【導(dǎo)讀】米歇里斯-門(mén)坦方程式.....

　　

【正文】 流式沉 淀池有同向流和異向流兩種。污水處理中常采用升流式異向流斜流沉淀池。 異向斜流式沉淀池中，斜板（管）于水平面呈 60186。角，長(zhǎng)度通常為 左右，斜板凈距（或斜管孔徑）一般為 80~100mm。斜板（管）區(qū)上部清水區(qū)水深為 ~，底部緩沖層高度為 。 斜流式沉淀池在廢水處理中的應(yīng)用 斜流式沉淀池具有沉淀效率高、停留時(shí)間短、占地少等優(yōu)點(diǎn)，在給水處理中得到比較廣泛的應(yīng)用，在廢水處理中應(yīng)用不普遍。在選礦水尾礦漿的濃縮、煉油廠含油廢水的隔油等方面已有較成功的經(jīng)驗(yàn)，在印染廢水處理和城市污水處理中 也有應(yīng)用。 調(diào)節(jié)池 調(diào)節(jié)池的作用和目的： 作用 : 調(diào)節(jié)水量、均和水質(zhì)、貯存事故水 目的 : 防止沖擊負(fù)荷 ：生物處理設(shè)備 控制 pH：有利于中和處理 減小波動(dòng) ：物化處理系統(tǒng)藥劑投加與廢水進(jìn)入同步 連續(xù)處理 ：工廠間斷排水，廢水連續(xù)處理 保護(hù)城市管網(wǎng) ：處理符合均勻 減小毒物沖擊 ：生物處理設(shè)備 一、水量調(diào)節(jié)池 變?nèi)菟空{(diào)節(jié)池： Qout = constant ； Qin變化 調(diào)節(jié)池容積的求法（一） ——流量曲線(xiàn)圖解法 （ 1） . 以時(shí)間 t 為橫坐標(biāo)，流量 Q 為縱坐標(biāo)作圖； （ 2） . 曲線(xiàn)圍成的面積為廢水總量 WT； （ 3） . 計(jì)算平均流量 （ 4） . 計(jì)算出調(diào)節(jié)池容積 V。 調(diào)節(jié)池容積的求法（二） ——廢水流量累積曲線(xiàn)圖解法 （ 1） . 以時(shí)間 t 為橫坐標(biāo)，累積流量 ∑Q 為縱坐標(biāo)作圖； （ 2） . 曲線(xiàn)的終點(diǎn) A 為廢水總量 WT； （ 3） . 連接 OA，其斜率為平均流量； （ 4） . 對(duì)曲線(xiàn)作平行于 OA 的切線(xiàn) ab 和 cd，切點(diǎn)為 B 和 C； （ 5） . 由 B 和 C 兩點(diǎn)作出 y 軸平行線(xiàn) CE 和 BD，量出其水量大小； （ 6） . 調(diào)節(jié)池容積為 V= VBD+VCE （ 7） . 調(diào)節(jié)池停留時(shí)間為 QVt /? tQVTtqTWQtqWTiiiTTiiiT?????????00 17 二、 水質(zhì)調(diào)節(jié)池 普通水質(zhì)調(diào)節(jié)池 水質(zhì)調(diào)節(jié)， Qin=Qout， 定容水質(zhì)調(diào)節(jié)池 V =constant 物料平衡方程 : C1QT+C0V=C2QT+C2V 調(diào)節(jié)池出水濃度 C2 為： C2=(C1T+C0V/Q)/(T+V/Q) 水質(zhì)調(diào)節(jié)池 ——穿孔導(dǎo)流槽式 水質(zhì)調(diào)節(jié)池 ??? Ti iiT tqW 0 穿孔導(dǎo)流槽式調(diào)節(jié)池 ?20??? Ti iiTtqW 三、 分流貯水池：適用于偶然泄漏或周期性沖擊負(fù)荷 四、 調(diào)節(jié)池的攪拌 目的：混合均勻、防止沉淀、降解有機(jī)物 方式： a) 水力 攪拌 b) 水泵強(qiáng)制循環(huán) c) 鼓風(fēng)曝氣 (diffused air aeration) d) 機(jī)械曝氣 (mechanical aeration) e) 浸沒(méi)式攪拌器 (submerged mixers)：葉片式、渦流式 隔油和破乳 一、含油廢水的來(lái)源、油的狀態(tài)和油污染對(duì)環(huán)境的危害 含油廢水的來(lái)源：紡織工業(yè)中的洗毛廢水；輕工業(yè)中的制革廢水；石油開(kāi)采及加工工業(yè)；鐵路及交通運(yùn)輸工業(yè)；屠宰及食品加工；固體燃料熱加工；機(jī)械工業(yè)中車(chē)削工藝中的乳化液 油的狀態(tài)： a) 呈懸浮狀態(tài)的可浮油：油滴的粒徑較大，可以依靠油水密度差而從水中分離出來(lái)，對(duì) 于石油煉廠廢水而言，這種狀態(tài)的油一般占廢水中含油量的 60%~80%左右。