CN104003472B - 基于油水浮力的不同去除含油废水中的浮油及沉砂的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于油水浮力的不同去除含油废水中的浮油及沉砂的装置，包括：指示块限位架、指示块、无油水池、曝气头、浮油沉砂池、斜板沉淀区、沉砂区、污水布水管、浮油接收池、第一超声波液位计、横向射流器、浮油区、第二超声波物位计、第三超声波液位计、进水管、第四超声波液位计、密封盖、流量计；在浮油沉砂池的上部设置了能判别浮油层厚度变化的指示块，实现了通过指示块露出液面高度的变化间接判明浮油层厚度的变化，从而通过判断指示块露出液面高度的变化情况可以将浮油沉砂池的上部漂浮在水面以上的浮油层自动去除。本发明的结构更加简单、简洁，且具有制作、安装方便、造价低，可靠性高的特点。<pb pnum="1" />

Description

基于油水浮力的不同去除含油废水中的浮油及沉砂的装置

技术领域

本发明属于含油废水处理技术领域，尤其涉及一种基于油水浮力的不同去除含油废水中的浮油及沉砂的装置。

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。但这些去油装置至少存在如下几种缺点中的数种：

1.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；

2.装置较为复杂，不便于安装于地下，且价格高；

3.维修保养麻烦；

4.不便自动化。

本发明组主要成员曾申请了以下三项具有同种功能的发明：(1)《一种自动去除含油废水中的浮油及沉砂的方法及装置》(已授权，发明号：ZL201210148765.0)，(2)《基于特种液位测量仪去除废水中的浮油及沉砂的方法及装置》(申请号：201210148784.3)，(3)《基于油和水的电导率去除废水中浮油及沉砂的方法及装置》(已授权，发明号：ZL201210148783.9)。本发明是在以上三项发明的基础上，基于不同原理，发明组主要成员的又一项新的姊妹发明。但是，现有的含油废水处理装置存在造价高，可靠性低，结构复杂的问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于油水浮力的不同去除含油废水中的浮油及沉砂的装置，旨在解决现有的含油废水处理装置存在造价高，可靠性低，结构复杂的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种基于油水浮力的不同去除含油废水中的浮油及沉砂的装置，该基于油水浮力的不同去除含油废水中的浮油及沉砂的装置包括：

指示块限位架、指示块、无油水池、曝气头、集水管、浮油沉砂池、斜板沉淀区、沉砂区、排泥管、污水布水管、浮油接收池、抽水管、第一电磁阀、排水管、第一超声波液位计、第二电磁阀、横向射流器、浮油区、第二超声波物位计、第三超声波液位计、进水管、第三电磁阀、排油管、第四电磁阀、第四超声波液位计、抽油管、第五电磁阀、密封盖、流量计；

曝气头分别设置在无油水池底部和浮油沉砂池的沉砂区的上部位置，且分别处于无油水池底部和浮油沉砂池底部偏上的中间位置；抽水管设置在无油水池左侧，第一电磁阀安装在抽水管上，第一超声波液位计安装在无油水池顶部的中间位置；

浮油沉砂池设置在无油水池的右侧，浮油沉砂池的斜板沉淀区设置在浮油沉砂池的中间位置，浮油沉砂池的沉砂区设置在浮油沉砂池的底部，排泥管设置在浮油沉砂池的沉砂区底部的中间位置，集水管设置在浮油沉砂池的斜板沉淀区左侧的下方，集水管连接设置在无油水池与浮油沉砂池中间的隔墙上的排水管，第二电磁阀设置在排水管上，横向射流器在浮油沉砂池的斜板沉淀区左、右两侧的上方相向设置数组，浮油沉砂池的浮油区设置在浮油沉砂池的上方，指示块限位架安装在浮油沉砂池的顶端，指示块安放在指示块限位架上(指示块可在液体浮力的作用下，随着液面的上下变动在指示块限位架内上下移动)，第二超声波物位计安装在指示块的上方，第三超声波液位计安装在第二超声波物位计的右侧液面的上方，进水管设置在浮油沉砂池的右侧，第三电磁阀设置在进水管上，污水布水管连接进水管；

