斜板隔油在機(jī)務(wù)含油廢水處理中的應(yīng)用

黃 文 上海鐵路局上海機(jī)務(wù)段

1 引言

油污染作為一種常見(jiàn)的污染，對(duì)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)平衡危害極大，為防止水污染，保護(hù)環(huán)境，鐵路機(jī)務(wù)段在檢修生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的含油廢水必須經(jīng)過(guò)污水處理，符合國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978)規(guī)定的二級(jí)或三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)才能排放。

對(duì)機(jī)車(chē)廢水如果采用傳統(tǒng)的混凝-氣浮法，成本較高，混凝生成的絮體部分解體，隨水流出，使處理效果達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)；采用電解-氣浮法，由于電解受許多因素的影響，而廢水的水量和濃度又經(jīng)常發(fā)生變化，常使電解量與廢水中的污染物量不匹配，使處理效果較差，達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)。目前機(jī)務(wù)段含油廢水普遍采用隔油-氣浮-澄清過(guò)濾工藝，或者調(diào)節(jié)沉淀-混凝沉淀-砂濾工藝。

斜板隔油由于除油效率高，占地面積小，結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，在鐵路機(jī)務(wù)系統(tǒng)的含油廢水處理工藝中，得到十分廣泛的使用。因此，如何設(shè)計(jì)、施工、使用、管理好斜板隔油這一裝置，對(duì)于減輕含油廢水處理系統(tǒng)后部負(fù)荷，使生產(chǎn)廢水處理后的達(dá)標(biāo)排放，保護(hù)環(huán)境，具有重要意義。

2 含油廢水選用斜板隔油分析

2.1 含油廢水來(lái)源

鐵路機(jī)務(wù)段主要分為內(nèi)燃機(jī)務(wù)段、電力機(jī)務(wù)段和內(nèi)燃、電力混合段，各段承擔(dān)不同的工作任務(wù)，其排污量和廢水的

含量也會(huì)各不相同。排污量的大小與機(jī)務(wù)段配屬機(jī)車(chē)類(lèi)型、臺(tái)數(shù)、檢修臺(tái)位、檢修數(shù)量(包括架修、定修、輪修數(shù)量)、整備臺(tái)次、有無(wú)油庫(kù)，以及各段的規(guī)模、生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、工藝設(shè)備等因素有關(guān)。含油廢水主要來(lái)自兩個(gè)方面，一個(gè)是來(lái)自機(jī)車(chē)檢修、整備場(chǎng)方面，如柴油機(jī)庫(kù)、整修庫(kù)、電機(jī)輪對(duì)庫(kù)、定修庫(kù)、柴油機(jī)體清洗間等車(chē)間在作業(yè)中所產(chǎn)生的含油污水；另一方面則來(lái)自下雨時(shí)露天線路及場(chǎng)地上的含油雨水。對(duì)于內(nèi)燃機(jī)務(wù)段還有部分來(lái)自油庫(kù)設(shè)備的滴漏、油罐定期清洗和泵房地面沖洗的含油廢水。

2.2 油品在廢水中的狀態(tài)

機(jī)務(wù)段廢水主要污染物有石油類(lèi)、BOD，COD，SS，PH值等，在廢水中油以漂浮油、分散油、乳化油等幾種狀態(tài)存在，當(dāng)含油量降到10 mg/L以下時(shí)，其他污染指標(biāo)均可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，所以機(jī)務(wù)段的生產(chǎn)廢水主要是除油。

（1）)浮上油，油滴粒徑大于100 μm，易于從廢水中分離出來(lái)。油品在廢水中分散的顆粒較大，粒徑大于100 μm,易于從廢水中分離出來(lái)。在機(jī)務(wù)廢水中，這種油占水中總含油量 60～80%。

（2）分散油，油滴粒徑介于10～100 μm之間，懸浮于水中。

（3）乳化油，油滴粒徑小于10 μm，油品在廢水中分散的粒徑很小，呈乳化狀態(tài)，不易從廢水中分離出來(lái)。

機(jī)務(wù)段的生產(chǎn)廢水經(jīng)過(guò)斜板隔油后，廢水中浮油及分散油基本可以去除，同時(shí)降低廢水中COD含量，但乳化油的含量沒(méi)有降低，對(duì)于乳化油大多采用氣浮法去除。

