第二章 工业废水的物理处理（4）第七节 离心分离离心分离物体作高速旋转时，会产生离心力场。利 用离心力分离废水中与水密度不同的悬浮 物的处理方法，就是离心分离法。含悬浮物（或油）的废水作高速旋转时， 密度大于水的悬浮固体被抛向外围，而密 度小于水的悬浮物（如乳化油）则被推向 内层，将水和悬浮物从不同的出口分别引 出，即可使二者得以分离。离心分离 1.原理 颗粒受到的净离心力Fc=（m-mo）2r 颗粒在水中的净重力Fg=（m-mo）g分离因素接下页式中：、o分别为颗粒和水的密度，kg/m3水的动力粘度，0.1pas 当离心o，Uc0，颗粒抛向周边离心沉降。3000）中速离心机（=10003000） 常速离心机低速离心机（1000） （1）常速离心机：(o)较大时采用，用于污泥脱水，纤维回收。 （2）高速离心机：(o)较小时采用，用于乳化油、蛋白质回收。压力式水力旋流器水力旋流器重力式水力旋流器离心分离2.离心原理设备：离心机、水力旋流器压力式水力旋流器 （1）构造与原理压力式水力旋流器 （1）构造与原理1)确定分离器的尺寸按经验确定园筒直径D园筒高度Ho=1.7D锥体高度Hk=(D-d3)/2tg；锥体角度：=1015中心溢流管直径do=(0.250.3)D进水管直径d1=(0.250.4)D出水管直径d2=(0.250.5)D；出口流速610m/s。锥底直径d3=(0.50.8)do2)处理水量Q（L/min） Q=KDdo(p/10)1/2 式中：K流量系数，K=5.5 d1/ DP进出口压差，Kpa压力式水力旋流器（2）压力式水力旋流器的设计：4)被分离颗粒的极限直径dc(cm)式中：d1进水管直径,cm环流速度的变化系数，约为0.1D/d1 水的动力粘度，PasQ 处理水量，cm3/sh 中心流束高度，cm，约为锥体高度的2/3，即h=（D d3）/3tg； dc是判断水力旋流器分离效果的重要指标，极限直径dc越小，分 离效果越好。压力式水力旋流器压力式水力旋流器优点：水力旋流器具有体积小、结构简单、处理能力大，便于安装检修等优点，适用于各类小量工业废水和高浊度河水中氧化铁皮、泥沙能密度较大的无机杂质的分离。缺点：设备容易磨损，动力消耗较大。重力式水力旋流器（1）构造与原理1. 设计： （1）表面积 （m2） 式中：q表面水力负荷：取2530m3/m2h （2）有效水深Ho1)按停留时间t=1520min计算：Ho=Qt/A2)按结构尺寸确定：Ho=(0.71.2)DD池直径，D较大，采用较大系数，反之亦然。 （3）缓冲层高度 h1=0.81.2m（保护高度）。（4）进水管向下倾斜15，管咀（zui）处流速V=0.91.1m/s 。 （5）所需水头h（水头差）。重力式旋流分离器水力旋流沉淀池式中：系数，试验确定，一般为4.5；V管咀处流速（进口处流速）0.91.1m/s；局部阻力系数；V1进水管内流速0.81.0m/s；L进水管长度，m；I进水管单位长度的沿程损失。 （6）应用旋流沉淀池适于小流量工业废水中比重较大的无 机杂质的分离，它广泛用于回收轧钢废水中氧化铁皮和可浮油， 回收率可达9095%，出水可循环使用 。重力式旋流分离器水力旋流沉淀池重力式水力旋流器 优点：运行费用低、管理方便。设备磨损小，动力消耗省。 缺点：沉淀池地下部分深度较大、施工难度大。第七节 隔油、吸油和破乳第二章 工业废水的物理处理（4）含 油 废 水 的 来 源石油开采及 加工工业固体燃料热加工纺织工业中的洗毛废水轻工业中的制革废水铁路及交通运输工业屠宰及食品加工机械工业中车削工艺中的乳化液石油开采石油炼制石油化工带水原油的 分 离水 钻井提钻时 的设备冲洗水 井场及油罐 区的地面降水生产的油水分 离过程,油品、 设备的洗涤、 冲洗过程焦化含油废水焦炉气的冷凝 水 洗煤气水 各种储罐的排 水油的状态呈悬浮 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：60m以上 平流分离100150m；斜板60m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： 1060m 乳化油：粒径 10m油品在水中的溶解度非常低，只有几个毫克 每升。 溶解油：515mg/L油 污 染 对 环 境 的 危害含油废水侵 入土壤孔隙间形 成油膜，产生堵 塞作用，致使空 气、水分及肥料 均不能渗入土 中，破坏土层结 构，不利于农作 物的生长,甚至导 致农作物枯死。含油废水排 入水体后将在水 面上产生油膜， 阻碍大气中的氧 向水体转移，使 水生生物处于严 重缺氧状态而死 亡。在滩涂上还 会影响养殖和利 用。含油废水排 入城市沟道，对 沟道、附属设备 及城市污水处理 厂都会造成不良 影响。土壤沟道水体废水从池子的一端流入池子，以较低的水平流速流经池子，流动 过程中，密度小于水的油粒上升到水面，密度大于水的颗粒杂质沉 于池底，水从池子的另一端流出。隔油池的出水端设置集油管。平流式隔油池 特点：构造简单，便于运行管理，油水分离效果稳定 。 平流式隔油池可去除的最小油滴直径为100-150m，相 应的上升速度不高于0.9mm/s。 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/（m2h)；按停留时间 设计时，一般采用2h。平流式隔油池的计算 Q 设计流量，m3/s； 与池容积利用率和水流紊动状况有关的修正参数 ； u0 油粒上浮速度，可取0.30.5mm/s； u0也可直接应用修正的斯托克斯（Stokes）公式计算。1. 隔油池的表面积积平流式隔油池的计算 0也可直接应用修正的斯托克斯（Stokes）公式计算。