含油废水处理设备 餐饮业含油废水处理技术与设备 49页

'含油废水处理设备餐饮业含油废水处理技术与设备49 含油废水处理设备餐饮业含油废水处理技术与设备49 含油废水处理设备餐饮业含油废水处理技术与设备49 含油废水处理设备餐饮业含油废水处理技术与设备49 含油废水处理设备餐饮业含油废水处理技术与设备49 含油废水处理设备餐饮业含油废水处理技术与设备49 含油废水处理设备餐饮业含油废水处理技术与设备49 含油废水处理设备餐饮业含油废水处理技术与设备49 含油废水处理设备餐饮业含油废水处理技术与设备49 含油废水处理设备餐饮业含油废水处理技术与设备49 含油废水处理设备餐饮业含油废水处理技术与设备49 含油废水处理设备餐饮业含油废水处理技术与设备49 含油废水处理设备餐饮业含油废水处理技术与设备49 含油废水处理设备餐饮业含油废水处理技术与设备49 含油废水处理设备餐饮业含油废水处理技术与设备49 含油废水处理设备餐饮业含油废水处理技术与设备49 含油废水处理设备餐饮业含油废水处理技术与设备49 含油废水处理设备餐饮业含油废水处理技术与设备49 含油废水处理设备餐饮业含油废水处理技术与设备49 含油废水处理设备餐饮业含油废水处理技术与设备49 含油废水处理设备餐饮业含油废水处理技术与设备49 哈尔滨工业大学硕士学位论文餐饮业含油废水处理技术与设备姓名：肖凤梅申请学位级别：硕士专业：环境工程指导教师：马放;李朝林20051101哈尔滨工业大学工学硕上学位论文第１章绪论１．１含油废水污染概况含油废水是一种量大而面广的污染源。据有关数据显示，世界上每年至少有５００～１０００万吨油类通过各种途径进入水体…。因此，含油废水的治理对于保护水资源，维持生态平衡，促进经济发展，都具有重要意义。油类在水中的形态可分为以下五种：（１）浮油，这类油珠粒径较大，一般大于１００岫，易浮于水面，形成油膜或油层；（２）分散油，油珠粒径一般为１０～１００岫，以微小油珠悬于水中，不稳定，静嚣一段时间后往往形成浮油；（３）乳化油，油珠粒径小于１０哪，一般为０．１～２¨ｍ，往往因水中含有表面活性剂使油成为稳定的乳化液：（４）溶解油，油珠比乳化油还小，有的可小到几纳米，是溶于水的油微粒；（５）粘附油，油类相当牢固的粘附在水中其它杂质上，随杂质或悬浮或沉积在水中【２】。１．２餐饮含油废水来源及危害随着城市及城市化的发展，宾馆、酒店、食堂的规模日益扩大，数量目益增多，随之产生的餐饮废水量越来越大，据资料统计［３】，我国的锯饮业每年以１０％的速度在递增，餐饮废水以成为我国主要水体污染源之一。餐饮废水排放量约占城市生活污水排放量的３％，但其ＢＯＤ５、ｃＯＤ的含量却占总负荷的１／３。可见餐饮废水是高浓度污染源，是城市周围水体受污染的主要原因之一。餐饮业含油污水的产生是由于在烹饪过程中使用大量的动物油和植物油，这些油脂经加热烹炒、高温煎炸后部分迸入食物，而在刷洗餐具、油锅以及倒掉残油和残羹冷炙的过程中，大量油脂与厨间生活污水混合进入下水道而形成的。动植物油脂是多组分烃基脂肪酸类有机混合物，ＣｏＤ、ＢｏＤ５值高，有一定的色度和气味，易燃、易氧化分解，一般都比水轻，难溶于水。污水中的动植物油，有一定的气昧和色泽，危害了水产资源和人类健康。国内外对餐饮业含油废水污染都有相关的报导。餐饮废含油废水污染主要有以下几个方面：（１）含油废水排放到土壤中会形成油膜使土壤结块，土壤中呈现缺氧状态，这是国内外普遍存在的餐饮废水污染的较为严重的问题。形成的油膜使空气难于进入，阻碍微生物的增殖，破坏土层的团粒结构。油类粘附于植物根部会影响对哈尔滨工业大学工学硕士学位论文养分的吸收而导致减产或死亡。（２）增加城市污水处理厂的负荷。当含油污水进入城市污水处理厂时，由于油脂较难降解，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３０～５０ｍ∥49 Ｌ，否则将影响到活性污泥和生物膜的正常代谢过程。（３）影响城市排水管网过水能力，加大管网清淤管理费用。餐饮业所排污水中的油脂容易凝结在管道内壁，形成厚厚的油脂层（特别是在冬季），使管道过水能力减小，甚至堵塞。油脂堵塞的管道清通非常困难，甚至用高温碱水冲刷也无济于事。（４）恶化水质、危害水产资源。清洁的水被含油废水污染后，ｃＯＤ、ＢｏＤ，值升高，油膜阻止氧气溶入水中，使水质缺氧而恶臭，而水中的乳化油和溶解油，由于需氧微生物的作用，在分解过程中分解消耗水中的氧（生成ｃ。２和Ｈ２０），水体缺氧，二氧化碳浓度增高，ＰＨ值降低到正常范围以下。造成水体富营养化，大量鱼类和水生动植物的死亡。水体中含油量大于Ｏ．０１ｍｇ时，就会使鱼肉带有油味而影响食用。（５）危害人体健康。油类和它的分解产物中，存在着许多有毒物质（如苯并芘、苯并葸及其它多环芳烃）。这些物质在水体中被水生生物摄取、吸收、富集，造成水生生物畸变。如果通过食物链进人人体，使肠、胃、肝、肾等组织发生病变，危害人体健康。（６）污染大气。在未建立城市污水处理厂的城市，含油污水一旦排入水怀，动植物油便以油膜形式浮在水面，在各种自然因素影响下，其中～部分组分和分解产物就挥发进入大气，污染和毒化水体上空和周围的大气环境。由于扩散和风力的作用，可以使污染范围扩大。此外，由于渗水的作用，含油污水可能还会影响地下水的水质。因此，餐饮业含油废水的治理达标排放具有重要的现实意义。１．３餐饮含油废水处理现状１．３．１餐饮废水成分分析锓饮污水成分复杂州。表卜１为餐饮废水中各种污染成分对ｃ０Ｄ贡献的量。惜目‘49 谣ｌ业大芋上学坝士学位论文表卜１餐饮废水中各种营养成分对水体中ｃＯＤ贡献的量（ｇ）Ｔ曲１ｅ１．１Ｃｏｎｔ曲ｕｔｉｏｎｔｏＣＯＤｏｆｎｕ仃ｉ“ｏｎ舶ｍｒｅｓｒａｕｍｎｔｗａｔｅｒ样品称取质餐产生ＣＯＤ精制油１．００２．３０～２．６０人豆油１．００２．４０～２．７０动物油脂１．ＯＯ２．５０～２．８０生粉１．ＯＯ０．８５～０．９８酱油１．ＯＯ０．４５～０．６５黄酒１．００Ｏ．３５～０．６０向糖１．００Ｏ．８５～１．０５奶油１．００１．４０～１．８０味精１．ＯＯＯ．４０～０．７０洗沽精１．０００．４０～０．５５从表卜１可以看出，餐饮废水中的油和油脂类产生的ｃＯＤ要远远高于其它成分产生的ｃ０Ｄ。因此去除餐饮废水中的动、植物油具有很重要的意义。在一般设置隔油池的餐馆酒店中，都可以将凝固的动物油除去，而植物油由于在很低的温度下都呈液状，如果水中含有大量的洗涤剂等便很难去除【５】。因此对餐饮业含油废水治理的主要目的就是去除污水中的动、植物油，使其含量达到最低。