CN102659211A - 一种自动去除含油废水中的浮油及沉砂的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于废水净化装置技术领域，提供了一种自动去除含油废水中的浮油及沉砂的方法及装置，基于双通道超声波液位差计测量原理和液体静力学原理，将水压指示器放置到含油废水中，检测获得水压指示器的内外液位差值ΔH，并与的计算值进行比较，通过液位差来自动控制将油和砂自动与废水分离，即使在废水含油量较小的情况下，也能够将浮油与水进行分离；水压指示器能显示出油水因密度差而表现出的液位高低的差别，并采用双通道超声波液位差计实时检测获得水压指示器的内外液位差值ΔH，多个电磁阀门在中心控制器的控制下进行自动开闭，自动化程度较高，便于现场安装，维修及保养较为便捷，提高了含油废水净化与分离效率，具有较强的推广与应用价值。

Description

一种自动去除含油废水中的浮油及沉砂的方法及装置

技术领域

本发明属于废水净化装置技术领域，尤其涉及一种自动去除含油废水中的浮油及沉砂的方法及装置。

背景技术

油类物质通过不同途径进入水中形成含油废水。由于其量大面广，且难于处理的特点使其成为一种危害严重的废水，其来源主要有：石油工业中的石油开采和油品的加工、提炼、储存及运输；运输工业中洗车，铁路机务段的洗油罐等排放的含油废水，机械制造加工过程中产生的轧钢水，润滑油液等以乳化油为主的废水，另外餐饮业、纺织业、食品加工业及其他制造业的废水中也含有大量的油类物质。

油类物质在水中的存在形式可分为浮油、分散油、乳化油和溶解油4大类，浮油的油珠粒径较大，大于100μm易于浮出水面，形成油膜和油层；分散油的油珠粒径一般为10～100μm，以微小的颗粒悬浮在水中，不稳定，静置一段时间后往往会形成浮油；乳化油是由于水中含有表面活性剂而形成的，油滴粒径极小，一般小于10μm；溶解油是一种以化学方式溶解在水中的油，其粒径可以达到几个纳米。

目前，含油废水中的浮油、分散油和乳化油(占整个含油量的90％以上)的处理方式，都是设法使不同状态的油浮于水面，然后采用刮油装置、撇油装置、吸油装置将这些油类物质和水分离。

现有技术提供的去油装置存在去除浮油时不能严格区别油水，特别是在含油量较小的情况下，容易将油、水一起去除，即在清除浮油的过程中同时裹挟大量的水分，使分离出的油含有大量的水分；装置较为复杂，不便于安装于地下，且价格高；维修保养麻烦；不便自动化的问题。

发明内容

本发明提供了一种自动去除含油废水中的浮油及沉砂的方法及装置，旨在解决现有技术提供的去油装置存在去除浮油时不能严格区别油水，特别是在含油量较小的情况下，容易将油、水一起去除，即在清除浮油的过程中同时裹挟大量的水分，使分离出的油含有大量的水分；装置较为复杂，不便于安装于地下，且价格高；维修保养麻烦；不便于实现自动化的问题。

本发明的目的在于提供一种自动去除含油废水中的浮油及沉砂的装置，该装置包括：第一电磁阀门、抽水管、无油水池、第一液位计、中心控制器、第二电磁阀门、排水管、集水管、浮油沉砂池、第一超声波传感器、第二超声波传感器、浮油区、水压指示器、斜板沉淀区、第三电磁阀门、进水管、污水布水管、排泥管、沉砂区、第四电磁阀门、排油管、浮油接收池、第五电磁阀门、抽油管、第二液位计；

所述第一电磁阀门安装在所述抽水管的上部，所述抽水管的与所述无油水池相连通，所述无油水池的顶部安装有所述第一液位计，所述第一电磁阀门及第一液位计分别与所述中心控制器相连接；

所述中心控制器与所述第二电磁阀门相连接，所述第二电磁阀门安装在所述排水管上，所述排水管的一端与所述无油水池相连通，所述排水管的另一端上安装有所述集水管，所述集水管安装在所述浮油沉砂池的下部；

