衡美水处理之隔油池的方法与设计

如何进行水处理？

衡美水处理为您介绍一种经久耐用、性能卓越的水处理设备——隔油池，并向您详细介绍隔油池的使用方法与设计方案。

炼油废水一般都是以含油废水为主，隔油是处理含油废水的必要步骤，隔油的设备很多，可以根据含油废水的性质不同选择不同的隔油设备，而隔油池是处理炼油厂排放的含油废水的主要构筑物。隔油池是分离废水中的浮油及泥沙的构筑物，它是利用油于水之间的密度差异进行油水分离的。隔油池也是用上浮方法去除废水中相对密度小于1的浮油的构筑物。  

隔油池的一般分为平流式隔油池，斜管斜板式隔油池(平行板式隔油池和波纹板式隔油池)，吸油插板式隔油池，下水道式隔油池，排洪沟式隔油池等。处理炼油废水常应用平流式隔油池和斜管斜板式隔油池，其中平流式隔油池是处理炼油厂废水的标准设备，它是美国石油协会的API制定的定定性标准而设计的。平流式隔油池相对于其他类型的隔油池具有结构简单，运行管理方便，除油效果稳定等特点。  在本次设计通过比较依然选用平流式隔油池处理流量为5万吨/天的炼油废水。通过油滴上浮速度法计算得出平流式隔油池的构筑尺寸，画出结构示意图。  

  一、技术分析

 1、炼油废水的处理方法   

炼油废水的处理一般都是以含油废水为主，处理对象主要是浮油、乳化油、挥发酚、COD、BOD及硫化物等。对于其它一些废水(如含硫废水、含碱废水)一般都是进行预处理，然后汇集到含油废水系统进行集中处理。集中处理的方法仍然以生化方法为主。其中，含油废水要先通过上浮、气浮、粗粒化附聚等方法进行预处理，除去废水中的浮油和乳化油后在进行生化处理；含硫废水要先通过空气氧化、蒸汽气提等方法，除去废水中的硫和氨等在进行生化处理。

 炼油厂排放的废水是水体污染的重要来源，炼油废水具有排放量大、成分复杂、处理难度大的特点。处理炼油废水的传统方法是俗称的所谓“老三套”工艺，它主要由三部分组成，即：隔油、气浮和生物处理。目前我国大多数的炼油企业采用的就是这套处理流程。“老三套”工艺存在的缺点主要在于：气浮除油耗药量大，运行费用高，稳定性差，而且伴生大量难以处理的污泥，造成二次污染；传统活性污泥法对N的去除率较低，抗冲击能力差，易于发生污泥膨胀。

 2、炼油厂废水处理工艺  

（1）该炼油厂炼油废水处理工艺流程如图所示

工艺流程主要为隔油工序，一，二级浮选工序和生化处理工序。污水经沉淀处理后，进入曝气系统；曝气出水经压力管道排放。设有隔油、浮选、曝气、泵房、空气压缩机等岗位。按照处理功能可分为以下四个部分。

A、隔油系统  

含油废水由厂区自流入废水处理装置内，经过水封井、格栅、沉砂池、计量槽、配水井，自流入隔油池。废水中的可浮油在隔油池停留过程中，经处理后浮于水面，收油时通过集油管流入集油间，再用污油泵打入污油脱水罐，经加温沉降脱水，合格污油再用污油泵送往接收罐区。隔油池处理后的水进入一级浮选泵。在隔油池前设有事故调解池，用于水质和水量的调节。

B、浮选系统                                

隔油池出水仍含油部分浮油及乳化油，采用加压溶气浮选法去除。      

隔油池出水通过泵进入溶气罐，溶气罐加入压缩空气使其溶于水中，再经过减压后，水肿过饱和的空气形成许多极微小的气泡释放出来，在上升至水面的过程中，由于气泡的表面张力作用，将乳化与水中的油滴带到水面，然后，将浮油刮至集沫槽中，让其自流入油泥池，再用泵打入油泥干化厂。