一般情况下，餐饮业含油污水中油脂的存在形式分为上浮油、分散油、乳化油、溶解油和油固体物等５种［６】：（１）上浮油粒径大于３０ｕｍ的油分，在餐饮业含油污水中占５０％一６０％。由于颗粒较大，静置后能较快上浮，以连续相的油膜飘浮在水面上。（２）分散油粒径介于１—３０岫的油分，在餐饮业含油污水中占３５％一４５％。微小油珠悬浮分散在水相中。分散油不稳定，会聚并成较大的油珠而上浮到水面，也可能进一步变小，转化成乳化油。（３）乳化油粒径小于１¨ｍ的油分，在餐饮业含油污水中占３％一５％。极细微的油珠以油包水的细颗粒形式悬浮分散在水中。（４）溶解油以分子状态或化学方式分散于水体中，油分和水形成均相体系，非常稳定，很难用一般方法去除。在餐饮业含油污水中占０．５％一１．５％。（５）油一固体物在水体中油珠粘附在固体悬浮物质的表面上形成的油一固体物。在餐饮业含油污水中占２％一６．５％。上述形式的油和油脂中，上浮油和分散油可以用物理方法和物化法就可以达到很好的处理效果，乳化油和溶解油很难用常规方法去除。对于乳化油必须加入破乳剂破坏其表面双电子层结构达到去除目的。晴尔滨工业大学工学硕士学位论立１．３．２餐饮废水捧放特征餐饮废水排放的水质和水量随时段变化而有较大幅度的变化［”。表１．２为餐馆酒店中餐位数与污水排放量的关系。表１．２餐侥数与餐饮废水排放量的关系１捌ｅ１－２Ｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔ、Ⅳ49 ｅｅｎｗａｓｔｅｗａｔ盯ｄｉｓｃｈ８曙ｅ柚ｄｓ％ｔｓｏｆｒｅｓｔａｕｒ日ｎｔ餐位数（座）排水量（ｃ／ｄ）≥８００≥８０４００～５００４０～６０３００～４００３０～４０２００～３００２０～３０１００～２００１５～２５≤１００５～１０上表表明餐饮行业排放的水量很小。据调查结果显示１３］，餐馆酒店在客流量高峰期和低峰时段的污水浓度差别很大。餐馆酒店在高峰期污水排放的ｃ０Ｄ、ＢｏＤｓ是非高峰期时的５～１０倍，油脂类为４“倍。１。３．３含油废水治理现状饮食业污水的处理方法与其它生活污水的处理方法基本相同，一般包括物理法、化学法、物理化学法、生物法。但饮食业污水具有其自身显著的特点，所以在处理方法上也要进行具体分析。饮食业污水中含有食物残渣、悬浮物、毛发、油脂和其它固体物质。如果这些污水不加以处理，会使大量的油脂、有机物、悬浮物进入地表水造成严重的污染。饮食污水中所含的油脂可以分成动物性油脂和植物性油脂，动物性油脂含有胆固醇和较多的饱和脂肪酸，植物性油脂含有较多的不饱和脂肪酸。对于含油污水的处理方法和技术，国内外研究学者一直在不懈的进行深入研究与探讨。其处理手段大体为以物理方法分离，以化学法去除．以生物法降解。含油废水处理方法主要以有以下几种。１．３．３．１机械物理除油机械物理除油是根据在重力场和离心力场中油水间有不同的重力和离心力达到分离的目的。用于除油的设备有隔油池、除油罐、过滤罐、粗粒化罐、油水分离器、气体浮选器等。（１１重力及机械分离法主要用于处理水中的浮油和分散油。其原理是利用在重力场中和离心场中，油和水密度不同且相互不溶的性质，所产乍的重力和离心力不同进行分离。在重力场中，油滴比水轻，在水中产生向上的浮力，缓慢上浮、力不同进行分离。在重力场中，油滴比水轻，在水中产生向上的浮力，缓慢上浮、．４．堕堡堡三些查兰三兰堡圭：笔鎏童１．３．２餐饮废水排放特征餐饮废水排放的水质和水量随时段变化而有较大幅度的变化‘49 ”。表１—２为餐馆酒店中餐位数与污水排放量的关系。表１．２餐位数与餐饮废水排放量的关系１曲ｌｅ１—２Ｒｅｌ“ｏｎｂｅｎｖｅｅｎｗａｓｔｅｗａｔｅｒｄｉｓｃｈ８唱ｅ肌ｄｓｅａ协ｏｆｒｅｓｔａｕｍｎｔ餐位数（座）排水量（ｔ／ｄ）≥８０４０～６０３０～４０２０～３０淼麟一１５～２５５～１０上表表明餐饮行业排放的水量很小。据调查结果显示［３１，餐馆酒店在客流量高峰期和低峰时段的污水浓度差别很大。餐馆酒店在高峰期污水排放的ｃｏＤ、ＢＯＤ５是非高峰期时的５～１０倍，油脂类为４撕倍。１．３．３含油废水治理现状饮食业污水的处理方法与其它生活污水的处理方法基本相同，一般包括物理法、化学法、物理化学法、生物法。但饮食业污水具有其自身显著的特点，所以在处理方法上也要进行具体分析。饮食业污水中含有食物残渣、悬浮物、毛发、油脂和其它固体物质。如果这些污水不加以处理，会使大量的油脂、有机物、悬浮物进入地表水造成严重的污染。饮食污水中所含的油脂可以分成动物性油脂和植物性油脂，动物性油脂含有胆固醇和较多的饱和脂肪酸，植物性油脂含有较多的不饱和脂肪酸。对于含油污水的处理方法和技术，国内外研究学者一直在不懈的进行深入研究与探讨。其处理手段大体为以物理方法分离，以化学法去除，以生物法降解。含油废水处理方法主要以有以下几种。１．３．３．１机械物理除油机械物理除油是根据在重力场和离心力场中油水间有不同的重力和离心力达到分离的目的。用于除油的设备有隔油池、除油罐、过滤罐、粗粒化罐、油水分离器、气体浮选器等。（１）重力及机械分离法主要用于处理水中的浮油和分散油。其原理是利用在重力场中和离心场中，油和水密度不同且相互不溶的性质，所产生的重力和离心力不同进行分离。在重力场中，油滴比水轻，在水中产生向上的浮力，缓慢上浮、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文分层，油滴上浮速度可用斯托克公式计算【７］：胙——面青一（ｃ刚印ｕ：生：兰：！：！鱼塑二丝！ｆ。研／ｎ式中，”一油珠上浮速度（ｃ州ｓ）：口一污水中油粒上浮速度降低系数；占一重力加速度（ｃＩｌｌ／ｓ２）；ｐ。ｄ一污水容重（∥锄３）；ｐ。ｆ厂油的容重（∥ｃｍ３），动植物油约为Ｏ．９５；＿一污水的绝对粘滞系数（∥ｃｍ・ｓ）；ｄ一油颗粒直径（ｃｍ）；曲一不均匀紊流修正系数，约为１．３５49 —１．５０。在重力场中浮油或分散油在浮力作用下上浮分层，其上浮速度取决于油珠颗粒大小、油与水的相对密度差、流动状态及流体黏度等。该过程是在隔油池或隔油罐中进行。其特点是结构简单、管理及运行方便、除油效率稳定，但处理所需时间长，池子占地面积大。（２１离心分离法离心分离法是利用快速旋转产生的离心力，使相对密度大的水抛向外圈，而相对密度较小的油珠留在内圈，并聚结成大的油珠而上浮分离。该法设备紧凑，占地面积小，适用于小批量含油废水处理，且利用高速离心机（转速高于１２０００ｒ／ｍｉｎ）可分离水中的乳化油。按离心力产生方式不同的油水分离器有水力旋流器和离心机。