2.3 斜板隔油原理

粒徑較大的浮油的上浮規(guī)律遵從斯托克斯公式，應(yīng)掌握公式中參數(shù)的確定。斜板隔油池是七十年代初發(fā)展起來(lái)的含油污水除油裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要部件為由多層波紋板所組成的斜置板組，含油污水在板與板之間所形成的平行流道中流過(guò)，由于浮力作用，油滴上浮，碰到板面，即在板下積聚并沿斜板向前移動(dòng)，至斜板出口，即成大油滴而浮升至水面，由于流道當(dāng)量直徑較小，可在較高處理量下仍保持層流狀態(tài)，且具有很大的浮升面積，因而除油效率較高。

圖1 斜板隔油池

目前機(jī)務(wù)系統(tǒng)含油廢水處理站，多采用這種形式的斜板隔油池。

3 斜板隔油應(yīng)用分析

上海機(jī)務(wù)段含油廢水處理設(shè)施于1991年投入使用已有多年的歷史，將進(jìn)入大修。污水處理主要流程如圖2所示。

圖2 上海機(jī)務(wù)段污水處理主要流程

現(xiàn)就斜板隔油在機(jī)務(wù)廢水使用中設(shè)計(jì)、施工、使用、管理上存在的不少問(wèn)題，從理論和實(shí)踐兩方面探討其產(chǎn)生的原因及其解決辦法。

3.1 斜板的板材和隔油斷面的選定

上海機(jī)務(wù)段斜板隔油采用不飽和聚酯玻璃鋼波紋板，水流穩(wěn)定性好，表面光潔度高，耐腐蝕、強(qiáng)度高，質(zhì)地輕，易于加工，安裝方便是鐵管、石棉等多種材料中最為理想的一種，大修中應(yīng)繼續(xù)選擇此種板材作斜板?，F(xiàn)有的斜板隔油斷面有多種形式：圓形、方形、波浪形(CPI)、MWS型等，見(jiàn)圖3。

圖3 斜板隔油斷面形式

究竟哪種形式比較有利于油珠上浮呢？選擇的依據(jù)又是什么呢？圖3中d代表上浮單元的深度，w代表上浮單元的寬度，R代表斷面的水力半徑。

由水力學(xué)原理可知：

式中：Re：水流的雷諾數(shù)；υ：斜板中的水流水平速度，cm/s；R：斷面的水力半徑，cm；r：水的運(yùn)動(dòng)粘度系數(shù)，m2/s。

由公式（1）可知，當(dāng)υ、r不變時(shí)，R越小，則Re也越小，使斜板中的水流朝著層流或Re數(shù)更小的穩(wěn)態(tài)層流方向發(fā)展，從而使油粒在理想的水力條件下從水中上浮分離。因此，應(yīng)選擇斷面水力半徑小的隔油斷面為好，即圓形、方形、MWS型的。但嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，斷面為圓形、方形的隔油裝置實(shí)際是斜管隔油，加工麻煩，材料消耗量大。而MWS型的斷面實(shí)際是兩塊波浪板錯(cuò)開(kāi)半個(gè)波長(zhǎng)疊合而成，其R接近d/4，又可直接選用不飽和聚酯玻璃鋼波紋板，所以它應(yīng)作為首選的隔油斷面，優(yōu)于大修前的CPI型。

3.2 斜板隔油施工不當(dāng)，會(huì)影響隔油效果

在施工過(guò)程中，施工部門(mén)不按要求加工斜板隔油裝置，是降低甚至嚴(yán)重影響除油效果的因素之一。上海機(jī)務(wù)段原采用框架固定各組斜板，但施工過(guò)程除用長(zhǎng)螺栓連接各板外，還以金屬壓條固定，壓條粗糙的形狀破壞了油滴順斜板向上滑動(dòng)的通道，使斜板隔油的效果大為降低。手動(dòng)集油管壁上開(kāi)有沿管軸方向的切口，在安裝時(shí)未嚴(yán)格和隔油池內(nèi)液面校平行，收油時(shí)集油管繞管軸轉(zhuǎn)動(dòng)，往往切口一部分轉(zhuǎn)到油面以下，一部分仍在油面上，否則切口全轉(zhuǎn)到油面下時(shí)，將有大量油面下水溢入池外集油井，大大影響撇油效果。

