基於油水浮力的不同去除含油廢水中的浮油及沉砂的裝置製造方法
2023-04-25 09:31:51
基於油水浮力的不同去除含油廢水中的浮油及沉砂的裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基於油水浮力的不同去除含油廢水中的浮油及沉砂的裝置，包括：指示塊限位架、指示塊、無油水池、曝氣頭、浮油沉砂池、斜板沉澱區、沉砂區、汙水布水管、浮油接收池、第一超聲波液位計、橫向射流器、浮油區、第二超聲波物位計、第三超聲波液位計、進水管、第四超聲波液位計、密封蓋、流量計；在浮油沉砂池的上部設置了能判別浮油層厚度變化的指示塊，實現了通過指示塊露出液面高度的變化間接判明浮油層厚度的變化，從而通過判斷指示塊露出液面高度的變化情況可以將浮油沉砂池的上部漂浮在水面以上的浮油層自動去除。本實用新型的結構更加簡單、簡潔、且具有製作、安裝方便、造價低、可靠性高的特點。
【專利說明】基於油水浮力的不同去除含油廢水中的浮油及沉砂的裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於含油廢水處理【技術領域】，尤其涉及一種基於油水浮力的不同去除含油廢水中的浮油及沉砂的裝置。
【背景技術】
[0002]油類物質通過不同途徑進入水中形成含油廢水。由於其量大面廣，且難於處理的特點使其成為一種危害嚴重的廢水。其來源主要有:石油工業中的石油開採和油品的加工、提煉、儲存及運輸；運輸工業中洗車，鐵路機務段的洗油罐等排放的含油廢水；機械製造加工過程中產生的軋鋼水，潤滑油液等以乳化油為主的廢水；另外餐飲業、紡織業、食品加工業及其他製造業的廢水中也含有大量的油類物質。
[0003]油類物質在水中的存在形式可分為浮油、分散油、乳化油和溶解油4大類。浮油的油珠粒徑較大，大於10ym易於浮出水面，形成油膜和油層。分散油的油珠粒徑一般為10~?οομπι以微小的顆粒懸浮在水中，不穩定，靜置一段時間後往往會形成浮油。乳化油是由於水中含有表面活性劑而形成的，油滴粒徑極小，一般小於lOym。溶解油是一種以化學方式溶解在水中的油，其粒徑可以達到幾個納米。
[0004]目前，含油廢水中的浮油、分散油和乳化油(佔整個含油量的90%以上)的處理方式，都是設法使不同狀態的油浮於水面，然後採用刮油裝置、撇油裝置、吸油裝置將這些油類物質和水分離。但這些去油裝置至少存在如下幾種缺點中的數種:
[0005]1.去除浮油時不能嚴格區別油水，特別是在含油量較小的情況下，容易將油、水一起去除，即在清除浮油的過程中同時裹挾大量的水分，使分離出的油含有大量的水分；
[0006]2.裝置較為複雜，不便於安裝於地下，且價格高；
[0007]3.維修保養麻煩；
[0008]4.不便自動化。
[0009]5.現有的含油廢水處理裝置存在造價高，可靠性低，結構複雜的問題。
實用新型內容
[0010]本實用新型實施例的目的在於提供一種基於油水浮力的不同去除含油廢水中的浮油及沉砂的裝置，旨在解決現有的含油廢水處理裝置存在造價高，可靠性低，結構複雜的問題。
[0011]本實用新型實施例是這樣實現的，一種基於油水浮力的不同去除含油廢水中的浮油及沉砂的裝置，該基於油水浮力的不同去除含油廢水中的浮油及沉砂的裝置包括:
