本发明属于水利水电行业废水处理，具体涉及一种水利水电工程机组含油废水分级处理系统及方法。
背景技术：
1、水利水电工程为非污染生态影响工程，对于水利水电工程的机电设备而言，仍存在污染物不正常排放的可能，尤其是机电设备产生的含油废水，如：机组轴承密封磨损、油管路破损、事故维修、火灾消防等产生的含油废水。水利水电工程渗漏排水系统的管路接口复杂，管路系统贯穿厂房的各角落，有来自机组顶盖自流排水，有来自厂房各层排水沟的渗漏排水，这些水源均可能带来设备和管路的污油。若不能得到有效处理就直接排放到水体，将造成水体污染。尤其是在遇到水源地等敏感环境保护目标时，应采取含油废水处理工程，消除水利水电工程运行期含油废水对水体水质的影响。随着人类环境意识的提高和对环境保护的重视，水利水电工程机电设备运行中的含油废水进行处理已成为水利水电工程设计的一项重要工作内容。
2、目前，如何有效对水利水电工程运行期产生的机组含油废水进行处理，是水利水电工程环保设计亟需解决的关键技术问题。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种水利水电工程机组含油废水分级处理系统及方法，可有效解决上述问题。
2、本发明采用的技术方案如下：
3、本发明提供一种水利水电工程机组含油废水分级处理系统，包括全自动隔油调节单元、沉淀池(2)、浮油分离器(3)、第一中间水箱(4)、浮油收集罐(5)、管道过滤器(6)、破乳分离处理单元、第二中间水箱(8)、核桃壳过滤器(9)、清水池(10)和废油桶(14)；
4、所述全自动隔油调节单元进行油、水分离，其分离后的废油出油端连接到所述浮油分离器(3)的进油端；所述浮油分离器(3)进行油水分离，其分离后的废油出油端连接到所述废油桶(14)，其分离后的废水回流到所述全自动隔油调节单元的进水端；所述全自动隔油调节单元分离后的废水出水端连接到所述沉淀池(2)的进水端；所述沉淀池(2)进行泥、水分离，其分离后的上清液出水端连接到所述第一中间水箱(4)的进水端，其分离后的含油污泥外排；所述第一中间水箱(4)的浮油溢流端连接到所述浮油收集罐(5)的进油端，所述浮油收集罐(5)的浮油排油端连接到所述废油桶(14)；所述第一中间水箱(4)的下层水相连接到所述管道过滤器(6)的进水端，所述管道过滤器(6)的排水端连接到所述破乳分离处理单元的进水端；所述破乳分离处理单元进行油、水分离，其分离后的油体连接到所述废油桶(14)，其分离后的水体连接到所述第二中间水箱(8)的进水端；所述第二中间水箱(8)的排水端连接到所述核桃壳过滤器(9)的进水端，所述核桃壳过滤器(9)的排水端连接到所述清水池(10)的进水端。
5、优选的，所述全自动隔油调节单元包括全自动隔油调节池(1)、全自动隔油调节池提升泵(11)、废油提升泵(15)、废油出水管(16)、油水分离室(30)、废水室(31)、集油池(32)、进水管(33)、进水调节阀(34)、挡板(35)、搅拌机(36)、全自动隔油调节池出水管(37)、盖板(38)和通气管(39)；
6、所述全自动隔油调节池(1)内固定设置所述挡板(35)，所述挡板(35)的底部与所述全自动隔油调节池(1)的池底之间具有间隔，所述挡板(35)的顶面高于设计水面，所述挡板(35)的底面低于设计水面，通过所述挡板(35)，将所述全自动隔油调节池(1)分隔为油水分离室(30)和废水室(31)，所述油水分离室(30)和所述废水室(31)的下部通过所述间隔连通；
7、所述油水分离室(30)分别连通所述进水管(33)和所述通气管(39)；所述进水管(33)安装所述进水调节阀(34)；
