工业废水处理技术-工业废水的物理处理

调节池主要内容调节池作用调节池类型水量调节（线内、线外调节）水质调节（外动力、差流调节）调节池设计平均流量法累积流量法1.调节池作用水量随时间变化：企业工作时间水量较大，非工作时间水量较小，导致污水处理厂不能连续运行污染物浓度随时间变化：生产某一环节某些有毒害物质的使用，导致污染物冲击负荷较大有毒有害物质泄漏：意外事故引发泄漏，对微生物有毒害作用，影响后续生物处理工艺的效果水处理常见的问题调节池指的是用以调节进、出水流量、水质的构筑物。调节的作用防止冲击负荷：提供对污水处理负荷的缓冲能力，防止处理系统负荷的急剧变化减小波动：减少进入处理系统污水流量的波动，使处理污水时所用化学品的加料速率稳定，适合加料设备的能力控制pH：在控制污水的pH值、稳定水质方面，可利用不同污水自身的中和能力，减少中和作用中化学品的消耗量减小毒物冲击：防止高浓度的有毒物质和突发性事故废水直接进入生物化学处理系统实现连续处理：当工厂或其他系统暂时停止排放污水时，仍能对处理系统继续输入污水，保证系统的正常运行2.调节池类型水量调节池水质调节池2.1水量调节水量调节比较简单，一般只需设置一简单的水池，保持必要的调节池容积并使出水均匀即可。污水处理中单纯的水量调节有两种方式：线内调节、线外调节线内调节线外调节2.2水质调节水质调节的任务：对不同时间或不同来源的污水进行混合，使流出的水质比较均匀，以避免后续处理设施承受过大的冲击负荷。水质调节的方法：外加动力调节：在调节池内，采用外加叶轮搅拌、鼓风空气搅拌、水泵循环等设备对水质进行强制调节。差流方式调节：使不同时间和不同浓度的污水通过自身水力混合对水质进行强制调节。差流方式调节之一：对角线调节池

对角线调节池是常用的差流方式调节池。对角线调节池的特点是出水槽沿对角线方向设置，污水由左右两侧进入池内，经不同的时间流到出水槽，从而使先后过来的、不同浓度的废水混合，达到自动调节均和的目的。差流方式调节之二：同心圆调节池同心圆调节池与对角线调节池的结构原理相似，只是做成圆形。差流方式调节之三：折流调节池折流调节池：在池内设置许多折流隔墙，控制污水1/3~1/4流量从调节池的起端流入，在池内来回折流，延迟时间，充分混合、均衡；剩余的流量通过设在调节池上的配水槽的各投配口等量地投入池内前后各个位置。从而使先后过来的、不同浓度的废水混合，达到自动调节均和的目的。3.调节池设计调节池设计调节池的设计内容：确定调节池有效容积。调节池的设计方法：对于水量调节，计算平均流量作为出水流量，再根据流量的波动情况计算出所需调节池的容积。调节池容积可按流量和浓度比较大的连续4~8h的污水水量计算。若水质水量变化大时，可取10~12h的流量，甚至采取24h

的流量计算。应根据具体条件和处理要求来选定合适的调节时间。调节池设计调节池污染物平均浓度计算方法：

C—时间T内的污水平均浓度，mg/L；

q

—时间T内的污水平均流量，m3/h；

c1，c2，…

，cn—污水在各时间段t1，t2，…，tn内的平均浓度，mg/L；

Q1，Q2，…，Qn

—相应于t1，t2，…，tn时段内的污水平均流量,m3/h；

T—连续的t1，t2，…，tn时间间段(时)总和。调节池设计对角线调节池容积计算方法：考虑废水在池内流动可能出现短路等因素，在实际计算调节池容积时，一般引入容积经验系数，对于对角线调节池来说，其容积可按下式计算：调节池设计累积流量的计算方法：

（m3）

qi--在t时段内废水的平均流量，m3/s；

ti--时段，h。调节池有效容积计算方法：平均流量法平均流量法计算步骤：(1).以时间t为横坐标，流量Q为纵坐标作图；(2).曲线围成的面积为废水总量WT；(3).计算平均流量(4).计算出调节池容积V。

