水和廢水(1分離技術(shù))

1、 王寶貞，王琳王寶貞，王琳. . 水污染治理新技術(shù)水污染治理新技術(shù). .科學出版社科學出版社MM， 20042004，第，第1 1版版. . 高艷玲，馬達高艷玲，馬達. . 污水生物處理新技術(shù)污水生物處理新技術(shù). .中國建筑工中國建筑工 業(yè)出版社業(yè)出版社MM，20062006，第，第1 1版版. . 張統(tǒng)，方小軍，張志仁張統(tǒng)，方小軍，張志仁.SBR.SBR及其變法污水處理與回及其變法污水處理與回 用技術(shù)用技術(shù)M.M.化學工業(yè)出版社，化學工業(yè)出版社，2003.2003. 張大群，王秀朵張大群，王秀朵.DAT-IAT.DAT-IAT污水處理技術(shù)污水處理技術(shù)M.M.化學工化學工 業(yè)出版社，業(yè)出版社，

2、2003. 2003. 環(huán)境技術(shù)與設(shè)備研究中心，三廢處理工程技術(shù)手冊環(huán)境技術(shù)與設(shè)備研究中心，三廢處理工程技術(shù)手冊 （廢水卷）（廢水卷）MM，化學工業(yè)出版社，化學工業(yè)出版社，2000.2000. 劉茉娥，蔡邦肖，陳益棠劉茉娥，蔡邦肖，陳益棠. .膜技術(shù)在污水治理及回膜技術(shù)在污水治理及回 用中的應用用中的應用MM，化學工業(yè)出版社，化學工業(yè)出版社，2005.2005. 呂炳南，陳志強呂炳南，陳志強. . 污水生物處理新技術(shù)污水生物處理新技術(shù)M.M.哈爾濱哈爾濱 工業(yè)大學出版社工業(yè)大學出版社, 2005., 2005. 葉建鋒葉建鋒. . 廢水生物脫氮處理新技術(shù)廢水生物脫氮處理新技術(shù). .化學工業(yè)出版

3、化學工業(yè)出版 社社MM，20062006，第，第1 1版版. . 馬魯銘馬魯銘. . 廢水催化還原處理技術(shù)廢水催化還原處理技術(shù). .科學出版社科學出版社MM， 20082008，第，第1 1版版. . 紀軒紀軒. .廢水處理技術(shù)問答廢水處理技術(shù)問答M.M.中國石化出版社，中國石化出版社， 2003.2003. 張自杰排水工程張自杰排水工程( (下下)M)M中國建筑工業(yè)出版社，中國建筑工業(yè)出版社， 1996.1996. 沈耀良，王寶貞廢水生物處理新技術(shù)沈耀良，王寶貞廢水生物處理新技術(shù)理論與理論與 應用應用MM中國環(huán)境科學出版社，中國環(huán)境科學出版社，20012001 近近2020世紀世紀7070年

4、代以來年代以來，污水處理新技術(shù)、，污水處理新技術(shù)、 新工藝的研究、開發(fā)和應用得到了迅速發(fā)新工藝的研究、開發(fā)和應用得到了迅速發(fā) 展，主要原因：展，主要原因： 全球范圍全球范圍水資源的短缺水資源的短缺和日益嚴重的和日益嚴重的水水 體污染體污染形勢的嚴峻；形勢的嚴峻； 計算機技術(shù)計算機技術(shù)、自控技術(shù)、自控技術(shù)、材料科學技術(shù)材料科學技術(shù) 和和生物技術(shù)生物技術(shù)等的快速發(fā)展。等的快速發(fā)展。 經(jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)、農(nóng)業(yè)各類生產(chǎn)對水的需求經(jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)、農(nóng)業(yè)各類生產(chǎn)對水的需求 增加；我國部分工業(yè)生產(chǎn)耗水量見下表。增加；我國部分工業(yè)生產(chǎn)耗水量見下表。 人口增長、生活水平的提高；人口增長、生活水平的提高；

5、水體污染的加劇等。水體污染的加劇等。 生產(chǎn)生產(chǎn)1 1公斤稻米需要公斤稻米需要1 1立方米水。立方米水。 行業(yè)行業(yè)我國平均用水量我國平均用水量我國先進用水量我國先進用水量國外先進用水量國外先進用水量 鋼鐵鋼鐵3045 m3/t22m3/t45 m3/t 電力電力30 L/度度10L/度度3L/度度 啤酒啤酒60 m3/t20m3/t6 m3/t 紡織紡織40 80 m3/t815m3/t26 m3/t 制漿制漿 造紙造紙 300m3/t 80100 m3/t 3550 m3/t （以色列（以色列12 m3/t） 根據(jù)國家環(huán)境保護部根據(jù)國家環(huán)境保護部2014.6.52014.6.5發(fā)布的發(fā)布的20

