CN103272409B - 一种油液分离器的聚结强化分离芯体 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种油液分离器的聚结强化分离芯体，包括折型板组和支撑架，折型板组包括多个折型板，多个折型板位置通过支撑架固定，相邻两折型板中相对位置在下的折型板的两端部连线与相对位置在上的折型板的交点多于一个。本发明的水平板体提供油粒上浮的水力状态；初步聚集油粒，并在折弯部的强制湍动效果下，油粒之间可发生碰撞形成大油粒，部分油粒再聚后大于临界油粒粒径，折弯部后的上倾亲油板体再次对油粒吸附聚结而形成油膜，当油膜达到一定厚度，油粒脱离板体，从而大大提高了油水分离效率。

Description

一种油液分离器的聚结强化分离芯体

技术领域

本发明涉及水处理领域，尤其涉及一种油液分离器的聚结强化分离芯体。

背景技术

去除废液中浮油、分散油的传统方法是重力法，即通过利用油和液的密度差及油和液的不互溶性分离含油废液。

从经济角度来看，采用简单的重力法去除液中的油是最理想的，利用液和油的密度差，无需外加动力源，无需药剂，装置制造和运行费用低，维护简便，易于推广，应用前景十分广阔。多年来重力法除油作为一种基本而简便的物理除油法，一直是国内外学者研究的热点。

壳牌(shell)石油公司于上世纪五十年代研制出斜板式隔油池，如图1所示，于平流式隔油池23内安装一定数量的平行板组24，平流式隔油池23一端有进液口21，一端有出液口22，平行板组24出口处安装集油管25，平行板组24将平流式隔油池23分割成许多平行层，每个平行层液池浅、湿周大、液力半径小、故雷诺数低、液力条件好，油粒上浮距离缩短，减少了油液的分离时间，显著提高了分离效率。平行板组24按照其截面的形状可分为如图2所示的平行板式(ParallelPlateInterceptor)和如图3所示的波纹斜板式(CoagulatedPlateInterceptor)两种类型。平行板组24根据不同的安装角可分为水平板芯体与斜板芯体。

如图4所示，设斜板芯体的斜板倾斜角为α，板长为l，板宽w，板间断面高度为d，平均水流速度为v，油粒上浮速度u₀。设有一粒径为x_c的油粒从C点一边上浮，一边随水流前进至C′而解除，即该油粒与亲油板材碰撞，而被亲油板材吸附，则所有x_i＞x_c的油粒都能完全解除，x_i＜x_c的的油粒部分解除。x_c即称之为临界油粒粒径。

通过对斜板单元的液力计算，可得下列结果：(推导过程略)

$x_c=\sqrt{\frac{18\mathrm{\μvd}}{(\mathrm{\ρ}-{\mathrm{\ρ}}_0)\mathrm{gL}\cos \mathrm{\α}}}$

由上式可知，临界油粒粒径大小与斜板组芯体结构尺寸(板长、板间距和倾角)及操作条件(平均流速、温度，后者影响污水的粘度与密度，和油粒的密度)密切相关：板越长，板间距越小，流速越小，温度越高则相应的临界油粒粒径越小。

由上述可知，对于平行板组，无论如何调节芯体结构尺寸及操作条件，该临界油粒始终存在，也就是说始终存在部分油粒没有与亲油板材接触的机会。此外，小型的除油设备，斜板长度不能太长，而板间距又不能太小，故需要探讨其他方式提高除油效果。

发明内容

本发明目的是提供一种油液分离器的聚结强化分离芯体，在装置体积不变的前提上，提高油粒与亲油板材接触机率，从而实现设备小型化及显著提高目前的板式油液分离芯体的油液分离效率的目的。

本发明提供了一种油液分离器的聚结强化分离芯体，包括折型板组和支撑架，折型板组包括多个折型板，折型板包括水平板体和固定于水平板体的上倾板体，多个折型板的相对位置通过支撑架固定，相邻两折型板中相对位置在下的折型板的两端部连线与相对位置在上的折型板的交点多于一个。

本发明提供的一种油液分离器的聚结强化分离芯体包括两部分平行板，混合液进入水平板体后进入层流状态，提供油粒上浮的水力状态；靠近水平板体与上倾板体的折弯部时，油粒已经得到初步的聚集，即已经大致上浮至两水平板体提供的通道的上半部分，在折弯部的强制湍动效果下，油粒之间可发生碰撞形成大油粒，使得部分油粒再聚后大于临界油粒粒径，优化粒径的分布；同时，折弯部后的上倾亲油板体再次对油粒吸附聚结而形成油膜，当油膜达到一定厚度，油粒最终脱离板体上浮至浮油层，从而提高油水分离效率。

在一些实施方式中，水平板体为波纹板，上倾板体为起伏板，起伏板的起伏面朝上，平滑面朝下。实验中观察到，在上倾板体朝下的一面容易形成油膜，朝上的一面吸油较少。分析认为，上浮油粒大部分被朝下的一面捕获形成油膜；而朝上的一面由于水流的冲刷作用，使原本吸附的较少油粒很难附着，而被冲刷后排出油水分离器，故而在朝上的一面设置起伏板，减少冲刷，有助于进一步提高油水分离效率。