粒徑：60μm 以上平流分離 100～ 150μm；斜板 60μm以上 。 b) 呈乳化狀態(tài)的乳化油：非常細(xì)小的油滴，由于其表面有一層由乳化劑形成的穩(wěn)定薄膜，阻礙油滴合并，故不能用靜沉法從廢水中分離出來(lái)；若能消除乳化劑的作用，乳化油劑可轉(zhuǎn)化為可浮油，稱(chēng)為破乳。乳化油經(jīng)過(guò)破乳之后，就能用沉淀法分離。細(xì)分散油粒： 10～ 60μm 乳化油：粒徑 10μm。 c) 呈溶解狀態(tài)的溶解油：油品在水中的溶解度非常低，只有幾個(gè)毫克每升。溶解油： 5～15mg/L 油污染對(duì)環(huán)境 的危害： a) 土壤 ：含油廢水侵入土壤孔隙間形成油膜，產(chǎn)生堵塞作用，致使空氣、水分及肥料均不能滲入土中，破壞土層結(jié)構(gòu)，不利于農(nóng)作物的生長(zhǎng) ,甚至導(dǎo)致農(nóng)作物枯死。 b) 水體：含油廢水排入水體后將在水面上產(chǎn)生油膜，阻礙大氣中的氧向水體轉(zhuǎn)移，使水生生物處于嚴(yán)重缺氧狀態(tài)而死亡。在灘涂上還會(huì)影響?zhàn)B殖和利用。 18 c) 溝道：含油廢水排入城市溝道，對(duì)溝道、附屬設(shè)備及城市污水處理廠都會(huì)造成不良影響。 二、隔油池 平流式隔油池： a) 廢水從池子的一端流入池子，以較低的水平流速流經(jīng)池子，流動(dòng)過(guò)程中，密度小于水的油粒上升到水面，密度大于水的顆粒雜質(zhì)沉于 池底，水從池子的另一端流出。隔油池的出水端設(shè)置集油管。 b) 大型隔油池應(yīng)設(shè)置刮油刮泥機(jī)，以及時(shí)排油及排除底泥。隔油池的池底構(gòu)造與沉淀池相同。 c) 表面一般設(shè)置蓋板，冬季保持浮渣的溫度，從而保持它的流動(dòng)性，同時(shí)可以防火與防雨。 d) 特點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于運(yùn)行管理，油水分離效果穩(wěn)定。 e) 平流式隔油池可去除的最小油滴直徑為 100~150μm，相應(yīng)的上升速度不高于。 f) 平流式隔油池的設(shè)計(jì)與平流式沉淀池基本相似，按表面負(fù)荷設(shè)計(jì)時(shí)，一般采用 （ m2h)；按停留時(shí)間設(shè)計(jì)時(shí)，一般采用 2h。 斜板式隔油池：斜板式隔油 池可去除的最小油滴直徑為 60μm，相應(yīng)的上升速度約為 。 小型隔油池：鐵路運(yùn)輸、化工等行業(yè)使用的小型隔油池，其撇油裝置是依靠水與油的密度差形成液位差而達(dá)到自動(dòng)撇油的目的。 三、 乳化油及破乳方法 當(dāng)油和水相混，又有乳化劑存在時(shí)，乳化劑會(huì)在油滴與水滴表面上形成一層穩(wěn)定的薄膜，這時(shí)油和水就不會(huì)分層，而呈一種不透明的乳狀液。 a) 當(dāng)分散相是油滴時(shí)，稱(chēng)水包油乳狀液； b) 當(dāng)分散相是水滴時(shí)，則稱(chēng)為油包水乳狀液。 乳化油的主要來(lái)源： a) 根據(jù)生產(chǎn)工藝的需要而人為制成 b) 以洗滌劑清洗受油污染的機(jī)械零件、油槽車(chē)等而產(chǎn)生乳化油廢 水 c) 含油（可浮油）廢水在溝道與含乳化劑的廢水相混合，受水流攪動(dòng)而形成 破乳方法簡(jiǎn)介 : a) 破乳的基本原理：破壞液滴界面上的穩(wěn)定薄膜，使油、水得以分離。 