6、132013年中年中 國環(huán)境狀況公報國環(huán)境狀況公報顯示，我國環(huán)境形勢依然嚴峻，顯示，我國環(huán)境形勢依然嚴峻， 水環(huán)境質(zhì)量與上年比沒有明顯好轉(zhuǎn)，有些地段還水環(huán)境質(zhì)量與上年比沒有明顯好轉(zhuǎn)，有些地段還 有家長的趨勢。有家長的趨勢。 長江、黃河、珠江、松花江、淮河、海河、遼河、長江、黃河、珠江、松花江、淮河、海河、遼河、 浙閩片河流、西南諸河和西北諸河等十大流域的浙閩片河流、西南諸河和西北諸河等十大流域的 國控斷面中，國控斷面中，類、類、類和劣類和劣類水質(zhì)類水質(zhì) 的斷面比例分別為的斷面比例分別為68.9%68.9%、20.9%20.9%和和10.2%10.2%。 在監(jiān)測的在監(jiān)測的6060個湖泊個湖泊(

7、(水庫水庫) )中，富營養(yǎng)化狀態(tài)的湖中，富營養(yǎng)化狀態(tài)的湖 泊泊( (水庫水庫) )占占25.0%25.0%，其中，輕度富營養(yǎng)狀態(tài)和中度，其中，輕度富營養(yǎng)狀態(tài)和中度 富營養(yǎng)狀態(tài)的湖泊富營養(yǎng)狀態(tài)的湖泊( (水庫水庫) )比例分別為比例分別為18.3%18.3%和和 6.7%6.7%。 在在198198個城市個城市49294929個地下水監(jiān)測點位中，優(yōu)良個地下水監(jiān)測點位中，優(yōu)良- -良良 好好- -較好水質(zhì)的監(jiān)測點比例為較好水質(zhì)的監(jiān)測點比例為42.7%42.7%，較差，較差- -極差水極差水 質(zhì)的監(jiān)測點比例為質(zhì)的監(jiān)測點比例為57.3%57.3%。 在過去幾十年內(nèi)，中國地下水開采量以每年在過去幾十年內(nèi)

8、，中國地下水開采量以每年2525億億 立方米的速度遞增立方米的速度遞增。 太湖水質(zhì)太湖水質(zhì)總體總體類，類，西部沿岸區(qū)為西部沿岸區(qū)為類水質(zhì)，東部沿岸區(qū)和類水質(zhì)，東部沿岸區(qū)和 湖心區(qū)均為湖心區(qū)均為類水質(zhì)。類水質(zhì)。 滇池水質(zhì)滇池水質(zhì)總體總體劣劣類，類，滇池環(huán)湖河流總體重度污染滇池環(huán)湖河流總體重度污染 巢湖水質(zhì)巢湖水質(zhì)總體總體類，類，巢湖環(huán)湖河流總體重度污染巢湖環(huán)湖河流總體重度污染 其它大型淡水湖泊中，其它大型淡水湖泊中，洱海為洱海為類水質(zhì)，類水質(zhì)，鄱陽湖、鏡泊湖、鄱陽湖、鏡泊湖、 博斯騰湖和洞庭湖為博斯騰湖和洞庭湖為類，類，洪澤湖、白洋淀和南四湖為洪澤湖、白洋淀和南四湖為類類 水質(zhì)，水質(zhì)，達賚湖為劣

9、達賚湖為劣類水質(zhì)；類水質(zhì)； 城市內(nèi)湖中：城市內(nèi)湖中： 東湖、東湖、玄武湖玄武湖和昆明湖（北京）為和昆明湖（北京）為類水質(zhì)，類水質(zhì)， 為為類水質(zhì)，類水質(zhì)， 西湖（杭州）和大明湖（濟南）為類西湖（杭州）和大明湖（濟南）為類類類水質(zhì)。水質(zhì)。 由于地下水占到全國水資源總量的由于地下水占到全國水資源總量的1/31/3。 全國有近全國有近70%70%的人口飲用地下水的人口飲用地下水，因此，因此 地下水也是重要的飲用水水源。但水體地下水也是重要的飲用水水源。但水體 污染正加劇中國的地下水危機。污染正加劇中國的地下水危機。 俄亥俄州立大學水文學者弗蘭克說俄亥俄州立大學水文學者弗蘭克說： “水危機并不只在中國存

10、在，但中國比水危機并不只在中國存在，但中國比 世界上其他任何地方的問題都更為嚴世界上其他任何地方的問題都更為嚴 峻。峻?！?水資源是經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)，目前是全世界關(guān)注的焦水資源是經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)，目前是全世界關(guān)注的焦 點問題，也是點問題，也是中國經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸中國經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸。 污水的有效處理是解決這一問題的有效途徑。污水的有效處理是解決這一問題的有效途徑。 7070、8080年代以來，一些污水處理新工藝的不斷出年代以來，一些污水處理新工藝的不斷出 現(xiàn)，為污水處理、水資源保護提供了技術(shù)支持?，F(xiàn)，為污水處理、水資源保護提供了技術(shù)支持。 這些新工藝如：這些新工藝如：改良型改良型SBRSBR、膜生物處

