11工业废水的物理处理

11工业废水的物理处理11.1.3分流贮水池对于某些工业，如有偶然泄漏或周期性冲击负荷发生时，宜设分流贮水池。当废水浓度超过某一设定值时，将废水放进分流贮水池，如图11—8所示。11.1.4调节池的搅拌为使废水充分混合和避免悬浮物沉淀，调节池需安装搅拌设备进行搅拌。1.水泵强制循环搅拌如图11—9所示。这种方式，在调节池底设穿孔管，穿孔管与水泵压水管相连，用压力水进行搅拌。优点是简单易行，但动力消耗较多。2.空气搅拌在池底多设穿孔管，穿孔管与鼓风机空气管相连，用压缩空气进行搅拌。空气用量，采用穿孔管曝气时可取2—3m3/(h．m(管长))或5—6m3/(h．m2(池面积))。此方式，搅拌效果好，还可起预曝气的作用，但运行费用也较高。3.机械搅拌在池内安装机械搅拌设备。机械搅拌设备有多种形式，如桨式、推进式、涡流式等。此方法搅拌效果好，但设备常年浸于水中，易受腐蚀，运行费用也较高。11.2离心分离11.2.1离心分离原理物体高速旋转时会产生离心力场。利用离心力分离废水中杂质的处理方法称为离心分离法。废水作高速旋转时，由于悬浮固体和水的质量不同，所受的离心力也不相同，质量大的悬浮固体被抛向外侧，质量小的水被推向内层，这样悬浮固体和水从各自出口排除，从而使废水得到处理。11.2.2离心分离设备按产生离心力的方式不同，离心分离设备可分为离心机和水力旋流器两类。1.离心机离心机是依靠一个可随传动轴旋转的转鼓，在外界传动设备的驱动下高速旋转，转鼓带动需进行分离的废水一起旋转，利用废水中不同密度的悬浮颗粒所受离心力不同进行分离的一种分离设备。离心机的种类和形式有多种。按分离因素大小可分为高速离心机(α＞3000)、中速离心机(α＝l000—3000)和低速离心机(α＜1000)。中、低速离心机通称为常速离心机。按转鼓的几何形状不同，可分为转筒式、管式、盘式和板式离心机；按操作过程可分为间歇式和连续式离心机；按转鼓的安装角度可分为立式和卧式离心机。(1)常速离心机多用于与水有较大密度差的悬浮物的分离。分离效果主要取决于离心机的转速及悬浮物密度和粒径的大小。国内某些厂家生产的转筒式连续离心机在回收废水中的纤维物质时，回收率可达60％—70％；进行污泥脱水时，泥饼的含水率可降低到80％左右。(2)高速离心机多用于乳化油和蛋白质等密度较小的微细悬浮物的分离。如从洗毛废水中回收羊毛脂，从淀粉麸质水中回收玉米蛋白质等。图11—10为盘式离心机的构造示意图。在转鼓中有十几到几十个铁形金属盘片，盘片的间距为0.4—1.5mm，斜面与垂线的夹角为30—50°。这些盘片，缩短了悬浮物分离时所需移动的距离，减少涡流的形成，从而提高了分离效率。离心机运行时，乳浊液沿中心管自上而下进入下部的转鼓空腔，并由此进入锥形盘分离区，在5000r/min以上的高速离心力的作用下，乳浊液的重组分(水)被抛向器壁，汇集于重液出口排出，轻组分(油)则沿盘间锥形环状窄缝上升，汇集于轻液出门排出。2.水力旋流器水力旋流器有压力式和重力式两种。(1)压力式水力旋流器其构造如图11—11所示。水力旋流器用钢板或共他耐磨材料制造，共上部是直径为D的圆筒，下部是锥角为θ的截头圆锥体。进水管以逐渐收缩的形式与圆筒以切向连接。废水通过加压后以切线方式进入器内，进口处的流速可达6—10m/s。废水在器内沿器壁向下作螺旋运动的一次涡流，废水中粒径及密度较大的悬浮颗粒被抛向器壁，并存下旋水推动和重力作用下沿器壁下滑，在锥底形成浓缩液连续排出。锥底部水流在越来越窄的锥壁反向压力作用下改变方向，由锥底向上作螺旋运动，形成二次涡流，经溢流管进入溢流筒后，从出水管排出。在水力旋流中心，形成一束绕轴线分布的自下而上的空气涡流柱。流体在器内的流动状态如图11—12所示。水力旋流分离器的计算，一般首先确定分离器的尺寸，然后计算处理水量和极限截留颗粒直径，最后确定分离器台数。1)各部结构尺寸各部的相又尺寸对分离效果有很大影响，经验得到的最佳尺寸如下：圆筒直径D圆筒高度H。