t:停留时间，h调节池有效容积计算方法：累积流量法累积流量法计算步骤：(1).以时间t为横坐标，累积流量∑Q为纵坐标作图；(2).曲线的终点A为废水总量WT；(3).连接OA，其斜率为平均流量；(4).对曲线作平行于OA的切线ab和cd，切点为B和C；(5).由B和C两点作出y轴平行线CE和BD，量出其水量大小；(6).调节池容积为V=VBD+VCE(7).调节池停留时间为除油池含油污水中油的种类与油粒上浮平流式隔油池斜板式隔油池主要内容1.含油污水中油的种类与油粒上浮含油污水中油的种类油类污染物按组成成分可分为两类，第一类包括动物或植物脂肪，第二类是原油或矿物油的液体部分。污水中的油类按其存在状态可分为四类：（1）浮油：油珠的粒径一般在100~150μm，很容易浮于水面形成油膜或油层。浮油是含油污水的主要油组分。（2）分散油：油珠的粒径一般在10~100μm，悬浮于水中，静止一定时间后可形成浮油。（3）乳化油：油珠粒径小于10μm，一般为0.1~2μm，通常由于污水中含有表面活性剂而使之形成稳定的乳化状态，即使长期静置也难以从水中分离出来。（4）溶解油：油珠粒径有的可小到几个纳米，其溶解度很小，在水中呈溶解状态。油的状态及分离方法呈悬浮状态的可浮油呈乳化状态的乳化油呈溶解状态的溶解油油滴的粒径较大，可以依靠油水密度差而从水中分离出来，对于石油炼厂废水而言，这种状态的油一般占废水中含油量的60%~80%左右。粒径：60μm以上平流分离100～150μm；斜板60μm以上非常细小的油滴，由于其表面有一层由乳化剂形成的稳定薄膜，阻碍油滴合并，故不能用静沉法从废水中分离出来；若能消除乳化剂的作用，乳化油剂可转化为可浮油，称为破乳。乳化油经过破乳之后，就能用沉淀法分离。细分散油粒：10～60μm乳化油：粒径<10μm油品在水中的溶解度非常低，只有几个毫克每升，分离难度大。溶解油：5～15mg/L上浮速度计算方法：由于油珠颗粒的密度比水小，在静止状态下，油珠颗粒能够上浮。其上浮过程与前面所讲的密度大于水的颗粒的沉淀类同，其上浮的速度可用修正的斯托克斯(Stokes)公式表示：

β—水中悬浮物引起颗粒碰撞的阻力系数，一般取0.95；油粒上浮乳化油及破乳方法当油和水相混，又有乳化剂存在时，乳化剂会在油滴与水滴表面上形成一层稳定的薄膜，这时油和水就不会分层，而呈一种不透明的乳状液。当分散相是油滴时，称水包油乳状液；当分散相是水滴时，则称为油包水乳状液。

破乳的基本原理：破坏液滴界面上的稳定薄膜，使油、水得以分离。破乳方法投加换型乳化剂：投入适量“换型剂”后，在水包油（或油包水）乳状液转型为油包水（或水包油）乳状液过程中，存在着一个转化点，这时的乳状液非常不稳定，油水可能形成分层。投加盐类、酸类：可使乳化剂失去乳化作用。投加本身不能成为乳化剂的表面活性剂：如异戊醇，从两相界面上挤掉乳化剂而使其失去乳化作用。搅拌、振荡、转动：通过剧烈的搅拌、振荡或转动，使乳化的液滴猛烈相碰撞而合并。过滤：如以粉末为乳化剂的乳状液，可以用过滤法拦截被固体粉末包围的油滴。改变温度：改变乳化液的温度来破坏乳化液的稳定。投加化学药剂破乳：如钙、镁、铁、铝的盐类或无机酸、碱、混凝剂等。2.平流式隔油池平流式隔油池的污水自进水管流入，经配水槽进入澄清区。在该区内，密度小的油珠上浮在水面；密度大的固体杂质则沉到池底。隔油池的出水端设置集油管。大型隔油池应设置刮油刮泥机，以及时排油及排除底泥。隔油池的池底构造与沉淀池相同。表面一般设置盖板，冬季保持浮渣的温度，从而保持它的流动性，同时可以防火与防雨。2.平流式隔油池优点：构造简单，运行管理方便，除油效果稳定。缺点：体积大，占地面积大，处理能力低。平流式隔油池的设计与平流式沉淀池基本相似，按表面负荷设计时，一般采用1.2m3/（m2·h)；按停留时间设计时，一般采用2h。平流隔油池的设计一般按油粒上升速度计算。油粒上浮速度u可通过试验求出（同沉淀的方法相同）或直接应用式5.1.4计算。平流式隔油池可去除的最小油滴直径为100~150μm，相应的上升速度不高于0.9mm/s。平流隔油池的设计（1）表面面积A：

Q—污水流量，m3/h；

α—修正系数，与隔油池内污水水平流速对油粒上浮速度比值（v/u）有关，其值按下表查取。平流隔油池的设计参数v/u20151063α1.741.641.441.371.28表