前者是利用油和水密度的不同，在高速旋转下所产生的重力加速度相差悬殊，增强了油水课题的来源及意义源来题课１．４．１本课题为国家环保总局２００５年度制定的新污染控制标准《餐饮行业污水排。目项荐推则导术技中》准标放义意及的目究研题课．餐饮业含油废水对城市排水管网、城市污水处理厂的运行管理都增加了相当。害危的定一有都康健心身类人和境环对放排标达不时同，难困的烈列蜘酾毽劐秘；利髫碰堡聚缝截留附羞鐾辞答屏是：当含油废水流经一些疏水哈尔滨工业大学工学硕士学位论文石英砂、无烟煤及玻璃纤维、高分子聚合物等，一般用于二级处理或深度处理。具有设备简单、投资小、操作方便等优点，但滤床需进行反冲沈，以保证正常运行。按其过滤方式分为压力式和重力式过滤罐；按水流方向分为上向流、下向流和双向流过滤器；按滤料层分为单层、双层、三层和多层过滤器，滤料粒径由上面下递减。（５）膜分离法【１７。９】膜分离技术是ｓ．ｓｏ血ｒａｊａｎ所开拓并在近２０多年迅速发展起来，其机理是用一张（或一对）多孔滤膜利用液～液分散体系中两相与固体膜表面亲和力不同而达到分离的目的。主要是指反渗透（Ｒｏ）、超滤（ｕＦ）和渗析等。膜分离法关键是膜和组件的选择，通常使用的膜材料有醋酸纤维素系、乙烯系聚合物和共聚物、缩和中性膜材料（如聚砜、聚苯乙撑氧）、脂肪族和芳香族聚酯酰胺、聚亚酰胺等。此法的优点是不需加其它试剂，无二次污染，不产生含油污泥，浓缩液可烧却处理，设备费用低，且选择合适的工作膜处理后的出水一般均可达到直接排放标准，或直接作为工业用水使用。但需对废水进行严格的预处理，同时膜的清洗也较麻烦。在含油废水处理中研究较多的是超滤法。超滤是应用于除油的一门新技术，与传统方法相比，其优点是物质在分离过程中无相变，耗能少、设备简单、操作容易、分离效果好，不会产生大量的油污泥（经过浓缩的母液可以定期除去浮油，在处理水体中的乳化油方面有其独到之处。缺点是膜易污染，难清洗及通量小。超滤工艺应用于乳化废液处理，已经取得了一定的进展。膜分相技术是另一种新型的膜分离技术。它处理的对策是液一液分散系，其分离基础是两液相接口张力的差异，而所有的含油污水都可看作油一水分散体系唧】，、由于分相膜的固相表面与液相的物化作用不同，其中一相优先吸附在膜表面上，形成纯的液相层，在膜两侧压差的作用下，此相优先通过多孔薄膜，从而达到两相分离的目的。国内的高梯度电磁过滤产品，以及全自动控制的高梯度电磁过滤处理系统，已应用到机械工业生产哈尔瘊工业人学工学坎士学位虻义中，然后通过溶气释放器的卸压喷射完成气体的释放产生众多的微气泡。浮选主要用于去除水中的乳化油。浮选过程可用下列一级动力学公式表示：ｌｎ（ｃ，ｃ０）＝一新式中，ｃｏ为油的初始浓度；ｃ为时间ｔ使的含油浓度；ｋ为浮选速率常数。通常键入混凝剂可使浮选法的除油效率提高一倍。表１．３对比了含浓度６０ｍ∥49 Ｌ的废水在未加混凝剂和加混凝剂浮选处理结果。表１．３浮选法除油效果Ｔ｛Ｉｂｌｅ１－３Ｒｅｆｎｏｖａｌｅ仃ｂｃｔｏｆｏｉｌｂｙｎｏａｔａｔｉｏｎ浮选方式除油率／％浮油乳化油加混凝剂７５．９５５０．９０米加混凝剂７０．９５ｌＯ－４０该法主要用来处理分散油、乳化油和细小的悬浮固体物。浮选法对于去除废水中的乳化油有特殊功效。影响浮油效率的主要因素有污水流速、进气速度及单位液体所使用的气体体积、气泡大小及分散程度、水温、ＰＨ值、化学物质等。在浮选工艺中最常使用的是空气，也可使用其它多种气体。如在石油生产设备常用产生气，有时也可使用惰性气体，同时还可用真空浮选法或沸腾法、化学反应法和发酵法等产生气泡。废水中加入无机或有机高分子絮凝剂对油的分离效果会更高。常用的混凝剂类型油带正电性的阳离子型混凝剂，如聚合氯化铝、聚合硫酸铁等无机混凝剂，与带负电荷的乳化油进行电中和，降低其电势。同时通过吸附架桥作用，使小油滴聚集粒径变大上浮，最后达到油水分离、固液分离的效果。水面。（２）吸附剂吸附法该法适于深度处理废水中的微量油，一般费用较高，但可大大提高水体的品质。其原理是利用吸附剂的多孔性和大的比表面积将废水中的溶解油和其它溶解性有机物吸附在表面，从而达到油水分离。文献报导吸附剂可分为３类：炭质吸附剂、无机吸附剂和有机吸附剂【２２埘】。对吸附剂材料的要求是：吸油量大、吸水量小，吸油速度快，重复使用次数多，压缩回弹性能好等。（３）磁吸附分离法［２５］该法是借助于磁性物质作为载体，利用油珠的磁化效应，将磁性颗粒与含油废水相混合，使油分在磁性颗粒上吸附，然后再通过磁性分离装置，将磁性物质及其吸附的油留在磁场，从而达到与水分离的目的。常用的磁性粉末为磁铁矿及铁氧体两大类，如Ｎｉ．ｃｕ．ｚｎ铁载体、ｃｕ一孙－Ｍｇ铁在铁、ｈ缸．ｚｎ铁氧体及Ｆｅ３０４等。金森克采用现场生成Ｆｅ３０４粉末的方法，控制一定的ＰＨ值、时间等条件，可将含油量从３７００ｍ∥Ｌ降至５ｍ∥49 Ｌ【５０１。目前磁分离技术哈尔滨工业大学工学硕士学位论文处理含油污水技术不是很成熟，还有待于进一步完善和推广【６３１。（４）电化学法除油［２。２８】电化学法处理废水具有氧化还原、凝聚、气浮、杀菌消毒和吸附等多种功能，并具有设备体积小，占地面积少，操作简单灵活，可以去除多种污染物。电凝聚含油废水处理有三方面作用机理：电解凝聚、电解气浮、电解氧化还原。废水是含有多种成分的电解质溶液，具有一定的导电性，在外加电流的情况下，废水的化学成分、不溶性杂质的性质和状念发生变化。当阳极为可溶性金属（如铁或铝）时，产生金属电极溶解，由此产生的铁或铝的阳离子，与水中的羟基（一ＯＨ）结合，生成它们的氢氧化物，从而对废水产生强烈的混凝作用”同时，电解产生气泡牢靠地粘附于混凝产生的絮凝体之上，使其上浮而被去除；此外在电解过程中产生的氯、氧等氧化性物质，也会使废水中的污染物被氧化除去【６２】。电解法的耐冲击性强，电解法除油效率高，出水可达到中水回用ｆ２９１．电解法也被用来处理餐饮含油废水。近来有关电解处理餐饮含油废水相关研究很多，主要有直流电解法ｆ９】、脉冲电解法【３０１以及微电解法１３１】。１．３．３．３化学破乳处理乳化油时必须先破乳。化学破乳法技术成熟，工艺简单，是进行含油废水处理的传统方法，包括盐析法、酸化法、凝聚法【３３ｑ７１。乳化液可分为Ｏ，ｗ型和ｗ／Ｏ型两种，使乳状液变型或采用加速液珠聚结速度的方法，导致乳状液破坏，即为破乳。其中凝聚法使近年来除油应用较多的一种方法。向乳化废水中投加凝聚剂，水解后生成胶体，吸附油珠，并通过絮凝产生矾花等物理化学作用或通过药剂中和表面电荷使其凝聚，或由于加入的高分子物质的架桥作用达到絮凝，然后通过沉降或气浮的方法降油去除。