浮油接收池设置在浮油沉砂池的右侧，抽油管安装在浮油接收池的右侧，第五电磁阀安装在抽油管上，流量计安装在第五电磁阀的下方，密封盖安装在浮油接收池的最上方，排油管安装在浮油沉砂池与浮油接收池中间的隔墙上，与浮油沉砂池的浮油区连通，第四电磁阀设置在排油管上，第四超声波液位计安装在密封盖的下方。

进一步，指示块露出液面以上的高度随浮油层厚度变化规律的方法包括：

首先在浮油沉砂池的上部的浮油层和水中放置一个比重略小于油的指示块，同时该指示块既不吸油也不吸水，即该指示块不论浸入油中还是水中其比重始终保持不变，随着浮油沉砂池中含油废水的不断进入，废水中含有的浮油、分散油和乳化油就会不断上浮，并在废水的上表面形成浮油层，如果将指示块放入浮油沉砂池中，指示块就会漂浮在浮油沉砂池的上方，并且因油水密度的不同该指示块漏在液面以上的高度会依据浮油层厚度的变化而变化，变化规律如下：

设废油的比重为ρ_油，一般小于0.85t/m³、废水的比重为ρ_水，一般大于1.0t/m³、指示块的比重为：ρ_指，选0.79t/m³以下，指示块的高度、横截面积及总重量分别为：h_指、S_指、W_指(指示块为圆柱体或正棱柱体)，同时预设排油时浮油层的厚度为：δ_排(h_指略大于δ_排，但要保证W_指＞δ_排S_指ρ_油)。其次，当浮油沉砂池的液面达到最高液位时，依据此时在废水上面形成的浮油层厚度的不同，指示块漏出液面高度的变化规律如下所述：

设浮油沉砂池的液面达到最高液位时，废水上面形成的浮油层厚度为δ，指示块侵入水中的高度设为：h_水。根据物理学浮力产生的相关知识得：

ρ_水h_水S_指+ρ_油δS_指＝W_指

因在上式中ρ_水、ρ_油、S_指及W_指为定值，所以如果上式中的浮油层厚度δ发生变化时，指示块侵入水中的高度也必将发生变化。当δ增大时，其增加量设为：Δδ，这时指示块浸入水中的高度h_水必然减小，其减小量设为：Δh_水，那么Δδ和Δh_水存在下列关系，即

Δδρ_油＝Δh_水ρ_水

由式可以看出，当浮油沉砂池上部浮油层的厚度增大时，其增加量大于指示块浸入水中高度的减少量，即Δδ＞Δh_水。亦即指示块浸入油中厚度的增加量Δδ大于指示块浸入水中高度的减小量Δh_水。因此，随着废水上面浮油层的厚度的增加，亦即(h_水+δ)会不断增加，因指示块露出浮油层表面的高度Δh_指按下式的关系变化：

Δh_指＝h_指-(h_水+δ)

即Δh_指会随着浮油层厚度不断增加引起的(h_水+δ_运)不断增加，而不断减小。即浮油沉砂池的液面达到最高液位时，指示块漏出液面的高度都会随浮油层厚度的增加而减小，但当浮油层厚度时，指示块漏出液面的高度不再随浮油厚度的增加而减小，即保持不变。

当浮油沉砂池的液面达到最高液位时，浮油层厚度δ＜δ_排时，指示块漏出液面的高度设为Δh_指薄，当浮油层厚度δ＝δ_排时，指示块漏出液面的高度设为Δh_指排，当浮油层厚度时，指示块漏出液面的高度设为Δh_指厚，当浮油层厚度时，指示块漏出液面的高度设为Δh_指终。这时综上所述可以得出如下结论：

Δh_指薄＞Δh_指排＞Δh_指厚＞Δh_指终

其中，因ρ_水h_水S_指+ρ_油δ_排S_指＝W_指，该式变形得：

那么

为定值。

进一步，去除含油废水中的浮油及沉砂的具体方法如下；

步骤一，工作开始时，中心控制器指示打开第三电磁阀(两者之间通过控制线路相连接)，此时其它电磁阀皆处于关闭状态，待处理的含油、砂污水从地面自流进入到进水管，经进水管送到污水布水管，然后污水布水管在浮油沉砂池的沉砂区中下部的一侧的纵向，垂直纸面的方向将污水均匀的分配；

