铁和锰的化学性质相近，所以常共存于地下水中，但铁的氧化还原电位低于锰，容易被O2氧化，相同pH时二价铁比二价锰的氧化速率快，以致影响二价锰的氧化，因此地下水除锰比除铁困难。当地下水中铁锰含量不高时，可上层除铁下层除锰而在同一滤层中去除，不致因锰的泄漏而影响水质。除锰过程中，除了溶解氧将水中Mn2+氧化成MnO2，再加某些催化剂参与反应外，也不能忽视铁细菌的作用。......
2023-06-19
如何将油从水中除去：集油管和平流隔油池的运用
【摘要】：集油管一般用直径为200～300mm的钢管制成，沿其长度在管壁的一侧开有切口，集油管可以绕轴线转动。图2-22平流隔油池刮油刮泥机由钢丝绳或链条牵引，移动速度不大于2m/min。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，由干刮泥刮油机跨度规格的限制，一般为2.0m、2.5m、3.0m、4.5m和6m。采用人工清除浮油时，每个格间的宽度不宜超过6.0m。有效水深一般为1.5～2.0m。其构造如图2-23所示。
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1。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、乳化油和溶解油礴类。
（l）浮油。这神油珠粒径较大，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，静置一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（土壤、水体）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H2O），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抽浓度，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。
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2-22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的钢管制成，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。
图2-22 平流隔油池
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°。
隔油池宜设由非燃料材料制成的盖板，为了防火、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，由干刮泥刮油机跨度规格的限制，一般为2.0m、2.5m、3.0m、4.5m和6m。采用人工清除浮油时，每个格间的宽度不宜超过6.0m。
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。
某炼油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。
隔油池的计算，一般常用的有两种方法。
a.按油粒上浮速度计算法。
计算所用的基本数据为油粒的上浮速度，按下列公式求隔油池表面面积：
式中：A——隔油池表面积，m2；
Q——废水设计流量，m3/h；
u——油珠的设计上浮速度，m/h；
a——对隔油池表面积的修正系数，该值与池容积利用率和水流紊动状况有关。
表2-3所列举的是a值与速度比
的关系数值（
为水流流速）。
表2-3 a值与速度比（
）的关系
设计上浮速度u值，通过废水静浮试验确定。按试验数据绘制油水分离效率与上浮速度之间的关系曲线，然后再根据应达到的效率选定设计u值。
此外，也可以根据修正的斯笃克斯公式求定：
式中：u——静止水中，直径为d的油珠的上浮速度，cm/s；
、
——分别为水与油珠的密度，g/cm3；
d——可上浮最小油珠的粒径，cm；
μ——水的绝对粘滞性系数，Pa·s；
g——重力加速度，cm/s2；
β——考虑废水悬浮物引起的颗粒碰撞的阻力系数，其值可按下式计算
式中之S为废水中悬浮物浓度。β值可取0.95。
φ——废水油珠非圆形的修正系数，一般取φ≈1.0。
隔油池的过水断面面积应为：
式中：Ac——隔油他的过水断面面积，m2；
υ——废水在隔油池中的水平流速，m/h，一般取υ≤15u，但不宜大于15mm/s（一般取2～5mm/s）。
隔油池每个格间的有效水深和池宽比（
），宜取为0.3～0.4。有效水深一般为1.5～2.0m。
隔油池的长度L应为：
隔油池每个格间的长宽比（
），不宜小于4.0。
b.按废水的停留时间计算法。
这是最简单的一种计算法。
除油池的总容积W为：
式中：Q——隔油池设计流量，m3/h；
t——废水在隔油池内的设计停留时间，h，一般采用1.5～2.0h。
隔油池的过水断面Ac为：
式中：υ——废水在隔油池中的水平流速（mm/s）。
隔油池格间数n为：
式中：b——隔油池每个格间的宽度（m）；
H——隔油池工作水深（m）。
按规定，隔油池的格间数不得少于2。
隔油池的有效长度L为：
