但实际上比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，较困难，所以，在斜板隔油池的运行中也常有挂油现象，应定期用蒸汽及水应定期用蒸汽及水冲洗，防止斜板间堵塞。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废水含油量大时，可采用较大的板间距( (或管径或管径) )，含油量小时，间距可以减小。含油量小时，间距可以减小。 （二二）斜板隔油池）斜板隔油池注意事项注意事项平流式和斜板式隔油池的特性比较项目项目平流式平流式斜板式斜板式除油效率除油效率%60707080占地面积（处理量相同时）占地面积（处理量相同

12、时）11/31/4可能除去的最小油滴粒径可能除去的最小油滴粒径m 10015060最小油滴的浮上速度最小油滴的浮上速度mm/s0.90.2分离油的去除方式分离油的去除方式刮板及集油管集油刮板及集油管集油集油管集油集油管集油泥渣除去方式泥渣除去方式刮泥机将泥渣集中到泥渣斗刮泥机将泥渣集中到泥渣斗重力排泥重力排泥平行板的清洗平行板的清洗没有没有定期清洗定期清洗防火防臭措施防火防臭措施浮油与大气相通，有着火危险，臭气散发浮油与大气相通，有着火危险，臭气散发有着火危险，臭气比较少有着火危险，臭气比较少附属设备附属设备刮油刮泥机刮油刮泥机没有没有基建费基建费低低较低较低污油的脱水污油的脱水 浮油的含油率

13、一般为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。主要的油水分离方式有带式除油机、脱水罐等。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，污油含油率可达脱水罐有卧式、立式两种，污油含油率可达90%以上。以上。1 1、油类在水中的存在形式可分为、油类在水中的存在形式可分为 、 、 和和 4 4类。类。 2 2、平流隔油池设计计算方法有两处、平流隔油池设计计算方法有两处 ：一是：一是 ， 二是二是 。习题：习题： 你知道吗第五节第五节 过滤过滤过滤的作用过滤的作用一、过滤理

14、论一、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）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。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）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。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。）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

15、为预处理设施，可提高后续处理装置的安全性和处理效率。）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。）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，可以减少后续的消毒费用。）通过进一步去除废水中污染物质，可以减少后续的消毒费用。第五节第五节 过滤过滤（一）过滤机理（一）过滤机理-悬浮颗粒被截留的机理悬浮颗粒被截留的机理 两阶段理论：两阶段理论：由迁移与吸附组成由迁移与吸附组成。 迁移：迁移：沉淀、扩散

16、、惯性、阻截和水动力，见图沉淀、扩散、惯性、阻截和水动力，见图9-29-2。 吸附：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。桥作用。1沉淀2扩散3惯性5水动力流线滤料悬浮颗粒4阻截悬浮颗粒的悬浮颗粒的迁移过程迁移过程一、过滤理论一、过滤理论第五节第五节 过滤过滤一、过滤理论一、过滤理论（一）过滤机理（一）过滤机理1 1迁移机理：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。悬浮颗粒脱离流线而与滤料接触的过程就是迁移过程。2 2附着机理：附着机理：附着在滤料表

17、面上不再脱离，就是附着过程。附着在滤料表面上不再脱离，就是附着过程。3 3脱落机理：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。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。滤料的空隙中。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。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、过滤理论（一）过

18、滤机理（一）过滤机理阻力截留阻力截留一、过滤理论一、过滤理论（一）过滤机理（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。表面。重力沉降能力滤料越小，沉降面积越大，沉降性能越好。滤速越小，水流越平稳，沉降性能越好。重力沉降重力沉降一、过滤理论一、过滤理论（一）过滤机理（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；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。，可吸

19、附粘土、有机物等负电体。接触絮凝接触絮凝一、过滤理论一、过滤理论（一）过滤机理（一）过滤机理n粒径较大的悬浮颗粒，以阻力截留为主；粒径较大的悬浮颗粒，以阻力截留为主； 表面过滤表面过滤 n粒径较细微的悬浮颗粒，以发生在滤料深层的重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；力沉降和接触絮凝为主； 深层过滤深层过滤 一、过滤理论一、过滤理论（一）过滤机理（一）过滤机理石英沙石英沙无烟煤石榴石无烟煤均质滤料（a）（b）（c）图 9-5 几种滤料组成示意滤料滤料.要求：要求：具有吸附具有吸附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，货的表面积和一定的级配；