b) 投加換型乳化劑：投入適量 “換型劑 ”后，在水包油（或油包水）乳狀液轉(zhuǎn)型為油包水（或水包油）乳狀液過(guò)程中，存在著一個(gè)轉(zhuǎn)化點(diǎn)，這時(shí)的乳狀液非常不穩(wěn)定，油水可能形成分層。 c) 投加鹽類(lèi)、酸類(lèi)：可使乳化劑失去乳化作用。 d) 投加某種本身不能成為乳化劑的表面活性劑：如異戊醇，從兩相界面上擠掉乳化劑而使其失去乳化作用。 e) 攪拌、振蕩、轉(zhuǎn)動(dòng)：通過(guò)劇烈的攪拌、振蕩或轉(zhuǎn)動(dòng)，使乳化的液滴猛烈相 碰撞而合并。 f) 過(guò)濾：如以粉末為乳化劑的乳狀液，可以用過(guò)濾法攔截被固體粉末包圍的油滴。 g) 改變溫度：改變?nèi)榛旱臏囟葋?lái)破壞乳化液的穩(wěn)定。 h) 某些乳化液必須投加化學(xué)藥劑破乳，如鈣、鎂、鐵、鋁的鹽類(lèi)或無(wú)機(jī)酸、堿、混凝劑等。 浮上法 19 水和廢水的浮上法處理是將空氣以微小氣泡形式通入水中，使微小氣泡與在水中懸浮的顆粒粘附，形成水 氣 顆粒三相混合體系，顆粒粘附上氣泡后，密度小于水即上浮水面，從水中分離，形成浮渣層。 浮上法處理工藝必須滿(mǎn)足下述基本條件： a) 必須向水中提供足夠量的細(xì)微氣泡； b) 必須使污水中的污染物質(zhì)能形 成懸浮狀態(tài)； c) 必須使氣泡與懸浮的物質(zhì)產(chǎn)生粘附作用。 污水處理技術(shù)中，浮上法固 液或液 液分離技術(shù)應(yīng)用的幾方面： a) 石油、化工及機(jī)械制造業(yè)中的含油污水的油水分離 。 b) 工業(yè)廢水處理 。 c) 污水中有用物質(zhì)的回收 。 d) 取代二次沉淀池，特別是用于易產(chǎn)生活性污泥膨脹的情況 。 e) 剩余活性污泥的濃縮。 一、浮上法的類(lèi)型 按生產(chǎn)細(xì)微氣泡的方法分：分散空氣浮上法；電解浮上法；溶解空氣浮上法 電解浮上法 電解廢水可同時(shí)產(chǎn)生三種作用：電解氧化還原；電解混凝；電氣浮。 電解浮上法是將正負(fù)極相間的多組電極浸泡在廢水中，當(dāng)通以直流 電時(shí)，廢水電解，正負(fù)兩級(jí)間產(chǎn)生的氫和氧的細(xì)小氣泡粘附于懸浮物上，將其帶至水面而達(dá)到分離的目的。電解浮上法產(chǎn)生的氣泡小于其他方法產(chǎn)生的氣泡，故特別適用于脆弱絮狀懸浮物。電解浮上法的表面負(fù)荷通常低于 4m3/(m2h)。電解浮上法主要用于工業(yè)廢水處理方面，處理水量約在10~20m3/h。由于電耗高、操作運(yùn)行管理復(fù)雜及電極結(jié)垢等問(wèn)題，較難適用于大型生產(chǎn)。 分散空氣浮上法 微氣泡曝氣浮上法：壓縮空氣引入到靠近池底處的微孔板，并被微孔板的微孔分散成細(xì)小氣泡。 剪切氣泡浮上法：將空氣引入到一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)混合器或葉 輪機(jī)的附近，通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)混合器的高速剪切，將引入的空氣切割成細(xì)小氣泡。 溶解空氣浮上法 從溶解空氣和析出條件來(lái)看： 真空浮上法：空氣在常壓下溶解，真空條件下釋放，優(yōu)點(diǎn)：無(wú)壓力設(shè)備，缺點(diǎn)：溶解度低，氣泡釋放有限，需要密閉設(shè)備維持真空，運(yùn)行維護(hù)困難 。 加壓溶氣浮上法：空氣在加壓條件下溶解，常壓下使過(guò)飽和空氣以微小氣泡形式釋放來(lái) 需要溶氣罐、空壓機(jī)或射流器、水泵等設(shè)備 。 二、加壓溶氣浮上法的基本原理 空氣在水中的溶解度與壓力的關(guān)系： 空氣在水中的溶解度的表示：?jiǎn)挝惑w積水溶液中溶入的空氣體積 :mL(氣 )/L(水 )；單位體積水溶液中溶入的空氣質(zhì)量 :g(氣 )/m3(水 ) 空氣在水中的溶解度與溫度、壓力有關(guān)。 在一定范圍內(nèi)，溫度越低、壓力越大，其溶解度越大。一定溫度下，溶解度與壓力成正比。 