微電場作用下油水乳狀液物理破乳聚結及油水分離方法
2023-10-28 02:01:37
專利名稱：微電場作用下油水乳狀液物理破乳聚結及油水分離方法
技術領域：
重型設備清潔水的淨化、工具機冷卻水的淨化、製造業含油汙水淨化處理、油庫含油汙水淨化處理、大型船舶機艙中含油汙水處理、油田含油汙水處理和煉油廠含油汙水處理
等本發明屬於一種含油汙水中乳化油的物理破乳和聚結方法及其裝置。
背景技術：
工業生產、航空航天、生活廢水及國防設施等都有對含油含雜的水及含水含雜的油進行淨化處理的需求，對含油含雜的水及含水含雜的油進行淨化處理歷來是相關生產過程的重要環節，是提高產品質量與經濟效益的重要手段，也是環保排放的達標要求。含油水中的油，按油珠粒徑可分為浮油、分散油、乳化油和溶解油，通過目前的沉降分離裝置可去除大部分浮油和1/4左右的乳化油及顆粒直徑大於IOum的雜質膠團，但餘下極少量浮油、3/4左右乳化油和顆粒在3-10um的雜質膠團尚未去除，由於單純的油顆粒和單純的固體顆粒在流動過程中與水分離是利用密度不同的性質達到的，但對於油顆粒中含有小水珠，或油顆粒中包含固體顆粒，這種複合顆粒的密度與水的密度基本一致，這很難利用上述方法進行分離。目前，公知的油水淨化技術有:化學法、微生物法、物理法等。化學法的流程是加藥-絮凝-過濾，其特點是:化學試劑廣泛、投藥方便、操作簡單；缺點是易造成二次汙染、絮凝分離後的油不易回收且成本高。微生物法的特點是:利用菌種吞噬水中油，其特點是綠色環保；其不足是:菌落種群易退化及變異、對環境要求高。物理法又分為離心法、旋流法、沉降法、氣體浮選法等；離心法的特點是大顆粒雜質清除率較低。旋流法的效果與離心法相當。沉降法的特點是:工藝簡 單操作方便，其不足是需較大的容器及較長的時間，且效果不好。本專利方法是利用微電場及聚結板特殊的結構，將微小乳化油滴在聚結板上進行碰撞、聚結，當油滴直徑長大到一定尺度時，油滴就能上浮，從而實現油水分離。見附件中另一發明專利。
發明內容
本發明涉及一種水中乳化油滴，在微電場作用下快速聚結及油水分離方法。含油汙水中的油滴絕大多數都是以水包油型(0/W)乳狀液存在的，乳狀液滴的直徑都小於20微米，水中乳狀液滴的上浮速度每小時只有幾毫米，單純靠重力沉降的方法無法實現油水分離，由於乳狀液滴與水的密度差很小，利用旋流分離法也無法實現油水分離。目前，常用的較好方法是加破乳劑後，再進行沉降或旋流分離，但此方法最終有破乳劑殘留在水中，會給水質造成富氧化。本發明是在聚結板的下表面附著一薄層不鏽鋼(316)，聚結板的下表面與油水聚結罐地面之間加微電場，使帶負電荷的0/W型乳狀液快速上浮，撞擊聚結板的下表面，實現微小乳狀液滴碰撞聚結，實現破乳，形成大油滴，最後實現油水分離。本發明所採用的具體的技術方案是:一種微電場作用下油水乳狀液物理破乳聚結及油水分離方法，是在聚結板下表面與油水聚結罐底面之間加微電場，使含油汙水發生乳化油滴遷移、吸附、上浮，使油水得到有效分離。所述的聚結板的板材選用聚四氟乙烯，在聚四氟乙烯板材製作過程中加入骨粉，並在弱酸中浸泡數5 10分鐘，且將聚結板的上表面在火焰外快速烘烤2 5秒，燒烤溫度保持在45 60°C，使聚結板上表面改性為強烈親水疏油。聚結板的外型為倒「 V」字型，角度為80 100°，長邊長與短邊長之比為2:1