=1.7D3)被分离颗粒的极限直径水力旋流器的分离效率与结构尺寸、被分离颗粒的性质等因素有关，一般通过试验确定。某种废水的颗粒直径与分离效率的试验曲线如图11—13所示。从图可知，曲线呈S形。分离效率为50％的颗粒，其直径称为极限直径。它是判断水力旋流分离器分离效果的重要指标之一。极限直径越小，分离效果越好。极限直径也可按经验公式确定。旋流分离器具有体积小，单位容积处理能力高的优点。例如用旋流分离器用于轧钢废水处理时，氧化铁皮的去除效果接近于沉淀池，但沉淀池的表面负荷仅为1.0m3/(m2·h)，而旋流器则局达950m3/m2·h)。此外，旋流分离器还具有易于安装、便于维护管优点，因此，较广泛地用于轧钢废水处理以及高浊度河水的预处理等。旋流分离器的缺点是器壁易受磨损和电能消耗较大等。器壁宜用铸铁或铬锰合金钢等耐磨材料制造，或内衬橡胶，并应力求光滑。(2)重力式旋流分离器重力式旋流分离器又称水力旋流沉淀池。废水也以切线方向进入器内，借进出水的水头差在器内呈旋转流动。与压力式旋流器相比较，这种设备的容积大，电能消耗低。图11—14是重力式旋流分离器的示意图。11.3除油11.3.1含油废水的来源及污染特征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。含油废水的含油量及其特征，随工业种类不同而异，同一种工业也因生产工艺流程、设备和操作条件等不同而相差较大。废水中所含油类，除重焦油的比重可达1.1以上外，其余的比重都小于l。本节重点介绍含油比重小于1的含油废水处理。油类在水中的存在形式可分为浮油、分散油、乳化油和溶解油4类。(1)浮油这种油珠粒径较大，一般大于100µm。易浮于水面，形成油膜或油层。(2)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—定时间后往往形成浮油。(3)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。(4)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。油类对环境的污染主要表现在对生态系统及自然环境的严重影响。流到水体中的可浮油，形成油膜后会阻碍大气复氧，断绝水体氧的来源；而水中的乳化油和溶解油，由于需氧微生物的作用，在分解过程中消耗水中溶解氧(生成CO2和H20)，使水体形成缺氧状态，水体中二氧化碳浓度增高，使水体pH值降低到正常范围以下，以致鱼类和水生生物不能生存。含油废水流到土壤，由于土层对油污的吸附和过滤作用，也会在土壤形成油膜，使空气难于透入，阻碍土壤微生物的增殖，破坏土层团粒结构。含油废水排入城市排水管道，对排水设备和城市污水处理厂都会造成影响，流入到生物处理构筑物混合污水的含油浓度，通常不能大于30—50mg/L，否则将影响活性污泥和生物膜的正常代谢过程。生产装置排出的含油废水，应按其所含的污染物性质和数量分类汇集处理。除油方法宜采用重力分离法除浮油和重油，采用气浮法、电解法、混凝沉淀法除去乳化油。本节只介绍浮油的处理方法和除油装置。11.3.2除油装置1.隔油池目前常用的有平流隔油池和斜板隔油池。(1)平流隔油池图11—15为传统的平流式隔油池，在我国使用较为广泛。废水从池的一端流入池内，从另一端流出。在隔油池中，由于流速降低，比重小于1.0而粒径较大的油珠上浮到水面上，比重大于1.0的杂质沉于池底。在出水一侧的水面上设集油管。集油管一般用直径为200—300mm钢管制成，沿其长度在管壁的一侧开有切口，集油管可以绕轴线转动。平时切口在水面上，当水面浮油达到一定厚度时，转动集油管，使切口浸入水面油层之下，油进入管内，再流到池外。刮油刮泥机由钢丝绳或链条牵引，移动速度不大于2m/min。刮集到池前部污泥斗中的沉渣通过排泥管适时排出。排泥管直径不小于200mm，管端可接压力水管进行冲洗。池底应有坡向污泥斗的0.01—0.02的坡度，污泥斗倾角为45°。隔油池宜设由燃料材料制成的盖板，以防火、防雨和保温。