0 水的密度，kg/m3； 1 油粒的密度，kg/m3； 水的绝对绝对 粘度，Pa.s；d 油粒的直径； 水中悬悬浮物的影响，使油粒上浮 速度降低的系数。2. 油粒上浮速度平流式隔油池的计算2. 过过流断面面积积3. 隔油池的有效长长度斜板式隔油池斜板式隔油池可去除的最小油 滴直径为60m，相应的上升速度 约为0.2mm/s。铁路运输、化工等行业使用的 小型隔油池，其撇油装置是依靠水 与油的密度差形成液位差而达到自 动撇油的目的。小型隔油池二、斜板隔油池 为提高单位池容积的处理能力，采用斜板式隔油池。（ 利用水油比重不同产生的压差自动排油）浮油的收集和排除（1）油层厚度不应大于0.25m。（2）刮油机作用：刮池面浮油和池底的油泥（3）浮油收集 在水面处应设集油管，收集和排除浮油。集油管为直 径为200-300mm 的钢管。 隔油池的安全问题（1）池表面应加盖为了保证隔油池的正常工作，池表面应加盖，以防火、防雨、保温及防止油气散发，污染大气。（2）冬季加温在寒冷地区或季节，为了增大油的流动性，隔油池内应采取加温措施，在池内每隔一定距离，加设蒸汽管，提高 废水温度。 吸附法 利用比表面积较大的亲油疏水多孔吸油材料，从水面 吸附浮油，然后设法从吸附剂中回收浮油，吸附剂可 以反复利用。 根据吸附剂的性质可以分为炭质吸附剂、无机吸附剂 和有机吸附剂三种。 （1）炭质吸附剂：活性炭去除二甲苯、苯、甲苯 。 可与溴作用制成溴化活性炭，再与二乙烯三胺作用， 使其表面接有胺或季胺盐集团。 其他：煤粉、矿渣、泥炭等吸油 吸附法 （2）无机吸附剂：分为天然吸附剂与人工吸附剂，价 格便宜，再生容易。 天然的无机吸附剂有沸石、珍珠粉、二氧化硅、硅藻 土、白土、膨润土等。 人工合成的无机吸附剂有铝、钙、镁、锌的化合物以 及一些磁性物质。 （3）有机吸附剂：分为天然或天然改性、及人工合成 吸附剂，吸油能力较好。 吉贝纤维、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯吸油满足条件：吸油量 大、吸水量小，吸 油速度快，重复使 用次数多，压缩回 弹性好。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。乳化油及破乳方法乳化油的主要来源含油（可浮油） 废水在沟道与含 乳化剂的废水 相混合，受水 流搅动而形成以洗涤剂清洗 受油污染的机 械零件、油槽 车等而产生乳 化油废水根据生产工 艺的需要而 人为制成破乳的基本原理：破坏液滴界面上的稳定薄膜，使 油、水得以分离。 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。 投加某种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 。破乳方法简介搅拌、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。某些乳化液必须投加化学药剂破乳，如钙、镁、铁、 铝的盐类或无机酸、碱、混凝剂等。破乳方法简介气浮法第八节 气浮法基本概念：向水中通入空气，利用空气产生的微小气泡作为载体粘附于废水中的悬浮污染物，使其浮力大于重力和阻力，从而使污染物上浮至水面，形成泡沫，然后用刮渣设备自水面刮除泡沫，实现固液或液液分离的过程称为气浮。悬浮颗粒与气泡粘附的原理：水中悬浮固体颗粒能否与气泡粘附主要取决于颗粒表面的性质。颗粒表面易被水湿润，该颗粒属亲水性；如不易被水湿润，属疏水性。亲水性与疏水性可用气、液、固三相接触时形成的接触角大小来解释。在气、液、固三相接触时，固、液界面张力线和气液 张力线之间的夹角称为湿润接触角以表示。气泡与悬浮颗 粒的粘附形式气粒吸附气泡顶托气泡裹夹浮上法处理工艺必须满足下述基本条件：必须向水中提供足够量的细微气泡；必须使污水中的污染物质能形成悬浮状态；必须使气泡与悬浮的物质产生粘附作用。化学药剂的投加对气浮效果的影响一般的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂， 以改变颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒的吸附。这些化学 药剂分为下述几类：混凝剂浮选剂助凝剂抑制剂调节剂各种无机或有机高分子混凝剂，它不仅 可以改变污水中的悬浮颗粒的亲水性能，而 且还能使污水中的细小颗粒絮凝成较大的絮 状体以吸附、截留气泡，加速颗粒上浮。浮选剂大多数由极性-非极性分子组成。当浮选剂的极性基被吸附在亲水性悬浮 颗粒的表面后，非极性基则朝向水中，这样 就可以使亲水性物质转化为疏水性物质，从 而能使其与微细气泡相粘附。浮选剂的种类 有松香油、石油、表面活性剂、硬脂酸盐等 。化学药剂的投加对气浮效果的影响一般的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂， 以改变颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒的吸附。这些化学 药剂分为下述几类：混凝剂浮选剂助凝剂抑制剂调节剂化学药剂的投加对气浮效果的影响一般的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂， 以改变颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒的吸附。这些化学 药剂分为下述几类：混凝剂浮选剂助凝剂抑制剂调节剂作用是提高悬浮颗粒表面的水密性，以 提高颗粒的可浮性，如聚丙烯酰胺。化学药剂的投加对气浮效果的影响一般的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂， 以改变颗粒的