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高效油水分离器结构性能研究

时间:2020-02-18 02:48

  高效油水分离器结构性能研究_能源/化工_工程科技_专业资料。维普资讯 第 9卷 第2 期 北球 油 化 J : 学院 学报 J o u r n a [ o f B e i j i n g I n s

  维普资讯 第 9卷 第2 期 北球 油 化 J : 学院 学报 J o u r n a [ o f B e i j i n g I n s t i t u t e o f Pe t r o — c he mi c a l Te c hno l o gy Vo I . 9 N O. 2 De c .2 0 0 1 2 0 0 1年 1 2月 高效 油水 分 离 器结 构 性 能研 究 曹建砖 孕 卫 清 韩 菊 ( 北 京 油 化 L 学院机械 I 程系, J E 京 1 0 2 6 0 0 ) ( 华 北 油学 啧 机 械 科 , 天津 3 0 1 5 0 7 ) 摘 要 沾 水分 离器 的 结 啕 性能魁 污 水 除泊 技 术 巾的 个 关 键 题 , 长 期 以 来受 到 研 究 者 的 高 度 重 观 通 过 对 污水 除 油 技 术 的强 化 分 , 设 计 果 用 斜 通 道 波 纹 板 填 斟 牛 为 内部 分 离组 件 的 新 型 由 水 分离 器 . 日 J 于液 流 在 组 什 内的 流 动 形 态提 供 r频 繁 的油 摘 之 间 碰 撞 聚 结 和 汕漓 在 波 纹 板 上 粘 附 聚结 会 , 通 过 对 实 验模拟装置的结构性能研究 . 该分 离器 具有螳 岛的丹离散率和较好 的结构性能 : 关 键 词 中 图 法 分类 号 油水分 离:披纹板填 抖 ;结构悱能 T Q0 2 8 5 5 油 水分 离器是 一种含 油 污水 处理 设 备 , 在 油『 r 『 、 炼J ‘ 、 化工、 饥械和轻 l : 等 部 门 的 龠 油 污 水 处 理 中 应 用 广 泛 。随 着 牛 产 的 不 断 发 展 油的 密 度差 异 , 使含 油 污水 中的 油 滴 设备 上浮 『 除 去 油 滴在水 中的浮 升速度 . 依据斯 托克 斯定律 ( S t o k e s ) . 为 = 8 r x , t 环境保护 卜 『 益严 格 , 开发高 效 的含 油 圬水 处理设 备和技术 , 硅得尤 为 霞要 对 丁液 液 非均 相 分离 的 污 水除 油 , 最 常用 最 经济 的分 离 法 是 秀力 法 。 即 利用水 和油 的街度 小州 。 使 水中分散 悬 浮的油滴 浮升 而将其分 离 。 恨据 ” 浅 池 原理 ” . 水 中分 散 油 滴 的 浮 升分 离 效率 只 』 式 巾 d . ㈩ 油滴 浮丁 卜 速度 ( m/ s ) ; 油滴粒径 ; P 一 水 的密 度( k g / m’ ) ; P 一 油 的 密 度 ( k g / m。 】 ; 一 油滴 的终端速 度 和 浮 升面 霉 : 有关 , 与浮 『 卜 高 度无关 1 。根据 这 ‘ 原理设 计 开发 的多 层波纹 饭油水分 离器 . 存相 同处理 量下 , 町以脱 除牲径 更小 的油 滴 . 从而 提 高脱 除效 率 , 但 板距 缩 短 , 必 然带来 结 构上 的 复 杂和 困难 . 限 制 厂脱 油效 率的进 一 步提高 。强化 油水 重力分 离的 另 方 法是 聚结技 术 . 即细 小油 滴在 表 面 系油疏 水 固 体物 质 : 粘 附形 成大油滴 而 加快分 离过程 将 “ 浅 池 原理 ” 和 聚 结 技术 有 机地 结 合起 来’ , J r 拉 种 新 世的 高 救油 水分 离 没备 , 并 在模 拟 装 置上进 行 r结构 性能 的实验研 究 。 水 的耕度 ( P a . s j = 由式 ( 1 ) 见, 油 滴 龅径 越 小 , 油 的密 度 越 天 , 则油滴 的浮 升速 度 越慢 . 油滴 的 浮 T 分 离越 困 难 由式 ( 1 ) 呵以导 出 . 对 于 定粒径 的油 滴 米 说, 其脱 睁效率可 表示 为 一 二 ( 2、 1 8 / @ 一 式 巾 一粒径 为 d 的油滴脱 除效率 ; Q—— 含油 污水 处理量 ( m / s ) ; Ar 浮 升面积 ( m! ) 。 