为了进一步提高浮选效果，在一，二级浮选泵入口分别投加絮凝剂。  

C、曝气系统      

经过二级浮选处理后的水，自流至曝气系统配水井，从曝气池的底部进入池内，在表面曝气叶轮旋转产生的离心力的作用下，通过导流筒，将活性污泥和污水组成的混合液提升上来，同时吸入空气，强烈搅动将气泡打碎，使气水充分混合，并将水由叶轮向四周甩出，形成水跃，增加水和气的接触机会，从而增加水中的溶解氧。混合液在曝气区内循环后，经过导流区流入澄清区。在澄清区内，活性污泥和净化水进行分离，活性污泥沉降到沿池底回流缝回到曝气区，剩余污泥由排泥阀排出，净化水则经曝气池周围的出水槽流出排放。

D、污泥处理及处置系统     

 隔油池及沉砂池所产生的污泥及曝气池所产生的剩余活性污泥经浓缩池浓缩后，采用离心机进行离心脱水，在进行焚烧处理，也可直接送固体废弃物堆埋场作填埋处理。隔油池所产生的轻质油送脱水罐，经加热使油水分层进而得以分离。有脱水后再回收利用，在乳选产生乳化油，因含有絮凝剂，又不易脱水，故送干化厂自然晾干，晾干后进行焚烧处理或直接送填埋场作填埋处理。

（2）主要构筑物    

沉砂池，隔油池，曝气池，浮选池，竖流式沉淀池，事故调解池，活性污泥干化池，油泥干化池，贮砂池，油泥池，活化池，生活污水池，循环水池，溶药池，排入水池，回流水池。 

     （3）运行中的管理  

A、保证含油废水的预处理效果为后续工艺创造良好的水质条件。

进水中如硫、酚、轻油突然增加或PH值大幅度变化，将直接影响浮选效果。同时预处理达不到设计的要求，将影响生化系统的运行，严重时会破坏活性污泥系统的污泥活性。尤其乳化油和重油进入生化系统后，活性污泥颗粒被油黏附并包裹，微生物的呼吸，新陈代谢和生长繁殖受到限制，生化处理效果下降，有时会出现污泥上浮，大量死亡等现象，严重影响生产的正常运行。因此，在生产运行中，要严格监控进水水质的变化情况，保证生产平稳受控。其主要手段是在完成正常操作的同时，加强水质监测，以便及时准确地分析判断系统的工艺运行状况，及时调整工艺运行方式。

运行中，一般对水中的油、COD、挥发酚、氢化物、磷酸根、氨氮等每日分析一次，对PH值则两小时分析一次(PH值得变化可能在某种程度上反映水质的变化)，同时注意进行直观检查，遇有异常情况立即增加分析项目与频次。根据分析与判断，对因操作原因造成的水质波动要从操作上予以完善。如水质恶化，要立即切换调解池予以缓冲。以防生化系统受到冲击，待水质好转后再缓慢少量逐步送回。  

B、做好浮油回收，防止二次污染。

浮油脱水前要先静止12h以上，并采用蒸汽加热至60-80℃，温度要严格控制在此范围内。采用罐底排水的方式除去油中水分，保证脱水处理后，油中含水量不大于5%。同时脱水操作必须严防污油流入下水道造成再次污染。进油和向外送油前后，污油管线必须及时用蒸汽吹扫，防止污油粘持管线内壁或阀门及设备内，再乘堵塞，影响生产正常运行。

C、处理好油泥，创造良好的环境效益。

油泥是炼油废水处理的产物，也是含油废水去除污染物效果的最终体现。但油泥又是比较难于处理的，最彻底的方法是局部焚烧，但是焚烧前要进行浓缩和脱水，多种油泥汇合到一起可以达到预期的浓缩效果。脱水设备比较难以选择。实践证明，采用转鼓式离心机对油泥进行脱水可以基本上满足油泥脱水的要求。脱水后油泥含水率在10%左右，大大减轻了油泥焚烧的负担。