该法适应性强，可去除乳化油和溶解油，以及部分难以升华降解的复杂高分子有机物。絮凝剂可分为无机和有机两种。常用的无机混凝剂有：铝盐系列，如硫酸铝（ＡＴｓ）、Ａｌ（ｏＨ）３（ＡＴＨ）、氯化铁（ＰＡＦｃｓ）等。另外还有阴离子型无机絮凝剂，如聚合硅酸或活化硅酸（Ａｓ）等。有机絮凝剂有聚丙烯酰胺（ＰＡＭ）、丙烯酰胺、二炳烯二甲基胺等。还有报导合成或选用了多种高分子絮凝剂，如Ｈｃ（国产强阳离子型）、ＰＨＭ．Ｙ（无机低分子和有机高分子组成的复合絮凝剂）等【３８枷】。对破乳剂破乳效果影响的主要有ＰＨ１．３．３．４化学氧化法除油化学氧化法是转化废水中的污染物的有效方法，能将废水中呈溶解状态的无机物和有机物转化为微毒、无毒物质或转化成容易与水分离的形态。包括空气氧化、湿式氧化、臭氧氧化、氯氧化法、Ｈ２０２氧化、Ｆｅｍｏｎ油，将有机物转化为结构简单的无机物Ａｌｃｌ３、聚合氯化铝（ＰＡｃ）等；铁盐系列，如硫酸亚铁、硫酸铁、三氯化铁、聚合值，在ＰＨ值６～９间的效果很好［４１］。试剂氧化法、Ｉ：Ｍｎ０４氧化以及光化学催化氧化法等［４２州】。主要用来降解烃类石哈尔滨工业大学工学硕十学位论文１．３．３．４生物化学法除油生物化学法【４¨８】较物理或化学方法成本低，投资少，效率高，无二次污染。生化法除油是利用微生物使部分有机物（包括油类）作为营养物质所吸收并很成微生物体内的有机成分或增值成新的微生物，其余部分被生物氧化分解成简单的无机或有机物质，如ｃ０２、Ｈ２０、Ｎ２、ｃＨ４等，从而使废水得到净化。从微生物对氧的需求上可分为好氧和厌氧生物法，从过程形式上可分为活性污泥法、生物膜法和氧化塘法。出于餐饮废水中可降解有机物含量较高，水中的ＢＯＤ５与ｃＯＤ有很好的相关性，可生化性很强，所以采用生物法处理餐饮废水也是一种很好的处理手段，鉴于餐饮废水排放的特性，ｓＢＲ工艺是比较常用的处理方法［４“，此外应用的工艺还有膜生物反应器（ＭｓＲ）ｆ４７］、间歇循环延时曝气活性污泥法（ＩＣＥＡｓ工艺）、ｕＡｓＢ法、生物转筒反应器（ＢＤＲ）以及三相生物流化床等，生物处理方法具有出水稳定，出水效果好和对水质的波动性有很大的适应性等优点。综上所述，含油废水处理方法较多，各有优越缺点。由于含油废水成分比较复杂，油分含量及在水中存在形式的不同，因此单一方法处理往往效果不佳，在实际应用中通常是两种方法或以上联合使用。１．４课题的来源及意义１．４．１课题来源本课题为国家环保总局２００５年度制定的新污染控制标准《餐饮行业污水排放标准》中技术导则推荐项目。１．４．２课题研究目的及意义餐饮业含油废水对城市排水管网、城市污水处理厂的运行管理都增加了相当的困难，同时不达标排放对环境和人类身心健康都有一定的危害。针对我国餐饮业污水排放水量、水质波动较大的特点以及厨房空间小，要求处理餐饮废水的设备安装空间小。因此，研究餐饮业含油污水除油技术，研制开发出适合于“就地”处理的餐饮业含油污水除油装置具有一定的现实意义。１．５课题研究内容随着人们生活水平的提高，第三产业的大力发展，餐饮服务行业也越来越多。哈泉建甲血羊霉千毒磊掣士矗搓髯薹萎蒌薹堇零奏霎蓍鬟霎羹莓＝霆主姜羹霎一鬟翼羹辇囊襄ｉｉｊｊ，ｉ重ｉ薹薹羹薹囊萋；５５３１１譬差囊霎羹蕈囊薹璧蒂囊翼冀嘉羹＝囊薹：萼囊。霎霎蓁鏊謦引基辨峤麓薹雾ｊ誊弱蠢饕冀美蒜浠ｉ基蓥琴孺盔ｉ莹稻墼篓霸蓟ｊ蠹堡囊受羹誊嗷鲤婚；墅蓉屏途鬈￥雀罂举沓草由于莱系ｊｊ｝谛Ｉ时爵璧苦＝封掣氍Ｅ。瓮戮鼎型Ｔ劣；拦毫臻健擅型森鹱器掣绍尘搿墓需；臻强一瞎鱼逸埔崩：茄签赫崔筘益壤黼臻ｉ涞逼瑶黑丽隔涮；漕处翟厦丽妤醒烈坝Ⅲ糟登蜇魄秆二驰塑冀《孤洲鲫剿葶！幽Ｗ群翌ｉ甚：奥氰剥彰衣§亭ｐｉ薹翁柴话籀臻嘻漤哆疆带金！渴国谚爨博麒ｌ一墓薹ｌ簖嚣；珊衫菲断础蚪副￥④49 ｊ黼螋謦李告紧翁豢焉始始僧蛋袋。鸶咒ｊ越黼型削剧则Ｗ瑜∞蜀童嘻噬淤降ｊｑ港南薹篓蠢ｉ零萋冀鋈同周灌嘴！嘲黜蝴囊萎蓁囊囊羹篓蓁羹蒸ｊ姜蠹璧羹耄羹垂｜霉；耄囊霎蠢美萋蛋婆坠堡堡三兰奎兰三主罂圭兰篓兰兰结果标明排放污水中动植物油只有两家达标，达标率仅为２．８％；ＬＡｓ达标率为５７．１％；ｓｓ达标率为１０．７％；ｃＯＤ和ＢＯＤ５达标率分别为３．６％和５．４％。图２．１至图２．５为原水口和排出口ｃＯＤ、ＢＯＤ５、Ｓｓ、ＬＡｓ和动植物油的值。咖０蝴０患胃／ｓ∞咖０伽Ｏ枷ＯＯ取样纽次图２．３原水口与排出口ｓｓ值Ｆｉｇ．２－３ｖａｌｕｅｏｆＳＳ肋ｍｉｎｌｅｔ衄ｄｏｕｔｌｅｔ＝享：∞西∞加莹雾霉靶需∞”∞ｍ∞，∞Ｏ础ｋ山Ｕ取样组次图２－４原水口与排出口动植物油值Ｆｉｇ．２－４ｖａｌｕｅｏｆｏｉｌ行ｏｍｉｎｌｅｔａｆｌｄｏｕｔｌｅｔ∞踮∞《ＭⅢ49 ／∞《一柏加０取样组次图２．５原水口与排出口ＬＡＳ值Ｆｉ吕２－５ｖａｌｕｅｏｆＬＡＳｆ幻ｍｉｎｌｅｔ趾ｄｏｕｔｌ或．１２，哈尔滨工业大学工学硕上学位论文通过以上处理含油废水方法的比较以及结合本课题的研究目的，我们确定使用气浮一浅层的物化除油三相分离法。图２．６为处理餐饮含油废水的工艺流程．鉴于餐馆酒店废水排放量小，厨房空间紧张等问题。投药装置我们选用自动无动力投药。在自吸污水泵抽取污水的同时，通过负压抽吸作用进行投药。药荆和污水经过白吸污水泵的高速旋转得到充分混合，使絮凝作用得到良好的混合；气浮装置采用装置简单易操作的射流气浮装置；三相分离装鼍是整个流程的核心部分，在这里进行气、油、水的三相分离。本设备采用的是多级环翼式处理结构的三相分离系统。餐饮废水排油出水图２．６餐饮业废水处理工艺流程Ｆｉｇ．２－６Ｔｒｅ咖ｅｎｔｐｍｃ馏ｓｏｆ托ｓｔａｕ砌ｔｗａｓｔｅｗａｔｅｒ２．３射流气浮２．３．１气浮去除机理（１）水中污染物的性质当固、液、气三相物质接触时，在不同的相接口上存在着相互作用力。如下图所示。固一气、固一液、气一液三相接口间的表面张力‰、死、％之间存在着以下关系：乙一瓦＝气ｃｏｓ口气泡膜的碰撞也越剧烈。（２）在只不变的情况下，如能降低表面张力系数，则气泡的尺寸可进一步减小，投加表面活性剂，可以降低水的表面张力系数，从而缩小气泡尺寸。如果水中增加溶解性无机盐，则使表面张力系数提高，气泡容易破碎。（３）气泡与污染物质的粘附对于水中的大的憎水性颗粒物质，可直接与气泡相互接触粘附，而对于胶体性物质，必须在投药脱稳凝聚后彳能与气泡粘附。当气泡与颗粒末粘附前，他们各自在与水接触面上的表面能可用Ｅ，、历它的表面能用历表示，相应的表面张力系数分别为ａ１、ａ２、０【３。则有：Ｅｌ＝口ｌＪＥ２＝Ｑ２ＳＥ３＝ａ§Ｓ式中Ｅ一表面能（Ｊ）积一表面张力系数（Ｊ／ｍ２）。