l 高效 波纹板 油水分 离技 术的 强 化分 析 】 . 1 重 力分离 的基本 原理 蘑力法 脱除水 巾油滴 的基本 原理是 利坩水 依据式 ( 2 ) , 重力 法 污 水除 油 过 程 的强 化 , 就n r 集 中 于以 F 两 个 方 面 1 . 2 污水除油 技术 的强化 分析 1 . 2 . 1 依据“ 浅池原理 ” 的改进 从式( 2 ) 可以看 出 : 油滴 的脱 除效率 只与 油 滴鸵径、 油 与 水 的 物 性、 处 理 量和 浮 升面 秘 有 收 稿 j期 : 2 U 0 1 0 2舶 关- 而 与浮升 高 度尢 关 这 就 是 昕 的“ 浅池 维普资讯 北 京 石油化 T学 院学 报 婵” 。 为此 , 可 以采 用 低浮升 高度的多 层板结 构 . 埔 夫 浮升面积 , 提 高油滴脱 除效率 由于 板组 、 量 直径 的减 小 . 可 使流 体 在较 大 流量 下 保持 层流状 态 , 也有 利于 油滴的 浮升 采用多层 波纹板 结札 J 可以脱除 的最 小油滴 糕径 叮由式 ( 3 ) 计算 : d 一 l S , . Q/ E n E LO — p 4 ) g 3 式 j 。 2 C 0 1 年第 9 卷 表 1 实验装置结构参数 9 —— 可 以脱 除 的戢小油滴 粒径 , I T I ; L, B—— 多 层 板 的 长 与宽 , I T I ; 一 —— 多层 板 的层数 从式( 3 ) 可 以看 出 往 多层板结构 中 . 层数 越 多 . 板i 越小. 在相 同处理 量 , 口 』 以完全 脱 除的油 滴 粒径 越 小 , 脱油 效 率越 高 ; 或者 层数 越 多 , 在 相阿脱油敛 率下 , 处 理 量 可 以增 加 , 停 留时 间 相 】 5 图 1 油 水 分 离 器 示意 阿 进 水口I 2 —— 进 水 宣 ; 3 ~一 集 油 窜 ; 4 垂 直板 组 ; 譬I 水 板 组 ; 6 —— 栅 格 —— 出 油 ¨ I 8 一 9 一 u 实验装 置特点 : ( 1 )波 纹 板 是 正 反 交 错 霍 置 放 八 波 备 内 . 应 缩短 。但是 , 在 一 定的设备 高度 内 , 增 加波 纹 板 层数 , 缩短板距 , 必然 带来要 固定 多层板 而需 的结构上 的复杂和 难 。 所以.? 般波纹 板 除油 装 置板距 多在 4 0 ~6 0 mm 1 . 2 . 2 采 用“ 聚结技 术 ” 从式( 2 ) 还 可 以看 到 : 油滴 粒径 越大 , 则 脱 不需 内部 固定支撑 , 使板距 尽 可能 小 . 提高 脱 油效率 ; ( 2 )在 进 水 端 加 装 ? 段 垂 直 放 哥 的 波纹 板, 有利 于液 流分布 均匀 ; ( 3 )采用表 疏 水 的塑料或 玻璃 钢制 作渡 纹板 ; 油效率越 高 。如 能使含 油污水 中的细 小油 滴台 并 为人浦滴 , 则能 使脱 油效率得到 较大 的提 高 , 这就 是油滴 的聚结 。其原 理是使 含油 污水通 过 由表 面 亲 油 的 固体 物 质 所 构 成 的 床 屠 , 水 中 细 小油滴就 会粘 附在 固体 床 层 表面 上, 逐 渐 积 累, 变 成大 油滴而得 以分 离 。但 采用聚结 技术 . ( 4 )采 用 波 高 较 小 的 波 纹 板 , 板 组 当 量 直 径小, 能在 较 大 处理 量 、 较 短停 留时 J 口 ] F. 保持 层流状 态 : ( j )液 流 在 波 纹 板 组 通 道 内 之” 字 形 流 动, 流 向和流 动截 面不断变化 , 为油滴在 波纹板 表 面的粘 附聚结 和 油滴之 间的碰撞 聚结提 供 r 更 多机会 , 油滴 在浮 升过程 中聚结 , 在 聚结 过程 中浮升 , 从 而有 效地提 高丁脱 油效 率 。 也有 限制 , B 流速不能过大 , 且 需 要 另 外 的 浮 升分离 空 间和定 期 反 洗 , 增 加 r投资 和 操作 费 用。 本项 目研 究 盼新 型 高效 波 纹 板 油 水 分 离 器, 正 是将“ 浅 池原理 ” 和“ 聚结技术 ” 结合起 来 . 