11、理膜生物處理、超臨界超臨界 高級氧化高級氧化、人工濕地人工濕地、等等。、等等。 它們多具有它們多具有高效、穩(wěn)定、經(jīng)濟、多功能高效、穩(wěn)定、經(jīng)濟、多功能等優(yōu)點，顯等優(yōu)點，顯 示出良好的應用發(fā)展前景。示出良好的應用發(fā)展前景。 水力旋流器水力旋流器(Hydrocyclone(Hydrocyclone) )是一種根據(jù)是一種根據(jù)離心力場遠大離心力場遠大 于重力場于重力場的原理來分離液體混合物的設(shè)備。的原理來分離液體混合物的設(shè)備。 上世紀上世紀5050年代水力旋流器開始應用于固一液分離，年代水力旋流器開始應用于固一液分離， 最早在選礦業(yè)，后來逐步引入污水處理中。最早在選礦業(yè)，后來逐步引入污水處理中。 水力旋

12、流分離在液水力旋流分離在液- -液分離方面的應用要比固液分離方面的應用要比固- -液分離液分離 晚很多，這主要是因為液晚很多，這主要是因為液- -液分離的難度要遠遠大于液分離的難度要遠遠大于 固固- -液分離。液分離。 液液- -液分離用水力旋流器起源于英國，從液分離用水力旋流器起源于英國，從2020世紀世紀6060年年 代開始，由英國南安普頓大學的代開始，由英國南安普頓大學的Martin ThewMartin Thew教授領(lǐng)教授領(lǐng) 導的課題組開始研究利用其分離油導的課題組開始研究利用其分離油- -水兩相介質(zhì)。水兩相介質(zhì)。 他們經(jīng)過他們經(jīng)過將近十年的研究，終于獲得成功，將近十年的研究，終于獲得

13、成功，并設(shè)計并設(shè)計 出出雙錐雙入口雙錐雙入口F F型型水力旋流器。水力旋流器。 旋流分離技術(shù)與傳統(tǒng)的液旋流分離技術(shù)與傳統(tǒng)的液- -液分離裝置相比較，離液分離裝置相比較，離 心力場強度大約有心力場強度大約有1000100020002000倍重力加速度；倍重力加速度； 兩相分離的時間約兩秒，僅為常規(guī)設(shè)備所需要時間兩相分離的時間約兩秒，僅為常規(guī)設(shè)備所需要時間 的幾十分之一；的幾十分之一； 該該技術(shù)具有技術(shù)具有分離性能好、穩(wěn)定，分離性能好、穩(wěn)定，速度快速度快，體積小、體積小、 重量輕，重量輕，操作方便，運行費用低，操作方便，運行費用低，對安裝環(huán)境無特對安裝環(huán)境無特 殊要求，安全可靠，殊要求，安全可靠，

14、液液- -液旋流器無運動件，維護液旋流器無運動件，維護 和保養(yǎng)費用極低等和保養(yǎng)費用極低等優(yōu)點優(yōu)點。 旋流分離的多管串聯(lián)和并聯(lián)的模數(shù)化組合設(shè)計，使旋流分離的多管串聯(lián)和并聯(lián)的模數(shù)化組合設(shè)計，使 液液- -液旋流分離裝置的結(jié)構(gòu)更加緊湊，重量更輕，液旋流分離裝置的結(jié)構(gòu)更加緊湊，重量更輕， 與常規(guī)液與常規(guī)液- -液分離裝置相比，模塊化旋流分離裝置液分離裝置相比，模塊化旋流分離裝置 可節(jié)約安裝面積可節(jié)約安裝面積4 45 5、減輕重量、減輕重量9090以上以上。 隨著液液旋流器結(jié)構(gòu)的不斷改進，其隨著液液旋流器結(jié)構(gòu)的不斷改進，其應用范圍不應用范圍不 斷擴大斷擴大，除用于含油污水處理外，還可用于油田采，除用于含

15、油污水處理外，還可用于油田采 出液預分離和原油脫水。出液預分離和原油脫水。 19851985年，正式在英國北海油田和澳大利亞巴氏海峽年，正式在英國北海油田和澳大利亞巴氏海峽 油田的海上石油開采平臺使用，進入工業(yè)應用階段。油田的海上石油開采平臺使用，進入工業(yè)應用階段。 目前，目前，許多國家的油田許多國家的油田，尤其是，尤其是海上石油海上石油開采平臺，開采平臺， 由于空間的限制，由于空間的限制，大量采用水力旋流器大量采用水力旋流器作為原油脫作為原油脫 水或生產(chǎn)用水的水處理的標準設(shè)備水或生產(chǎn)用水的水處理的標準設(shè)備 。 旋流分離的原理旋流分離的原理是是離心沉降離心沉降和和密度差分密度差分。 水流在一定

16、的壓力下從分離器進口以水流在一定的壓力下從分離器進口以切切 向進入向進入設(shè)備后，在設(shè)備內(nèi)設(shè)備后，在設(shè)備內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)，產(chǎn) 生生離心場離心場， 由于污染物和水的密度不同，在離心力、由于污染物和水的密度不同，在離心力、 向心浮力、等的作用下，向心浮力、等的作用下，密度大的物體密度大的物體 被甩向四周被甩向四周; ; 由于設(shè)備下部為錐體結(jié)構(gòu)，由于設(shè)備下部為錐體結(jié)構(gòu)，密度較大的物體密度較大的物體沿切向轉(zhuǎn)動，速沿切向轉(zhuǎn)動，速 度隨錐體半徑的不斷縮小而度隨錐體半徑的不斷縮小而越來越快越來越快；最后沉積到設(shè)備底部；最后沉積到設(shè)備底部 并隨排污排出；而并隨排污排出；而密度低的液體上升密度低的液體上升，