D、保持活性污泥系统的污泥活性和数量是维持系统长期稳定运行的关键。

炼油废水水质变化频繁，极易对活性污泥造成危害，同时营养源比例也满足不了BOD5/N/P的需要。运行中一般投加磷酸氢二钠作为磷源来补充系统对磷的需求，但是如果系统中有生活污水，作补充营养源的话，则不必投加任何营养物。运行中遇有水质冲击时可以暂停部分曝气池进水，进行充氧闷曝，使活性污泥得以再驯化，待活性污泥恢复后再进水运行，然后再对另一部分曝气池进行同样的恢复驯化。保证全系统的连续稳定运行。另外，通过提高进水质量，加强鼓风曝气，并加大剩余污泥排放量，使系统活性污泥快速繁殖。曝气池内微生物得以置换，这样，污泥也会很快恢复其活性。                     

3、除油装置

 传统的除油装置除常见的隔油池外还由于以下两种： 

（1）隔油井  

简易的隔油井用来收集来自家庭，汽车库，饭馆，医院等废水油脂。这种油井类似于下水道窨井，被阻隔在水面上的浮油定期从井口由人工撇除。

（2）隔油罐  

除油罐的优点有：除油效率高，都在85%以上出水中的残油再经过加压溶气浮选后，不会给生化处理带来影响；液面上的浮油用一根集油线就能够将其集入污油罐，操作简单，罐底沉沙的清扫也优于隔油池，省掉了刮油刮泥机，减少了维护保养工作，另外密闭性好，避免了因油气、NH3、H2S的挥发，造成空气污染。  

隔油罐工艺在胜利炼油厂处理厂运行效果良好，是隔油装置化，密闭化的发展方向。

4、隔油池介绍  

隔油池是分离废水中的浮油及泥沙的构筑物，它是利用油于水之间的密度差异进行油水分离的。隔油池也是用上浮方法去除废水中相对密度小于1的浮油的构筑物。在隔油池中，相对密度小于1，粒径较大的油品杂质上浮于水面，与水分离；相对密度大于1的杂质则沉入池底。所以，隔油池同时又是沉淀池，但主要起隔油作用。和沉淀池类似，它也有平流式，竖流式及斜板斜管式。

我国目前多采用的是平流式隔油池，个别地方采用斜板斜管或其它形式的隔油池。

重力型隔油池是处理含油废水的最常用的设备，其处理过程是将含油废水置于池中进行油水重力分离，然后，撇除废水表面的油脂。理论上重力分离过程可以用斯托克斯公式表示。但是由于常发生紊流和短循环，重力分离器的实际效率依赖于合理的水利设计和废水停留时间。停留时间越长，漂浮油与水的分离效果越好。停留时间小于20min时，油水的分离效率低于50%，如果延长停留时间可以改善分离情况。 隔油池水面的浮油可以用集油管排出，也可采用机械撇除，小隔油池也可采用人工撇油。

（1）隔油池的类型及特征  

隔油池的种类很多，按照其构造和除油原理的不同可以分为平流式隔油池，斜板式隔油池，斜管式隔油池，下水道式隔油池，排洪沟 式隔油池，吸油插板式隔油池、隔油井、压力差自动配撇油装置、高效隔油器等。目前，国内外普遍采用的是普通平流隔油池和斜板斜管隔油池。  

A、平流式隔油池(API)  

平流式隔油池由池体，刮油刮泥机和集油管等几部分组成，普通平流隔油池的构造如图3所示。废水从一端进入，从另一端流出，由于池内水平流速很小，相对密度小于1.0而粒径较大的油品杂质在浮力的作用下上浮，并且，聚集在池的表面，通过设在池表面的集油管和刮油机收集浮油。而相对密度大于1.0的杂质沉于池底。  

集油管设于出水口一侧的水面上。集油管一般直径为200-300mm的钢管制成。沿管的长度在管壁的一侧开有切口，其宽度一般是对应中心角为60°，集油管可以绕管轴转动，由螺杆控制。平时切口向上并位于水面以上，当水面浮油达到一定厚度时(一般不大于0.25m)，转动集油管，使切口浸入水面油层一下，浮油即自行进入管内，并沿集油管流向池外。  