[0012]指示塊限位架、指示塊、無油水池、曝氣頭、集水管、浮油沉砂池、斜板沉澱區、沉砂區、排泥管、汙水布水管、浮油接收池、抽水管、第一電磁閥、排水管、第一超聲波液位計、第二電磁閥、橫向射流器、浮油區、第二超聲波物位計、第三超聲波液位計、進水管、第三電磁閥、排油管、第四電磁閥、第四超聲波液位計、抽油管、第五電磁閥、密封蓋、流量計；
[0013]曝氣頭分別設置在無油水池底部和浮油沉砂池的沉砂區的上部位置，且分別處於無油水箱底部和浮油沉砂池底部偏上的中間位置；抽水管設置在無油水箱左側，第一電磁閥安裝在抽水管上，第一超聲波液位計安裝在無油水池頂部的中間位置；
[0014]浮油沉砂池設置在無油水池的右側，浮油沉砂池的斜板沉澱區設置在浮油沉砂池的中間位置，浮油沉砂池的沉砂區設置在浮油沉砂池的底部，排泥管設置在浮油沉砂池的沉砂區底部的中間位置，集水管設置在浮油沉砂池的斜板沉澱區左側的下方，集水管連接設置在無油水池與浮油沉砂池中間的隔牆上的排水管，第二電磁閥設置在排水管上，橫向射流器在浮油沉砂池的斜板沉澱區左、右兩側的上方相向設置數組，浮油沉砂池的浮油區設置在浮油沉砂池的上方，指示塊限位架安裝在浮油沉砂池的頂端，指示塊安放在指示塊限位架上(指示塊可在液體浮力的作用下，隨著液面的上下變動在指示塊限位架內上下移動)，第二超聲波物位計安裝在指示塊的上方，第三超聲波液位計安裝在第二超聲波物位計的右側液面的上方，進水管設置在浮油沉砂池的右側，第三電磁閥設置在進水管的上，汙水布水管連接進水管；
[0015]浮油接收池設置在浮油沉砂池的右側，抽油管安裝在浮油接收池的右側，第五電磁閥安裝在抽油管上，流量計安裝在第五電磁閥的下方，密封蓋安裝在浮油接收池的最上方，排油管安裝在浮油沉砂池與浮油接收池中間的隔牆上，與浮油沉砂池的浮油區連通，第四電磁閥設置在排油管上，第四超聲波液位計安裝在密封蓋的下方。
[0016]進一步，指示塊露出液面以上的高度隨浮油層厚度變化規律的方法包括:
[0017]首先在浮油沉砂池的上部的浮油層和水中放置一個比重略小於油的指示塊，同時該指示塊既不吸油也不吸水，即該指示塊不論浸入油中還是水中其比重始終保持不變，隨著浮油沉砂池中含油廢水的不斷進入，廢水中含有的浮油、分散油和乳化油就會不斷上浮，並在廢水的上表面形成浮油層，如果將指示塊放入浮油沉砂池中，指示塊就會漂浮在浮油沉砂池的上方，並且因油水密度的不同該指示塊漏在液面以上的高度會依據浮油層厚度的變化而變化，變化規律如下:
[0018]設廢油的比重為P油，一般小於0.85t/m3、廢水的比重為P水，一般大於1.0t/m3、指示塊的比重為:P胃，選0.79t/m3以下，指示塊的高度、橫截面積及總重量分別為:hig、S?、Wig (指示塊為圓柱體或正稜柱體)，同時預設排油時浮油層的厚度為:δ (hig略大於δft，但要保證Wig> δ P Λ)0其次，當浮油沉砂池的液面達到最高液位時，依據此時在廢水上面形成的浮油層厚度的不同，指示塊漏出液面高度的變化規律如下所述:
[0019]設浮油沉砂池的液面達到最高液位時，廢水上面形成的浮油層厚度為δ，指示塊侵入水中的高度設為:h#。根據物理學浮力產生的相關知識得:
[0020]P *h水S指+ P 油 δ S指=W指
[0021]因在上式中P PWig為定值，所以如果上式中的浮油層厚度δ發生變化時，指示塊侵入水中的高度也必將發生變化。當S增大時，其增加量設為:Λ δ，這時指示塊浸入水中的高度h7jc必然減小，其減小量設為:Ah7jc，那麼Λ δ和Ah7jc存在下列關係，即