17、由出水口排出，實現(xiàn)，由出水口排出，實現(xiàn) 分離。分離。 旋流分離可有效將旋流分離可有效將砂粒、垢、泥、砂粒、垢、泥、油污油污等污染物，從水流系等污染物，從水流系 統(tǒng)中分離出來并排除掉。統(tǒng)中分離出來并排除掉。 19831983年，米里等設(shè)計了年，米里等設(shè)計了油油 水分離充氣水力旋流器水分離充氣水力旋流器 （左圖）。（左圖）。 設(shè)備的主體部分由設(shè)備的主體部分由兩個同兩個同 心的豎直圓管心的豎直圓管組成組成 中心管為多孔柱。通過它中心管為多孔柱。通過它 來通入空氣。外面的非孔來通入空氣。外面的非孔 隙管用作空氣夾套內(nèi)外隙管用作空氣夾套內(nèi)外 管之間形成的空氣腔室能管之間形成的空氣腔室能 使通過多孔中心管

18、的空氣使通過多孔中心管的空氣 均勻分布。均勻分布。 切向進料口在底部，分離切向進料口在底部，分離 后的油相和水相均從頂部后的油相和水相均從頂部 流出，流出， 頂部設(shè)有一可調(diào)間隙。以頂部設(shè)有一可調(diào)間隙。以 調(diào)節(jié)溢流和底流的分流比。調(diào)節(jié)溢流和底流的分流比。 19931993年年，貝比，貝比等設(shè)計等設(shè)計 了如圖所示的油水分了如圖所示的油水分 離充氣水力旋流器離充氣水力旋流器。 設(shè)備頂部是一個常設(shè)備頂部是一個常 規(guī)的緩沖室規(guī)的緩沖室。 泡沫底座用以支撐泡沫底座用以支撐 氣泡黏附油滴后形成氣泡黏附油滴后形成 的含油泡沫柱。并且的含油泡沫柱。并且 形成了一個環(huán)形開口形成了一個環(huán)形開口 以排出底流以排出底流

19、。 同時因底座上部設(shè)同時因底座上部設(shè) 計為錐形。故可以通計為錐形。故可以通 過升降底座來調(diào)節(jié)與過升降底座來調(diào)節(jié)與 多孔圓柱間的環(huán)隙大多孔圓柱間的環(huán)隙大 小，從而改變溢流和小，從而改變溢流和 底流的分流比底流的分流比。 自自2020世紀世紀9090年代以來。我國年代以來。我國石油大學、東北大學、石油大學、東北大學、 上海交大、華理上海交大、華理等單位也開展了類似應用研究。等單位也開展了類似應用研究。 上海交通大學與大慶油田聯(lián)合設(shè)計了一種上海交通大學與大慶油田聯(lián)合設(shè)計了一種雙錐型充雙錐型充 氣水力旋流器氣水力旋流器(DcASH(DcASH) )，其結(jié)構(gòu)如圖所示。，其結(jié)構(gòu)如圖所示。 該設(shè)備采用了雙錐

20、結(jié)構(gòu)代替了安裝在底部的支座。該設(shè)備采用了雙錐結(jié)構(gòu)代替了安裝在底部的支座。 雙錐結(jié)構(gòu)的設(shè)計有很多優(yōu)點：雙錐結(jié)構(gòu)的設(shè)計有很多優(yōu)點： (1)(1)油滴從水中油滴從水中分離的過程分離的過程不僅可以發(fā)生在圓柱段，不僅可以發(fā)生在圓柱段， 而且而且可以發(fā)生在圓錐段可以發(fā)生在圓錐段。殘留的油滴和氣泡沒來得。殘留的油滴和氣泡沒來得 及移動到圓柱體的溢流口，可以聚集在圓錐段形成及移動到圓柱體的溢流口，可以聚集在圓錐段形成 溢流。溢流。 (2)(2)錐形設(shè)計可以補償渦流帶來的角動量損失，在水錐形設(shè)計可以補償渦流帶來的角動量損失，在水 力旋流器內(nèi)形成更連貫、力旋流器內(nèi)形成更連貫、更強大的離心力場更強大的離心力場。 (