步骤二，当第三超声波液位计指示液位到达设定的最高液位，且第二超声波物位计及第三超声波液位计指示的指示块的物位和液位数据通过它们各自与中心控制器相连的数据线传输到中心控制器，经中心控制器计算得出指示块露出液面的高度Δh_指，如果Δh_指＞Δh_指排时，中心控制器指示打开第二电磁阀(两者之间通过控制线路相连接)，同时关闭第三电磁阀污水进入停止，经过浮油沉砂后的污水通过集水管进入排水管后再自行流入无油水池；当第三超声波液位计指示浮油沉砂池的液位与斜板沉淀区的上部一致时，中心控制器指示关闭第二电磁阀，同时打开第三电磁阀，污水继续流入浮油沉砂池；

步骤三，当第三超声波液位计指示液位到达设定的最高液位，且第二超声波物位计及第三超声波液位计指示的指示块的物位和液位数据通过它们各自与中心控制器相连的数据线传输到中心控制器，经中心控制器计算得出指示块露出液面的高度Δh_指，如果Δh_指≤Δh_指排时，中心控制器指示打开第四电磁阀(两者之间通过控制线路相连接)，同时关闭第三电磁阀污水停止进入，浮油经排油管自流进入浮油接收池；当第三超声波液位计指示浮油沉砂池的液位与排油管的上部一致时，关闭第四电磁阀同时打开第三电磁阀，污水继续进入浮油沉砂池；

步骤四，当第一超声波液位计指示无油水池的水位与排水管以下50mm的位置一致，并通过数据线将该数据传给中心控制器时，中心控制器指示打开第一电磁阀(两者之间通过控制线路相连接)，除油沉砂后的污水经抽水管泵入下道污水处理工序，当第一超声波液位计指示无油水池的水位在池底以上50mm的位置时，中心控制器指示关闭第一电磁阀；

步骤五，当第四超声波液位计指示浮油接收池的液位到达距浮油区下部100mm的位置时，中心控制器指示打开第五电磁阀(两者之间通过控制线路相连接)浮油经抽油管和流量计泵入废油收集桶，同时流量计将进入废油收集桶的废油数量通过无线网络传输到监控中心，当第四超声波液位计指示浮油接收池的液位在池底以上50mm的位置时，中心控制器指示关闭第五电磁阀。

进一步，设置为防止废油不经流量计被取走的密封盖。

进一步，设置为防止指示块在漂浮中偏离第二超声波物位计的指示块限位架。

进一步，设置为防止在无油水池和浮油沉砂池水体变臭的曝气头。

进一步，横向射流器在横向两两相向射流使除油沉砂池中部的废水相对流动，增加液体颗粒之间碰撞机会。

本发明提供的基于油水浮力的不同去除含油废水中的浮油及沉砂的装置，在浮油沉砂池的液面上设置了能判别浮油层厚度变化的指示块，实现了通过指示块露出液面高度的变化间接判明浮油层厚度的变化，从而通过判断指示块露出液面高度的变化情况可以将浮油沉砂池上部漂浮在水面以上的浮油层自动去除。本发明的结构更加简单、简洁，且具有制作、安装方便、造价低，可靠性高的特点。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于油水浮力的不同去除含油废水中的浮油及沉砂的装置结构示意图；

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；12、排水管；13、第一超声波液位计；14、第二电磁阀；15、横向射流器；16、浮油区；17、指示块限位架；18、指示块；19、第二超声波物位计；20、第三超声波液位计；21、进水管；22、第三电磁阀；23、排油管；24、第四电磁阀；25、第四超声波液位计；26、抽油管；27、第五电磁阀；28、密封盖；29、流量计。

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，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

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，本发明实施例的基于油水浮力的不同去除含油废水中的浮油及沉砂的装置主要由：