所述第一超声波传感器及第二超声波传感器设置在所述浮油沉砂池的顶部，所述浮油沉砂池中安装有所述水压指示器，所述浮油区设置在所述浮油沉砂池的上部，所述斜板沉淀区设置在所述浮油沉砂池的中部，所述第三电磁阀门安装在所述进水管的上部，所述进水管的下部安装有所述污水布水管，所述污水布水管及排泥管设置在所述沉砂区的中下部，所述沉砂区设置在所述浮油沉砂池的底部，所述第一超声波传感器、第二超声波传感器、水压指示器及第三电磁阀门分别与所述中心控制器相连接；

所述第四电磁阀门安装在所述排油管上，所述排油管的一端与所述浮油沉砂池相连通，所述排油管的另一端与所述浮油接收池相连通，所述第四电磁阀门与所述中心控制器相连接；

所述第五电磁阀门安装在所述抽油管的上部，所述抽油管的下部与所述浮油接收池的下部相连通，所述浮油接收池的顶部安装有所述第二液位计，所述第五电磁阀门及第二液位计分别与所述中心控制器相连接。

进一步，所述无油水池及浮油沉砂池的下部分别设置有曝气头。

进一步，所述浮油沉砂池中斜板沉淀区的上部设置有横向射流器。

进一步，所述第一液位计及第二液位计均采用超声波液位计。

本发明的另一目的在于提供一种自动去除含油废水中的浮油及沉砂的方法，该方法包括以下步骤：

检测获得浮油的密度值ρ_油及水的密度值ρ_水，并设定油层厚度值δ_油；

采用沉淀的方法去除废水中的沉砂；

将水压指示器放置到含油废水中，检测获得水压指示器的内外液位差值ΔH，并与

的计算值进行比较；

根据水压指示器的内外液位差值ΔH与

计算值的比较结果，分离出水与浮油。

进一步，所述水压指示器的内外液位差值ΔH可由双通道超声波液位差计检测获得。

进一步，所述根据水压指示器的内外液位差值ΔH与

计算值的比较结果，分离出水与浮油的实现方法为：

当检测到水压指示器的内外液位差值ΔH小于

的计算值时，则可判定位于含油废水上部液体是水，将此部分液体排出可从含油废水中分离出水；

当检测到水压指示器的内外液位差值ΔH大于或等于

的计算值时，则可判定位于含油废水上部液体是浮油，将此部分液体排出可从含油废水中分离出浮油。

本发明提供的自动去除含油废水中的浮油及沉砂的方法及装置，基于双通道超声波液位差计测量原理和液体静力学的原理，将水压指示器放置到含油废水中，实时检测获得水压指示器的内外液位差值ΔH，并与

的计算值进行比较，通过液位差来自动控制将油和砂自动与废水分离，即使在废水含油量较小的情况下，也能够将浮油与水进行分离；水压指示器能显示出油水因密度差而表现出的液位高低的差别，并采用双通道超声波液位差计实时检测获得水压指示器的内外液位差值ΔH，多个电磁阀门在中心控制器的控制下进行自动开闭，自动化程度较高，结构简单，便于现场安装，实用性强，维修及保养较为便捷，降低了生产及使用成本，有效地提高了含油废水的净化与分离效率，具有较强的推广与应用价值。

附图说明

图1是本发明实施例提供的自动去除含油废水中的浮油及沉砂的装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的自动去除含油废水中的浮油及沉砂的装置的电气控制结构框图；

图3是本发明实施例提供的自动去除含油废水中的浮油及沉砂的方法的实现流程图。

图中：1、无油水池；2、曝气头；3、集水管；4、浮油沉砂池；5、斜板沉淀区；6、沉砂区；7、排泥管；8、污水布水管；9、浮油接收池；10、抽水管；11、第一电磁阀门；12、排水管；13、第一液位计；14、第二电磁阀门；15、横向射流器；16、浮油区；17、水压指示器；18、第一超声波传感器；19、第二超声波传感器；20、进水管；21、第三电磁阀门；22、排油管；23、第四电磁阀门；24、第二液位计；25、抽油管；26、第五电磁阀门；27、中心控制器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定发明。

图1示出了本发明实施例提供的自动去除含油废水中的浮油及沉砂的装置的结构。为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