空氣從水中析出的過(guò)程分兩個(gè)步驟，即氣泡的形成過(guò)程與氣泡的增長(zhǎng)過(guò)程。氣泡核的形成過(guò)程起決定性作用，有了相當(dāng)數(shù)量的氣泡核，就可以控制氣泡數(shù)量的多少與氣泡直徑的大小。溶氣氣浮法要求在這個(gè)過(guò)程中形成數(shù)目眾多的氣泡核，溶解同樣空氣，如形成的氣泡核的數(shù)量越多，則形成的氣泡的直徑也就越小，越有利于滿(mǎn)足浮上工藝的要求。 水中的懸浮顆粒與 微小氣泡相粘附的原理 20 （ 1）、氣泡與懸浮顆粒粘附的條件 界面能 E 與界面張力的關(guān)系如下： SE ??? 式中： σ ——界面張力系數(shù)； S ——界面面積。 氣泡未與懸浮顆粒粘附前 ,顆粒與氣泡的單位面積上的界面能分別為 σ 水 粒 1 和 σ 水 氣 1 ，這時(shí)單位面積上的界面能之和 E1 為： 氣水粒水 1 ?? ??E 當(dāng)氣泡與懸浮顆粒粘附后，界面能縮小，粘附面的單位面積上的界面能 E2 及其縮小值ΔE 分別為： 粒氣 2 ??E 氣粒氣水粒水 21 ??? ?????? EEE 這部分能量差即為擠開(kāi)氣泡和顆粒之間的水膜所做的功，此值越大，氣泡與顆粒粘附得越牢固。 水中的懸浮顆粒是否能與氣泡粘附，與水、氣、顆粒間的界面能有關(guān)。當(dāng)三者相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，三相界面張力的關(guān)系式為： 氣粒氣水粒水 )1 80c os ( ???? ???? 式中： θ——接觸角（也稱(chēng)濕潤(rùn)角）。 帶入上式得： )co s1 ?? ??? （氣水E )c o s ????? 氣水粒水氣水粒水 （ ????? E 上式表明，并不是水中所有的污染物 質(zhì)都能與氣泡粘附，是否能粘附，與該類(lèi)物質(zhì)的接觸角有關(guān)。 a) 當(dāng) θ→0 時(shí)， cosθ→1， ΔE→0，這類(lèi)物質(zhì)親水性強(qiáng)（稱(chēng)親水性物質(zhì)），無(wú)力排開(kāi)水膜，不易與氣泡粘附，不能用氣浮法去除。 b) 當(dāng) θ→180176。時(shí)， cosθ→ 1， ΔE→2σ 水 氣，這類(lèi)物質(zhì)憎水性強(qiáng)（稱(chēng)憎水性物質(zhì)），易與氣泡粘附，宜用氣浮法去除。 微細(xì)氣泡與懸浮顆粒的粘附形式有氣顆粒吸附、氣泡頂托以及氣泡裹夾三種形式。 （ 2） “顆粒 氣泡 ”復(fù)合體的上浮速度： 當(dāng)流態(tài)為層流時(shí)，即 Re1 時(shí)，則 “顆粒 氣泡 ”復(fù)合體的上升速度可按斯托克斯公式計(jì)算： 2SL )(18 dgv ??? ???上 式中： d——“顆粒 氣泡 ”復(fù)合體的直徑； ρs——“顆粒 氣泡 ”復(fù)合體的表觀密度。 上述公式表明， v 上取決于水與復(fù)合體的密度差與復(fù)合體的有效直徑。 “顆粒 氣泡 ”復(fù)合體上粘附的氣泡越多，則 ρs 越小， d 越大，因而上浮速度亦越快。 （ 3）、化學(xué)藥劑的投加對(duì)氣浮效果的影響 一般的疏水性或親水性的物質(zhì)，均需投加化學(xué)藥劑，以改變顆粒的表面性質(zhì)，增加氣泡 21 與顆粒的吸附。這些化學(xué)藥劑分為下述幾類(lèi)： 混凝劑：各種無(wú)機(jī)或有機(jī)高分子混凝劑，它們不僅可以改變污水中的懸浮顆粒的親水性能 ，而且還能使污水中的細(xì)小顆粒絮凝成較大的絮狀體以吸附、截留氣泡，加速顆粒上浮。 浮選劑：浮選劑大多數(shù)由極性 非極性分子組成。當(dāng)浮選劑的極性基被吸附在親水性懸浮顆粒的表面后，非極性基則朝向水中，這樣就可以使親水性物質(zhì)轉(zhuǎn)化為疏水性物質(zhì)，從而能使其與微細(xì)氣泡相粘附。浮選劑的種類(lèi)有松香油、石油、表面活性劑、硬脂酸鹽等。 助凝劑：作用是提高懸浮顆粒表面的水密性，以提高顆粒的可浮性，如聚丙烯酰胺。 抑制劑：作用是暫時(shí)或永久性地抑制某些物質(zhì)的浮上性能，而又不妨礙需要去除的懸浮