孓表面积（ｍ２）当微气泡与颗粒接触时，表面的水分子不断被拉走，直到为微气泡所粘附，它们的粘附面积为△Ｓ。此时，它们的表面能为△Ｅ＝△ｓ（口ｌ＋口２＋口，）＝△49 融ｌ（１一ｃｏｓ臼）式中秒一润湿接触角（ｏ）因此可知，日值越大，即颗粒物质的憎水性越强，越易为气泡粘附。气泡与颗粒粘附主要由以下两个原因造成的：（１）气泡与颗粒的碰撞粘附作用，由于气泡和颗粒均有一定的憎水性能，在一定的水力条件下，具有足够动能的气泡与颗粒相互碰撞，由于颗粒柔软易变形，他们间的碰撞为软碰撞。（２）颗粒的包卷、网捕和架桥作用。动能较大的气泡撞进颗粒结构的凹槽内，从而为颗粒所包卷。当两颗粒相互凝结增大时，将游离的气泡网捕。当已粘附气泡的絮粒之间互相碰撞时，通过絮粒、气泡或者两者的吸附架桥而结大。２．３．２射流气浮装置射流气浮属于气泡膜的碰撞也越剧烈。（２）在只不变的情况下，如能降低表面张力系数，则气泡的尺寸可进一步减小，投加表面活性剂，可以降低水的表面张力系数，从而缩小气泡尺寸。如果水中增加溶解性无机盐，则使表面张力系数提高，气泡容易破碎。（３）气泡与污染物质的粘附对于水中的大的憎水性颗粒物质，可直接与气泡相互接触粘附，而对于胶体性物质，必须在投药脱稳凝聚后彳49 能与气泡粘附。当气泡与颗粒末粘附前，他们各自在与水接触面上的表面能可用Ｅ，、历它的表面能用历表示，相应的表面张力系数分别为ａ１、ａ２、０【３。则有：Ｅｌ＝口ｌＪＥ２＝Ｑ２ＳＥ３＝ａ§Ｓ式中Ｅ一表面能（Ｊ）积一表面张力系数（Ｊ／ｍ２）。孓表面积（ｍ２）当微气泡与颗粒接触时，表面的水分子不断被拉走，直到为微气泡所粘附，它们的粘附面积为△Ｓ。此时，它们的表面能为△Ｅ＝△ｓ（口ｌ＋口２＋口，）＝△49 融ｌ（１一ｃｏｓ臼）式中秒一润湿接触角（ｏ）因此可知，日值越大，即颗粒物质的憎水性越强，越易为气泡粘附。气泡与颗粒粘附主要由以下两个原因造成的：（１）气泡与颗粒的碰撞粘附作用，由于气泡和颗粒均有一定的憎水性能，在一定的水力条件下，具有足够动能的气泡与颗粒相互碰撞，由于颗粒柔软易变形，他们间的碰撞为软碰撞。（２）颗粒的包卷、网捕和架桥作用。动能较大的气泡撞进颗粒结构的凹槽内，从而为颗粒所包卷。当两颗粒相互凝结增大时，将游离的气泡网捕。当已粘附气泡的絮粒之间互相碰撞时，通过絮粒、气泡或者两者的吸附架桥而结大。２．３．２射流气浮装置射流气浮属于一种负压气浮装置。负压系统设计简单，配套性好，不需要压力容器、空压机和循环泵等设备，不需要配套的土建设施，因此大大减少了投资。射流气浮作为气浮的一种具有设备简单、高效等优点，但是由于出水口较小，如果原水中的杂质较多就容易产生堵塞等问题，而且不易清理。对于含杂质和悬浮物较多的原水，可采取自来水射流产生气浮的方法【４９１，或加大流速等手段都可哈尔滨工业大学工学硕上学位论文以解决喷嘴受堵的现象。（１）赜嘴的设计原理喷嘴是流体射流的发生组件‘５０１５ｌ】．它的功能不但把静压能转换为动压能，而且保证射流具有良好的流动特性与动力性能．图２—４为射流器结构示意图。卒图２．９射流器结构示意圈Ｆｉｇ＿２－９Ｓｔｍｃｔｕｒ’ｅｏｆⅡ49 ｌｃｆｌＬｄｄｉｃｄｅｖｉｃｅ本课题研究采用的是普遍应用的收敛型喷嘴。为了设计喷嘴内壁面形状和尺寸，必须求出内部流动微分方程的数值解，以便求出喷嘴的几何参数．因此应先分析收敛型喷嘴的内部流动．总的看来，喷嘴内部流动由两部分组成：一是流动速度大而横向速度梯度和紊流度都较小核心区，通常近似地看作势流核心区；另一部分则是流速小而横向速度大的边界层．由于描述这两部分流动的微分方程不同，必须列出方程组，并求出它们的数值解．：ａ口ａ∞下如蜥度速向径及魄度速向轴的体‰２茜坼一云流区心核出写可义定）ｆ，ｘ（（２）ｄｘ列下用采．）１（式２Ｖ解求程方分差限有用ｃ缸可，件条何几壁内嘴ｄ打喷的出给先预据根堡导罢＋１塑≯一半三竽Ｉ警＋警一孚＝。Ｒ：程方运输和程方量动、程出ｌ方续连即，层界边的部内嘴喷析分程方诸ｙ２尺ｖｌ出Ｒ２。ｃｓ，玎塑＋塑业＋目塑一∥49 ：ｏ一日塑＋堡二型！立一口塑＋Ｒ。：ｏ（４）小忘嘉蒹一ｏ．魄ｍ：哈尔滨工业人学工学硕士学位论文扛２．５ｄ～３．０ｄ，ｆ＝Ｏ．０６ｌ×２．８＝０．１４５６；Ｄ＝２ｌｍｍ：仅＝１３．５。：Ｌ＝１４９ｍｍ则取西＝５ＨＨｎ，，＝１５ｍｍ．矗＝１３．５。２．４三相分离器论述本设备采用的是一种竖向喷射多级环流翼片装置的三相分离器。油水分离器为一密闭的容器，在其内中部设有多级环流翼片，下设气水释放器。本装置的三相分离器原理包括重力除油原理、浅池原理、聚结原理以及絮凝动力学原理。２．４．１基本原理（１）重力分离原理本设备的重力分离占主要作用。油珠在水中的分离包含两个重要组成部分：上浮过程和展开成膜过程【５３】。油脂上浮速度可采用ｓｔｏｋｅｓ公式计算。油粒上浮速度除主要与油珠直径有关外，还与污水的水温及水流条件有关。油珠粒径越大，油珠上浮速度也越大，油水就越易分离。在重力除油舱，上浮油几乎可以完全被去除。由ｓｔｏｋｅｓ定律可知，油在水中的上升速度与油粒直径的平方、水与油的密度差成正比，而与水的绝对粘度成反比。即油粒直径越大、水与油的密度差越大，油在水中的上升速度越快；水的绝对粘度越小，油的上浮速度也越快。因此，增大油粒直径、增大水与油的密度差、降低水的绝对粘度，是提高油在水中上升速度的３个有效途径。现行的使用物理或物化方法除油处理设各中，重力除油原理是必不可少的．（２）聚结除油原理对于分散油、乳化油和油一固体物，因其在水中存在状态稳定，需采用聚结技术（又称粗粒化装置）加以去除。粗粒化装置是利用一种亲油、耐油、疏水性质的介质，当含油污水流经粗粒化介质时，悬浮在水中的微小油滴就会在粗粒化介质表面附着，随着水中油滴不断在介质表面附着，附着的油滴相互碰撞，凝聚成为大颗粒油珠，进而形成油膜，当油膜所受浮力和冲刷力大于附着力时，这些油膜便被分离而上浮除去。在三相分离设备中采用的是多级环流翼片装置。翼片有两种规格，一种是完全平面的，组装后的翼片间是一个个整体浅层平面。另一种是带导流片的翼片，组装后的翼片间隙是由一个个平行的长方形孔组成的，形成理想的蜂窝效果和粗粒化效果。在多级环流过程中，油水渣的混合体在间距很小的翼片缝隙内流动，由于翼片间距很小，加上导流板的作用，形成翼片问的静态平流效果，实现油水小忘嘉蒹一ｏ．魄ｍ：哈尔滨工业人学工学硕士学位论文扛２．５ｄ～３．０ｄ，ｆ＝Ｏ．０６ｌ×２．８＝０．１４５６；Ｄ＝２ｌｍｍ：仅＝１３．５。：Ｌ＝１４９ｍｍ则取西＝５ＨＨｎ，，＝１５ｍｍ．矗＝１３．５。２．４三相分离器论述本设备采用的是一种竖向喷射多级环流翼片装置的三相分离器。