采 用斜通 道波 纹板作 为分 离构 件 , 保 证 r在 3 实 验 流程 与 实 验 方 法 波纹板 油水 分离器 实验 装置流程 如 图 2所 示, 原 油 充分 分散 后 . 将 油水混 合液 引入 实验 装 定设 备容积 内 , 可提供 最大 的油滴浮 升面积 , 以 及尽 可能 多 的 油滴聚 结 机会 , 并 使得 水 中的 油 滴在浮 升 中聚 结 , 在聚结 中浮升 , 且内部液流 分 布均匀 , 防 止了液流的 短路和 淘流 , 故在较短 的 停 留时 间 内, 可获 得较高 的脱油 效率 。 置, 在 稳定条 件 下 , 记录 流量 、 温 度和进 、 出l l l i 差, 并取 进 、 出 口水 样 , 分析 其 含 油浓 度 和油 滴 粒 径 分 布 。水 中 油 的 浓 度用 分 光 光 度 汁法 测 定 . 油滴粒 径分市 用 自由浮升法测 定 , 并 用显 微照 相计 数 予以校 核 , 油的 相对 密 度 用相 对 密 度 瓶 测 定 2 实验 装 置 冈 1为波 纹板 油水 分离 器 实验 装 置 , 装置 采 用 透 明有 机玻 璃 制成 , 以便观 察 装置 内部流 体 流 动情 况 及油 滴 浮升 情形 , 实验 装 置 的结 构 参数 见 衷 1 。 含 油水 中油 的浓度 j 0 ~2 6 0 0 mg l ; 油滴 粒径分 布 : <l 5 0 m; 油 的密度 : 8 1 0 ~8 6 0 k g / m’ ; 实验水 温 : 1 0 ~2 5 . 维普资讯 第2 期 曹建 树等 .高效 油水分 离器 结构性能 研究 4 实验 结 果 与分 析 图 3和 图 4分别 为进 [ ] 知出【 J 水 巾含油浓 度 在整 个 实验 中的分 布情 况 . 进r i 浓 度集 L ¨ 在 2 O 0 ~6 0 0 mg f , 而出 [ _ 『 浓度集巾在 j ~3 0 mg L, 由图 町以看 出: 该分 离器 的分 离 效率 较 高 。图 5为脱 油效率 与构件 长度 及流速 戈系 曲 巨 2 实验 装置 流 程 油水 分 离 器 一 2 —— 流 量计 ; 3 —— 袖 水 提 合 槽 线 由图可 以看出 在 ‘ 定 流速 _ F. 构件 k度 『 J u 长, 脱油 效率 增 高 , 这 是 由于 构 件 加长 . } 7 - 升 积 增大 . 町以完 全脱 除的 油滴丰 连 径 减小 , 凶此脱 油效 率增 加 ; 而在 固定构件 长度的情况 下 + 流速 增大 , 脱 油效率 降低 , 这 是 由 r停 时间缩 氟的 缘故 。另外 , 在保 正 一 定构 件 K度的情 况 . 该 分离 器 脱油效率 在 9 0 左 右 通 过 以 的 强 化 分 折 和 实 验 研 究 . 泼 油 水 分离 器 具 有结 构 紧凑 . 设计 新 颖 , 脱油 效 率高 , 费用低( 与吸气 浮 选 帆相 比 1 等优 点 , j 有较 进1 : 3 油 淮度 , ( I L ) 高的开发 推 广价值 。 参考 文献 1 北京市环境保护科学研究所编 水圬染 防} f } r - 册. j ‘ 海: 上 海 科 学技 术 出版 社 . 1 9 8 9 2 Ber g er P I nt e r Che m En g, 1 9 89 29( 3 J : 37 7~ 3 87 围 3 进 口油 浓 度分 布 图 0 _ 2 5 褂 0 - 2 0 盍o . 1 5 稃 0 . 1 O 隶 0 0 5 0 3 同 家 环 保 局 水 和 水 监 分 析 方 法 编 委 会 编 求 进1 : 3 油 澈 度/ ( m L - ’ 和 废 水 监 测 分 析 疗法 .北 京 : 中 曰 环 境 科 学 出版 礼 . 1 9 8 9 图 4 出 口泊 浓 度分 布 图 I 中 国化 工 防 治 污 染技 术 协 会 编 化 I : 废 水 处理 技 术 北京: 化 学 工业 出 版 社 . 2 0 0 0 j 啊利 民, 李 自力 .除亍 由水力旋流器在 门f 化 的 应用 石油化 I : 环境保扩 , 2 0 0 0 ( 2 ) : j ~8 闺5 脱 油 敛 率 与 构件 } 亡 度 及 流 速 的 关 系


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