8、所述油水分离室(30)内部靠近所述挡板(35)的位置固定设置所述集油池(32)，所述集油池(32)的底部与所述油水分离室(30)底部固定，所述集油池(32)的顶面与设计水面同高；
9、所述集油池(32)的底部安装所述废油提升泵(15)；所述废油提升泵(15)的出水端通过所述废油出水管(16)与所述浮油分离器(3)的进油端连通；所述浮油分离器(3)的排水端连通到所述油水分离室(30)的进水端；所述浮油分离器(3)的排油端连接到所述废油桶(14)；
10、所述废水室(31)内设置搅拌机(36)；所述废水室(31)的靠近出水的底部安装所述全自动隔油调节池提升泵(11)；所述全自动隔油调节池提升泵(11)的出水端通过所述全自动隔油调节池出水管(37)连接到所述沉淀池(2)的进水端；所述油水分离室(30)和所述废水室(31)的顶部设置一体的所述盖板(38)。
11、优选的，所述第一中间水箱(4)和所述管道过滤器(6)之间的输水管道安装第一中间水箱加压泵(12)；所述第一中间水箱加压泵(12)和所述核桃壳过滤器(9)之间的输水管道安装第二中间水箱加压泵(13)。
12、优选的，所述破乳分离处理单元包括破乳分离器罐体(7)、破乳分离器排水管(18)、破乳分离器排油管(19)、顶部进料管(22)、导流锥形件(24)、油水分离膜(25)、分流环(26)、分料管(27)和导流管(29)；
13、所述破乳分离器罐体(7)的顶部中心连通设置所述顶部进料管(22)；所述破乳分离器罐体(7)的内部并且位于所述顶部进料管(22)的下方，设置与所述破乳分离器罐体(7)的环向内壁紧贴的所述分流环(26)，所述顶部进料管(22)的出料端与所述分流环(26)之间，呈辐射状连通多个所述分料管(27)；所述分料管(27)倾斜设置；所述分流环(26)的下方设置所述油水分离膜(25)；所述油水分离膜(25)的下方设置所述导流锥形件(24)，所述导流锥形件(24)的下表面边缘分散连通多个垂直设置的所述导流管(29)；
14、所述破乳分离器排油管(19)的进油口位于所述油水分离膜(25)的中心正下方，并与所述油水分离膜(25)的中心连通；所述破乳分离器排油管(19)的排油口从所述破乳分离器罐体(7)的底部伸出，并连接到所述废油桶(14)；所述破乳分离器罐体(7)的下部侧壁开设所述破乳分离器排水管(18)，所述破乳分离器排水管(18)与所述第二中间水箱(8)连通。
15、优选的，所述油水分离膜(25)为锥形漏斗形状，锥表面为油水分离膜部位，锥底为油相聚集位置，锥底设置导管；
16、所述导流锥形件(24)为锥形坡面，其锥顶位于所述油水分离膜(25)的锥底的正下方，并且，所述导流锥形件(24)的锥顶开设用于油相通过的通孔；
17、在所述破乳分离器排油管(19)的靠近进油口的位置，可上下滑动套设安装分布板(23)，所述分布板(23)位于所述导流锥形件(24)的下方，所述分布板(23)开设分布孔；所述破乳分离器排油管(19)的外部且位于所述分布板(23)的下方，滑动安装漂浮环(28)；所述破乳分离器罐体(7)的侧壁开设侧部进料管(17)；所述侧部进料管(17)位于所述导流管(29)的下方；所述破乳分离器罐体(7)的侧壁开设观察窗(20)；所述破乳分离器罐体(7)的底部安装支撑腿(21)。
18、优选的，还包括隔油池油泥水实时监测设备、破乳分离器油泥水实时监测设备、plc控制柜(45)和计算机(46)；
19、所述隔油池油泥水实时监测设备包括第一带刻度玻璃器具(40a)、第一摄像机(41a)、第一取样调节阀(42a)和第一数据线(43)；
