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第三章污水的物理化学处理第七节隔油和破乳一、概述1、废水中油的来源石油行业（石油开采、石油炼制及石油化工）、固体燃料热加工行业、机械加工行业、交通运输业、制革业、屠宰及食品加工业等。2、废水中油的状态（1）浮油（2）细分散油（2）乳化油（3）溶解油二、废水的上浮分离设备1、平流式隔油池平流式隔油池1－配水槽；2－布水隔墙；3、10－挡油板；4－进水阀；5－排渣法；6－链带式刮油刮泥机；7－集油管；8－集水槽；9－排泥管2、斜板式隔油池CPI型波纹斜板式隔油池三、乳化油及破乳方法1、乳化油的形成当水中存在起乳化作用的表面活性剂时，其疏水基便伸入油粒，亲水端伸向水，从而在油粒表面形成定向排列并具有双电层结构的亲水性保护膜。保护膜所带的同号电荷相互排斥，使油粒不能接触碰撞和并大，形成稳定的水包油型混浊乳状液。2、破乳方法（1）物理法：高压静电、剧烈搅拌和震荡、高速离心、加热或冷冻等方法。（2）化学法：向水中投加酸类、盐类、混凝剂及各种专用有机高分子破乳剂（一种表面活性剂，疏水基的疏水性比乳化剂强，而亲水基的亲水性比乳化剂弱）。第八节浮上法一、概述1、浮上法（气浮）的定义水和废水的浮上法处理技术是将空气以微小气泡形式通入水中，使微小气泡与在水中悬浮的颗粒粘附，形成水-气-颗粒三相混合体系，颗粒粘附上气泡后，密度小于水即上浮水面，从水中分离出去，形成浮渣层。2、实现气浮分离的基本条件1）在水中产生足够数量的细微气泡；2）使待分离的污染物形成不溶性固态或液态悬浮体；3）使气泡能够与悬浮粒子相粘附。3、在污水处理中的应用1）含油废水：石油、化工、机械制造业2）污水中有用物质的回收：造纸废水中的纸浆纤维素及填料3）取代二沉池4）生化处理中剩余污泥的浓缩二、浮上法的类型1、电解气浮法电解浮上法是将废水电解，正负两极间产生的氢、氧的细小气泡粘附与悬浮物上，将其带至水面而达到分离的目的。电解浮上法产生的气泡小于其它方法产生的气泡，故特别适用于脆弱絮状悬浮物。该方法主要用于工业废水处理方面，较难适用于大型生产。2、分散空气气浮法目前应用的有微气泡曝气浮上法和剪切气泡浮上法等两种形式。分散空气浮上法用于矿物浮选，也用于含油脂、羊毛等污水的初级处理剂含有大量表面活性剂的污水。3、溶气气浮法溶解空气浮上法有真空浮上法和加压气浮上法两种形式。三、加压溶气浮上法的基本原理由于悬浮颗粒对水的湿润性质不同，其对气泡的粘附情况也有很大的差别。因此，要研究颗粒的浮上现象，就需要研究气、液、颗粒这三相间的相互关系。1、空气在水中的溶解度的影响因素温度、压力、接触面积（1）空气在水中的溶解空气的传质速率：sLLasL332La3sC-CdmN==DA=K(C-C)dtVNkg/mhKm/mhCCkg/m式中：－空气传质速率，；－液相总传质系数，；和－分别为空气在水中的平衡浓度实际浓度，；T33TV=KpVL/mKL/kPampkPa()式中：－空气在水中的平衡溶解度，；－溶解度系数，，与温度有关；－溶液上方的空气平衡分压，绝压。空气在水中的溶解平衡：1012033044055076087098111208040空气溶解量/（ml.L-1)P/kpa温度00150300空气在水中的溶解度与压力的关系从图中可得：在一定范围内，温度越低、压力越大，其溶解度也越大。真空溶气法利用常压（101KPa）和负压（30-40KPa）之差造成溶气过饱和释放。加压溶气法利用高压（300-400KPa）和常压（101KPa）之差造成溶气过饱和释放。同一温度下，因压差不同，加压溶气法相对真空溶气法释放的气体更多。（2）溶气的效率溶解于水中的空气量与通入空气量的百分比，称为溶气效率。溶气效率与温度、溶气压力及气液两相的动态接触面积有关。为了在较低的溶气压力下获得较高的溶气效率，就必须增大气液传质面积，并在剧烈的湍动中将空气分散于水。在20℃和290～490kPa(表压)的溶气压力下，填料溶气罐的平均溶气效率为70～80%，空罐为50～60%。（3）溶解空气的释放溶气释放器结构及其释气原理示意图1－接管；2－壳体；3－孔盒；4－导流锥①中孔；②孔室；③平行狭缝；④出水孔；⑤辅消能室（4）细微气泡的性质气浮法的净水效果，只有在获得直径微小、密度大、均匀性好的大量细微气泡的情况下，才能得到良好的气浮效果。A气泡直径：气泡直径愈小，其分散度愈高，对水中悬浮粒子的粘附能力和粘附量也就愈大。B气泡密度：气泡密度是指单位体积释气水中所合微气泡的个数，它决定气抱与悬浮粒子碰撞的机率。由于气泡密度与气泡直径的3次方成反比，因此，在溶解压力受到限制的条件下，增大气泡密度的主要途径是缩小气泡直径。C气泡的均匀性：气泡均匀性的含义，一是指最大气泡与最小气泡的直径差；二是指小直径气泡占气泡总量的比例。