[0022]Δ δ P 油=Δ h 水 P 水
[0023]
Ah7li = ^-ASPj\<.P
[0024]由式Δ/%= _Δ5可以看出，當浮油沉砂池上部浮油層的厚度增大時，其增加
Ar
量大於指示塊浸入水中高度的減少量，即Λ δ > Ah*0亦即指示塊浸入油中厚度的增加量Λ δ大於指示塊浸入水中高度的減小量Ah#。因此，隨著廢水上面浮油層的厚度的增加，亦即0ι#+δ)會不斷增加，因指示塊露出浮油層表面的高度Ahig按下式的關係變化:
[0025]Δ h 指=h 指 _ (h 水 + δ )
[0026]即Ahig會隨著浮油層厚度不斷增加引起的Οι#+δ g)不斷增加，而不斷減小。即浮油沉砂池的液面達到最高液位時，指示塊漏出液面的高度都會隨浮油層厚度的增加而減小，但當浮油層厚度^^時，指示塊漏出液面的高度不再隨浮油厚度的增加而減小，即保持不變。
[0027]當浮油沉砂池的液面達到最高液位時，浮油層厚度δ < 時，指示塊漏出液面的高度設為Ahigif，當浮油層厚度δ = δ #時，指示塊漏出液面的高度設為Ahigjf,當
1.Wr
浮油層厚度時，指示塊漏出液面的高度設為Ahiglf，當浮油層厚度
^ Wr
^^時，指示塊漏出液面的高度設為Ahi⑷。這時綜上所述可以得出如下結論:
[0028]Δ h指薄〉Δ h指排> Δ h指厚〉Δ h指終
[0029]其中，因P水h水S指+ P油δ排S指=W指，該式變形得:
[0030]?水----那麼
ΔΑ指排=厶指-(厶水+4非)
=hI
"指^ rt,
_1]Iv指J 為定值。
=I1(廣水./7油)4非夕指
指 J
[0032]進一步，去除含油廢水中的浮油及沉砂的具體方法如下；
[0033]步驟一，工作開始時，中心控制器指示打開第三電磁閥(兩者之間通過控制線路相連接)，此時其它電磁閥皆處於關閉狀態，待處理的含油、砂汙水從地面自流進入到進水管，經進水管送到汙水布水管，然後汙水布水管在浮油沉砂池的沉砂區中下部的一側的縱向，垂直紙面的方向將汙水均勻的分配；
[0034]步驟二，當第三超聲波液位計指示液位到達設定的最高液位，且第二超聲波物位計及第三超聲波液位計指示的指示塊的物位和液位數據通過它們各自與中心控制器相連的數據線傳輸到中心控制器，經中心控制器計算得出指示塊露出液面的高度Ahp如果Ahig> ，中心控制器指示打開第二電磁閥(兩者之間通過控制線路相連接)，同時關閉第三電磁閥汙水進入停止，經過浮油沉砂後的汙水通過集水管進入排水管後再自行流入無油水池；當第三超聲波液位計指示浮油沉砂池的液位與斜板沉澱區的上部一致時，中心控制器指示關閉第二電磁閥，同時打開第三電磁閥，汙水繼續流入浮油沉砂池；
[0035]步驟三，當第三超聲波液位計指示液位到達設定的最高液位，且第二超聲波物位計及第三超聲波液位計指示的指示塊的物位和液位數據通過它們各自與中心控制器相連的數據線傳輸到中心控制器，經中心控制器計算得出指示塊露出液面的高度Ahp如果
，中心控制器指示打開第四電磁閥(兩者之間通過控制線路相連接)，同時關閉第三電磁閥汙水停止進入，浮油經排油管自流進入浮油接收池；當第三超聲波液位計指示浮油沉砂池的液位與排油管的上部一致時，關閉第四電磁閥同時打開第三電磁閥，汙水繼續進入浮油沉砂池；