20、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。源充足，价格低廉。.种类：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。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 1、滤料粒径级配、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。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（有效粒径（d d1010）：是指滤料经筛分后，小于总重量：是指滤料经筛分后，小于总重量10%10%的滤料颗粒粒径，反的滤料颗粒粒径，反映滤料中细颗粒尺寸。映滤料中细颗粒尺寸。不均匀系数

21、（不均匀系数（K K8080）: :是指滤料经筛分后，小于总重量是指滤料经筛分后，小于总重量80%80%的滤料颗粒粒径与有的滤料颗粒粒径与有效粒径之比。效粒径之比。 计算公式为：计算公式为：K K8080= d= d8080/ d/ d1010 式中：式中：d d8080是指小于总重量是指小于总重量80%80%的滤料颗粒粒径，反映滤料中粗颗粒尺寸。的滤料颗粒粒径，反映滤料中粗颗粒尺寸。 2 2滤料筛分滤料筛分 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。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：方法：大粒径（大粒径（d1.54d1.54）颗）颗粒约筛除粒

22、约筛除13.0 %13.0 %，小粒径（，小粒径（d0.44d d do o6 6底部排渣口直径底部排渣口直径d d3 3d d3 3= =（0.5-0.80.5-0.8）d d0 0 重力式水力旋流器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。，悬浮颗粒甩向器壁并向器底水池集中，随时水得到净化。 2 2重力式水力旋流器重力式水力旋流器2 2重力式水力旋流器重力式水力旋流器 设

23、计参数设计参数 表面负荷一般为表面负荷一般为 25-30m3/(m225-30m3/(m2h)h)； 进水流速一般取进水流速一般取 1.0-1.5m/s1.0-1.5m/s； 停留时间控制在停留时间控制在 15-20min15-20min； 池有效深度池有效深度 H H0 0= =（0.7-1.20.7-1.2）D D； 3 3离心机离心机 利用自身高速旋转带动设备内部的污水旋转，利用自身高速旋转带动设备内部的污水旋转，主要部件是一个高速旋转的主要部件是一个高速旋转的转鼓转鼓。 离心机是依靠一个可以随转动的圆筒（又称转鼓），在外借传动设备驱动下产生高速旋转，其离心机是依靠一个可以随转动的圆筒（

24、又称转鼓），在外借传动设备驱动下产生高速旋转，其中液体也随同旋转，由于其中不同密度的组分产生不同的离心力，从而达到分离的目的。中液体也随同旋转，由于其中不同密度的组分产生不同的离心力，从而达到分离的目的。 离心机设备紧凑、效率高，但设备复杂，离心机设备紧凑、效率高，但设备复杂，只适用于处理小批量的废水、污泥脱水以及很难用一只适用于处理小批量的废水、污泥脱水以及很难用一般过滤法处理的废水和分离回收废水中的有用物质，如从洗羊毛废水中回收羊毛脂。般过滤法处理的废水和分离回收废水中的有用物质，如从洗羊毛废水中回收羊毛脂。 离心机脱水的一般效果见下表。离心机脱水的一般效果见下表。污泥种类污泥种类原污泥干

25、固体浓原污泥干固体浓度度%分离液悬物浓度分离液悬物浓度%泥饼干固体浓度泥饼干固体浓度%固体回收固体回收率率%预处理预处理初次沉淀污泥初次沉淀污泥3.830.4935.088.0不需要不需要初次沉淀与活性污泥混合初次沉淀与活性污泥混合3.610.0620.098.2化学调节化学调节初次沉淀与活性污泥混合初次沉淀与活性污泥混合4.60.2541.395.5热处理热处理初次沉淀与腐殖污泥混合初次沉淀与腐殖污泥混合9.570.0522.999.2化学调节化学调节初次沉淀与腐殖污泥混合初次沉淀与腐殖污泥混合4.80.0858.298.4热处理热处理初次沉淀经消化初次沉淀经消化8.81.4430.088.0不需要不需要初次沉淀与活性污泥经消化初次沉淀与活性污泥经消化3.50.3020.093.0化学调节化学调节初次沉淀与腐殖污泥经消化初次沉淀与腐殖污泥经消化2.790.4422.086.0化学调节化学调节初次沉淀与腐殖污泥经消化初次沉淀与腐殖污泥经消化8.51.1537.989.0化学调节化学调节活性污泥活性污泥2.190.5519.674.2化学调节化学调节活性污泥活性污泥8