油水分离器为一密闭的容器，在其内中部设有多级环流翼片，下设气水释放器。本装置的三相分离器原理包括重力除油原理、浅池原理、聚结原理以及絮凝动力学原理。２．４．１基本原理（１）重力分离原理本设备的重力分离占主要作用。油珠在水中的分离包含两个重要组成部分：上浮过程和展开成膜过程【５３】。油脂上浮速度可采用ｓｔｏｋｅｓ公式计算。油粒上浮速度除主要与油珠直径有关外，还与污水的水温及水流条件有关。油珠粒径越大，油珠上浮速度也越大，油水就越易分离。在重力除油舱，上浮油几乎可以完全被去除。由ｓｔｏｋｅｓ定律可知，油在水中的上升速度与油粒直径的平方、水与油的密度差成正比，而与水的绝对粘度成反比。即油粒哈尔滨工业＿｜＾＝学工学硕士学位论文式中Ｇ一水流速度梯度ｆＳｏ）ｄ一颗粒直径（ｃ曲Ｈ一颗粒的个数ｆ个・ｃｍ。３）口一有效碰撞系数从上式可看出：凝聚速度与水流速度梯度、颗粒的粒径、颗粒的浓度有关。紊流条件下的同向凝聚的速度方程十分复杂，具有实际意义的是著名的ｃ洳ｐ公式，其具体表达如下：Ｇ＝６瓦式中ｐ一单位体积流体所耗功率（Ｗ・ｍ３）Ｇ一速度梯度（ｓ。１）∥49 一水的动力粘度（Ｐａ．Ｓ）（７）微涡旋理在各向同性紊流中，存在各种尺度不等的涡旋。外部施加的能量（如搅拌）造成大涡旋的形成。一些大涡旋将能量输送给小涡旋，小涡旋又将一部分能量输送给更小的涡旋。随着小涡旋的产生和逐渐增多，小的粘性影响开始增强，从而产生能量损耗。在这些不同尺度的涡旋中，大尺度涡旋主要起到两个作用：一是使流体各部分相互掺混，使颗粒均匀扩散于流体中；二是将外界的能量输出给小涡旋。大涡旋往往使作整体移动而不会相互碰撞，尺度过小的涡旋其强度不足以推动颗粒碰撞，只有尺度与颗粒尺寸相近的涡旋才会引起颗粒问的相互碰撞。众多的小涡旋造成颗粒碰撞［５５矧。２．４．２反应器参数确定本三相分离器的设计主要分为主体区、沉降降区与反应区两部分的设计。（１）反应区初始值：Ｏ＝２．Ｏｍ３ｍ；悬浮物去除率７０％，水力停留时间为２０ｍｉｎ：ｖｌ≤１．２５～１．５０ｍ３“ｍ２＿ｈ）＝０．０３４￣ｏ．０４２ｃ州ｓ；分离器与斜面的夹角Ⅱ49 应该在４５．６０。之间取毡＝４５。。获得比较好的效果应该是增加ＡＢ在水平方向上的投影（交迭量）增加，此交迭量是分离效果好坏的关键，一般不小于１００．２００ｒｍ，取１５０１１１ｍ。图２．１１为三相分离装置的主体区示意图。坠查堡三些查兰三耋墼圭兰堡丝圣●一吝沉降区ｌｊ废．应区Ｙ１Ｉｈ＼污泥室／幽２．１１三相分离器装置示意幽Ｆｉｇ．２—１１碱ｉｎｉｃｓｏｆｍｅｆ沁ｉｌｉｔｙ（２）沉淀区沉淀区的设计可参照普通二次沉淀池的设计。主要考虑沉淀面积和水深，沉淀池的面积根据处理水量和沉淀区的表面负荷确定。根据浅池沉降原理及工程实践，一般沉降区的体积是总体积的１５％。２０％。设计处理污水量为２．Ｏｍ３ｍ，悬浮物的去除率为７０％．水力停留时间为２０Ｉｎｉｎ，沉淀区的表面负荷ｕｓ≤１．０—１．２５ｍ３／（ｍ２．ｈ）；餐饮废水中带有油滴气泡直径一般为Ｏ．０５一Ｏ．１ｃｍ，气泡上浮速度：“：生：兰：！：！生！！二塑！㈣／。）Ｕ，＝—————————２————一Ｉ硎，ＳＪ（５）Ｌ３Ｊ‘ｌ即‘妒式中口Ｊ一气泡上浮速度（ｃ州ｓ）；ｐ一污水中油粒上浮速度降低系数；ｇ一重力加速度（ｃ州ｓ２）；Ｊ口册Ｄ－一污水容重（∥49 锄３）；ｐ。扩一油的容重（∥ｃｍ３），动植物油约为Ｏ．９５；∥一污水的绝对粘滞系数（∥锄・ｓ）；49 萨一油颗粒直径（ｃｍ）；毋一不均匀紊流修正系数，约为１．３５一１．５０。计算得到带有油脂气泡的垂直上升速度Ｖｌ＝Ｏ．００５—０．１６０ｃ州ｓ；沉淀区高度Ｈ＝ｖ×ｔ，带入上述数值得：Ｈ＝０．１６ｃ州ｓ×２０ｍｉｎ＝１９２ｃｍ。一般说来，沉降区的体积为三相分离器总体积的１５％一２０％。Ｉ司此，ｈｌ＝１９２×Ｏ．１５＝２８．８ｃｍ，ｈ２＝１９２啪一２８．８ｃｍ＝１６．２ｃｍ，其中ｈ４＝Ｏ．３ｍ。哈尔滨工业大学工学硕士学位论文２．４．３油水分离器的表达及数学模型开发的三相分离装置采用多级环翼式组件。从液流的流动情况看，在三维方向上不断改变流向、流动截面，速度剖面亦在不断变化，因此，在流动分离过程中，油滴的粒径分布亦在不断变化。要将这些情况用数学表达式确切反映出来将是十分困难的。为建立数学模型，作如下一些简化假定：（１）将液流在组件内流动方向和截面都不断变化的流动，等价地用液流通过多层板的流动来表示，对每一个流层来说，其流动截面为矩形，截Ｌ—Ｚ—ｄｚ面高度相当于波纹板波高ｈ，流程长度相当于组件总长Ｌ，图２—１２等价的平行板层间流动如图２—７所示。且假定，液体Ｆｉｇ．２．１２Ｌａｍ｛ｎａｒｆｌｏｗｏｆｅｑｕｉｐｏＨｅｎｔ∞ｒａｌｌｅｌｂ０８ｒｄ在层间流动的速度分布是均匀的。（２）将液流在组件内由于分散油滴浮升、聚结而使其粒径分布不断变化的复杂分离过程，等价地用进口处平均粒径的油滴在层流流动下的浮升分离来表述。●关于平均粒径，团粒径、粒径分布和平均粒径依测定和计算方法不同而有不同的定义，这里采用自由浮升法测定粒径（即ｓｔｏｋｅｓ粒径）和粒径分布，并按常用的Ｓａｕｔｅｒ平均粒径‰表示进口油滴平均粒径。（３）由于以上２个假定而带来的与实际情况的差异，引入校正因子露。液流的变化和油滴粒径分布对浮升和聚结的影响，均与液体在组件内的流动状态有关，所以，校正因子艘与液流胎数及组件几何参数有关。如图２—７所示，在液流方向撒一微元长出，来考察粒径为‰的油滴的浮升情况。油滴一边随波流表观速度“向前运动，一边以终端速度ｖ胸上浮升，且因液流通过波纹板斜通道交叉处的不断混合，假定通过如后，油滴颗粒又在截面上充分混匀，在出内油滴脱除串应为蝴砂堕玺堡三些奎兰三兰堡圭兰堡鲨耋詈一（七蠹￡）㈤以ｓｔｏｋｅｓ定律，终端速度Ⅵ为。．：望：＆壁！带入式（２）得詈＝ｅｘｐｌ露警Ｉ（２’）ｃ。ｌ１５０似相应地例一ｃｘｐ［一‰笋］（３）此即为油水分离器的基本数学表达式。２．４．４虹吸滤池为去除设备出水中的少量的悬浮物，进一步提高出水指标，决定增加虹吸砂滤装置。虹吸滤池必须用小阻力配水系统。虹吸滤池利用虹吸作用控制滤池运行，不需大型闸阀及电动、水力等控制设备，能利用滤池本身的水位反冲洗，便于实现自动控制。虹吸滤池需深较大，适用于中小型水处理。冲洗水头一般采用１．１—１．３米。平均冲洗强度一般采用１０—１５Ｌ／ｍ２・ｓ。冲洗历时５49 —６分钟。（１）滤料滤料是滤池中最重要的组成部分，是完成过滤的主要介质。优良的滤料必须满足以下要求：有足够的机械强度，有较好的化学稳定性，有适宜的级配和足够的空隙。