隔油池修正系数α与v/u值的关系平流隔油池的设计参数

（2）过水断面：（3）池长L：

h—隔油池有效水深，m。3.斜板式隔油池3.斜板式隔油池

斜板式隔油池是借鉴斜板式沉淀池的思路，由平流隔油池改良发展而来，其构造如图。池内装置的波纹板间距为20~50mm，倾角45°。污水流入隔油池后，沿板面向下流，从出水堰排出。斜板式隔油池可去除的最小油滴直径为60μm，相应的上升速度约为0.2mm/s。斜板隔油池的特点去除效率高：由于大幅度缩短了油粒上浮距离，因此这种隔油池的油水分离效率较高，可分离油滴的最小直径约为60μm。停留时间短：污水在池中停留时间一般不大于30min。占地面积小：隔油池的占地面积只有平流式的1/3~1/4，除油效率为70%~80%。含油污水中油的种类与油粒上浮油的状态及其分离方法乳化油及破乳方法平流式隔油池的构造及其工艺参数斜板式隔油池的构造及其工艺参数小结离心分离离心分离原理离心分离设备旋流器离心机主要内容1.离心分离原理含悬浮物（或乳化油）的水在高速旋转时，由于颗粒和水的质量不同，因此受到的离心力大小也不同，质量大的被甩到外围，质量小的则留在内围，通过不同的出口分别导引出来，从而回收了水中的悬浮颗粒（或乳化油），并净化了水。

r2rr1hui悬浮液1.离心分离原理2.离心分离设备离心分离设备按离心力产生的方式可分为两种类型：水力旋流器（或称旋流分离器）离心机：依靠转鼓的高速旋转产生离心力2.离心分离设备旋流分离器的特点：①形状细长，直径小，圆锥部分长，有利于颗粒分离。②中心经常有一个处于负压的气柱，有利于提高分离效果。旋流分离器的应用：在水处理中，旋流分离器又称为水力旋流器，可用于高浊水泥沙的分离、暴雨径流泥沙分离、矿厂废水矿渣的分离等。

旋流分离器工作原理：水泵将水沿切线方向压入水力旋流器，沿器壁向下旋转运动（一次涡流），然后再向上旋转（二次涡流），通过上部清液排出管排出澄清液。较大的悬浮颗粒在离心力的作用下沿器壁向下滑动，随浓液从底部排出。较小的悬浮颗粒旋转到一定程度后随二次涡流由清液管排出。压力式水力旋转器1-圆筒；2-圆锥体；3-进液管；4-溢流管；5-排渣口；6-通气管；7-溢流筒；8-出液管水泵加压工作原理：废水由切线方向进入池内，造成旋流，在离心力及重力的作用下，氧化铁皮被抛向池壁并向池底集中，定期由抓斗卸出。出水溢流到吸水井，用泵抽送到高梯度磁分离器进一步处理后送回车间循环使用。水力旋流沉淀池（重力式水力旋流器）压力式水力旋流器的优点及适用范围：优点：体积小、结构简单、处理能力大、便于安装检修等。适用范围：比较适用于各类小流量工业废水和高浊度河水中氧化铁皮、泥砂等比重较大的无机杂质的分离。水力旋流器特点重力式水力旋流器的优缺点：优点：与压力式旋流分离器相比，重力式旋流分离器避免了水泵及设备磨损较大的缺点，节省了动力消耗。缺点：沉淀池地下部分深度较大、施工难度大。(1)、按照分离因素大小常速离心机转速<8000r/min,RCF<1×104g用途：分离细胞、细胞碎片、培养基残渣及粗结晶等较大颗粒高速离心机转速8000——25000r/min，RCF1×104g——105g用途：分离各种沉淀物、细胞碎片及较大的细胞器等超速离心机转速25000g——80000r/min，RCF1×105g以上用途：制备用超速离心机：分离纯化生物大分子、细胞器和病毒等分析用超速离心机：测定样品纯度（根据紫外吸收率或折光率等判断）、沉降系数、相对分子量离心机(2)、按分离方式分类过滤式离心机：离心转鼓周壁有孔，借离心力实现过滤分离的离心机，转速一般在1000~2000r/min范围，分离因数不大。适用于易过滤的晶体和较大颗粒悬浮液的分离。沉降式离心机：离心转鼓周壁无孔，借离心力实现沉降分离，适用于固体含量少，颗粒较细，不易过滤的悬浮液。分离式离心机（分离机）：转速极大，一般在4000r/min以上，适用于乳浊液的分离和悬浮液的增浓或澄清。离心机分类(3)、按离心机的运转方式分类间歇运转式离心机此离心机的加料、分离卸渣过程是在不同转速下间歇进行的。操作时必须按照操作循环中的各个阶段顺序进行，一般操作循环包括空转鼓加速、加料、加速到全速、全速运转实现分离、洗涤、甩干、减速、卸渣等几个阶段，各个阶段的时间并不相等，如三足式沉降离心机、刮刀卸料沉降离心机。连续运转式离心机此类离心机是在全速运转条件下，加料、分离、洗涤、卸渣等过程连续进行，生产能力较大，如螺旋卸料沉降离心机。三足式沉降离心机全自动刮刀下部卸料离心机螺旋卸料沉降离心机有卧式和立式两种。连续操作，悬浮液经加料管由螺旋内筒进料孔进入，随同转鼓高速旋转，固体沉降到鼓壁，由与转鼓有一定转速差的螺旋向小端输送并排出，清液则由转鼓大端溢流而出。分离因素可达6000。可处理粒度2mm~5mm，固含量小于10%~50%，固液密度差大于0.05g/cm3的悬浮液。卧式螺旋卸料离心机示意图1－螺旋送料器；2－机壳；3－转鼓；4－行星差速器