20、所述第一带刻度玻璃器具(40a)和所述第一摄像机(41a)设置于具有均匀光源的密闭空间，取样管的一端与安装于全自动隔油调节单元的进水管道的第一取样调节阀(42a)连通，取样管的另一端伸入到所述第一带刻度玻璃器具(40a)的内部；所述第一摄像机(41a)的采集视野朝向所述第一带刻度玻璃器具(40a)，所述第一摄像机(41a)通过所述第一数据线(43)与所述plc控制柜(45)连接；
21、所述破乳分离器油泥水实时监测设备包括第二带刻度玻璃器具(40b)、第二摄像机(41b)、第二取样调节阀(42b)和第二数据线(44)；
22、所述第二带刻度玻璃器具(40b)和所述第二摄像机(41b)设置于具有均匀光源的密闭空间，取样管的一端与安装于破乳分离处理单元的进水管道的第二取样调节阀(42b)连通，取样管的另一端伸入到所述第二带刻度玻璃器具(40b)的内部；所述第二摄像机(41b)的采集视野朝向所述第二带刻度玻璃器具(40b)，所述第二摄像机(41b)通过所述第二数据线(44)与所述plc控制柜(45)连接；所述plc控制柜(45)与所述计算机(46)连接。
23、本发明还提供一种所述的水利水电工程机组含油废水分级处理系统的方法，包括以下步骤：
24、步骤1，含油废水通过压力流进入全自动隔油调节单元；全自动隔油调节单元对含油废水进行油水分离，分离得到的浮油流入浮油分离器(3)；由于浮油含水率较高，经浮油分离器(3)进行浮油分离，分离得到的浮油流入废油桶(14)，分离得到的废水回流到全自动隔油调节单元的进水端；全自动隔油调节单元分离得到的废水流入到沉淀池(2)；
25、通过全自动隔油调节单元进行油水分离，去除粒径为50μm以上的悬浮油；
26、步骤2，沉淀池(2)对流入的废水进行沉淀，沉淀池(2)内的上清液溢流至第一中间水箱(4)；沉淀池(2)下端的含油污泥外排进行资源化利用；
27、步骤3，第一中间水箱(4)内的废水流入管道过滤器(6)，进一步去除悬浮物；第一中间水箱(4)内的浮油溢流入浮油收集罐(5)，经浮油收集罐(5)提出的浮油收集到废油桶(14)；
28、步骤4，管道过滤器(6)对废水进行过滤，过滤后的废水流入破乳分离处理单元；
29、步骤5，破乳分离处理单元对含油污水中乳化油进行破乳，破除乳化油水表面膜张力，形成微细体积的游离形态的油微粒，众多的油微粒进行合并，形成可见的油团，实现油水分离，破乳分离处理单元分离后的废油流入废油桶(14)，破乳分离处理单元分离后的废水流入第二中间水箱(8)；
30、通过破乳分离处理单元处理后，去除粒径为10μm以上的浮油、分散油及乳化油；
31、步骤6，第二中间水箱(8)内的废水流入核桃壳过滤器(9)；
32、步骤7，核桃壳过滤器(9)对流入的废水进行过滤，通过核桃壳表面的亲油性质，在结合力作用下废油被吸附在核桃壳表面，实现过滤废水中的残余油的效果，过滤后的废水流入清水池(10)；
33、步骤8，清水池(10)内的清水达标排放或者回用。
34、优选的，还包括隔油调节池油泥水实时监测步骤和破乳分离器油泥水实时监测步骤：
35、通过隔油调节池油泥水实时监测设备对全自动隔油调节单元的油泥水进行实时监测，具体为：从全自动隔油调节单元的进水端实时取样，并采集得到取样样本的废水图像，对废水图像进行实时分析，得到油层厚度和泥层沉降厚度，根据分析到的油层厚度和泥层沉降厚度，对全自动隔油调节单元的进水流速进行调节，使进水流速能够保证全自动隔油调节单元的最佳分离效果；
36、通过破乳分离器油泥水实时监测设备对破乳分离处理单元的油泥水进行实时监测，具体为：从破乳分离处理单元的进水端实时取样，并采集得到取样样本的废水图像，对废水图像进行实时分析，得到油层厚度和泥层沉降厚度，根据分析到的油层厚度和泥层沉降厚度，对破乳分离处理单元的进水流速和破乳剂加药量进行调节，使进水流速和破乳剂加药量能够保证破乳分离处理单元的最佳分离效果。