该装置包括：第一电磁阀门11、抽水管10、无油水池1、第一液位计13、中心控制器27、第二电磁阀门14、排水管12、集水管3、浮油沉砂池4、第一超声波传感器18、第二超声波传感器19、浮油区16、水压指示器17、斜板沉淀区5、第三电磁阀门21、进水管20、污水布水管8、排泥管7、沉砂区6、第四电磁阀门23、排油管22、浮油接收池9、第五电磁阀门26、抽油管25、第二液位计24；

第一电磁阀门11安装在抽水管10的上部，抽水管10的与无油水池1相连通，无油水池1的顶部安装有第一液位计13，第一电磁阀门11及第一液位计13分别与中心控制器27相连接；

中心控制器27与第二电磁阀门14相连接，第二电磁阀门14安装在排水管12上，排水管12的一端与无油水池1相连通，排水管12的另一端上安装有集水管3，集水管3安装在浮油沉砂池4的下部；

第一超声波传感器18及第二超声波传感器19设置在浮油沉砂池4的顶部，浮油沉砂池4中安装有水压指示器17，浮油区16设置在浮油沉砂池4的上部，斜板沉淀区5设置在浮油沉砂池4的中部，第三电磁阀门21安装在进水管20的上部，进水管20的下部安装有污水布水管8，污水布水管8及排泥管7设置在沉砂区6的中下部，沉砂区6设置在浮油沉砂池4的底部，第一超声波传感器18、第二超声波传感器19、水压指示器17及第三电磁阀门21分别与中心控制器27相连接；

第四电磁阀门23安装在排油管22上，排油管22的一端与浮油沉砂池4相连通，排油管22的另一端与浮油接收池9相连通，第四电磁阀门23与中心控制器27相连接；

第五电磁阀门26安装在抽油管25的上部，抽油管25的下部与浮油接收池9的下部相连通，浮油接收池9的顶部安装有第二液位计24，第五电磁阀门26及第二液位计24分别与中心控制器27相连接。

在本发明实施例中，无油水池1及浮油沉砂池4下部分别设置有曝气头2。

在本发明实施例中，浮油沉砂池4中斜板沉淀区5的上部设置有横向射流器15。

在本发明实施例中，第一液位计13及第二液位计24均采用超声波液位计。

图3出了本发明实施例提供的自动去除含油废水中的浮油及沉砂的方法的实现流程。

该方法包括以下步骤：

在步骤S301中，检测获得浮油的密度值ρ_油及水的密度值ρ_水，并设定油层厚度值δ_油；

在步骤S302中，采用沉淀的方法去除废水中的沉砂；

在步骤S303中，将水压指示器17放置到含油废水中，检测获得水压指示器17的内外液位差值ΔH，并与

的计算值进行比较；

在步骤S304中，根据水压指示器17的内外液位差值ΔH与

计算值的比较结果，分离出水与浮油。

在本发明实施例中，水压指示器17的内外液位差值ΔH可由双通道超声波液位差计检测获得。

在本发明实施例中，根据水压指示器17的内外液位差值ΔH与

计算值的比较结果，分离出水与浮油的实现方法为：

当检测到水压指示器17的内外液位差值ΔH小于

的计算值时，则可判定位于含油废水上部液体是水，将此部分液体排出可从含油废水中分离出水；

当检测到水压指示器17的内外液位差值ΔH大于或等于

的计算值时，则可判定位于含油废水上部液体是浮油，将此部分液体排出可从含油废水中分离出浮油。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

如图1所示，该自动去除含油废水中的浮油及沉砂的装置，基于双通道超声波液位差计测量原理和液体静力学的原理，通过液位差来自动控制将浮油和沉砂自动与废水分离，在此为了下面叙述方便，先根据液体静力学原理并结合图1，简单说明液位差产生机构的设置。为使浮油沉砂池4显示出油水因密度差而表现出的液位高低的差别，特别在浮油沉砂池4内部增设了水压指示器17，其作用在于能显示出油水因密度差而表现出的液位高低的差别，当浮油沉砂池4中全部为水时，浮油沉砂池4底部的水压指示器17的内外液位同高，但当浮油沉砂池4底部水压指示器17的外部漂浮一层浮油时其内外液位会产生液位差，且液位差会随着油层的变厚逐渐加大。