21、3)(3)錐形設(shè)計可以使錐形設(shè)計可以使泡沫柱更加穩(wěn)定泡沫柱更加穩(wěn)定?？梢杂行У靥?。可以有效地處 理聚合物驅(qū)采油廢水。理聚合物驅(qū)采油廢水。 1996 1996年年東北大學東北大學余余 仁煥等設(shè)計研發(fā)了充仁煥等設(shè)計研發(fā)了充 氣水力旋流器。氣水力旋流器。 它的結(jié)構(gòu)特點是：它的結(jié)構(gòu)特點是： 上部呈上部呈雙對稱配制雙對稱配制 的切向進料口的切向進料口； 頂部設(shè)計了一個頂部設(shè)計了一個溢溢 流節(jié)流室，流節(jié)流室，利用溢流利用溢流 導管把溢流和含油泡導管把溢流和含油泡 沫及時排出。從而有沫及時排出。從而有 利于泡沫柱的穩(wěn)定。利于泡沫柱的穩(wěn)定。 (1)(1)除油效率高、出水水質(zhì)穩(wěn)定。除油效率高、出水水質(zhì)穩(wěn)定。在進

22、水油濃度在進水油濃度3000mg3000mgL L 時，出水油濃度可時，出水油濃度可150mg150mgL L，滿足煉油裝置污水排放指標；，滿足煉油裝置污水排放指標； 同時出水不受水中懸浮物因素的影響，無阻塞；同時出水不受水中懸浮物因素的影響，無阻塞； (2)(2) 裝置體積小、占地省裝置體積小、占地省，僅平流和斜板隔油池占地面積的，僅平流和斜板隔油池占地面積的1/41/4。 ( (與沉降分離效能比較見表與沉降分離效能比較見表1) 1)。 (3)(3)操作簡單、工作效率高，操作簡單、工作效率高，除油、排泥可以連續(xù)自動進行；除油、排泥可以連續(xù)自動進行； (4)(4)維修周期長、運行成本低，維修周

23、期長、運行成本低，無機械運動部件和零件更換。無機械運動部件和零件更換。 (5)(5)生產(chǎn)安全性能好，生產(chǎn)安全性能好，密閉運行，油氣不泄漏，不會造成二次密閉運行，油氣不泄漏，不會造成二次 污染；污染； (6)(6)回收的污油純度高，回收的污油純度高，含水低，提高了污水處理系統(tǒng)的污油含水低，提高了污水處理系統(tǒng)的污油 回收利用率；回收利用率； (7)(7) 制造和施工安裝周期短，制造和施工安裝周期短，在除油脫泥的同時還可以對整個在除油脫泥的同時還可以對整個 水質(zhì)水量起到均質(zhì)和調(diào)節(jié)的作用。水質(zhì)水量起到均質(zhì)和調(diào)節(jié)的作用。 例例1 1 揚子石油化工股份有限公司煉油廠揚子石油化工股份有限公司煉油廠原有兩套污

24、原有兩套污 水處理系統(tǒng)水處理系統(tǒng)。 采用的是隔油采用的是隔油( (平流、斜板平流、斜板) )加二級氣浮的加二級氣浮的“老三套老三套” 污水處理工藝污水處理工藝， 裝置占地面積大裝置占地面積大( (約約4 410104 4 m m2 2 ) )； 能耗物耗高能耗物耗高( (耗電負荷為耗電負荷為265 kW265 kW，處理污水，處理污水1 t1 t成本成本 為為1.431.43元元) )，自動化程度不高自動化程度不高； 污水處理污水處理量量偏低偏低兩套污水處理裝置最大處理量兩套污水處理裝置最大處理量 為為600 m600 m3 3 /h /h。 并且隔油、氣浮、污水等儲存池沒有完全密閉，現(xiàn)并且隔

25、油、氣浮、污水等儲存池沒有完全密閉，現(xiàn) 場散發(fā)油氣和硫化氫等有毒有害氣體，形成二次環(huán)場散發(fā)油氣和硫化氫等有毒有害氣體，形成二次環(huán) 境污染且存在安全隱患境污染且存在安全隱患。 該廠該廠20042004年年3 3月啟動污水改造工程。月啟動污水改造工程。 改造后的污水裝置由旋改造后的污水裝置由旋流流分離罐、油水分離器、渦分離罐、油水分離器、渦 凹氣浮凹氣浮(CAF)(CAF)機組等組成。機組等組成。 該系統(tǒng)實行自動化控制：將所有運行的參數(shù)和設(shè)備該系統(tǒng)實行自動化控制：將所有運行的參數(shù)和設(shè)備 狀態(tài)參數(shù)在控制室進行屏幕顯示和進行相關(guān)的控制狀態(tài)參數(shù)在控制室進行屏幕顯示和進行相關(guān)的控制 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)。 新工藝具有

26、新工藝具有結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小占地面積小、能耗物耗低、能耗物耗低 ( (耗電負荷為耗電負荷為173 kW173 kW，處理，處理1 t1 t污水成本為污水成本為0.7390.739元元) )、 操作維修簡單、污油去除率高等優(yōu)點操作維修簡單、污油去除率高等優(yōu)點。 實現(xiàn)了污水處理系統(tǒng)的裝置化、小型化、密閉化和實現(xiàn)了污水處理系統(tǒng)的裝置化、小型化、密閉化和 自動化。同時自動化。同時系統(tǒng)系統(tǒng)還具有一定抗沖擊負荷的能力，還具有一定抗沖擊負荷的能力， 污水處理最大負荷由原來的污水處理最大負荷由原來的600 m3 /h600 m3 /h提高到提高到800 800 m3/h m3/h ，運行穩(wěn)定性好運行