[0036]步驟四，當第一超聲波液位計指示無油水池的水位與排水管以下50_的位置一致，並通過數據線將該數據傳給中心控制器時，中心控制器指示打開第一電磁閥(兩者之間通過控制線路相連接 )，除油沉砂後的汙水經抽水管泵入下道汙水處理工序，當第一超聲波液位計指示無油水池的水位在池底以上50mm的位置時，中心控制器指示關閉第一電磁閥；
[0037]步驟五，當第四超聲波液位計指示浮油接收池的液位到達距浮油區下部10mm的位置時，中心控制器指示打開第五電磁閥(兩者之間通過控制線路相連接)浮油經抽油管和流量計泵入廢油收集桶，同時流量計將進入廢油收集桶的廢油數量通過無線網絡傳輸到監控中心，當第四超聲波液位計指示浮油接收池的液位在池底以上50mm的位置時，中心控制器指示關閉第五電磁閥。
[0038]進一步，設置為防止廢油不經流量計被取走的密封蓋。
[0039]進一步，設置為防止指示塊在漂浮中偏離第二超聲波物位計的指示塊限位架。
[0040]進一步，設置為防止在無油水池和浮油沉砂池水體變臭的曝氣頭。
[0041]進一步，橫向射流器在橫向兩兩相向射流使除油沉砂池中部的廢水相對流動，增加液體顆粒之間碰撞機會。
[0042]本實用新型提供的基於油水浮力的不同去除含油廢水中的浮油及沉砂的裝置，在浮油沉砂池的液面上設置了能判別浮油層厚度變化的指示塊，實現了通過指示塊露出液面高度的變化間接判明浮油層厚度的變化，從而通過判斷指示塊露出液面高度的變化情況可以將浮油沉砂池的上部漂浮在水面以上的浮油層自動去除。本實用新型的結構更加簡單、簡潔，且具有製作、安裝方便、造價低，可靠性高的特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0043]圖1是本實用新型實施例提供的基於油水浮力的不同去除含油廢水中的浮油及沉砂的裝置結構示意圖；
[0044]圖中:1、無油水池；2、曝氣頭；3、集水管；4、浮油沉砂池；5、斜板沉澱區；6、沉砂區；7、排泥管；8、汙水布水管；9、浮油接收池；10、抽水管；11、第一電磁閥；12、排水管；13、第一超聲波液位計；14、第二電磁閥；15、橫向射流器；16、浮油區；17、指示塊限位架；18、指示塊；19、第二超聲波物位計；20、第三超聲波液位計；21、進水管；22、第三電磁閥；23、排油管；24、第四電磁閥；25、第四超聲波液位計；26、抽油管；27、第五電磁閥；28、密封蓋；29、流量計。
【具體實施方式】
[0045]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。
[0046]下面結合附圖及具體實施例對本實用新型的應用原理作進一步描述。
[0047]如圖1所示，本實用新型實施例的基於油水浮力的不同去除含油廢水中的浮油及沉砂的裝置主要由:
[0048]無油水池1、曝氣頭2、集水管3、浮油沉砂池4、斜板沉澱區5、沉砂區6、排泥管7、汙水布水管8、浮油接收池9、抽水管10、第一電磁閥11、排水管12、第一超聲波液位計13、第二電磁閥14、橫向射流器15、浮油區16、指示塊限位架17、指示塊18、第二超聲波物位計19、第三超聲波液位計20、進水管21、第三電磁閥22、排油管23、第四電磁閥24、第四超聲波液位計25、抽油管26、第五電磁閥27、密封蓋28、流量計29組成；