式中代表符号意义同前。
隔汕池建筑高度H为：
式中：
—池水面以上的池壁超高m，一般不小于0.4m。
②斜板隔油池。
其构造如图2-23所示。这种隔油池采用波纹形斜板，板间距宜采用40mm，倾角不应小于45°。废水沿板面向下流动，从出水堰排出。水中油珠沿板的下表面向上流动，然后经集油管收集排出。水中悬浮物沉降到斜板上表面，滑下落入池底部经排泥管排出。实践表明，这种隔油池油水分离效率高，可除去粒径不小于80μm的油珠，表面水力负荷宜为0.6～0.8m3/（m2·h），停留时间短，一般不大于30min，占地面积小。目前我国的一些新建含油废水处理站，多采用这种形式的隔油池，斜板材料应耐腐蚀、不沾油和光洁度好，一般由聚醋玻璃钢制成。池内应设清洗斜板的设施。
图2-23 斜板隔油池
③小型隔油池。
用于处理小水量的含油废水，有多种池型，图2-24和图2-25所示为常见的两种。前者用于公共食堂.、汽车库及其他含有少量油脂的废水处理。这种形式已有标准图（S217—8—6）。池内水流流速一般为0.002～0.01m/s，食用油废水一般不大于0.005m/s，停留时间为0.5～1.0min。废油和沉淀物定期人工清除。后者用于处理含汽油、柴油、煤油等废水。废水经隔油后，再经焦炭过器进一步除油。池内设有浮子撇油器排除废油，浮子撇油器如图2-26所示。池内水平流速0.002～0.01m/s，停留时间2～10min，排油周期一般5～7d。
图2-24 小型隔油池（一）
图2-25 小型隔油池（二）
1—进水管；2—浮子撒油器；3—焦炭过澹器；4—排水管
图2-26 浮子撇油器
1—调整装置；2—浮子；3—调节螺栓；4—管座；5—浮子臂；6—排油管；7—盖；8—柄；9—吸油口
（2）除油罐。
除油罐为油田废水处理的主要除油装置。它可除去浮油和分散油，其构造如图2-27所示。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，靠油水的比重差进行油水分离，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。
图2-27 一次立式除油罐结构图
1—进水管；2—配水室；3—配水管；4—配水头酒；5—集水头；6—集水管；7—中心柱管；8—出水管；9—集油槽；10—出油管；11—盘管；12—蒸汽管；13—回水管；14—滋流管；15—通气管；16—通气孔；17—排污；18—罐体；19—入孔；20—透光孔；21—通气孔
为防止油层温度过低发生凝固现象，在油层部位及集油槽内均设有加热盘管，热源可用蒸汽或热水，见图2-28。在罐内还设有U形溢流管，防止废水溢罐。为防止发生虹吸作用，在U形管顶和中心柱上部开个小孔。
图2-28 集油槽和加热盘管图
①配水和集水系统。
为配水和集水均匀，常用以下两种方式：
a.穿孔管式。它是根据罐体的大小设若干条配水管和集水管。这种方式，孔眼易堵塞，造成短流，使废水在罐中的停留时间缩短，降低除油效果。
b.梅花点式。将配水或集水的喇叭口设计成梅花形。配水喇叭口朝上，集水喇叭口朝下，集水管与配水管错开布置，夹角呈45°。这种方式（见图2-29）不仅配水或集水比较均匀，而且不易堵塞，目前在油田广泛采用。
图2-29 梅花点式（集）水系统图
②出水方式。
为控制出水的水质，出水系统常采用以下两种出水方式。
a.管式如图2-27所示。为控制液面，出水经中心柱向上，至一定高度后，由出水管引至下部排出。按这种方式出水，出水管内水面至集油槽上沿的距离，按下式计算：
式中：h——出水管内水面至集油槽上沿的距离，m；
——污油的比重；
——水的比重；
h1——油层厚度，m，一般取1～1.5 m；
h2——出水管系统水头损失，m。
b.槽式如图2-30所示。出水水位可根据现场情况用可调堰进行调节，从而保证了油层的高度，目前各油田广泛采用。
图2-30 槽式出水方式示意图
除油罐内可加斜板或斜管，来提高分离效率，图2-31所示为斜板除油罐的示意图。罐容积5000m3的除油罐，加斜板后，日处理废水量由原20000m3提高到40000m3。
图2-31 立式斜板除油罐示意图
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。
①立式胶带除油机的构造，如图2-32所示。
图2-32 立式胶带除油机
1—吸油带；2—减速机；3—电机；4—滑轮；5—槽；6—刮板；7—支架；8—下部壳；9—罩；10—异向轮；11—油出口
这类除油机用类似氯丁橡胶制造的胶带，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、外刮板将油刮人集油槽内。污油浓度高，则除油率高，出口污油含油率为60%～80%。
②倾斜式钢带除油机的构造，如图2-33所示。该机浸人污油深度为100mm，最大倾角为40°。
图2-33 倾斜式钢带除油机
（2）脱水罐。有卧式和立式两种，常用立式罐。罐底设蒸汽盘管加热废水进行脱水，加热温度以70～80℃为宜，温度加热到80～90℃以上时，油的氧化速度加快，易使油变质。含油率为40%～50%的污油，经数日脱水后，污油含油率可达90%以上。
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