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三相分离技术 - 离心分离法
栏目:行业新闻 阅读: 日期:2021-03-22

所谓离心分离法是借助离心分离设备来对含油污泥中不同密度的成分进行分离,离心设备提供高 转速和离心力。离心得到的油可以回收利用,而水和固体需要继续处理。为了提高离心分离的效率, 通常伴有加热辅助进行降粘,或添加有机溶剂、表面活性剂、破乳剂等来提高脱水效果[30,31]。离心分 离法的工艺流程如图 3 所示。

三相分离技术 - 离心分离法(图1)

含油污泥在形成阶段,会受到剪切作用,再加上其中含有胶质、沥青、有机酸等天然乳化剂[32], 这一情况使得油和水之间形成了 W/O 型乳化液。单纯地依靠离心力来进行油水分离非常困难,对后 续的加工也会带来很大影响。为了提高分离效率,在分离之前需要对含油污泥进行预处理,包括对含 油污泥进行降粘、破乳。一般加热就能达到降粘的效果,破乳则通常有化学破乳、物理破乳、生物破乳等。

作为离心分离预处理的一个操作,调质和化学清洗是有分别的。虽然两者都用了化学试剂来达到 脱固、破乳等效果,但是化学清洗着重于三相完全分离,最终达到自然沉降的目的。调质作为机械分 离的预处理,要加入絮凝剂等使三相的密度差增大,更容易进行离心或旋流操作。即化学清洗需要加 入清洗液、表面活性剂(增大固体润湿角的作用)、破乳剂等,调质则需要加入破乳剂、表面活性 剂、调节剂、絮凝剂等化学添加剂。两者流程中都可以进行离心、旋流分离。其中破乳剂即为破乳型 表面活性剂,化学破乳就是向含油污泥中加入破乳型表面活性剂。该方法可以有效且迅速地破坏油水 界面,达到油水分离的效果,破乳后的含油污泥可通过重力沉降或离心分离实现最终的三相分离。

依靠离心力来分离的离心机器通常为离心机以及旋流器[29]。离心机相比于旋流器其优势在于分离 粒径更小、常规流量更大,并且单位体积的处理量优于旋流器。但是旋流器的应用更加广泛,这主要 基于以下三方面原因:多数情况下,离心机在粒径上表现的优良性能并不必要;离心机需要消耗大量电能使之高转速旋转而水力旋流器则不需要;离心机比水力旋流器昂贵[33]。因此目前旋流分离法仍然是最合适的离心分离方法。

旋流分离技术可以分为静态旋流分离技术和动态旋流分离技术。如图 4 为静态旋流器的原理图,其主要优点为:质量轻,体积小,结构紧凑;易于设计,维修费用低;调节控制简便,对基础运动不 敏感。但其处理能力变化范围小,混合液体的浓度变化不宜过大,需要足够的入口压力,因此也有一定的局限性。

三相分离技术 - 离心分离法(图2)

相比于静态水力旋流器,动态水力旋流器多了运动部件,能拥有更加强大的离心力场,动态旋流 分离器在保留了静态旋流分离技术优点的基础上,还具有处理量变化更加灵活,可分离更细小的油 滴,压力损失小等优点。此外,由于其外壳旋转还拥有分离效率更高,所需工作压力小,能耗少等特点。

复合式水力旋流器结合了静态、动态的特点,其针对实际要求将两种技术的优点组合,得到了种 类多样的旋流器类型。研究表明复合式水力旋流器在离心力场强度、流场动能补偿、分离效率等方面 均具有一定的优势[34,35]。蒋明虎等人[35]通过实验得出复合式水力旋流器的性能优于同一结构参数的静 态水力旋流器,也有部分学者针对具体工况设计旋流器,并取得了不错的效果。

张学鲁[36]研制了针对稠油污水处理工程的旋流反应器,使水处理药剂能够充分反应并截留大部分 悬浮物,提高了水处理效果。肖楠[37]根据具体的实验条件设计了复合式水力旋流器。Jia 等[38]采用三 相离心机对含油污泥进行处理,通过参数优化,满足了污泥、油水三相分离的要求。结果表明,当输 入量低于 5m3/h 时,且三相离心机在最优操作参数设定下,离心处理后含油污泥含水率由 98%降至 70%以下,达到了减量化、无害化处理的目的。

离心分离法常与其余工艺结合,效果较为显著。Zhang[39]在实验研究中将超声处理技术与旋流分 离技术结合在一起在最佳工艺条件下,离心出口污泥含油率小于 2%。Li 等[40]提出了一种水热-水力旋 流器工艺来加强渣油加氢处理废催化剂的管理。在最佳条件下,人工系统和真实系统对污染烃的去除 率分别为 93.5%和 70.3%。

含油污泥离心分离是较为清洁、成熟的技术,其高效、简单、快捷、处理量大,无需大量化学试 剂,设备占用空间小,适用于规模化处理含油污泥。但是为了提高离心分离效率,需要消耗很多能量 来提供足够的离心力促使含油污泥中三相的分离。另外,离心机的运行会造成噪声污染,而且设备维 护成本高,旋流器在这方面更有优势。此外,离心分离要达到高分离效率需进行破乳、降粘预处理, 但是此技术无法处理重金属,并且预处理阶段的添加剂也会造成处理成本增加[1,41-46]。

标签: 三相分离技术 离心分离法 含油污泥 油水三相分离 旋流分离技术

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