27、穩(wěn)定性好。 例例2 2河南井樓油田采油二廠采用旋流分離器河南井樓油田采油二廠采用旋流分離器 處理原油脫出污水，旋流分離效果見表。處理原油脫出污水，旋流分離效果見表。 磁分離技術(shù)是一種新的污水物理處理技術(shù)。磁分離技術(shù)是一種新的污水物理處理技術(shù)。 國外自國外自7070年代年代開始進行研究以來磁分離技術(shù)作開始進行研究以來磁分離技術(shù)作 為物理處理技術(shù)最早在為物理處理技術(shù)最早在高嶺土的脫色增白高嶺土的脫色增白、煤的脫煤的脫 硫硫、礦石的精選礦石的精選、生物工程生物工程、酶反應工程酶反應工程等領(lǐng)域得等領(lǐng)域得 到廣泛的應用。到廣泛的應用。 現(xiàn)已現(xiàn)已成功地應用于城市工業(yè)廢水和生活污水、廢料、成功地應用于城市工

28、業(yè)廢水和生活污水、廢料、 污染的河水、湖水以及飲用水的處理。污染的河水、湖水以及飲用水的處理。 上世紀上世紀8O8O年代以來我國開始了這一領(lǐng)域的研究年代以來我國開始了這一領(lǐng)域的研究 磁分離技術(shù)具有磁分離技術(shù)具有分離效率高分離效率高、分離、分離速度快速度快、分離物、分離物 系的系的粒度可達到很小粒度可達到很小等優(yōu)點。等優(yōu)點。 可以使某些傳統(tǒng)分離法較難或不能分離的物質(zhì)順利可以使某些傳統(tǒng)分離法較難或不能分離的物質(zhì)順利 分離。分離。 在每個活性污泥處理系統(tǒng)中，污泥膨脹現(xiàn)象非常普在每個活性污泥處理系統(tǒng)中，污泥膨脹現(xiàn)象非常普 遍，歐洲遍，歐洲5O5O 、美國、美國6O6O的污水處理廠每年都會的污水處理廠每

29、年都會 發(fā)生，影響了污水處理的效果，耗費了大量的人力發(fā)生，影響了污水處理的效果，耗費了大量的人力 與物力。與物力。 由于磁場強度是重力場強度的幾百至幾千倍，因此由于磁場強度是重力場強度的幾百至幾千倍，因此 磁分離技術(shù)分離效率遠遠高于重力分離。磁分離技術(shù)分離效率遠遠高于重力分離。磁分離技磁分離技 術(shù)的出現(xiàn)，為解決污泥膨脹提供了一個新的思路。術(shù)的出現(xiàn)，為解決污泥膨脹提供了一個新的思路。 磁分離的基本原理磁分離的基本原理: :通過通過外加磁場產(chǎn)生磁力外加磁場產(chǎn)生磁力，把廢，把廢 水中具有磁性的懸浮顆粒吸出，使之與廢水分離。水中具有磁性的懸浮顆粒吸出，使之與廢水分離。 達到去除或回收的目的。達到去除或

30、回收的目的。 廢水中的污染物種類很多對于廢水中的污染物種類很多對于具有較強磁性的污具有較強磁性的污 染物染物，可，可直接用高梯度磁分離直接用高梯度磁分離技術(shù)分離；技術(shù)分離； 對于磁性較弱的污染物可先對于磁性較弱的污染物可先投加磁種投加磁種（如鐵粉、磁（如鐵粉、磁 鐵礦、赤鐵礦微粒等鐵礦、赤鐵礦微粒等) )和和混凝劑混凝劑，使磁種與污染物，使磁種與污染物 結(jié)合，結(jié)合，然后用高梯度磁分離技術(shù)除去。然后用高梯度磁分離技術(shù)除去。 磁種：磁種：在一定條件下，加入廢水中的可提高其磁性在一定條件下，加入廢水中的可提高其磁性 的的微細分散的強磁性物質(zhì)微細分散的強磁性物質(zhì)。將其粘附于目的顆粒上，。將其粘附于目的

31、顆粒上， 可提高目的顆粒的磁性。可提高目的顆粒的磁性。 磁分離設(shè)備主要有磁分離設(shè)備主要有圓盤磁分離器圓盤磁分離器和和高梯度磁分離器高梯度磁分離器 （1 1）圓盤磁分離器）圓盤磁分離器 圓盤磁分離設(shè)備的工作原理是在非磁性的圓板上嵌圓盤磁分離設(shè)備的工作原理是在非磁性的圓板上嵌 進永久磁鐵，將數(shù)塊同樣的圓板以一定的間隔裝在進永久磁鐵，將數(shù)塊同樣的圓板以一定的間隔裝在 同一軸上。當廢水進入裝置時。廢水中的磁性粒子同一軸上。當廢水進入裝置時。廢水中的磁性粒子 被圓盤板邊上的磁鐵所吸附而被捕。隨著圓盤的旋被圓盤板邊上的磁鐵所吸附而被捕。隨著圓盤的旋 轉(zhuǎn)。被捕集的磁性粒子從水中進入空間，再由刮板轉(zhuǎn)。被捕集的