无油水池1、曝气头2、集水管3、浮油沉砂池4、斜板沉淀区5、沉砂区6、排泥管7、污水布水管8、浮油接收池9、抽水管10、第一电磁阀11、排水管12、第一超声波液位计13、第二电磁阀14、横向射流器15、浮油区16、指示块限位架17、指示块18、第二超声波物位计19、第三超声波液位计20、进水管21、第三电磁阀22、排油管23、第四电磁阀24、第四超声波液位计25、抽油管26、第五电磁阀27、密封盖28、流量计29组成；

曝气头2分别设置在无油水池1底部和浮油沉砂池的沉砂区6的上部的位置，且分别处于无油水池1的底部和浮油沉砂池4的底部偏上的中间位置；抽水管10设置在无油水池1左侧，第一电磁阀11安装在抽水管10上，第一超声波液位计13安装在无油水池1顶部的中间位置；

浮油沉砂池4设置在无油水池1的右侧，浮油沉砂池的斜板沉淀区5设置在浮油沉砂池4的中间位置，浮油沉砂池的沉砂区6设置在浮油沉砂池4的底部，排泥管7设置在浮油沉砂池的沉砂区6底部的中间位置，集水管3设置在浮油沉砂池的斜板沉淀区5左侧的下方，集水管3连接设置在无油水池1与浮油沉砂池中间的隔墙上的排水管12，第二电磁阀14设置在排水管12上，横向射流器15在浮油沉砂池的斜板沉淀区左、右两侧的上方相向设置数组，浮油沉砂池的浮油区16设置在浮油沉砂池4的上方，指示块限位架17安装在浮油沉砂池4的顶端，指示块18安放在指示块限位架17上(指示块可在液体浮力的作用下，随着液面的上下变动在指示块限位架内上下移动)，第二超声波物位计19安装在指示块18的上方，第三超声波液位计20安装在第二超声波物位计19的右侧液面的上方，进水管21设置在浮油沉砂池4的右侧，第三电磁阀22设置在进水管21上，污水布水管8连接进水管21；

浮油接收池9设置在浮油沉砂池4的右侧，抽油管26安装在浮油接收池9的右侧，第五电磁阀27安装在抽油管26上，流量计29安装在第五电磁阀27的下方，密封盖28安装在浮油接收池9的最上方，排油管23安装在浮油沉砂池4与浮油接收池9中间的隔墙上，与浮油沉砂池的浮油区16连通，第四电磁阀24设置在排油管23上，第四超声波液位计25安装在密封盖28的下方。

结合具体的应用对本发明的工作原理做进一步的描述：

本发明是基于油水浮力的不同自动去除含油废水中的浮油及沉砂的装置(如图1所示)，本发明为能观察到浮油沉砂池上面浮油层厚度的变化情况，特别在浮油沉砂池的液面上设置了一个能判别浮油层厚度变化的指示块，该指示块的作用在于能通过指示块露出液面高度的变化间接判明浮油层厚度的变化，从而通过判断指示块露出液面高度的变化情况可以将浮油沉砂池的上部漂浮在水面以上的浮油层自动去除，在此为了下面叙述方便，先根据浮力产生的物理学原理并结合图1，简单说明本发明中指示块露出液面以上的高度随浮油层厚度变化的规律；

首先在浮油沉砂池(罐、桶、箱)的上部的浮油层和水中放置一个比重略小于油的指示块(同时该指示块既不吸油也不吸水，即该指示块不论浸入油中还是水中其比重始终保持不变)，随着浮油沉砂池中含油废水的不断进入，废水中含有的浮油、分散油和乳化油就会不断上浮，并在废水的上表面形成浮油层，如果将指示块放入浮油沉砂池中，该指示块就会漂浮在浮油沉砂池的上方，并且因油水密度的不同该指示块漏在液面以上的高度会依据浮油层厚度的变化而变化，其变化规律如下：

设废油的比重为ρ_油、一般小于0.85t/m³，废水的比重为ρ_水、一般大于1.0t/m³，指示块的比重为：ρ_指，选0.79t/m³以下，指示块的高度、横截面积及总重量分别为：h_指、S_指、W_指(指示块为圆柱体或正棱柱体)，预设排油时浮油层的厚度为：δ_排(h_指略大于δ_排，但要保证W_指＞δ_排S_指ρ_油)。其次，当浮油沉砂池的液面达到最高液位时，依据此时在废水上面形成的浮油层厚度的不同，指示块漏出液面高度的变化规律如下所述：