为方便说明其原理，在此设油层下端至浮油沉砂池4底部水压指示器17下部管口的深度为H_水、油层深度为H_油、浮油沉砂池4排油时油层厚度为δ_油、浮油沉砂池4底部水压指示器17内部的水位比浮油区16下端高出h，浮油和水的密度分别为ρ_水、ρ_油，浮油沉砂池4底部水压指示器17内外液位差为ΔH、浮油沉砂池4达到排油时油层厚度δ_油时，浮油沉砂池4底部水压指示器17内外液位差为ΔH_排，则根据液体静力学液体压力传递的原理，浮油沉砂池4底部水压指示器17底部管口处的压力应内外相等，如下所示：

(H_水+h)ρ_水＝H_水ρ_水+H_油ρ_油，则浮油沉砂池4底部水压指示器17内部的水位比浮油区16下端高出的高度为：

浮油沉砂池4底部水压指示器17与外部的液位差为：

则浮油沉砂池4排油时的液位差为：

由上式可以看出水压指示器17的内外液位差是由油和水的密度差引起的，同时还可看出这个差值随油层厚度的增加而增加。

如图1及图2所述，工作开始时，启动控制污水进入的第三电磁阀门21，此时其它电磁阀门皆处于关闭状态，待处理的含油、砂污水从地面自流进入或用泵打入进水管20，经进水管20送到污水布水管8，然后污水布水管8在浮油沉砂池4的沉砂区6中下部的一侧的纵向将污水均匀的分配；

当双通道超声波液位差计的第二超声波传感器19指示液位到达设定的最高液位(图1中浮油区16上部的虚线位置)，且双通道超声波液位差计显示液位差

时，中心控制器27控制第二电磁阀门14打开，同时关闭第三电磁阀门21使得污水进入停止，经过浮油沉砂后的污水通过排水管12自行流入无油水池1；当双通道超声波液位差计的第二超声波传感器19指示浮油沉砂池4的液位与斜板沉淀区5的上部一致时，关闭第二电磁阀门14，同时打开第三电磁阀门21，污水继续流入浮油沉砂池4；

当双通道超声波液位差计的第二超声波传感器19指示液位到达设定的最高液位(图1中浮油区16上面的虚线位置)，且双通道超声波液位差计显示液位差时，中心控制器27指示第四电磁阀门23打开，同时关闭第三电磁阀门21，使得污水停止进入，浮油经排油管22自流进入浮油接收池9；当双通道超声波液位差计的第二超声波传感器19指示浮油沉砂池4的液位与排油管22的上部一致时，关闭第四电磁阀门23，同时打开第三电磁阀门21，污水继续进入浮油沉砂池4；

当第一液位计13指示无油水池1的水位与浮油沉砂池4的斜板沉淀区5的上部以下100mm的位置一致时，中心控制器27指示打开第一电磁阀门11，除油沉砂后的污水经抽水管10泵入下道污水处理工序；当第一液位计13指示无油水池1的水位在池底以上50mm的位置时，中心控制器27指示关闭第一电磁阀门11。

当第二液位计24指示浮油接收池9的液位到达距浮油区16下部100mm的位置时，中心控制器27指示打开第五电磁阀门26，浮油经抽油管25泵入废油收集桶外运；当第二液位计24指示浮油接收池9的液位在池底以上50mm的位置时，中心控制器27指示关闭第五电磁阀门26；

为防止水体变臭，在无油水池1和浮油沉砂池4分别设小型水下曝气头2，夏季每隔三日，中心控制器27指示无油水池1和浮油沉砂池4中的曝气头2曝气5～10min。

此外，为了增加液体颗粒之间的碰撞，特别在除油沉砂池的中部安装了若干组两两相对的横向射流器15，横向射流器15在横向两两相向射流使除油沉砂池中部的废水相对流动(也包括其它难于简单描述的复杂流动)，增加了液体颗粒之间的碰撞，从而使大部分分散油及部分更小颗粒的乳化油结合成较大颗粒的油粒，并自然浮到液面的上部，从而提高除油效率3％左右，更重要的是多去除的这部分油是分散油和乳化油，通常它们很难去除，当进入下道工序时，会给下面的工序带来很大的难题，因为不论是分散油还是乳化油都是难以降解的有机物，它们很难生物降解。