32、磁性粒子從水中進入空間，再由刮板 刮下來。刮下來。 圓盤磁分離器裝置簡單，所需要的電力僅僅是圓板圓盤磁分離器裝置簡單，所需要的電力僅僅是圓板 旋轉(zhuǎn)的動力，具有旋轉(zhuǎn)的動力，具有耗電小耗電小的優(yōu)點。的優(yōu)點。 缺點是缺點是磁場弱磁場弱、磁場梯度小，磁場梯度小，因而分離弱磁性的或因而分離弱磁性的或 直徑為微米級的顆粒較困難。直徑為微米級的顆粒較困難。 園盤磁分離器與高梯度磁分離器相比在添加強磁性園盤磁分離器與高梯度磁分離器相比在添加強磁性 粒子作為磁種時，必須添加更多的磁性粒子。粒子作為磁種時，必須添加更多的磁性粒子。 （2 2）高梯度磁分離器）高梯度磁分離器 高梯度磁分離技術(shù)適用于具有高梯度磁分離技

33、術(shù)適用于具有 一定一定粒度和磁性的固體顆粒的粒度和磁性的固體顆粒的 分離分離。被分離的顆粒在磁場中。被分離的顆粒在磁場中 受到它本身的受到它本身的重力重力、磁場力磁場力、 流體粘滯力流體粘滯力、流體慣性力流體慣性力以及以及 浮力浮力等的作用。等的作用。 除了磁場力對分離有利外，其除了磁場力對分離有利外，其 它幾個力對分離起反作用。它幾個力對分離起反作用。 因此，要使顆粒在磁場中順利因此，要使顆粒在磁場中順利 地被捕獲分離，其所受到的磁地被捕獲分離，其所受到的磁 場力要大于其它幾個力的合力。場力要大于其它幾個力的合力。 即顆粒受到的磁場力越大，則即顆粒受到的磁場力越大，則 被磁分離器抓住分離的可

34、能性被磁分離器抓住分離的可能性 也就會越大，分離效率也就越也就會越大，分離效率也就越 高。高。 顆粒在不均勻磁場中受到的磁場力大小為：顆粒在不均勻磁場中受到的磁場力大小為： 式中：式中：XmXm：磁化率，：磁化率， H H：磁場強度，：磁場強度， V V：顆粒體：顆粒體 積，積，(dH(dHdXdX) )：磁場強度梯度。：磁場強度梯度。 分析分析可知，影響磁場捕獲磁粒的主要因素有可知，影響磁場捕獲磁粒的主要因素有磁場強磁場強 度度、懸浮顆粒的磁化率懸浮顆粒的磁化率、懸浮顆粒粒徑懸浮顆粒粒徑、水流速度水流速度 與與接觸面積接觸面積等。等。 mm dH Fx VH dx 磁分離技術(shù)應用于廢水處理有

35、磁分離技術(shù)應用于廢水處理有3 3種種方法：方法：直接磁分離直接磁分離 法法、間接磁分離法間接磁分離法和和微生物磁分離法微生物磁分離法。 利用磁分離技術(shù)處理廢水主要是利用污染物的利用磁分離技術(shù)處理廢水主要是利用污染物的凝聚凝聚 性性和對污染物的和對污染物的加種性加種性。 凝聚性凝聚性是指具有鐵磁性或順磁性的污染物在磁場作是指具有鐵磁性或順磁性的污染物在磁場作 用下，由于磁力作用凝聚成表面直徑增大的粒子而用下，由于磁力作用凝聚成表面直徑增大的粒子而 后除去；后除去； 加種性是指借助于加種性是指借助于外加磁性種子外加磁性種子以增強弱順磁性或以增強弱順磁性或 非磁性污染物的磁性而便于用磁分離法除去；非

36、磁性污染物的磁性而便于用磁分離法除去； 或借助或借助外加微生物外加微生物來吸附廢水中順磁性離子，再用來吸附廢水中順磁性離子，再用 磁分離法除去離子態(tài)順磁性污染物。磁分離法除去離子態(tài)順磁性污染物。 磁種磁種一般是將一般是將FeOFeO 磁粉磁粉進行特殊處理和活化制得。進行特殊處理和活化制得。 磁分離器外形 （）（） 處理效率高處理效率高 該技術(shù)處理廢水該技術(shù)處理廢水速度快、處理能力大，速度快、處理能力大，且不受自然且不受自然 溫度的影響，對其它分離方法難以除去的極細懸浮溫度的影響，對其它分離方法難以除去的極細懸浮 物及低濃度的廢水具有很強的分離能力。特別是高物及低濃度的廢水具有很強的分離能力。特