设浮油沉砂池的液面达到最高液位时，废水上面形成的浮油层厚度为δ，指示块侵入水中的高度设为：h_水。根据物理学浮力产生的相关知识得：

ρ_水h_水S_指+ρ_油δS_指＝W_指   (1)

因在式(1)中ρ_水、ρ_油、S_指及W_指为定值，所以如果式(1)中的浮油层厚度δ发生变化时，指示块侵入水中的高度也必将发生变化。当δ增大时，其增加量设为：Δδ，这时指示块浸入水中的高度h_水必然减小，其减小量设为：Δh_水，那么Δδ和Δh_水存在下列关系，即

Δδρ_油＝Δh_水ρ_水   (2)

由式(3)可以看出，当浮油沉砂池上部浮油层的厚度增大时，其增加量大于指示块浸入水中高度的减少量，即Δδ＞Δh_水。亦即指示块浸入油中厚度的增加量Δδ大于指示块浸入水中高度的减小量Δh_水。因此，随着废水上面浮油层的厚度的增加，亦即(h_水+δ)会不断增加，因指示块露出浮油层表面的高度Δh_指按下式的关系变化：

Δh_指＝h_指-(h_水+δ)   (4)

即Δh_指会随着浮油层厚度不断增加引起的(h_水+δ_运)不断增加，而不断减小。即浮油沉砂池的液面达到最高液位时，指示块漏出液面的高度都会随浮油层厚度的增加而减小，但当浮油层厚度时，指示块漏出液面的高度不再随浮油厚度的增加而减小，即保持不变。

当浮油沉砂池的液面达到最高液位时，浮油层厚度δ＜δ_排时，指示块漏出液面的高度设为Δh_指薄，当浮油层厚度δ＝δ_排时，指示块漏出液面的高度设为Δh_指排，当浮油层厚度时，指示块漏出液面的高度设为Δh_指厚，当浮油层厚度时，指示块漏出液面的高度设为Δh_指终。这时综上所述可以得出如下结论：

Δh_指薄＞Δh_指排＞Δh_指厚＞Δh_指终   (5)

其中，因ρ_水h_水S_指+ρ_油δ_排S_指＝W_指，该式变形得：

那么

为定值。

本发明的自动去除含油废水中浮油及沉砂的装置就是基于以上原理而实现的，以下基于以上的原理对本发明的实现过程进行详细叙述；

本发明的基于油水浮力的不同自动去除浮油及沉砂的装置是根据液体浮力产生的原理，通过超声波液(物)位计测量液位高度和指示块物位高度将油和砂自动与废水分离，除油沉砂池的各种仪器如图1所示，下面结合图1说明其工作流程及原理；

1.工作开始时，打开第三电磁阀22(此时其它电磁阀皆处于关闭状态)，待处理的含油、砂污水从地面自流进入到进水管21(或用泵打入)，经进水管21送到污水布水管8，然后污水布水管8在浮油沉砂池的沉砂区中下部的一侧的纵向(垂直纸面的方向)将污水均匀的分配；

2.当第三超声波液位计20指示液位到达设定的最高液位(图中浮油区上部的虚线位置)，且第二超声波物位计19及第三超声波液位计20指示的指示块的物位和液位数据通过它们各自与中心控制器相连的数据线传输到中心控制器(预先输入编好程序的计算机)，经中心控制器计算得出指示块露出液面的高度Δh_指，如果Δh_指＞Δh_指排，中心控制器指示打开第二电磁阀14(两者之间通过控制线路相连接)，同时关闭第三电磁阀22污水进入停止，经过浮油沉砂后的污水通过集水管3进入排水管12后自行流入无油水池1；当第三超声波液位计20指示浮油沉砂池4的液位与斜板沉淀区5的上部一致时，中心控制器指示关闭第二电磁阀14，同时打开第三电磁阀22，污水继续流入浮油沉砂池4；

