平流式隔油池设计计算,如何确保设计计算的准确性与科学性?

平流式隔油池是废水处理中常用的物理分离设备,主要用于去除含油废水中的浮油和分散油,通过重力作用使油滴上浮至水面,实现油水分离,其设计需遵循《室外排水设计规范》(GB 50014-2021)、《给水排水工程构筑物设计规范》等相关标准,结合实际废水水质、处理规模及运行要求,通过系统计算确定池体尺寸、水力条件及分离效率等关键参数。

平流式隔油池设计计算,如何确保设计计算的准确性与科学性?

平流式隔油池通过水平水流推动废水在池内流动,利用油水密度差实现重力分离,其核心原理是控制水流速度,使油滴的上浮速度大于其在池内的停留时间内的水平移动速度,从而浮至水面被收集,该工艺适用于含油浓度较低(如≤100mg/L)的废水,如石油化工、食品加工、机械加工等行业的含油废水预处理。

设计基本参数确定

设计流量

根据工程实际需求确定设计流量( Q )(m³/h),需考虑高峰流量、季节性变化等因素,确保设计流量覆盖最大处理需求。

停留时间

停留时间( t )(h)是影响分离效果的关键参数,通常根据规范取值:

  • 含动植物油废水:( t = 0.5sim1.5 , text{h} );
  • 含石油类废水:( t = 1sim2 , text{h} )。
    一般推荐取( t = 1 , text{h} )(对应24小时处理量),以保证油滴有足够时间上浮。

表面负荷

表面负荷( q )(m³/(m²·h))表示单位池表面积的处理能力,需满足规范要求:

  • 动植物油:( q leq 1.5 , text{m}^3/(text{m}^2cdottext{h}) );
  • 石油类:( q leq 0.5 , text{m}^3/(text{m}^2cdottext{h}) )。
    推荐取( q = 0.5sim1.0 , text{m}^3/(text{m}^2cdottext{h}) ),兼顾处理效率与池体尺寸。

水力计算与池体尺寸确定

池体长度计算

池体长度( L )(m)由水力停留时间( t )、水流速度( v )(m/s)及设计流量( Q )决定:
[ L = v cdot t ]
水流速度( v )需满足油滴上浮速度要求(( v leq )油滴上浮速度),根据斯托克斯定律,油滴上浮速度( v_0 )(m/s)计算公式为:
[ v_0 = frac{g d^2 (rho_o – rho_w)}{18 mu} ]

  • ( g ):重力加速度(( 9.81 , text{m/s}^2 ));
  • ( d ):油滴直径(m),一般取( d = 1times10^{-4} , text{m} )(对应分散油);
  • ( rho_o ):油密度(kg/m³),如汽油约750 kg/m³,柴油约850 kg/m³;
  • ( rho_w ):水密度(( 1000 , text{kg/m}^3 ));
  • ( mu ):水的动力粘度(Pa·s),20℃时约( 1times10^{-3} , text{Pa·s} )。

代入参数计算( v_0 )(以汽油为例):
[ v_0 = frac{9.81 times (1 times 10^{-4})^2 times (750 – 1000)}{18 times 1 times 10^{-3}} approx 1.2 times 10^{-4} , text{m/s} ]
为保证油滴能分离,设计水流速度( v leq v_0/2 )(取安全系数),即( v leq 6times10^{-5} , text{m/s} )(约0.22 mm/s)。

平流式隔油池设计计算,如何确保设计计算的准确性与科学性?