37、別是高 梯度磁濾分離器的過濾速度是一般處理用的高速過梯度磁濾分離器的過濾速度是一般處理用的高速過 濾機的濾機的10-3010-30倍倍，相當于沉淀池的，相當于沉淀池的100100倍倍。 （）（） 設(shè)備體積小、占地少、結(jié)構(gòu)簡單、維護容易、設(shè)備體積小、占地少、結(jié)構(gòu)簡單、維護容易、 費用低費用低 如高梯度磁分離設(shè)備，容易實現(xiàn)自動化；維如高梯度磁分離設(shè)備，容易實現(xiàn)自動化；維 修量適中，占地少；以普通快濾池為例，磁濾器占修量適中，占地少；以普通快濾池為例，磁濾器占 地面積僅為其地面積僅為其1 16 6，土建量也很少，可以大大縮短，土建量也很少，可以大大縮短 建設(shè)周期。因此，磁濾器建設(shè)周期。因此，磁濾器特

38、別適合中小型特別適合中小型水廠及土水廠及土 地資源比較緊張的城鎮(zhèn)采用。地資源比較緊張的城鎮(zhèn)采用。 （）（）利用高梯度磁濾法，可去除那些耐藥性和毒利用高梯度磁濾法，可去除那些耐藥性和毒 性很強的病原微生物、細菌以及一些難降解的有機性很強的病原微生物、細菌以及一些難降解的有機 物等。物等。有研究表明，磁場力可使病原微生物、細菌有研究表明，磁場力可使病原微生物、細菌 等細胞內(nèi)的水和酶鈍化或失活，通過磁濾達到去除等細胞內(nèi)的水和酶鈍化或失活，通過磁濾達到去除 的目的。而且不產(chǎn)生有害的副產(chǎn)品。與用氯或氯制的目的。而且不產(chǎn)生有害的副產(chǎn)品。與用氯或氯制 劑消毒相比，該磁分離技術(shù)不會產(chǎn)生廢水，有機物劑消毒相比，

39、該磁分離技術(shù)不會產(chǎn)生廢水，有機物 與氯反應產(chǎn)生三鹵甲烷和其他鹵代烴化合物，這些與氯反應產(chǎn)生三鹵甲烷和其他鹵代烴化合物，這些 化合物是多種疾病的致病因子?；衔锸嵌喾N疾病的致病因子。 （）（）運行費用運行費用 對于中小型水廠而言，采用磁濾處對于中小型水廠而言，采用磁濾處 理裝置理裝置( (過濾部分過濾部分) )與傳統(tǒng)工藝與傳統(tǒng)工藝( (濾池部分濾池部分) )相比，增加相比，增加 的運行費用的運行費用( (運行時按投加鐵粉考慮，回收率按運行時按投加鐵粉考慮，回收率按8080 計算計算) )為為.49.49元元m3m3，但磁濾器對水中有機物的去，但磁濾器對水中有機物的去 除效果遠高于傳統(tǒng)工藝，且能去

40、除藻類，出水水質(zhì)除效果遠高于傳統(tǒng)工藝，且能去除藻類，出水水質(zhì) 優(yōu)于砂濾池出水。優(yōu)于砂濾池出水。 （1 1）食品廢水處理）食品廢水處理 大多數(shù)的食品廠在加工過程中都要排放大量廢水，大多數(shù)的食品廠在加工過程中都要排放大量廢水， 如酒精、啤酒、味精、制糖、乳制品及罐頭食品和如酒精、啤酒、味精、制糖、乳制品及罐頭食品和 肉類加工業(yè)等產(chǎn)生的廢水等，并且排出的廢水的水肉類加工業(yè)等產(chǎn)生的廢水等，并且排出的廢水的水 質(zhì)差異很大。質(zhì)差異很大。 食品廢水一般屬于高濃度有機廢水，食品廢水一般屬于高濃度有機廢水， 主要污染物包主要污染物包 括：懸浮固體物質(zhì)以及油脂、蛋白質(zhì)、淀粉、膠體括：懸浮固體物質(zhì)以及油脂、蛋白質(zhì)、

41、淀粉、膠體 等；溶解在廢水中的糖、酸、堿、鹽等及來自原料等；溶解在廢水中的糖、酸、堿、鹽等及來自原料 可能夾帶的泥沙以及可能存在的病毒、病菌等?？赡軍A帶的泥沙以及可能存在的病毒、病菌等。 因此，因此，食品工業(yè)廢水的特點食品工業(yè)廢水的特點是：是：有機物和懸浮物含有機物和懸浮物含 量高量高，CODCOD值高，易腐敗，可促使水底沉積的有機值高，易腐敗，可促使水底沉積的有機 物質(zhì)在厭氧條件下分解，產(chǎn)生臭氣，污染環(huán)境。物質(zhì)在厭氧條件下分解，產(chǎn)生臭氣，污染環(huán)境。 食品工業(yè)廢水中主要的懸浮固體和高濃度有機物都食品工業(yè)廢水中主要的懸浮固體和高濃度有機物都 只具有只具有微弱磁性或抗磁性微弱磁性或抗磁性，所以，必須在廢水中，所以，必須在廢水中投投 入磁種入磁種，通過共價鍵和分子間的相互作用，使廢水，通過共價鍵和分子間的相互作用，使廢水 中的雜質(zhì)如蛋白質(zhì)、脂肪、膠體物質(zhì)、懸浮物等被中