2.3:1。聚結板中加入骨粉後，在10% 16%的稀硫酸中浸泡5 10分鐘。倒「 V 」字型聚結板的頂端有多個直徑4 8mm的圓孔，微小乳化油滴穩定層流流動過程中，在微電場作用下，與聚結板的下表面碰撞、聚結，當過油滴直徑聚結到一定粒徑時，油滴通過倒「 V 」字型頂端的圓型浮油孔通道開始上浮，進而實現油水分離。在聚結板的下表面附著一薄層(厚度0.5mm)不鏽鋼(316),作為微電場的正極。聚結板的表面與水平方向呈5 15°的角度以增大含油汙水和聚結板的接觸面積，增加乳化油滴與聚結板下表面的碰撞機會。本發明還公開了專用於上述方法的聚結板，由聚結板浮油孔、聚結板上表面、聚結板沉沙孔、聚結板支撐杆、聚結板下表面組成；聚結板的上表面為聚四氟乙烯板材；聚結板板材的下表面為不鏽鋼316，聚結板的外型為倒「 V」字型，角度為80 100°，長邊長與短邊長之比為2:1 2.3:1。所述的聚結板的上表面在聚四氟乙烯板材製作過程中加入骨粉，並在10% 16%的稀硫酸中浸泡數5 10分鐘，且將聚結板的上表面在火焰外快速烘烤2 5秒，燒烤溫度保持在45 60°C，使聚結板上表面改性為強烈親水疏油。本發明與現有技術相比:(I)利用聚四氟乙烯為基層，設計一款「V」字型聚結板，此聚結板比通常的「M」字型聚結板具有較長的流體停留時間，增加乳化油滴與聚結板的碰撞機會；(2)在聚四氟乙烯中加入骨粉，並在弱酸(10% 16%的稀硫酸)中浸泡數分鐘，且將聚結板的上表面在火焰外快速烘烤(溫度保持在45 60°C)，使聚結板上表面改性為強烈親水疏油；(3)在聚結板的下 表面附著一薄層不鏽鋼，作為微電場的正極，增大乳化油滴上浮速度。在不添加任何化學藥劑的前提下，含油汙水經過本系統處理後，除油率可達98%，系統無動設備，具有低耗能、佔地面積小等特點。
圖1是聚結板結構示意2是聚結板板材剖面示意3是微電場破乳油水分離裝置主視圖和左視圖
圖4是中間出油口局部放大中:1、聚結板浮油孔，2、聚結板上表面，3、聚結板沉沙孔，4、聚結板支撐杆，5、聚結板下表面，6、進水口，7、出油口，8、聚結板，9、中間出油口，10、箱體，11、隔板，12、溢流口，13、出水口，14、PVC絕緣基層，15、金屬導電層，16、PVC絕緣基層。
具體實施例方式在圖1、圖2中，聚結板板材結構由聚結板浮油孔1、聚結板上表面2、聚結板沉沙孔
3、聚結板支撐杆4、聚結板下表面5組成。聚結板板材的上表面2選用聚四氟乙烯，在聚四氟乙烯板材製作過程中加入骨粉，並在10% 16%的稀硫酸中浸泡數5 10分鐘，且將聚結板的上表面在火焰外快速烘烤2 5秒，燒烤溫度保持在45 60°C，使聚結板上表面改性為強烈親水疏油。聚結板板材的下表面5選用不鏽鋼316，並使之通正電，以加速油滴上浮速度。聚結板的外型為倒「 V」字型，角度為80 100°，長邊長與短邊長之比為2:1
2.3:1,以增加乳化油與聚結板的接觸時間。在聚結板板材的頂部和底部分別挖切4-8mm的圓形浮油孔I和圓形沉沙孔3，以有利於聚結後油滴上浮，以及固態顆粒的沉降。聚結板支撐杆4將各層聚結板板材支撐起來，還可以調整聚結板之間的板間距。在圖3中，微電場破乳油水分離裝置由進水口 6、出油口 7、聚結板8、中間出油口
9、箱體10、隔板11、以及溢流口 12和出水口 13組成。聚結板的表面與水平方向呈5-15°的角度以增大含油汙水和聚結板的接觸面積，增加乳化油滴與聚結板下表面的碰撞機會。隔板11將油水分離裝置聚結板8與進水口 6和出水口 13隔開，在聚結板所在的中間箱體10底板的上表面，附著0.5mm厚的不鏽鋼316層，並與外接電源相連，使之帶有IO-1OOmv的負電，以增加油滴的上浮速度。在圖4中，微電場破乳油水分離裝置的中間出油口包括PVC絕緣基層14、金屬導電層15和PVC絕緣基層16。金屬導電層15通過導線與外接電源相連，使之帶有IO-1OOmv正電荷，並用導線將金屬導電層與聚結板下表面連接，使得聚結板下表面帶正電荷，以增加油滴的上浮速度。