第二章工业水的物理处理

第二章工业废水的物理处理第一节 均和调节工业废水在一天之内水质水量波动很大，废水的水质数量变化对排水设施及废水处理设备，特别是对生物处理设备正常发挥净化功能是不利的，甚至还可能破坏这些设备，所以在废水处理之前，要设均和调节池，简称调节池，以此为后续处理过程提供最优条件。

一、均量池——均化水量；实际是一座变水位的贮水池，来水为重力流，出水用泵抽。

池中最高水位不高于进水管的设计水位，水深一般为2米左右，最低水位为死水位。

（1）平均流量工业废水通常以平均流量为设计的依据。

Q –––为周期T 内的平均流量， m3/h 。

（2）图解法求调节池体积A ．绘出工作周期T 内的累计流量曲线；B ．用直线连接曲线的起点O 和终点A ，直线OA 为提升泵的出水累计水量；C ．平行OA 作流量累计曲线的两条外切线，两切线的竖直长度即为有效容积。

Tt q T WQ Ti i i T ∑===0Q平均流量曲线(h)(h)m )池中水量(m )二、均质池——均化水质；均化池中水流每一质点的流程则由短到长，都不相同，再结合进出水槽的配合布置，使前后时程的水得以相互混合，取得随机均质的效果。

均质池的任务是对不同时间或不同来源的废水进行混合，使流出水质比较均匀，均质池又称水质调节池，也称均和池或均质池。

作用：为减少浓度对处理系统的冲击。

常见的均质池有：穿孔导流槽式均质池，带折流墙的均质池，圆形均质池，差流式均质池等。

均质池容积计算公式：V＝∑ｑｉｔｉt=△t(Si 2)∕2(Se2)三、均化池——既均量，又均质；在池中设置搅拌装置，出水泵的流量用仪表控制。

如采用表面曝气机或鼓风曝气时，除可使悬浮物不致沉淀和出现厌氧情况外，还可以有预曝气的作用，能改进初沉效果，减轻曝气池负荷。

Patterson和Menez提出了一种方法，用以确定当废水流量与强度均作随机变化时均化池的参数，池内物料平衡为：物料平衡方程：C 1QT+CV=C2QT+C2VQ–––取样间隔时间内的平均流量；C1–––取样间隔时间内进入调节池污物的浓度；T–––取样间隔时间；C–––取样间隔开始时调节池内污物的浓度；V–––调节池的容积；C2–––取样间隔时间终了时间内出水污物的浓度。

四、间歇式均化池——当废水水量规模较小时，可设间歇式贮水池，即间歇贮水、间歇运行的均化池，池可分为两或三格，交替使用。

池中设搅拌装置。

这种池型效果最好。

五、事故池——为防止水质出现恶性事故，或发生破坏污水处理厂运行的事故时，设置所谓事故池，贮留事故排水，这是一种变相的均化池。

事故池的进水阀门一般是自动控制，否则无法及时发现事故。

这种池平时保证泄空备用。

第二节离心分离法一、定义：利用高速旋转的物体产生的离心力场以分离废水中的悬浮固体的处理方法。

原理：是利快速旋转所产生的离心力使含有悬浮固体（或乳状油）的废水进行高速旋转，由于悬浮固体和废水的质量不同，因而所受到的离心力也将不同，质量大的悬浮固体，被甩到废水的外侧，质量轻的作向心运动，集中于离心设备最里面。

当离心分离设备中分离颗粒密度大于介质密度时，分离颗粒被沉除在离心设备的最外侧；而当颗粒密度小于介质密度时，分离颗粒被“浮上”在离心设备最里面，因此离心设备包括离心沉降和离心浮上两种。

分别为废水和固体颗粒的质量，旋转半径为r,角速度为ω,设m和m则悬浮固体的离心力为：Fc=(m-m) ω2r)g悬浮固体的重力为：Fg=(m-m悬浮固体的离心力与重力之比为：a=Fc/Fg=ω2r/g将ω=2ㅠn/60代入则a=Fc/Fg≂r n2/900a称为分离因素，其影响因素有：（1）n ↗，a ↗，分离效果好；（2）r ↗ , a ↗, 分离效果好；（3）密度差（颗粒与水）越大，分离效果越好；（4）颗粒直径与分离效率有关。

二、离心分离设备（1）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，只适用于处理小批量的废水、污泥脱水、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。

（2）水力旋流器水力旋流器有压力式和重力式两种。

压力式水力旋流器是含悬浮物的废水在水泵或其他外加压力的作用下，以切线方向进入旋流器后发生高速旋转，在离心力作用下，固体颗粒物被抛向器壁，并随旋流下降到锥形底部出口。