3.当第三超声波液位计20指示液位到达设定的最高液位(图中浮油区上面的虚线位置)，且第二超声波物位计19及第三超声波液位计20指示的指示块的物位和液位数据通过它们各自与中心控制器相连的数据线传输到中心控制器，经中心控制器计算得出指示块露出液面的高度Δh_指，如果Δh_指≤Δh_指排时，中心控制器指示打开第四电磁阀24(两者之间通过控制线路相连接)，同时关闭第三电磁阀22污水停止进入，浮油经排油管23自流进入浮油接收池9；当第三超声波液位计20指示浮油沉砂池4的液位与排油管23的上部一致时，关闭第四电磁阀24同时打开第三电磁阀22，污水继续进入浮油沉砂池4；

4.当第一超声波液位计13指示无油水池1的水位与浮油沉砂池的排水管7以下50mm的位置一致时，中心控制器(预先输入编好程序的计算机)指示打开第一电磁阀11(两者之间通过控制线路相连接)，除油沉砂后的污水经抽水管10泵入下道污水处理工序，当第一超声波液位计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(预先输入编好程序的计算机)指示关闭第一电磁阀11；

5.当第四超声波液位计25指示浮油接收池9的液位到达距浮油区下部100mm的位置时，中心控制器(预先输入编好程序的计算机)指示打开第五电磁阀27(两者之间通过控制线路相连接)浮油经抽油管26和流量计29泵入废油收集桶，同时流量计将进入废油收集桶的废油数量通过无线网络传输到监控中心，这样监控中心就可以及时准确掌握废油产生的数量，以便及时调配。如果将该装置应用于大型宾馆、饭店等饮食场所，可以对其产生的厨房废油进行远程控制和管理，进而从源头上控制地沟油的原料，确保老百姓吃上放心油。当第四超声波液位计25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(预先输入编好程序的计算机)指示关闭第五电磁阀27；

6.密封盖28是为防止废油不经流量计被取走而设置，其作用是保证本装置所收集的废油全部由监控中心监控；

7.为防止指示块18在漂浮中偏离第二超声波物位计19，特别设置一个固定于池壁的指示块限位架17，该限位架17不但能保证指示块18只在第二超声波物位计19的正下方上下浮动不偏离第二超声波物位计19，还能在液位低于浮油区下端时，指示块限位架17下端的横梁给指示块18一个支撑作用，以保证其悬于浮油沉砂池上部，这样指示块的高度就不必要做的太高，即其高度稍大于浮油区的厚度即可；

8.为防止水体变臭在无油水池和浮油沉砂池分别设小型水下曝气头2，夏季每隔三日中心控制器(预先输入编好程序的计算机)指示无油水池和浮油沉砂池中的曝气头曝气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射流器15，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机会，从而为大部分分散油及部分更小颗粒的乳化油创造了更多的结合成较大颗粒的油粒的机会，然后这些油粒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)。

以上所述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 (8)

1.一种基于油水浮力的不同去除含油废水中的浮油及沉砂的装置，其特征在于，该基于油水浮力的不同去除含油废水中的浮油及沉砂的装置包括：

指示块限位架、指示块、无油水池、曝气头、集水管、浮油沉砂池、斜板沉淀区、沉砂区、排泥管、污水布水管、浮油接收池、抽水管、第一电磁阀、排水管、第一超声波液位计、第二电磁阀、横向射流器、浮油区、第二超声波物位计、第三超声波液位计、进水管、第三电磁阀、排油管、第四电磁阀、第四超声波液位计、抽油管、第五电磁阀、密封盖、流量计；

曝气头分别设置在无油水池底部和浮油沉砂池的沉砂区的上部位置，且分别处于无油水池底部和浮油沉砂池底部偏上的中间位置；抽水管设置在无油水池左侧，第一电磁阀安装在抽水管上，第一超声波液位计安装在无油水池顶部的中间位置；