大气泡数量的增多会造成两种不利影响：一是使气泡密度和表面相大幅度减小，气泡与悬浮粒子的粘附性能和粘附量相应降低；二是大气泡上浮时会造成剧烈的水力扰动，不仅加剧了气泡之间的兼并，而且由此产生的惯性撞击力会将已粘附的气泡撞开。D气泡稳定时间：气泡稳定时间，是将溶气水注入1000mL量筒，从满刻度起到乳白色气泡消失为止的历时。优良的释放器释放的气泡稳定时间应在4min以上。2、水中悬浮颗粒与微小气泡相粘附的原理（1）气泡与悬浮颗粒粘附的条件表面张力（表面能）气泡与颗粒粘附后界面能的缩小接触角气固固δL·GδL·SδG·SδL·GδL·SδG·S液θ＞90°（2）气泡与悬浮颗粒粘附的三种形式气粒吸附、气泡顶托、气泡裹夹（3）“颗粒－气泡”复合体的上浮速度Stockes公式3、气浮效果的强化－投加化学药剂混凝剂、浮选剂（表面活性剂）、助凝剂、抑制剂、调节剂四、压力溶气气浮法系统组成按照加压水（即溶气用水）的来源和数量，压力溶气气浮有全部进水加压、部分进水加压和部分回流水加压三种基本流程。三种流程都由加压泵、溶气罐、释放器和气浮池等基本设备组成。原水进入空气加入放气阀压力表加压泵减压阀气浮池集水系统出水浮渣槽压力容器罐（含填料层）刮渣机混凝剂1、工艺类型（1）全溶气流程（2）部分溶气流程原水进入空气加入放气阀压力表加压泵减压阀气浮池集水系统出水浮渣槽压力容器罐（含填料层）刮渣机混凝剂（3）回流加压溶气流程原水进入空气加入放气阀压力表加压泵减压阀气浮池集水系统出水浮渣槽压力容器罐（含填料层）刮渣机回流2、压力溶气气浮法的主要设备（1）溶气方式的选择1）水泵吸管吸气溶气方式利用水泵吸管内的负压作用，在吸水管内开一小孔，空气经气量调节和计量设备被吸入，并在水泵叶轮高速搅动下形成气水混合体后进入溶气罐。该种方式吸气量只有饱和溶解量的50％左右。在压力不太高时，水泵压力降低10－15％，运行尚稳定可靠。但吸气量过大，超过水泵流量的7－8％（体积比）时，会造成水泵工作不正常并产生振动，同时水泵压力降低25－30％。放气阀压力表加压泵减压阀压力容器罐（含填料层）回流水气量计2）水泵压水管射流溶气方式放气阀压力表加压泵减压阀压力容器罐（含填料层）回流水水射器空气压力表加压泵减压阀压力容器罐（含填料层）回流水水射器1吸入空气真空进气阀水射器2循环泵P1PP空气循环（a）水泵压水管射流溶气方式（b）内循环式射流加压溶气方式3）水泵－空压机溶气方式放气阀压力表加压泵减压阀压力容器罐（含填料层）回流水空压机（2）供气量及空压机选型气固比：式中：A/S－气浮过程气固比，L空气/kgSS，一般可选用0.005-0.006；Q和Qr－分别为入流废水和溶气用水量，m3/h；Cs－98kPa压力下和指定温度下空气在水中的平衡溶解量，mL/L；f－溶气水中的空气饱和系数；p－溶气绝对压力，kPa；Sa－入流废水中SS浓度，mg/L。由该式可求得溶气用水量Qr。实际需气量：3rsaQC(fp1)10A=SQS－rTaQKpQ=(L/h)式中：KT－空气在水中的溶解度系数，L/kPa·m3；－溶气效率，％；空压机额定供气量：式中：－空压机安全系数，一般取1.2-1.5；1.25－空气过量系数。根据供气量和溶气压力及输气管路阻力总和进行空压机选型。（3）射流器'aa33QQ=1.25(m/min)6010射流器的结构尺寸1－喷嘴；2－吸气管；3－吸气室；4－收缩管；5－混合管；6－扩散管；7－尾管4、溶气罐5、气浮池气浮池结构(a)平流式(b)竖流式1－接触室；2－分离室；3－刮泥机；4－浮渣槽（室）；5－集水管；6－集泥斗（坑）五、气浮的调试与运行1、合理选择溶气水的压力和回流比（现场试验确定）；2、根据压力与流量合理选择溶气释放器的种类和型号；3、溶气罐尽量靠近释放器，同时，连接释放器的溶气水管直径宜适当放大；4、调试时，应首先调试压力溶气系统和溶气释放系统，测试用的溶气水应是清水，运转正常后注入原水；5、压力溶气罐的进、出水阀门，在运行时必须完全打开，避免由于出水阀门处截流，而使气泡提前释放，并在管道内并大；6、运行时，压力溶气罐内的水位必须妥善加以控制，水位不能淹没填料层，但也不能过低，以防出水时带出大量气泡（一般水位至罐底的距离为60cm）；7、空压机的压力需要在大于溶气罐的压力时，才能向管内注入空气，防止倒灌，可在进气管上装设单向阀；8、经常观察浮渣面是否平整，局部冒大气泡，可能是释放器堵塞；池面不平、破裂或常有大气泡鼓出，表明气泡与絮体粘附不好，需调整加药量或种类；9、刮渣时，应抬高水位，并按照最佳的浮渣堆积厚度和浮渣含水率定期刮渣；10、冬季低温运行时，可采用增加投药量、增加回流水量、提高溶气压力等措施保证出水水质；11、根据反应池的絮体、气浮池分离区的浮渣及出水水质变化情况，及时调整工艺运行参数。经常检查加药管，防止堵塞（特别是冬季）；12、做好运行管理记录，对工艺运行进行长期的动态监控与分析。