澄清后的废水或含有较细微粒的废水，则形成螺旋上升的内层旋流，由上端中央溢流管排出。

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。

主要应用于废水的澄清和浓缩处理，以及高浊度河水的预处理，以代替庞大的预沉池。

三、离心分离设备的应用（北京制呢厂洗毛废水处理流程）回槽水回槽水回槽水↾↾↾（二道提油）洗毛水⇀除渣器⇀分离机⇀分离机⇀分离机⇀羊毛脂⇂⇂（一道提油）沉淀箱⇀溢流回水槽⇂沉砂第三节除油一、除油（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。

（2）废水中的油类的分类浮油：油珠粒径较大，一般大于100μm ，易浮于水面，形成油膜或油层；分散油：油珠粒径一般为10—100μm ，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10μm ；一般为0.1—2μm ，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。

（3）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。

常用的有平流隔油池、平板式隔油池和斜板隔油池。

各自的特性见表5。

除油罐：可去除浮油和分散油。

含油废水通过进水管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：废水或一部分沉淀池出水用压缩空气加压到0.34—4.8MPa，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。

表5 平流式、平板式和倾斜板式隔油池的特性比较（4）隔油池的计算按油粒上浮速度计算法：表6 α值与速度比（v/u）的关系注：V为水流流速；设计上浮速度U可由废水静浮试验确定或按经验公式计算。

斯笃克斯公式：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（h/b），宜取0.3~0.4。

有效水深一般为1.5~2.0M。

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。

按废水的停留时间计算法：(4)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60—80%。

脱水罐有卧式、立式两种，污油含油率可达90%以上。

第四节过滤一、过滤的作用（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。

Ⅳ.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，可以减少后续的消毒费用。

二、格栅与筛网筛滤截留法是指利用留有孔眼的装置或某种介质组成的滤层，截留废水中粗大的悬浮物和杂物，以保护后续处理设施能正常运行的一种预处理方法。

1、格栅格栅是用一组平行的刚性栅条制成的框架，可以用来拦截水中的大块悬浮物。

格栅通常倾斜设在其他处理构筑物之前或泵站集水池进口处的渠道中以防漂浮物阻塞构筑物的孔道、闸门和管道等机械设备。

按形状，格栅可分为平面格栅和曲面格栅两种。

栅条间距随被拦截的漂浮物尺寸不同，分为细、中、粗三种。

细格栅的栅条间距为3~10mm, 中格栅的栅条间距为10~25mm,粗的为50~100mm。

2、筛网一些工业废水中含有较细小的悬浮物，它们不能被格栅截留，也难以用沉淀法去除。

为了去除这类粒度在数毫米至数十毫米的细碎悬浮杂物，尤其是分离和回收废水中的纤维类悬浮物和食品工业的动植物残体碎屑，工业上常用筛网。

（1）筛网的种类筛网通常用金属丝或用化学纤维而编织而成，其形式有转鼓式或转盘式、振动式、回转帘带式和固定斜筛等多种。

（2）收集的筛余物送至处置区填埋或与城市垃圾一起处理；当有回收价值时，可送至粉粹机或破碎机磨碎后再利用。

三、过滤1、过滤机理废水处理中过滤的目的是去除废水中的微细悬浮物，一般作为保护设备，常用于活性炭吸附或离子交换设备之前。

按照悬浮颗粒分离机理原理，可分为三类：迁移机理，附着机理和脱落机理。

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。

引起颗粒迁移的原因主要有如下几种。

（1）筛滤比滤层空隙大的颗粒被机械筛分，截留于滤层表面上，然后这些被截留的颗粒形成空隙更小的滤层，是过滤水头增加，甚至发生堵塞。

（2）拦截随流线流动的小颗粒，在流线会聚处与滤料表面接触。

其去除率颗粒与颗粒直径的平方成正比，与滤料径的立方成反比，也是雷诺准数的函数。

（3）惯性当流线绕过滤料表面时，具有较大动量和密度的颗粒因惯性冲击而脱离流线，碰撞到滤料表面上。

（4）沉淀如果悬浮物的粒径和密度较大，将存在一个沿重力方向的相对沉淀速度，在净重力作用下，颗悬浮粒偏离流线沉淀到滤料表面上。

（5）布朗运动对于微小悬浮颗粒（＜1μm），由于布朗运动而扩散到滤料表面。

（6）水力作用由于滤层中的孔隙和悬浮物颗粒的形状是极不规则的，在不均匀的剪切流场中，颗粒受到不平衡力的作用不断地转动而偏离流线。

2、附着机理由上述迁移过程而与滤料接触的悬浮颗粒，附着在滤料表面上不再脱落，就是附着过程。

引起颗粒附着的因素主要有如下几种：（1）接触凝聚在原水中投加凝聚剂，压缩悬浮颗粒和滤料颗粒表面的双电层后，但尚未生成微絮体时，立即进行过滤。