本发明实施例提供的自动去除含油废水中的浮油及沉砂的方法及装置，基于双通道超声波液位差计测量原理和液体静力学的原理，将水压指示器17放置到含油废水中，实时检测获得水压指示器17的内外液位差值ΔH，并与的计算值进行比较，通过液位差来自动控制将油和砂自动与废水分离，即使在废水含油量较小的情况下，也能够将浮油与水进行分离；水压指示器17能显示出油水因密度差而表现出的液位高低的差别，并采用双通道超声波液位差计实时检测获得水压指示器17的内外液位差值ΔH，多个电磁阀门在中心控制器27的控制下进行自动开闭，自动化程度较高，结构简单，便于现场安装，实用性强，维修及保养较为便捷，降低了生产及使用成本，有效地提高了含油废水的净化与分离效率，具有较强的推广与应用价值。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种自动去除含油废水中的浮油及沉砂的装置，其特征在于，该装置包括：第一电磁阀门、抽水管、无油水池、第一液位计、中心控制器、第二电磁阀门、排水管、集水管、浮油沉砂池、第一超声波传感器、第二超声波传感器、浮油区、水压指示器、斜板沉淀区、第三电磁阀门、进水管、污水布水管、排泥管、沉砂区、第四电磁阀门、排油管、浮油接收池、第五电磁阀门、抽油管、第二液位计；

所述第一电磁阀门安装在所述抽水管的上部，所述抽水管的与所述无油水池相连通，所述无油水池的顶部安装有所述第一液位计，所述第一电磁阀门及第一液位计分别与所述中心控制器相连接；

所述中心控制器与所述第二电磁阀门相连接，所述第二电磁阀门安装在所述排水管上，所述排水管的一端与所述无油水池相连通，所述排水管的另一端上安装有所述集水管，所述集水管安装在所述浮油沉砂池的下部；

所述第一超声波传感器及第二超声波传感器设置在所述浮油沉砂池的顶部，所述浮油沉砂池中安装有所述水压指示器，所述浮油区设置在所述浮油沉砂池的上部，所述斜板沉淀区设置在所述浮油沉砂池的中部，所述第三电磁阀门安装在所述进水管的上部，所述进水管的下部安装有所述污水布水管，所述污水布水管及排泥管设置在所述沉砂区的中下部，所述沉砂区设置在所述浮油沉砂池的底部，所述第一超声波传感器、第二超声波传感器、水压指示器及第三电磁阀门分别与所述中心控制器相连接；

所述第四电磁阀门安装在所述排油管上，所述排油管的一端与所述浮油沉砂池相连通，所述排油管的另一端与所述浮油接收池相连通，所述第四电磁阀门与所述中心控制器相连接；

所述第五电磁阀门安装在所述抽油管的上部，所述抽油管的下部与所述浮油接收池的下部相连通，所述浮油接收池的顶部安装有所述第二液位计，所述第五电磁阀门及第二液位计分别与所述中心控制器相连接。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述无油水池及浮油沉砂池的下部分别设置有曝气头。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述浮油沉砂池中斜板沉淀区的上部设置有横向射流器。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一液位计及第二液位计均采用超声波液位计。

5.一种自动去除含油废水中的浮油及沉砂的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

检测获得浮油的密度值ρ_油及水的密度值ρ_水，并设定油层厚度值δ_油；

采用沉淀的方法去除废水中的沉砂；

将水压指示器放置到含油废水中，检测获得水压指示器的内外液位差值ΔH，并与

的计算值进行比较；

根据水压指示器的内外液位差值ΔH与

计算值的比较结果，分离出水与浮油。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水压指示器的内外液位差值ΔH可由双通道超声波液位差计检测获得。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据水压指示器的内外液位差值ΔH与计算值的比较结果，分离出水与浮油的实现方法为：

当检测到水压指示器的内外液位差值ΔH小于

的计算值时，则可判定位于含油废水上部液体是水，将此部分液体排出可从含油废水中分离出水；

当检测到水压指示器的内外液位差值ΔH大于或等于

的计算值时，则可判定位于含油废水上部液体是浮油，将此部分液体排出可从含油废水中分离出浮油。

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