正確的施工方法是框架固定各組斜板時(shí)，必須去除缺損的波紋板，不用壓塊，力求保證板面油滴上滑通道的暢通。這次大修將改用高效帶式電動(dòng)撇油機(jī)替代人工轉(zhuǎn)動(dòng)集油管撇油。

3.3 對(duì)含油污水溫度注意不夠，降低了處理效果

在斜板隔油的使用和管理中，尤其是冬季，由于隔油裝置的半露天設(shè)置，沒(méi)有加熱氣管，造成含油廢水的溫度偏低，這對(duì)充分發(fā)揮斜板隔油工作是很不利的，斜板隔油中油的去除是同油珠上浮速度密切相關(guān)。

油珠上浮速度是按照斯托克斯公式計(jì)算：

式中：υ0：油珠上浮速度，cm/s；β：渾濁水中油珠上浮速度降低系數(shù)，常用 0.95；g：重力加速度，cm/s2；d：油珠直徑，cm；ρ0：水的密度，g/cm3；ρ1：油的密度，g/cm3；μ：水的絕對(duì)粘滯系數(shù)，g/cm.s；φ：考慮水流不均勻的修正系數(shù)，采用 1.35～1.50。

由于油的密度隨溫度上升而下降，而且其下降幅度遠(yuǎn)較水的密度大，即（ρ0-ρ1）的差值增大；同時(shí)，μ也隨溫度上升而下降，由公式（2）可知，當(dāng)（ρ0-ρ1）的差值增大，μ值下降，υ0就增大，反之，υ0則下降?？梢?jiàn)，當(dāng)被處理的污水溫度越高，那么油珠的上浮速度就越快，油的去除率也就越高。

上海機(jī)務(wù)段地處溫帶，冬季嚴(yán)寒期在40天左右，斜板隔油處于半露天，隔油池上蓋板破損和縫隙過(guò)大都須及時(shí)更換和修補(bǔ)，冬季時(shí)做好保溫措施。此外，對(duì)斜板隔油裝置要定期進(jìn)行沖洗，洗去斜板上的積垢和附著物，以利提高除油效果。

3.4 對(duì)斜板隔油池水流速度控制不嚴(yán)，影響了除油效果

操作人員對(duì)斜板隔油池水流速和油的去除有何關(guān)系不很了解，在集水井水泵發(fā)生故障進(jìn)行檢修時(shí)，關(guān)閉的分流閥門(mén)修理完畢不及時(shí)打開(kāi)，造成進(jìn)水量處于波動(dòng)狀態(tài)，顯然這是操作失誤。

根據(jù)公式（1）可知，隨著υ的增大，Re數(shù)也相應(yīng)增大。當(dāng)處理量過(guò)大時(shí)，必然促使斜板隔油池中的水流處于流狀態(tài)，從而破壞了油珠上浮的理想水力條件，使除油率大大降低。

因此，斜板隔油裝置中的水流速，即處理量要嚴(yán)格控制在工藝要求的范圍之內(nèi)，裝置前的閥門(mén)開(kāi)啟不得任意變動(dòng)，要使水流始終保持在穩(wěn)定的層流狀態(tài)，這樣才能保證其取得良好的效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

（1）斜板采用不飽和聚酯玻璃鋼波紋板，隔油斷面首選MWS型。

（2）用高效帶式電動(dòng)撇油機(jī)替代人工轉(zhuǎn)動(dòng)集油管撇油，保證板面油滴上滑通道的暢通。

（3）隔油池上蓋板破損和縫隙過(guò)大都須及時(shí)更換和修補(bǔ)，冬季時(shí)做好保溫措施。

（4）使水流始終保持在穩(wěn)定的層流狀態(tài)，這樣才能保證其取得良好的效果。

采用這些措施后，將顯著提高斜板隔油的除油效果，從而減輕對(duì)處理設(shè)施后部的負(fù)荷，有利于提高設(shè)備的出水水質(zhì)。