37、优选的，采用以下方法，对废水图像进行实时分析，得到油层厚度和泥层沉降厚度：
38、步骤9.1，使用高清摄像头采集得到废水图像；
39、步骤9.2，对废水图像中每个像素点(x，y)采用下式进行高斯模糊处理，得到处理后的像素点p(x，y)，从而得到多个处理后的像素点p(x，y)组成的高斯模糊处理后的废水图像，该高斯模糊处理后的废水图像的油膜、水层和泥层边缘更加清晰；
40、
41、其中：x，y表示废水图像中像素点的图像坐标，σ为高斯核函数标准差，计算方法为：使用3×3高斯卷积核对像素点(x，y)进行模糊处理，根据3×3高斯核计算σ数值；
42、步骤9.3，对高斯模糊处理后的废水图像进行颜色空间转换，将高斯模糊处理后的废水图像中的每个像素点从bgr颜色空间转为hsv颜色空间，得到颜色空间转换后的废水图像，具体方法为：
43、步骤9.3.1，对于每个像素点p(x，y)，具有b通道值、g通道值和r通道值；取b通道值、g通道值和r通道值的最大值，作为图像亮度值v，公式为：v＝max(b，g，r)；
44、步骤9.3.2，采用下式，得到像素点p(x，y)的图像饱和度s：
45、
46、步骤9.3.3，采用以下方法，得到像素点p(x，y)的色相h：
47、判断步骤9.3.1得到的图像亮度值v是否为b通道值、g通道值和r通道值的最小值，如果是，则令色相h为0；如果不是，则采用下式，得到色相初始值h”：
48、if v＝＝r，
49、if v＝＝g，
50、if v＝＝b，
51、如果色相初始值h”＜0，则令色相h＝h”+360，使色相h在(0，360)取值范围内；如果色相初始值h”＞0，则令色相h＝h”-360，使色相h在(0，360)取值范围内，由此得到色相h；
52、步骤9.4，确定油膜在hsv颜色空间的颜色范围，包括油膜低阈值颜色(h1，s1，v1)和油膜高阈值颜色(h2，s2，v2)；
53、确定泥层在hsv颜色空间的颜色范围，包括泥层低阈值颜色(h3，s3，v3)和泥层高阈值颜色(h4，s4，v4)；
54、步骤9.5，根据步骤9.4确定的油膜低阈值颜色(h1，s1，v1)和油膜高阈值颜色(h2，s2，v2)，对步骤9.3得到的废水图像进行颜色匹配，方法为：在油膜低阈值颜色(h1，s1，v1)和油膜高阈值颜色(h2，s2，v2)之间取值，创建第一个掩膜mask1，采用第一个掩膜mask1对步骤9.3得到的废水图像进行颜色匹配，从步骤9.3得到的废水图像中获得匹配的第一掩膜截留区域，该第一掩膜截留区域即为从步骤9.3得到的废水图像中提取的油膜区域；
55、根据步骤9.4确定的泥层低阈值颜色(h3，s3，v3)和泥层高阈值颜色(h4，s4，v4)，对步骤9.3得到的废水图像进行颜色匹配，方法为：在泥层低阈值颜色(h3，s3，v3)和泥层高阈值颜色(h4，s4，v4)之间取值，创建第二个掩膜mask2，采用第二个掩膜mask2对步骤9.3得到的废水图像进行颜色匹配，从步骤9.3得到的废水图像中获得匹配的第二掩膜截留区域，该第二掩膜截留区域即为从步骤9.3得到的废水图像中提取的泥层区域；
56、步骤9.6，对第一掩膜截留区域进行分析，提取得到油膜轮廓，对油膜轮廓进行分析，得到油膜厚度；对第二掩膜截留区域进行分析，提取得到泥层轮廓，对泥层轮廓进行分析，得到泥层厚度。
57、本发明提供的一种水利水电工程机组含油废水分级处理系统及方法具有以下优点：
58、本发明提供的一种水利水电工程机组含油废水分级处理系统及方法，能够有效处理水利水电工程机组含油废水，针对不同形态的油进行分级处理，将油、悬浮物和计算机视觉结合，实时监测油、泥、水，具有处理效果好、运行稳定、效率高和精准集油的特点。同时，采取适用水利水电工程机组含油废水的技术参数。