含油汙水通過進水口 6進入到微電場破乳油水分離裝置箱體10中，由於0/W型油水乳化油滴通常帶負電荷，在油水聚結板下表面5與箱體10底板之間的微電場作用下，油滴上浮聚結吸附在聚結板的下表面5，當油滴體積聚結長大到一定粒徑後由聚結板浮油孔I上浮，通過中間出油口 9排出，使油水得到有效分離。本發明是利用純物理方法，實現微小乳狀液滴在微電場作用下，遷移、吸附、聚結、上浮，最後現實油水分離，油水分離率能達到98%以上。實例本發明可以使用在石油、食品、機械製造、船舶運輸和化工行業中含乳化油汙水，此類汙水依靠單純的重力沉降不能進行油水分離，需要施加破乳劑進行破乳。6.如權利要求1所述的微電場作用下油水乳狀液物理破乳聚結及油水分離方法，其特徵在於:聚結板的表面與水平方向呈5 15°的角度以增大含油汙水和聚結板的接觸面積，增加乳化油滴與 聚結板下表面的碰撞機會。
權利要求
1.一種微電場作用下油水乳狀液物理破乳聚結及油水分離方法，其特徵在於，是在聚結板下表面與油水聚結罐底面之間加微電場，使含油汙水發生乳化油滴遷移、吸附、上浮，使油水得到有效分離。
2.如權利要求1所述的微電場作用下油水乳狀液物理破乳聚結及油水分離方法，其特徵在於:所述的聚結板的板材選用聚四氟乙烯，在聚四氟乙烯板材製作過程中加入骨粉，並在弱酸中浸泡數5 10分鐘，且將聚結板的上表面在火焰外快速烘烤2飛秒，燒烤溫度保持在45飛(TC，使聚結板上表面改性為強烈親水疏油。
3.如權利要求1所述的微電場作用下油水乳狀液物理破乳聚結及油水分離方法，其特徵在於:聚結板的外型為倒「 V」字型，角度為8(Γ100°，長邊長與短邊長之比為2:1 2.3:1。
4.如權利要求2所述的微電場作用下油水乳狀液物理破乳聚結及油水分離方法，其特徵在於:聚結板中加入骨粉後，在109Γ16%的稀硫酸中浸泡5 10分鐘。
5.如權利要求3所述的微電場作用下油水乳狀液物理破乳聚結及油水分離方法，其特徵在於:倒「 V 」字型聚結板的頂端有多個直徑rSmm的圓孔，微小乳化油滴穩定層流流動過程中，在微電場作用下，與聚結板的下表面碰撞、聚結，當過油滴直徑聚結到一定粒徑時，油滴通過倒「 V 」字型頂端的圓型浮油孔通道開始上浮，進而實現油水分離。
6.如權利要求1所述的微電場作用下油水乳狀液物理破乳聚結及油水分離方法，其特徵在於在聚結板的下表面附著一厚度0.5mm的不鏽鋼層，作為微電場的正極。
7.一種專用於權利要求1-6之一所述方法的聚結板，其特徵在於，由聚結板浮油孔、聚結板上表面、聚結板沉沙孔、聚結板支撐杆、聚結板下表面組成；聚結板的上表面為聚四氟乙烯板材； 聚結板板材的下表面為不鏽鋼316，聚結板的外型為倒「 V」字型，角度為80 100。，長邊長與短邊長之比為2:1 2.3:1。
8.如權利要求7所述方法的聚結板，其特徵在於，聚結板的上表面在聚四氟乙烯板材製作過程中加入骨粉，並在109Γ16%的稀硫酸中浸泡數5 10分鐘，且將聚結板的上表面在火焰外快速烘烤2飛秒，燒烤溫度保持在45飛(TC，使聚結板上表面改性為強烈親水疏油。
全文摘要
微電場作用下油水乳狀液物理破乳聚結及油水分離方法涉及石油、石化、食品、機械加工、船運行業等技術領域。採用的技術方案為含油汙水在油水聚結板下表面與箱體底板之間的微電場作用下，油滴上浮聚結吸附在聚結板的下表面，油滴體積聚結長大後從浮油孔上浮，使油水得到有效分離。本發明是利用純物理方法，實現微小乳狀液滴在微電場作用下，遷移、吸附、聚結、上浮，最後現實油水分離，油水分離率能達到98%以上。
文檔編號C02F9/12GK103241888SQ20131017384
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月10日 優先權日2013年5月10日
發明者王小兵, 曹雨平, 徐燕, 趙慶梅, 趙會軍, 張洪文, 袁惠新, 付雙成 申請人:常州大學