刮油机通常是由链条或钢丝绳牵引的。在用链条牵引时，隔油机在池面上起刮油作用，将浮油刮向池的末端；而在池的底部可以起刮泥机作用，将下沉的油泥刮向池出口端的泥斗中，通过排泥管适时排出，排泥管一般直径为200mm，池底向污泥斗的坡度为0.01-0.02，污泥斗深度一般为0.5m，底宽不小于0.4m，倾面倾角不小于45°-60°。隔油池的进水一端一般采用穿孔墙进水，出水端采用溢流堰。

由于受到刮油机规格的限制，隔油池的每格间的宽度一般为6.0，4.5，3.0，2.5，2.0几种。这种隔油池的优点是构造简单，这种隔油池占地面积大，停留时间长(1.5-2h),水平流速为2-5mm/s。由于操作维护容易，运行管理方便，除油效果稳定，因此应用比较广泛；缺点是池的容积较大，排泥困难，其可能取出的粒径最小为100-150μm。

 B、斜板斜管隔油池      

根据浅层理论，隔油池也有采用斜板斜管式的，斜板(斜管)隔油池由进水管，布水设施，斜板(斜管)组，出水管和集油管等几部分组成。其构造如图3所示。池内放置聚酯玻璃钢制斜板，倾斜角度不小于45°，板间距为20-50mm，斜板有平板和波纹板等形式。斜板采用异向流形式，废水流由上而下流经斜板，而油珠则逆水而上浮，所以属于逆向流。在波纹板内分离出来的油粒沿波纹板的峰顶向上浮，上浮的油流出斜板(斜管)后在水面形成油膜，经集油管排走。而泥渣则沉入峰底，滑落到池底。

由于设置了隔板，提高了单位池容积的分离表面，斜板间水流成层流状态，雷诺数小于2000，所以油水分离效果较好，并且，废水在池内的停留时间短，一般为30min，仅为平流式隔油池的四分之一到二分之一，因此，容积和占地面积大大的减少(比平流式隔油池少三分之二)。而且除油效果大大提高，实验证明，这种隔油池能够分离的粒径为60μm的油珠，(平流式隔油池能够分离100-150μm的油珠)。用斜板隔油池处理炼油厂的污水时，表面负荷为0.6-0.8m3/(m2h)，出水含油量可控制在50mg/L以内。  

斜板式隔油池又分为平行板式隔油池(PPI)和波纹板式隔油池(CPI)。  

平流式隔油池稍加改进，即在其池内安装许多倾斜的平衡板，便成了平行板隔油池。斜板间距为10cm。这种隔油池的特点是油水分离迅速，占地面积小(只有平流式隔油池的二分之一)，但是结构复杂维护清理较困难。  

波纹斜板隔油池是平行板隔油池的改进型。它将平行板改成波纹斜板，板间距为2-4 cm倾斜角为45°，水流沿板面向下，油滴沿板下表面向上流动，汇集于集油区，用集油管排出，处理水从溢流堰排出。这种隔油池的效率高，停留时间仅30min左右，占地面积小，只有平行板隔油池的三分之二。

这两种设备与平流隔油池不同之处在于分离槽中安置了倾斜板，可以有效地减少油珠垂直上升的距离，使油珠在倾斜板下表面聚集成较大的油滴。波形斜板隔油池和平流隔油池相比有明显的优点：其占地面积仅有平流隔油池的15%-20%，甚至费用也较低。使用过两类(平流和斜板)隔油池的一家大型炼厂的经验表明，较小的尺寸不利于油滴的粗粒化，且破乳的停留时间较少，有时还会导致斜板的严重污染。 斜管斜板式隔油池与平流式隔油池相比较，它们的优点是污水停留时间短，池体容积小，占地面积小，能够去除的油滴的粒径较小，处理效率高。目前我国的一些新建的含油废水处理站，多采用这种形式的隔油池，选择斜板材料应耐腐蚀、不沾油、光洁度好。池内应设置清洗斜板的设施。