在寒冷地区集油管及油层内宜设加热设施。隔油池每个格间的宽度，由于刮泥刮油机跨度规格的限制，多为2.Om、2.5m、3.Om、4.5m和6m。若采用人工清除浮油时，每个格间的宽度不宜超过6.m。这种隔油池的优点是构造简单，便于运行管理，除油效果稳定。缺点是池体大，占地面积多。根据国内外的运行资料，这种隔油池，可能去除的最小油珠粒径，一般为100—150µm。此时油珠的最大上浮速度不高于0.9mm/s。某炼袖厂废水处理站使用这种类型的隔油池，停留时间为90—120min，原废水中的含油量400—1000mg/L，出水在150mg/L以下，除油效果达70％以上。11.3.3污油的脱水隔油池内的撇油装置，将浮油收集到集油坑内，一般含油率为40％—50％。为提高污油的浓度，便于回收利用，可用带式除油机或脱水罐进一步进行油水分离。1.带式除油机按安装方式有立式、卧式和倾斜式3种。这类除油机用类似丁橡胶制造的胶带，其除油原理，因胶带材料具有疏水亲油性质，胶带运转时，将浮油带出水面后，经内、外刮板将油刮入集油槽内。污油浓度高，则除油率高，出口污油含油率为60％—80％。11.4过滤过滤是利用过滤材料分离废水中杂质的一种技术。根据过滤材料不同，过滤可分为颗粒材料过滤和多孔材料过滤两人类。11.4.1颗粒材料过滤在废水处理中，颗粒材料过滤主要用于经混凝或生物处理后低浓度悬浮物的去除。由于废水的水质复杂，悬浮物浓度高、粘度大、易堵塞，选择滤料时应注意以下几点：(1)滤料粒径应大些。用石英砂为滤料时，砂粒直径可取为0.5—2.0mm，相应的滤池冲洗强度亦大，可达18—20L/(m2.s)。(2)滤料耐腐蚀性应该强些。滤料耐腐蚀的尺度，可用浓度为1％的Na2SO4水溶液，将恒重后滤料浸泡28d，重量减少值以不大于1％为宜。(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、白云石、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。由于上向流滤池过滤和冲洗时的水流方向相同，要求不同流量时能均匀布水，为此，在滤池下部设有安装了许多配水喷嘴的配水室。为防止气泡进人滤层引起气阻，需将进水中的气体分离出来，经排气阀排到池外。上向流滤池的持点：(1)滤池的截污能力强，水头损失小。污水先通过粗粒的滤层，再通过细滤层，这样能较充分地发挥滤层的作用，可延长滤池的运行周期。(2)配水均匀、易于观察出水水质。(3)污物被截留在滤池下部，滤料不易冲洗干净。2.多层滤料滤池多层滤料滤池，常用的有双层滤料滤池和三层滤料滤池，如图11—28所示。双层滤料滤池的滤料可采用上层为无烟煤，下层为石英砂。由于无烟煤的密度(1.4—1.6)比石英砂的密度(2.6)小，无烟煤的粒径可选择大一些。因此，上层的孔隙率大，可截留较多的污物，下层的孔隙率较小，可进一步截留污物，污物可穿透滤池的深处，能较好地发挥整个滤层的过滤作用。水头损失也增加的较慢。同样，在双层滤料的下面再加—层密度更大更细的石榴石(密度为4.2)便构成三层滤料滤池。我国石榴石来源不足，可用磁铁矿石(密度4.7—4.8)作为重滤料。多层滤料滤池主要用于饮用水处理，现已推广到废水的深度处理中。双层滤料滤池，无烟煤粒径要求在其滤层高度内，格75％—90％的悬浮物去除。例如，要求滤池悬浮物的去除率为90％时，则悬浮物的60％—80％应由煤层去除，其余的由砂层去除。多层滤料的粒径和厚度见表11—5。多层滤料滤池，根据滤料层界面处允许混层与否可分为混层滤池和非混层滤池。经验表明，无烟煤滤料的最小粒径与石英砂最大粒径之比为3—4时，无明显混层现象。不混层时，双层滤料和三层滤料滤池进水悬浮的最大允许浓度分别为100mg/L和200mg/L。3.压力滤池压力滤池有立式和卧式两类，如图11—29所示。立式压力滤池，因横断面面积受限制，多为小型的过滤设备。规模较大的废水处理厂宜采用卧式压力滤池，如国外污水三级处理中采用直径为3m，长11.5m的卧式压力滤他。压力滤池的特点如