按离心机的型式分类：转筒式离心机管式离心机盘式离心机一般属中速离心机用于污泥脱水及含纤维或浆粕的废水处理。转筒式离心机活塞卸料螺旋卸料转鼓(管)直径小、长度大、转速高、分离效率很高，可以处理颗粒粒径为0.01mm的悬浮液和难分离的乳浊液。可连续操作，悬浮液或乳浊液由转鼓下端加入，被转鼓内的纵向肋板带动迅速达到与转鼓同角速度旋转。在离心力作用下，颗粒或重液层甩向鼓壁由重液出口引出，轻液则从转鼓中心部位溢出。离心分离因数可达65,000，工业上可用于油水分离，实验室中可用于分离微生物和蛋白质。管式离心机管式离心机示意图工作原理：在其转鼓中有一组锥形盘，如斜板沉淀池的斜板。污水沿转鼓中心引入，并向下通过锥形盘进入锥形盘和转鼓壁之间的空间。然后，液体以薄层在盘间沿径向向内流动，并流向位于转鼓顶部中心处的环状空隙入口。颗粒沉积在所谓的“盘状通道”的两个锥形盘的上盘的下表面上。颗粒的沉降运动，是分离过程的第一个而且往往是决定性的阶段；分离过程的第二阶段，则是盘表面上的颗粒向下向外往盘边滑动，然后沉降到转鼓壁上。盘式离心机（碟片式离心机）盘式离心机原理图离心分离原理离心分离设备旋流器离心机小结过滤滤池形式及滤料选择上向流滤池多层滤料滤池压力滤池新型滤料滤池主要内容1.滤池形式及滤料选择过滤：一般是指以石英砂等粒状材料组成的滤料层截留水中的悬浮杂质，从而使水获得澄清的工艺过程。滤池形式按滤料的种类分：单层滤池、双层滤池和多层滤池按作用水头分：重力式滤池(作用水头4～5m)和压力滤池(15～20m)；从进、出水及反冲洗水的供给与排除方式分：快滤池、虹吸滤池和无阀滤池。根据过滤材料不同：颗粒材料过滤、多孔材料过滤。滤池形式及滤料选择滤料选择由于废水的水质复杂，悬浮物浓度高、黏度大、易堵塞，选择滤料时应注意以下几点：①滤料粒径应较大。②滤料耐腐蚀性应较强。③滤料的机械强度好，成本低。滤料可采用石英砂、无烟煤、陶粒、大理石、自云石、石榴石、磁铁矿石等颗粒材料及近年来开发的纤维球、聚氯乙烯或聚丙烯球等。常见滤料依次为石英砂、无烟煤、纤维球、锰砂、椰壳活性炭、磁铁矿2.上向流滤池上向流滤池：废水自滤池下部进入，向上流经滤层，从上部流出。滤料通常采用石英砂，粒径根据进水水质确定。2.上向流滤池滤料层及承托层粒径(mm)厚度(mm)上部细砂层1～21500中部砂层2～3300下部粗砂层10～16250承托层30～40100上向流滤池的滤料级配3.多层滤料滤池多层滤料滤池：常用双层滤料滤池和三层滤料滤池，双层滤池的滤料可采用上层为无烟煤，下层为石英砂。3.多层滤料滤池层数材料粒径(mm)厚度(cm)双层滤料无烟煤1．O～1.150.8～76.2双层滤料石英砂0.45～0.6025.4～30.5三层滤料无烟煤1.0～1.145.7～61