（2）小型隔油池      

小型隔油池在池子的上部设置了一块坡度为1/10的蜜蜂受压盖板，在金水的冲力和油滴的浮力的双重作用下，废水中的油滴沿斜板向上汇集到集油口并自动排入贮油槽。为使隔油池在冬天也能正常工作，池中还增加蒸汽加热装置，将油温控制在18℃左右。北京铁路局丰台机务段的使用实践说明，这种隔油池具有结构简单，投资少，管理方便，净化效率高等特点。隔油效果可与国外其它各类隔油池相媲美，撇除有含水率小于3%。

（3）吸油板式隔油池  

该种隔油池利用吸油毡的疏水亲油特性，制作具有吸油、隔油双重作用的隔板，将其插在隔油池中间代替普通隔油墙，使水中颗粒较小的油珠也能除去，使隔油池出口水中的油浓度基本达到规定要求由于挡板上已设置了粗粒化吸油材料，水中的油珠遇到它们受吸附捕捉后也会被除去。这样，吸油挡板7的作用就相当于增加了隔油池油水分离的有效工作长度，使本来不能上升至水面除去的细小油珠因能受到吸附捕捉也可除去，从而提高了隔油池的分离效率。  

吸油板式隔油池可以比普通隔油池少占用土地面积，如果注意防止表面活性剂对废油水的干扰，治理工厂油品的“跑”、冒”、“滴”、“漏” 所造成的油污染是有明显效果的。由于制作简便、投资省、因地制宜，尤其适用于一些中小型老企业。

（4）下水道式隔油池  

将工厂每个车间内排水首先汇集至一个窨井，再通过水管道与工厂内总排水管网上的瞽井相连接 有时总排水管网上有数个窨作为汇流节点，二个窨井之间的下水管道一般有十儿米、几十米，这些长长的下水管道具有相当可观的过水表面积，对于提高朽水油滴的上浮分离能力有很大的作用。把这些排水管道稍加改变利用，就可以成为距离长度很长的“隔油池 了。改造的方法是在下水管道的上游害井内，下水管道口前设置一块布水穿孔板，使进入管道内的污水能均匀稳定分布，而在下游窨井内，下水管道口前方设置挡水板和隔油、吸油板。  下水道式隔油池在最近10年才有一些应用，而且，范围不很广泛， 一般不应用于处理炼油废水。

（5）排洪沟隔油池  

即在排洪沟上砌筑长25m的简易隔油池，起到除油作用。为了更好地发挥其作用．可把隔油池由一级改为二级，使隔油池的达标率达到约95%。为延长其使用周期，可以将池壁增加了玻璃钢防腐层。

（6）高效隔油器  

这种除油器中安装了铝制波形填料．对水中含油具有聚结作用，可使油粒变大，从而增加浮升速度，提高除油率．池面还安装了可调节标高的集油管，污油可自流入污油池中，然后用车吸走。

二、 设计部分

1、设计方案的选择   

目前，在我国的炼油废水处理工艺中，一般应用平流式隔油池和斜板斜管式隔油池，其中以平流式隔油池为主，因为这种隔油池构造简单，运行管理方便，维护容易，除有效果稳定，重力隔油池对去除降脂和非乳化油有相同的效果，炼油厂废水处理的标准设备是平流式隔油池。它是根据美国石油协会的API制定的定定性标准而设计的。本设计方案处理炼油厂含油废水采用平流是隔油池。

2、平流隔油池设计中常用的数据和措施  

（1）停留时间T，一般采用1.5-2h；

（2）水平流速v，一般采用2-5mm/s；  

（3） 隔油池每格宽度B采用2m，2.5m，3m，4.5m，6m。当采 用人工清除浮油时，每格宽≤3m。国内各大炼厂一般采用4.5m，且已有定型设计。

（4）隔油池超高h1，一般不小于0.4m，工作水深为h2为1.5-2.0m。 人工排泥时，池深应包括污泥层厚度。

（5）隔油池尺寸比例：单格长宽比(L/B)≧4,深宽比(h2/B)≧0.4。

（6）刮板间距不小于4m，高度150-200mm，移动速度0.01m/s。

（7）在隔油池的出口处及进水间浮油聚集，对大型隔油池可设集 油管收集和排除。集油管管径为200-300mm，纵缝开度为60°，管轴线在水平面下0-50mm，小型池装有集油环。