所谓级配，就是滤科的直径范围以及在此范围内各种直径的滤料数量比例。滤料的外形最好接近于球形，表面粗糙而有棱角，以获得较大的空隙和比表面积。目前常用的滤料有石英砂、无烟煤、陶粒，以及最近用于生产的聚氯乙烯和聚苯乙烯球等。石英砂均质滤料是上个世纪末在我国水处理行业中大量应用的一种高性能过滤填料【５”，也是目前应用最广的一种填料。滤料的性能主要有：有效直径和不均匀系数、滤料纳污能力、滤料的孔隙率和比表面积。砂滤去除悬浮物可以分为迁移和附着两步［５７】：水通过滤料时，位于滤料空隙内水中的小颗粒先被迁移到贴近滤料的表面。迁移机理设计的因素有：重力沉降、扩散、截留及水动力作用，这些因素受到滤料尺寸、率速、水温、悬浮物颗粒大小和密度等物理参数的影响。当悬浮物接近滤料粒子表面或接近先前哈尔滨工业大学工学硕士学位论文粘着在滤料粒子表面上的悬浮物表面时，再由某种附着作用把悬浮颗粒从水中截除掉。附着的机理涉及的因素有：静电作用、化学键和特殊吸附作用等。所有的这些因素又和混凝剂种类、用量以及水和滤料表面的化学性质有关。由于在滤层内去除悬浮物不是靠筛除作用，不涉及粒度的大小，所以不必考虑防止从沉淀区水中的絮凝体被打碎。评价砂滤工作状况的有滤速、水头损失和过滤周期。水通过滤料的水头损失，通常可用下式表示：＾＝‰＋△＾。式中：％一过滤初始，清洁滤料层的水头损失；４鬼一过滤周期正内的水头损失增值。过滤周期Ｔ与有关因素问的关系表达如下式：ｒ：／（盥哮学丝）ＶＣ０式中ｄ加一滤料的有效粒径；州一滤料孔隙率；＾～一过滤期终水头损失；４ｋ一水位波动范围；三一最强凝聚情况下絮体侵入滤层深度；ｖ一滤速；咖一流入的悬浮物浓度。（２）反冲洗反冲洗的目的就是使污物从滤料表面除去达到再生的目的，而使污物从滤料表面脱去的原因是水流剪切和滤料碰撞摩擦共同作用的结果。根据剪切理论，水流剪切力ｔ可用下式表示：ｆ＝“・Ｇ式中＿一粘滞系数，与温度有关；Ｇ一速度梯度（ｓ’１）。根据颗粒群的碰撞次数可用下式表示：Ⅳ49 ：三Ｈ２Ｄ３Ｇ３式中Ⅳ一在单位体积的颗粒群中单位时间颗粒相互间发生的碰撞次数（ｍ．８Ｓ。１）：ｎ一单位体积颗粒数（ｍ’３）；Ｄ一滤料直径（ｍ）；Ｇ一速度梯度（Ｓ。）。哈尔滨工业大学工学硕十学位论文（３）参数确定处理水量为２ｍ３ｍ，设计流速为８ｍ／ｈ，由于处理水量较小，可采用圆形滤池。滤池面积：Ｆ：里：！竺！！：ｏ．２５聊ｚｖ８埘／血滤池半径ｒ＝０．２８ｍ＝２８ｃｍ。滤池高度：日＝凰＋凰十也＋胁＋凰。其中风一集水室高度，Ｏ．２ｍ；岛一滤层厚度，０．８０ｍ；总一沈砂排水槽：０．１５ｍ；局一过滤水头１．Ｏｍ；上ｂ一滤池超高０．１５ｍ。根据前述餐饮废水除油装置的意义及涉及相关的理论及设计，开发的餐饮废图２．１３设备装置及外观图Ｆｉｇ．２－１３Ｔｅｃｈｌｌｉｃｓ∞ｄａｐｐｅⅡ49 ａＩｌｃｅｏｆｍｅｆａｃｉｌ毋图２—８中：１．投药装置２．污水提升泵３．空气管４．射流器５．多级环翼片６２．５三相分离装置及实现分离的过程２．５．１无自动无阀虹吸砂滤装置水除油装置示意图及实图见图２．８．哈尔滨丁业大学工学硕上学位论文液体流量计７．三相分离区８．排泥管９．排油管１０．沉降区１１．刮油装置１２．出水管本装置是集自动无动力投药装置、射流气浮器、混凝发生装置、三相分离装置及自动排油装置的技术集成，是重力分离、气浮原理、混凝动力学原理和自动控制原理的有机结合。其具体运作过程是这样实现的：餐饮含油污水通过污水提升泵的抽气和提升作用进入处理系统。污水提升泵在抽取原水的同时，通过负压抽吸作用进行加药。药剂和污水经过自吸污水泵的高速旋转，得到充分的混合并发生絮凝反应。加药的速度通过加药调节和进水负压平衡阀联合控制。污水进水流量通过调节法门和流量计联合控制。充分搅拌后的含油污水自吸水泵提升加压后，按设定的流量进入射流溶气装置。它是通过液体的射流对气体的抽吸、压缩和混合，其内部属于液气两相流运动，由于液体和气体之间的容重差别很大，因此运动的情况十分复杂。大致分为以下三段过程：（１）液体射流与气体相对相对运动段。从喷嘴射出的液体射流是密实的，由于射流边界层与气体之间的粘滞作用，射流将气体带入喉管，液气二者相对运动，且均为连续介质。液体射流由于受到外界扰动的影响，在距离喷嘴一段距离后，产生脉动和表面波；（２）液滴运动段。由于液体质点的紊动扩散作用，射流表面波的振幅不断增大，当振幅大于射流半径时，液体被剪切分散形成液滴。高速运动的液滴分散在气体中，他与气体分子冲击和碰撞，将能量转移给气体，气体被加速和压缩。在这段内液体变成不连续介质，而气体仍为连续介质。（３）泡沫运动段。气体被液滴粉碎为微小气泡，液滴重新聚合成液体，气泡则分散在液体内形成泡沫流。随着通过扩散管混合液的动能转换为压能，压力升高，气体被进一步压缩。此时液体为连续介质，气体变为分散介质。由于液体的热容量比气体大，故气体是在等温过程中受到压缩的。通过射流溶气的作用，形成良好的液气混合体，其中的气泡为微气泡。射流溶气形成的高压气水混合体，经过管道输送至水释放器，经释放器的突然收缩和扩张作用，将气水混合体从翼片的中心孔向上喷射，形成中心的上向流。经过混凝、溶气的含油废水进入三相分离器，在这里完成油、气、水的三相分离。由于射流气浮的喷射作用和气体的浮力作用，形成中心区的高速上向流，上向流的作用导致翼片中心区出现负压，而周边区域的压力相对加大，因此，周边的液体通过翼片间的缝隙和导流板的作用，向中心周边的液体通过翼片间的缝隙和导流板的作用，形成翼片间的静态平流效果，实现油水渣的分流。油上浮至翼片的下表面，形成油膜，得以去除，渣沉淀到翼片的上表面，重力作用沉淀到底部，离开翼片区得以有效分离。在气水释放器喷射流形成后，污水中的油滴被哈尔滨工业大学工学硕士学位论文微气泡携带至液面。被微气泡携带至分离器表面的油滴很快形成含油层，当含油层达到预设高度时，就会启动自动排油装置将油脂排出。２．５．２有自动无阀虹吸砂滤装置自动无阀装置就是在三相分离装置后加设砂滤一自动虹吸反冲洗装置，具体工艺流程及实图见图２．１４。图２一１４有自动反冲洗设备不意图及实图Ｆｉ９２－１４１和ｈＩｌｊｃｓａ１１ｄａｐｐｅｍｌｌｃｅｏｆｔｈｅｆａｃｉｌｉｔｙｗｉｔｌＩｆｈｅｅｑｕｉｐｍ蛐ｔｏｆａｕｔｏｍａａｃｂａｃｋｗａｓｈｉｎｇ其具体工作过程是这样的：经过三相分离器排出的水，并不直接排出，而是流入砂滤一自动虹吸反冲洗装置。砂滤采用石英砂均质滤料，虹吸过滤属于恒速过滤。经沉淀区流出的水通过砂滤层时，水中的一些絮体、悬浮物、病毒等物质被吸附在砂粒表面，达到去除水中污染物的目的。