结合停留时间( t = 1 , text{h} )(3600 s),得池体长度:
[ L = 6 times 10^{-5} , text{m/s} times 3600 , text{s} = 0.216 , text{m} ]
显然此值过小,说明需增大( v )以适应实际工程需求,实际设计中( v )通常取( 0.002sim0.005 , text{m/s} )(如取( v = 0.003 , text{m/s} )),则:
[ L = 0.003 , text{m/s} times 3600 , text{s} = 10.8 , text{m} ]
为便于施工和安装,取( L = 12 , text{m} )(或根据场地调整)。

池体宽度与深度

池体宽度( B )(m)根据表面负荷( q )和设计流量( Q )计算:
[ B = frac{Q}{q cdot H} ]
池体深度( H )(m)需满足集油、排泥等需求,一般取( H = 1.5sim2.5 , text{m} )(此处取( H = 2 , text{m} )),代入( Q = 500 , text{m}^3/text{h} )(≈0.1389 m³/s)、( q = 0.8 , text{m}^3/(text{m}^2cdottext{h}) ),得:
[ B = frac{500}{0.8 times 2 times 3600} approx 8.68 , text{m} ]
取( B = 9 , text{m} )(或根据场地调整,如9.5 m)。

池体尺寸汇总

参数 单位 计算值 选取值
设计流量 m³/h 500 500
停留时间 h 1 1
水流速度 m/s 003 003
池体长度 m 8 12
池体宽度 m 68 9
池体深度 m 2 2
表面负荷 m³/(m²·h) 8 8

油水分离效率计算

油水分离效率( eta )(%)取决于油滴上浮时间( t{text{up}} )与池内停留时间( t{text{ret}} )的关系:
[ t_{text{up}} = frac{L}{v0} ]
[ t
{text{ret}} = frac{L}{v} ]
分离效率( eta )为油滴能浮出水面比例的近似值,当( t{text{ret}} geq t{text{up}} )时,( eta )接近100%,否则( eta = (t{text{ret}}/t{text{up}}) times 100% )。

以汽油为例,( t{text{up}} = 10.8 , text{m} / 1.2times10^{-4} , text{m/s} approx 9times10^4 , text{s} approx 25 , text{h} )(远大于( t{text{ret}} = 1 , text{h} )), eta approx 100% ),实际工程中,因油滴直径分布及水流扰动等因素,推荐( eta geq 90% )。

结构设计要点

  1. 池体材质:采用混凝土浇筑或玻璃钢材质,耐腐蚀且强度高,混凝土池需做防渗处理(如涂环氧树脂)。
  2. 隔油板设置:池内设置水平隔油板(间距0.5~1.0 m),减缓水流速度,提高油滴上浮时间,同时防止浮油被水流冲走。
  3. 集油装置:池内设置集油槽(宽度0.5~0.8 m),连接刮油机或手动收集装置,定期排出浮油。
  4. 排泥设施:池底设置污泥斗(坡度≥0.01),定期排泥,防止污泥积聚影响处理效果。
  5. 进水出水设计:进水口设于池体一端,出水口设于另一端,确保水流沿池体长度方向流动,避免短路。

计算示例小编总结

通过上述步骤,最终确定平流式隔油池的主要尺寸:

  • 池体尺寸:长12 m × 宽9 m × 深2 m;
  • 停留时间:1 h;
  • 表面负荷:0.8 m³/(m²·h);
  • 分离效率:≥90%。

该设计满足规范要求,能有效去除含油废水中的浮油,为后续处理工艺提供保障。

平流式隔油池设计计算,如何确保设计计算的准确性与科学性?


FAQs

  1. 问题:平流式隔油池的设计停留时间一般取多少?
    解答:根据《室外排水设计规范》(GB 50014-2021),含动植物油废水的停留时间通常取0.5~1.5小时,含石油类废水取1~2小时,实际设计中,为兼顾处理效果与池体尺寸,一般推荐取1小时(对应24小时处理量)。

  2. 问题:如何计算油水分离效率?
    解答:油水分离效率( eta )取决于油滴上浮时间( t{text{up}} )与池内停留时间( t{text{ret}} )的关系,首先通过斯托克斯定律计算油滴上浮速度( v0 ),再计算( t{text{up}} = L/v_0 )(( L )为池体长度,( v0 )为油滴上浮速度);池内停留时间( t{text{ret}} = L/v )(( v )为设计水流速度),当( t{text{ret}} geq t{text{up}} )时,分离效率( eta approx 100% );否则( eta = (t{text{ret}}/t{text{up}}) times 100% ),实际工程中,因油滴直径分布及水流扰动等因素,推荐( eta geq 90% )。

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