（8）采用机械刮泥时，集泥坑深度一般采用0.5m，底宽不小于 0.4m，侧面倾角为45°-60°。

（9）池底坡度i，当人工排泥时池底坡度为0.01-0.02，坡向集 泥坑；机械刮泥时，采用平底，即i=0。  

（10） 隔油池水面以上的油层厚度不大于0.25m。

（11） 隔油池的除油效率一般在 60%以上，出水含油量为 100-200mg/L。若后续浮选法，出水含油量小于50mg/L。  

（12） 为了安全，防火、防寒、防风沙，隔油池可设活动盖板。

（13） 在寒冷地区，集油管内应设有直径为25mm的加热管，隔油池内也可设蒸汽加热管。

3、设计计算

（1）已知条件  

炼油厂含油废水流量为Q=5万吨/天，入水含油浓度为15mg/L，拟用平流式隔油池。

（2）计算方法及过程：按油滴的上浮速度计算

A、污水中油珠的设计上浮速度：       

B、斯托克斯公式：u=20yd18g rrmj b-           

式中：  

u—静水中相应于直径为d的油珠的上浮速度(一般不大于3m/h)，cm/s；           

β—水中悬浮杂质碰撞引起的阻力系数，当悬浮物浓度为 27 c时，β= 2 42 4c1048c.0104，一般可取β=0.95；         

 d—油滴粒径(可以上浮的油滴的最小粒径)，cm；

g—重力加速度，g=981cm/s2；

μ—水的绝对粘度，Pa·s;  

φ—实际油珠非球形的形状修正系数，一般可取φ=1.0；

ρy，ρ0—水和油珠的密度，g/cm3；  

假设要去除的油滴最小粒径为d0=100μm，假设温度为25℃，则可由图1和图2分别查出25℃是水的密度以及水的绝对粘度，得：ρy=0.998g/cm3，μ=0.0098g/cm3·s。

表2  水的绝对粘度与温度的关系

（3）隔油池的表面面积：

池内水流的水平流速ν： 一般可以去池内水平流速 ν ≤15u，而且不宜大于 0.9m/min(15mm/s)，在本次设计中取ν=2.57mm/s,     隔油池表面修正系数α。        

按照一般公式求出的隔油池表面面积一般往往偏小，这是因为实际的隔油池容积利用率不是100%，而且又要受水流紊动的影响，因此要乘如一个大于1的系数α。

所以：

求得，隔油池的表面面积为：

隔油池水流横断面面积           

根据公式A0=Q/ν，式中：A0—隔油池水流横断面面积，m2。 求得隔油池水流横断面面积为：

隔油池有效水深                  

本次设计采用机械清除浮油，设隔油池每格宽为B=4.5m， 格数为n=22个， 则根据公式h2= A0/nB，式中h2—隔油池有效水深，m；n—隔油池分格数，个； B—隔油池每格宽，m。 求得隔油池有效水深为：

1.5m2h￡=1.85m2m￡(符合要求)

（4）平流式隔油池的设计结果

3、结论      

炼油厂排出的含油废水量大，很好的处理含油废水，进行污油回收，净化水会用可以增加一定的环境效益，社会效益和经济效益。 通过用平流式隔油池处理炼油废水的设计了解到含油废水处理的方法及特点，隔油构筑物的分类及比较。隔油池是去除含油废水中的油的主要构筑物，广泛的应用与全国各大炼油厂的含油废水处理工艺。隔油池的种类很多，其中，平流式隔油池和斜板式隔油池是最常用的除油装置，而与斜板式隔油池相比较

平流式隔油池具有结构简单，除有效果稳定等优点，平流式隔油池是处理含油废水的标准构筑物，且已有美国石油协会指定的API定性标准，所以，综合比较选用设计平流式隔油池处理废水。但是，平流式隔油池存在占地面积大，隔油效率低，池底污泥难处理等不足，在以后的工作中还有待提高和改进。

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