过滤周期伊始，滤层的透水性取决于滤料的性质，在滤料表面积结了一层悬浮物后，过滤的作用就取决于这层悬浮物，用它来继续截留进入滤池的悬浮物。随着时间的增加，悬浮物的不断聚积，滤层越来越厚导致透水性降低，滤层阻力逐渐加大、水头损失不断增大。当水头损失增加到一定值时，虹吸作用破坏进水管使之不再进水，三相分离装置中的水位不断降低。当水位降低到预定值时，反冲洗开始。反冲洗水经配水管均匀分配滤过砂滤层，使滤层膨胀处于悬浮状态，冲洗下来的污物流入附近的三级隔油池中。一定时间后，冲洗水变清，破坏排水虹吸，反冲洗过程结束。上述过程为砂滤～虹吸反冲洗装置的一个工作周期。哈尔溃工业大学工学硕士学位论文经快速搅拌迅速分散并与水样中的胶粒相接触，胶粒开始凝聚并产生微絮体：通过慢速搅拌，微絮体进一步互相接触长成较大的颗粒；停止搅拌后，形成的胶粒聚集体依靠重力自然沉降至烧杯底部。上述过程常常发生在最佳投加剂量及其附近范围；如果投加剂量不在最佳剂量附近，则经过上述步骤，胶粒可能仍悬浮在水中。混凝实验操作步骤如图３．１。区丑—亟匠卜圊一固幽３－１混凝实验操作步骤Ｆｉｇ．３・１Ｓｃｈｃｆｎｅｏｆｃｏａｇｔｌｌａｔｉｏｎｅｘｐｅ血１ｅｎｔ49 对于不同餐饮单位的不同水样，要使乳浊液破乳、形成矾花、浊液变清所需投加的混凝剂的用量不同，且差别较大。对于每个水样，混凝剂投加量少时，不能破乳，水样浑浊，混凝剂投加到一定量时，水样开始变清，并有大块絮体形成，经实验测定，此时ｃＯＤ、油去除率明显提高，继续加大混凝剂用量，ｃＯＤ、油去除率有所提高，但提高不显著。因此以水样开始交清，有大块絮体形成时所需混凝剂的投加量作为最佳投加量。（１）水样与水质原水：肇庆市某饭庄的三级隔油池出水，此饭庄的主要菜系为粤菜。三级隔油池出水ｃＯＤ为５４８～１２００ｍ∥49 Ｌ，ＰＨ为５．５￣８。（２）仪器与试剂实验仪器：５Ｂ．３型ｃＯＤ快速测定仪兰州炼化环保器研究所；ＰＨｓ．３ｃ型ｐＨ计；ｚＲ４．２混凝实验搅拌机，深圳市中润水工业技术发展有限公司。试剂：氯化铝、硫酸铁、聚合氯化铝（ＰＡｃ）、聚合硫酸铁（ＰＦＳ）；聚丙烯酰胺（队Ｍ）、活化硅酸。（３）实验步骤针对该混凝过程复杂的水力动力学条件，具体采用如下步骤：向１０００ｍＬ原水中按一定次序加入混凝剂和絮凝剂，后放在搅拌仪上搅拌。试验采用二段式搅拌，第一段为７０∞恤ｉ１１。时间为ｌｍｉｎ；第二段为５０ｒ舡ｉｎ，时间为５ｍｉｎ，静沉３０Ｉｎｉｎ之后取样测定。３．１．３实验结果３．１．３．１絮凝剂的比较分别采用氯化铝、硫酸铁、聚合氯化铝、聚合硫酸铁处理餐饮废水，结果见表３．１。哈尔滨工业大学工学硕士学位论文表３．１选用四种药剂的去除结果比较Ｔ抽１ｅ３・ｌＣｏｍｍｓｔｏｆｍｅｒｅｍｏｖａｌｅｆ凫ｃｔｗｉｍｆｏｗｃｏａｇｕｌａｎｔｓ分析项目氯化铝硫酸铁聚台氯化铝聚台硫酸铁（ＰＡＣ）（ＰＦＳ）ＰＨ７７．５８７．５上清液４５９５２１．６３６０．７３９４．２ＣＯＤ／（ｍｇ’49 Ｌ＿１）ｃＯＤ去除率／％５７．５５１．７６６．６６３．Ｓ由表３．１可看出，氯化铝和硫酸铁对餐饮废水的处理效果明显低于它们的聚合物ＰＡＣ和ＰＡＭ。３．１．３．２ＰＦＳ与ＰＡｃ处理效果比较加∞如芝斛篮书白ｏ∞∞∞ｍ５０１００１５０２００２５０３００３５０药剂用量／ｍ昏Ｌ＿１图３．２ＰＡｃ与ＰＦｓ处理效果对比Ｆｉｇ．３－２Ｃｏｎｔ瑚旧ｔｏｆ仃ｅ咖ｅｎｔｅｆｆｂｃｔｓｂｅｔｗｅ吼队ＣａｎｄＰＦＳ由图３．２可知，随着ＰＡＣ的投加量的增大，ｃｏＤ的去除率不断升高，当投加量为１５０ｍ∥Ｌ时，去除率达到最大，可达６６．６％；随着ＰＦＳ的投加量增大，ｃＯＤ的去除率也增大，但当投加量为１５０ｍ∥Ｌ后，去除率增大的幅度很小，没有较大程度的增高，所以ＰＦｓ的适宜用量为１５０ｍ∥Ｌ，此时的去除率为６１．６％，比相同投药量的ＰＡｃ的去除率要低。ＰＡｃ的投加量在１２０－１８０ｍ∥Ｌ之问时，ｃＯＤ的去除率都可达到６０％以上。ＰＦｓ与ＰＡｃ的适宜用量接近，但队ｃ比ＰＦｓ混凝效果更好加入ＰＡｃ后絮体形成速度更快。因此选用ＰＡｃ作为混凝剂处理餐饮废水。实验发现，在餐饮含油分水中投加ＰＡｃ为１５０ｍ∥Ｌ时，１ｍｉｎ后开始形成絮体，２０ｍｉｎ左右絮体分层并上浮，３０ｍｉｎ后水质变澄清。３．１．３．３ＰＨ值对混凝效果的影响用稀Ｈｃｌ或ＮａＯＨ溶液调节原水的ｐＨ值，然后投加ＰＦｓ或ＰＡｃｌ５０ｍ∥49 Ｌ，其余操作同上，结果见图３—３。哈尔滨Ｔ业大学下学硕十学位论文降速度都较快，与水容易分离，ｃｏＤ去除率比单独使用ＰＦｓ（或ＰＡｃ）时明显增加。若先加队Ｍ，后加ＰＦｓ（或ＰＡｃ），则絮体较小而分散，与水难以分离，ｃ０Ｄ去除率较低。（２）ＰＡＭ投加量的比较ＰＡＣ与ＰＦＳ的用量采用上述试验中最佳投加量，均为１５０ｍ∥49 Ｌ。改变ＰＡＭ的用量，分析与ＰＡｃ、ＰＦｓ复合时，ＰＡＭ的用量与ｃｏＤ去除率的关系。结果见图３—４。黯掰蚪芝粹篮悄＾跎鲫他％Ｕｌ２３４５６ＰＡＭ用量／ｍｇ．Ｌ『１圈３－４ＰＦｓ与和ＰＡｃ分别与ＰＡＭ复合使用时ＰＡＭ的用量对ｃＯＤ去除率的影响Ｆ培３—４ＩｎｎｕｃｎｃｅｏｆＰＡＭｑｕ锄ｔｉｔｙｔｏｒ咖ｏＶａｌｒａｔｅｏｆｃｏＤｗｉｍＰＦｓ甜ｌｄＰＡｃｒｅｓｐｃｃｄＶｅｌｙ由图３—４可知，ＰＦｓ与ＰＡＭ复合使用时ＰＡＭ的适宜用量为２ｍｇ・Ｌ～，用量超过２ｍｇ・Ｌ。后，ｃＯＤ去除率升高不明显，ＰＡｃ与ＰＡＭ复合使用时ＰＡＭ的最佳用量为１ｍｇ－Ｌ～。而且ＰＡｃ、ＰＦｓ单独使用和与ＰＡｃ复合使用时趋势二者曲线变化趋势相同，说明ＰＡＭ与ＰＦｓ、ＰＡｃ复合使用时ＰＦｓ、ＰＡｃ对ＰＡＭ的混凝效果影响很大。由于单独使用ＰＦｓ、ＰＡｃ时ＰＡｃ的ｃＯＤ去除率高于ＰＦｓ的ｃＯＤ去除率，故复合使用时ＰＡＭ的用量较低，ＰＡＣ＋ＰＡＭ的用量为（１５０＋１如ｇ－Ｌ－１是ＣＯＤ的去除率为８５．４６％，与ＰＦｓ＋ＰＡＭ的用量为（１５０＋２）ｍｇ・Ｌ。１时的ｃｏＤ除率接近。因此在以后的实验过程中选用ＰＡｃ作为处理餮饮废水的药剂，因为它具有效果好，还有它具有用量少、效率高、絮凝体大、沉降快和净水性能好等优点。处理前后水的ｐＨ值变化小，对水温变化适应性强等有点，而且相对于ＰＦｓ对水处理设备腐蚀小。３．１．３．５助凝剂ＰＡＭ、活化硅酸与ＰＡｃ的复配实验配置溶液：ＰＡｃ１０∥49 Ｌ，ＰＡＭ２／１００００，５００ｍＬ及活化硅酸溶液。将ＰＡｃ分别和活化硅酸及ＰＡＭ复合处理餐饮废水。百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网92to.com,您的在线图书馆49'