工業(yè)油水分離機(jī)的概述:
隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展和環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng),油水分離技術(shù)更受到人們的重視。含油污水分離可以達(dá)到一進(jìn)二出的效果,進(jìn)入的是含油污水。上出分離的油(如再分離水得到清潔的油)下出潔凈的水,即節(jié)能又環(huán)保。
油和水的結(jié)合是兩者不相溶液體的混合液體。水以極小的液滴分散于油中,稱“油包水”型(符號(hào)是W/O),水是分散相,油是連續(xù)相;我們這里探討的是油以極小的液滴分散于水中,稱“水包油”型,(符號(hào)是O/W)此時(shí)油是分散相,水是連續(xù)相。 油在水中的形式可劃分為五種物理形態(tài):
游離態(tài)油(浮油):油的粒度≥100μm,,以連續(xù)相的油膜漂浮在水面上,靜置后能較快上浮。約占污水中油類的60% 。
分散態(tài)油:油的粒度10—100μm的細(xì)微油滴,在水中穩(wěn)定性不高,靜置一段時(shí)間后相互結(jié)合形成浮油。
乳化態(tài)油:油的粒度小于10μm大部分是1—2μm。這種水包油的乳化狀態(tài)是很穩(wěn)定的。
溶解態(tài)油:油的粒度比乳化態(tài)油滴還小,油在水中的溶解度是很低的一般只有5-10 mg/L。是真正溶解于水的油。
固體上的附著油:它是以固體為核而形成的,也就是說水中包著固體顆粒上的油。
油水分離的重力理論基礎(chǔ):
油滴的浮升分離,對(duì)一定粒徑的油滴來說,根據(jù)Stokes(斯托克斯)定理,其脫除效率由下列公式(適用于游離態(tài)油)表示:
ηi=(ρ-ρ。)g di2 A/18 μ Q
ηi一粒徑為di的油滴脫除效率
di一油滴粒徑,m
ρ,ρ。一水及油的密度,kg/m3
g一重力加速度,m/s
A 一浮升面積,m2
μ一水的粘度,Pa·s
Q一污水處理量,m3/s
從該定律公式中可以看到,要提高液粒的浮升效率,只有通過凝聚使顆粒聚合增加粒徑來實(shí)現(xiàn),油滴粒徑越大,成平方的影響油滴脫除效率。所以要破乳聚結(jié)使油滴粗粒化。水油的密度差越大,則脫油效率也越高,也就是說油的密度差越大,油滴脫除效率越高,例如柴油就比植物油脫除效率高。
工業(yè)油水分離機(jī)的步驟:
第一步是除浮油,重力分離利用油水兩相的密度差及油和水的不互溶性進(jìn)行分離的。油滴從水中分離出來的油滴粒徑越大,越容易從水中分離出來;油滴粒徑越小,分離難度越,分離越難。 離心法:用油和水的密度差,液體在離心力的作用下進(jìn)行分離。
當(dāng)油含量很高時(shí)(3000~15300ppm) ,用油水旋流器,旋流管的分離效率可達(dá)99%以上(游離狀態(tài)的油)。液流由直線轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚傩D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),經(jīng)分離錐后流道截面的逐漸縮小,液流速度逐漸增大形成螺旋流態(tài),油受到的離心力小,聚結(jié)在中心區(qū),從油出口排出.水受到的離心力大,聚集在旋流器四壁區(qū),從尾管排除,實(shí)現(xiàn)了油水的分離。
刮油法:用親油的不銹鋼帶或不銹鋼圓盤把水中浮油帶出來刮走。
第二步要進(jìn)行固液分離,把大于5μm 的固體顆粒從液體中除掉。因?yàn)楣腆w顆粒上的水包油是無法破開的。我們?cè)谟幂^高精度的過濾器進(jìn)行固體顆粒分離時(shí)發(fā)現(xiàn)也有破乳聚結(jié)的效果。
第三步要進(jìn)行破乳聚結(jié),用親油疏水的3—5μm細(xì)纖維濾層把乳化的水包油切開。破乳后的小油液滴很快接近纖維或接近已附著在纖維上的油滴,由于過濾是從內(nèi)向外,從密到稀的擴(kuò)散作用,小油滴和聚結(jié)材料碰撞,吸附在聚結(jié)材料表面逐漸增大。當(dāng)吸附力小于水流牽引力時(shí),這些聚結(jié)的大油滴從聚結(jié)材料上脫落。液體壓力把液滴從纖維表面釋放出來,到下一層間隙大的纖維上粘附增的更大。這樣的深層擴(kuò)散多次形成了較大的油滴。實(shí)現(xiàn)了初步的聚結(jié),也就是說油滴還不很大。水的混合層。當(dāng)油層較厚時(shí),油位控制器發(fā)出信號(hào),打開排油閥排油。含有微量油的水流向下游流出。
第四步是進(jìn)一步的聚結(jié)(粗粒化),我們采用多根親油的細(xì)長(zhǎng)管,含小油滴的水油混合液從細(xì)管的下端向上流動(dòng)。液體在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)小油滴的碰撞,形成大油滴和粘附在親油的管壁上油滴流動(dòng)較慢也形成大油滴,快速上升到上部小孔處流出時(shí),由于比重差,水往下流,油往上聚集。這里可以明顯的看到油層、水層和油水的混合層。
第五步是更精細(xì)的破乳聚結(jié),親油疏水的纖維層要厚,組成是內(nèi)密外疏,達(dá)到精細(xì)的破乳聚結(jié)目的。這里的流速更要低,總效果含油量可以從5000ppm達(dá)到1-2ppm。過濾比可以達(dá)到β≥2000。