浮油沉砂池设置在无油水池的右侧，浮油沉砂池的斜板沉淀区设置在浮油沉砂池的中间位置，浮油沉砂池的沉砂区设置在浮油沉砂池的底部，排泥管设置在浮油沉砂池的沉砂区底部的中间位置，集水管设置在浮油沉砂池的斜板沉淀区左侧的下方，集水管连接设置在无油水池与浮油沉砂池中间的隔墙上的排水管，第二电磁阀设置在排水管上，横向射流器在浮油沉砂池的斜板沉淀区左、右两侧的上方相向设置数组，浮油沉砂池的浮油区设置在浮油沉砂池的上方，指示块限位架安装在浮油沉砂池的顶端，指示块安放在指示块限位架上，指示块可在液体浮力的作用下，随着液面的上下变动在指示块限位架内上下移动，第二超声波物位计安装在指示块的上方，第三超声波液位计安装在第二超声波物位计的右侧液面的上方，进水管设置在浮油沉砂池的右侧，第三电磁阀设置在进水管上，污水布水管连接进水管；

浮油接收池设置在浮油沉砂池的右侧，抽油管安装在浮油接收池的右侧，第五电磁阀安装在抽油管上，流量计安装在第五电磁阀的下方，密封盖安装在浮油接收池的最上方，排油管安装在浮油沉砂池与浮油接收池中间的隔墙上，与浮油沉砂池的浮油区连通，第四电磁阀设置在排油管上，第四超声波液位计安装在密封盖的下方。

2.如权利要求1所述的基于油水浮力的不同去除含油废水中的浮油及沉砂的装置，其特征在于，指示块露出液面以上的高度随浮油层厚度变化规律的方法包括：

首先在浮油沉砂池的上部的浮油层和水中放置一个比重略小于油的指示块，同时该指示块既不吸油也不吸水，即该指示块不论浸入油中还是水中其比重始终保持不变，随着浮油沉砂池中含油废水的不断进入，废水中含有的浮油、分散油和乳化油就会不断上浮，并在废水的上表面形成浮油层，如果将指示块放入浮油沉砂池中，指示块就会漂浮在浮油沉砂池的上方，并且因油水密度的不同该指示块漏在液面以上的高度会依据浮油层厚度的变化而变化，其变化规律如下：

设废油的比重为ρ_油，小于0.85t/m³、废水的比重为ρ_水，大于1.0t/m³、指示块的比重为：ρ_指，选0.79t/m³以下，指示块的高度、横截面积及总重量分别为：h_指、S_指、W_指，指示块为圆柱体或正棱柱体，同时预设排油时浮油层的厚度为：δ_排，h_指略大于δ_排，但要保证W_指＞δ_排S_指ρ_油。

3.如权利要求2所述的基于油水浮力的不同去除含油废水中的浮油及沉砂的装置，其特征在于，浮油沉砂池的液面达到最高液位，依据此时在废水上面形成的浮油层厚度的不同，指示块漏出液面高度的变化规律如下所述：

设浮油沉砂池的液面达到最高液位时，废水上面形成的浮油层厚度为δ，指示块侵入水中的高度设为：h_水，根据物理学浮力产生的相关知识得：

ρ_水h_水S_指+ρ_油δS_指＝W_指

因在上式中ρ_水、ρ_油、S_指及W_指为定值，当浮油层厚度δ发生变化，指示块侵入水中的高度也必将发生变化；δ增大，其增加量设为：Δδ，这时指示块浸入水中的高度h_水必然减小，其减小量设为：Δh_水，那么Δδ和Δh_水存在下列关系，即

Δδρ_油＝Δh_水ρ_水

由式可以看出，当浮油沉砂池上部浮油层的厚度增大时，其增加量大于指示块浸入水中高度的减少量，即Δδ＞Δh_水；亦即指示块浸入油中厚度的增加量Δδ大于指示块浸入水中高度的减小量Δh_水；因此，随着废水上面浮油层的厚度的增加，

亦即(h_水+δ)会不断增加，因指示块露出浮油层表面的高度Δh_指按下式的关系变化：

Δh_指＝h_指-(h_水+δ)

即Δh_指会随着浮油层厚度不断增加引起的(h_水+δ_运)不断增加，而不断减小，即浮油沉砂池的液面达到最高液位时，指示块漏出液面的高度都会随浮油层厚度的增加而减小，但当浮油层厚度时，指示块漏出液面的高度不再随浮油厚度的增加而减小，即保持不变；