[0049]曝氣頭2分別設置在無油水池I底部和浮油沉砂池的沉砂區6的上部的位置，且分別處於無油水池I的底部和浮油沉砂池4的底部偏上的中間位置；抽水管10設置在無油水池I左側，第一電磁閥11安裝在抽水管10上，第一超聲波液位計13安裝在無油水池I頂部的中間位置；
[0050]浮油沉砂池4設置在無油水池I的右側，浮油沉砂池的斜板沉澱區5設置在浮油沉砂池4的中間位置，浮油沉砂池的沉砂區6設置在浮油沉砂池4的底部，排泥管7設置在浮油沉砂池的沉砂區6的中間位置，集水管3設置在浮油沉砂池的斜板沉澱區5左側的下方，集水管3連接設置在無油水池I與浮油沉砂池中間的隔牆上的排水管12，第二電磁閥14設置在排水管12上，橫向射流器15在浮油沉砂池的斜板沉澱區左、右兩側的上方相向設置數組，浮油沉砂池的浮油區16設置在浮油沉砂池4的上方，指示塊限位架17安裝在浮油沉砂池4的頂端，指示塊18安放在指示塊限位架17上(指示塊可在液體浮力的作用下，隨著液面的上下變動在指示塊限位架內上下移動)，第二超聲波物位計19安裝在指示塊18的上方，第三超聲波液位計20安裝在第二超聲波物位計19的右側液面的上方，進水管21設置在浮油沉砂池4的右側，第三電磁閥22設置在進水管21的上，汙水布水管8連接進水管21 ；
[0051]浮油接收池9設置在浮油沉砂池4的右側，抽油管26安裝在浮油接收池9的右偵牝第五電磁閥27安裝在抽油管26上，流量計29安裝在第五電磁閥27的下方，密封蓋28安裝在浮油接收池9的最上方，排油管23安裝在浮油沉砂池4與浮油接收池9中間的隔牆上，與浮油沉砂池的浮油區16連通，第四電磁閥24設置在排油管23上，第四超聲波液位計25安裝在密封蓋28的下方。
[0052]結合具體的應用對本實用新型的工作原理做進一步的描述:
[0053]本實用新型是基於油水浮力的不同自動去除含油廢水中的浮油及沉砂的裝置(如圖1所示)，本實用新型為能觀察到浮油沉砂池上面浮油層厚度的變化情況，特別在浮油沉砂池的液面上設置了一個能判別浮油層厚度變化的指示塊，該指示塊的作用在於能通過指示塊露出液面高度的變化間接判明浮油層厚度的變化，從而通過判斷指示塊露出液面高度的變化情況可以將浮油沉砂池的上部漂浮在水面以上的浮油層自動去除，在此為了下面敘述方便，先根據浮力產生的物理學原理並結合圖1，簡單說明本實用新型中指示塊露出液面以上的高度隨浮油層厚度變化的規律；
[0054]首先在浮油沉砂池(罐、桶、箱)的上部的浮油層和水中放置一個比重略小於油的指示塊(同時該指示塊既不吸油也不吸水，即該指示塊不論浸入油中還是水中其比重始終保持不變)，隨著浮油沉砂池中含油廢水的不斷進入，廢水中含有的浮油、分散油和乳化油就會不斷上浮，並在廢水的上表面形成浮油層，如果將指示塊放入浮油沉砂池中，該指示塊就會漂浮在浮油沉砂池的上方，並且因油水密度的不同該指示塊漏在液面以上的高度會依據浮油層厚度的變化而變化，其變化規律如下:
[0055]設廢油的比重為P油、一般小於0.85t/m3，廢水的比重為P水、一般大於1.0t/m3,指示塊的比重為:P胃，選0.79t/m3以下，指示塊的高度、橫截面積及總重量分別為:hig、S
Wig (指示塊為圓柱體或正稜柱體)，預設排油時浮油層的厚度為:δ (hig略大於δ但要保證Wig> δ P Λ)0其次，當浮油沉砂池的液面達到最高液位時，依據此時在廢水上面形成的浮油層厚度的不同，指示塊漏出液面高度的變化規律如下所述:
[0056]設浮油沉砂池的液面達到最高液位時，廢水上面形成的浮油層厚度為δ，指示塊侵入水中的高度設為:h#。根據物理學浮力產生的相關知識得:
[0057]P水h水S指+ P油δ S指=W指 ⑴
[0058]因在式(I)中P #、P Λ、為定值，所以如果式(I)中的浮油層厚度δ發生變化時，指示塊侵入水中的高度也必將發生變化。當S增大時，其增加量設為:Λ δ，這時指示塊浸入水中的高度h7jc必然減小，其減小量設為:Ah7jc，那麼Λ δ和Ah7jc存在下列關係，即
【權利要求】
1.一種基於油水浮力的不同去除含油廢水中的浮油及沉砂的裝置，其特徵在於，該基於油水浮力的不同去除含油廢水中的浮油及沉砂的裝置包括: 指示塊限位架、指示塊、無油水池、曝氣頭、集水管、浮油沉砂池、斜板沉澱區、沉砂區、排泥管、汙水布水管、浮油接收池、抽水管、第一電磁閥、排水管、第一超聲波液位計、第二電磁閥、橫向射流器、浮油區、第二超聲波物位計、第三超聲波液位計、進水管、第三電磁閥、排油管、第四電磁閥、第四超聲波液位計、抽油管、第五電磁閥、密封蓋、流量計； 曝氣頭分別設置在無油水箱底部和浮油沉砂池的沉砂區的上部位置，且分別處於無油水箱底部和浮油沉砂池底部偏上的中間位置；抽水管設置在無油水箱左側，第一電磁閥安裝在抽水管上，第一超聲波液位計安裝在無油水箱頂部的中間位置； 浮油沉砂池設置在無油水池的右側，浮油沉砂池的斜板沉澱區設置在浮油沉砂池的中間位置，浮油沉砂池的沉砂區設置在浮油沉砂池的底部，排泥管設置在浮油沉砂池的沉砂區底部的中間位置，集水管設置在浮油沉砂池的斜板沉澱區左側的下方，集水管連接設置在無油水池與浮油沉砂池中間的隔牆上的排水管，第二電磁閥設置在排水管上，橫向射流器在浮油沉砂池的斜板沉澱區左、右兩側的上方相向設置，浮油沉砂池的浮油區設置在浮油沉砂池的上方，指示塊限位架安裝在浮油沉砂池的頂端，指示塊安放在指示塊限位架上，第二超聲波物位計安裝在指示塊的上方，第三超聲波液位計安裝在第二超聲波物位計的右側液面的上方，進水管設置在浮油沉砂池的右側，第三電磁閥設置在進水管上，汙水布水管連接進水管； 浮油接收池設置在浮油沉砂池的右側，抽油管安裝在浮油接收池的右側，第五電磁閥安裝在抽油管上，流量計安裝在第五電磁閥的下方，密封蓋安裝在浮油接收池的最上方，排油管安裝在浮油沉砂池與浮油接收池中間的隔牆上，與浮油沉砂池的浮油區連通，第四電磁閥設置在排油管上，第四超聲波液位計安裝在密封蓋的下方。
2.如權利要求1所述的基於油水浮力的不同去除含油廢水中的浮油及沉砂的裝置，其特徵在於，設置為防止廢油不經流量計被取走的密封蓋。
3.如權利要求1所述的基於油水浮力的不同去除含油廢水中的浮油及沉砂的裝置，其特徵在於，設置為防止指示塊在漂浮中偏離第二超聲波物位計的指示塊限位架。
4.如權利要求1所述的基於油水浮力的不同去除含油廢水中的浮油及沉砂的裝置，其特徵在於，設置為防止在無油水池和浮油沉砂池水體變臭的曝氣頭。
【文檔編號】C02F1/40GK203922795SQ201420286777
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年5月30日 優先權日:2014年5月30日
【發明者】唐心強, 劉向峰, 何東亮, 陸華, 唐惠東, 王虹, 左風華 申請人:泰山醫學院