油水废液分离的方法
1油水废液的来源和危害
油水废液不仅会带来严重的经济问题,而且对生态环境也会造成破坏,因此,油水废液必须经过处理分离达标后才能排放到环境中,或者再利用。
(1)在餐饮、化工、工业生产等很多行业都会产生大量的含油废水。此外,油船泄露事故也会对海洋造成很大污染。含油废水不仅对生态环境造成严重破坏,而且也会对人类健康造成损害。
①石油化工行业。从石油开采到加工生产消费,几乎每个过程都会产生含油废水。比如,现阶段,我国大部分的陆上油田已经进入到开发后期,含水达到80%-90%,油田含水率的上升,不仅给油田的开采带来很严重的经济问题,而且更增加了油水分离的难度。
②化工制药行业。在制药过程中,从原料预处理、合成反应到产物提纯等过程中都会使用大量水和有机溶剂,甚至于强酸、强碱,所以就会产生大量的或含有强酸、强碱的含油废水。
含油废水对生态环境以及人类健康都会造成严重的损害。如果我们的日常饮用水受到含油废水的污染,则对人体的健康危害非常大,甚至可能致癌;如果含油废水排到江河湖泊,则会对水体的生态环境造成严重的破坏,使水体质量严重下降;若含油废水进入到土壤,则油渍将沉积在土壤和作物表面,使之不能与外界空气有效交换,而影响作物生长,甚至导致其死亡。
(2)此外,在液压和润滑系统中,若油中有少量水分,则水会与油液中的金属硫化物和氯化物作用产生酸性物质,对元件产生腐蚀作用,而且会使油液乳化降低油液的润滑性能。在低温工作环境下,油粒中的微小水粒会结成冰粒、从而堵塞控制元件的小孔和间隙,引起系统故障。
2常见油水分离方法
油水二者是不相溶的,油和水的混合液分为两种,一种是“水包油”型(,油以极小的液滴分散于水中,水为连续相,油为分散相;另一种是“油包水”型,油为连续相,而水为分散相。油水分离方法随着油和水之间的存在状态的不同而有所差异。常见油水分离方法有重力和离心分离法、气浮分离法、化学法等。
对于“O/W,型油水混合物,油相在水相中有四种不同的存在状态:(1)游离态油(浮油),油珠粒径≥100μm,静止后很快上浮分层;(2)分散态油,油珠粒径在10-100μm之间,在水中的稳定性不高,静止一段时间后相互结合成浮油;(3)乳化态油,油珠粒径≤10μm,很稳定的存在于水中;(4)溶解态油,油珠粒径比乳化态油还小,是真正溶解于水中的油。
对于“油包水”型油水混合物,水相在油相中有三种不同的状态,即游离态、乳化态和溶解态。
(1)重力分离法
重力分离是在重力作用下,根据油水两者密度不同,油相较轻上浮、水相较重下沉而进行分离的。在重力沉降的过程中,分散相颗粒的沉降效果不仅与颗粒的沉降速度有关还和沉降池面积有关,是二者的函数,这就是著名的“浅池理论”,在这一理论的基础上,1950年,某公司设计出平行板捕集器,可除去水相中粒径为60μm的油滴。然而,重力分离仅可除去含油废水中的浮油以及大部分分散态油,且需要很长时间静置。
(2)离心分离法
高速旋转的油水混合液,由于水和油密度的不同,导致油和水产生不同的离心力而进行分离的。离心法在很短的时间内可以有效地分离自由状态和乳化状态的油或水,分离效果好。缺点是离心设备中有运动部件,所以对于日常的维护较为困难。常用的离心设备有蝶式离心油水净机和水力旋流分离器。有资料显示,国外现己有可提供相对离心力在3000以上的蝶式离心净油机,转速可达4000~12000r/min。水力旋流器具有分离效率高、停留时间短、体积小、质量轻等特点。
(3)电脱分离法
其原理是将油水乳状液(W/O型)置于高压的直流或交流电场中,水滴在电场力的作用下,油水乳状液的界面膜强度受到破坏,使水滴更易“逃离”,增加了水滴的碰撞几率、合并聚结沉降分离。但不能处理含水量较高的原油乳状液,且耗能较高,适用于含水量低的W/O型乳化液。
(4)气浮分离法
其原理是向含油废水中加入一定量空气,使其形成大量的微小气泡,气泡会与密度更为接近的油相结合,增大油与水的密度差,气泡和油上浮,达到油水分离的效果。根据气泡产生方式的不同,一般将气浮法分为溶气、布气和电气浮等三种方法。当一个或多个气泡和油滴结合会增加油滴的上升速度,加速分离,从而可脱除粒径比50μm小得多的油滴。
(5)聚结分离法
聚结分离法,也称粗粒化分离法。通过不同方法将不互溶的流体体系中含量较少的、分散于连续相里的颗粒由小变大的过程。润湿聚结和碰撞聚结是聚结过程的两种表现形式。
润湿聚结是利用油和水对固体材料润湿性的差异。较易润湿材料的液体先在材料表面润湿吸附,后续液滴与先吸附的液滴聚结长大,当液滴达到一定程度后,在重力或浮力和在流体剪切力的共同作用下,从聚结表面分离。
碰撞聚结是液滴在一定接触时间、外力撞击或挤压等条件作用下,破坏油水界面,从而发生聚结。
然而,在聚结分离应用的过程中,润湿聚结和碰撞聚结一般共同作用。现在应用于油水分离的主要聚结技术有重力场聚结和电场聚结两种。
(6)化学法
向含油废水中加入絮凝剂,絮凝剂水解形成带正电荷的胶团,然后与带负电荷的乳化态油电中和作用,从而使油粒聚集上浮,达到油水分离的目的。这种方法主要针对含油废水中粒径极小油滴的分离。该分离方法引入其他物质,带来二次污染,不易后续处理等缺点。
(7)真空净油
真空净油原理是利用油水二者的饱和蒸汽压的不同从而使油液中的水分离出来,是目前油液脱水的有效办法。通过抽真空的方式,降低压力到水的饱和蒸汽压以下,油液中的分散态水将发生汽化,从而以水蒸气的形式从油液中分离。也可向油液底部通入空气并形成大量气泡,通过气泡将水分子带到液面的方法提高脱水效果。
(8)膜分离法
将膜分离应用于油水分离是一种比较新的方法。膜分离技术是利用膜的选择透过性,选择透过和需要截留的物质进行分离。一般的膜分离过程为微滤、超滤和反渗透等。根据水中油滴粒径来确定分离方法。膜分离过程具有没有相变化,分离过程能耗少,分离效果好等优点。
然而,在油水废液的处理方法中,单个的分离方法往往达不到所要求排放的标准,需要多个分离方法进行组合使用。比如,波纹板聚结油水分离技术是将重力分离和聚结分离结合的一项油水分离方法。该方法以stokes原理、“浅池原理”和聚结原理为理论基础。某公司设计出了一种新型的聚结板分离器。其中的聚结原件采用由玻璃纤维制作的V型板,采用多层板组,板组流道距离不等,聚结的油滴从波峰处的散液孔溢出。从而实现油水分离。该设备处理后含油量稳定在50mg/L 。
王某针对不同粒径的油滴采用不同的油水分离技术,对几种油水分离方法进行组合油水分离,油水旋流器→固液分离→破乳聚结→粗粒化→更精细的破乳聚结→吸附工艺,经过该工艺处理后的含油废水从总含油量5000ppm下降到1-2ppm。
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