当浮油沉砂池的液面达到最高液位时，浮油层厚度δ＜δ_排时，指示块漏出液面的高度设为Δh_指薄，当浮油层厚度δ＝δ_排时，指示块漏出液面的高度设为Δh_指排，当浮油层厚度时，指示块漏出液面的高度设为Δh_指厚，当浮油层厚度时，指示块漏出液面的高度设为Δh_指终，这时综上所述可以得出如下结论：

Δh_指薄＞Δh_指排＞Δh_指厚＞Δh_指终

其中，因ρ_水h_水S_指+ρ_油δ_排S_指＝W_指，该式变形得：

那么

为定值。

4.如权利要求1或2所述的基于油水浮力的不同去除含油废水中的浮油及沉砂的装置，其特征在于，去除含油废水中的浮油及沉砂的具体方法如下；

步骤一，工作开始时，中心控制器指示打开第三电磁阀，此时其它电磁阀皆处于关闭状态，待处理的含油、砂污水从地面自流进入到进水管，经进水管送到污水布水管，然后污水布水管在浮油沉砂池的沉砂区中下部的一侧的纵向，垂直纸面的方向将污水均匀的分配；

步骤二，当第三超声波液位计指示液位到达设定的最高液位，且第二超声波物位计指示的指示块的物位及第三超声波液位计指示的浮油沉砂池的液位数据通过它们各自与中心控制器相连的数据线传输到中心控制器，经中心控制器计算得出指示块露出液面的高度Δh_指，如果Δh_指＞Δh_指排，中心控制器指示打开第二电磁阀，同时关闭第三电磁阀污水进入停止，经过浮油沉砂后的污水通过集水管进入排水管后再自行流入无油水池；当第三超声波液位计指示浮油沉砂池的液位与斜板沉淀区的上部一致时，中心控制器指示关闭第二电磁阀，同时打开第三电磁阀，污水继续流入浮油沉砂池；

步骤三，当第三超声波液位计指示液位到达设定的最高液位，且第二超声波物位计指示的指示块的物位及第三超声波液位计指示的浮油沉砂池的液位数据通过它们各自与中心控制器相连的数据线传输到中心控制器，经中心控制器计算得出指示块露出液面的高度Δh_指，如果Δh_指≤Δh_指排时，中心控制器指示打开第四电磁阀，同时关闭第三电磁阀污水停止进入，浮油经排油管自流进入浮油接收池；当第三超声波液位计指示浮油沉砂池的液位与排油管的上部一致时，关闭第四电磁阀同时打开第三电磁阀，污水继续进入浮油沉砂池；

步骤四，当第一超声波液位计指示无油水池的水位与排水管以下50mm的位置一致，并通过数据线将该数据传给中心控制器时，中心控制器指示打开第一电磁阀，除油沉砂后的污水经抽水管泵入下道污水处理工序，当第一超声波液位计指示无油水池的水位在池底以上50mm的位置时，中心控制器指示关闭第一电磁阀；

步骤五，当第四超声波液位计指示浮油接收池的液位到达距浮油区下部100mm的位置时，中心控制器指示打开第五电磁阀，浮油经抽油管和流量计泵入废油收集桶，同时流量计将进入废油收集桶的废油数量通过无线网络传输到监控中心，当第四超声波液位计指示浮油接收池的液位在池底以上50mm的位置时，中心控制器指示关闭第五电磁阀。

5.如权利要求1所述的基于油水浮力的不同去除含油废水中的浮油及沉砂的装置，其特征在于，设置为防止废油不经流量计被取走的密封盖。

6.如权利要求1所述的基于油水浮力的不同去除含油废水中的浮油及沉砂的装置，其特征在于，设置为防止指示块在漂浮中偏离第二超声波物位计的指示块限位架。

7.如权利要求1所述的基于油水浮力的不同去除含油废水中的浮油及沉砂的装置，其特征在于，设置为防止在无油水池和浮油沉砂池水体变臭的曝气头。

8.如权利要求1所述的基于油水浮力的不同去除含油废水中的浮油及沉砂的装置，其特征在于，横向射流器在横向两两相向射流使除油沉砂池中部的废水相对流动，增加液体颗粒之间碰撞，加快了废油的上浮，同时也增加上浮废油的比例。