在一些实施方式中，折型板还包括固定于水平板体进液端并向下倾斜的下倾板体，多个下倾板体从上至下长度逐步缩短。安装时，最上的下倾板体紧挨油水分离器内壁，可确保进水均匀地进入各板间，而不会越过本发明的进液端，向上自由流动。

在一些实施方式中，折型板为起伏板，起伏板的起伏面朝上，平滑面朝下。扰动小油粒分布较多的下通道边际层，有利于小油粒的碰撞形成新的油粒；大油粒分布较多的上通道边际层仍然处于层流状态，防止过度扰动，将大油粒打散为小油粒。

在一些实施方式中，上倾板体的出液端从上至下长度逐步伸长。上倾板体出液端聚结的油粒在脱离上倾板体沿口时遇到的水流阻力最小。

在一些实施方式中，水平板体靠近上倾板体的一端处设有排渣口。排渣口的大小，间距，排布等可根据处理污水的性质确定，可以是开排渣槽，也可以是多个排渣孔。

在一些实施方式中，折型板选自具有亲油性质的板材。有利于油粒在折型板壁上积聚成油膜。

在一些实施方式中，折型板设有固定通孔，支撑架包括螺杆和套装螺杆的隔离套，隔离套等高设置，螺杆插装于折型板的固定通孔，折型板与隔离套相间排列。可通过固定螺母固定。本发明提供一种支撑架的实施方式，通过选择不同型号的隔离套，方便研发人员根据不同的使用状态调节合适的板间距。

附图说明

图1为背景技术中介绍的斜板式隔油池的结构示意图；

图2为图1所示中的平行板组的第一种实施方式在A-A向的截面图；

图3为图1所示的平行板组的第二种实施方式在A-A向的截面图；

图4为背景技术中假设的斜板芯体的水力分析图；

图5为本发明提供的第一种实施方式的油液分离器的聚结强化分离芯体；

图6为图5所示的一种油液分离器的聚结强化分离芯体的B向视图；

图7为图5所示的一种油液分离器的聚结强化分离芯体的折型板的C向视图；

图8为本发明提供的第二种实施方式的油液分离器的聚结强化分离芯体的折型板的C向视图。

图9为发明提供的第三种油液分离器的聚结强化分离芯体的结构示意图；

图10为发明提供的第四种油液分离器的聚结强化分离芯体的结构示意图；

图11为图10所示的一种油液分离器的聚结强化分离芯体的D向视图；

图12为对比试验中水平板芯体与斜板芯体的入液口在不同含油量下除油率的线性关系对比图，其中三角形对应水平板芯体，正方形对应斜板芯体，横坐标为入液口含油量，单位为mg/L，纵坐标为除油率。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的相关结构。

如图5所示，本发明公开一种油液分离器的聚结强化分离芯体，简称折型板组芯体，包括折型板组1和支撑架2，折型板组1包括多个折型板3，折型板3包括水平板体4和一体设置于水平板体4的一端并朝上倾斜设置的上倾板体5，多个折型板3的水平板体4相互平行设置，多个折型板3的上倾板体5相互平行设置，多个折型板3的相对位置通过支撑架2固定，此外，在图5示出的油液分离器的聚结强化分离芯体的B向视图-图6中，相邻两折型板3中相对位置在下的折型板3的两端部连线与相对位置在上的折型板3的交点具有多于一个，这样即保证从理论上所有油粒都有机会与亲油板材接触。

相邻两折型板3构成一个液层通道12，并以水平板体4的端部为水油混合液体进口端，以上倾板体5的端部水油混合液体出口端。本发明提供的折型板组芯体包括两部分平行板区域，即水平板体4区域与上倾板体5区域，混合液进入水平板体4后进入层流状态，提供油粒上浮的水力状态；靠近水平板体4与上倾板体5的折弯部时，油粒已经得到初步的聚集，即已经大致上浮至两水平板体4提供的通道的上半部分，在折弯部的强制湍动效果下，油粒之间可发生碰撞形成大油粒，使得部分油粒再聚后大于临界油粒粒径，优化粒径的分布；同时，折弯部后的上倾板体5再次对油粒吸附聚结而形成油膜，油粒最终脱离上倾板体5的最上部边沿并上浮至浮油层，从而大大提高了油水分离的效率。

图5示实施例提供油液分离器的折型板组芯体的各个折型板3设有固定通孔11，支撑架2包括螺杆8、套装螺杆8的隔离套9和固定螺母10，隔离套9等高设置，螺杆8插装于折型板3的固定通孔11，折型板3与隔离套9相间排列，螺杆8端部设置固定螺母10。本领域的研究人员可通过选择不同型号的隔离套9，根据不同的使用状态研发出合适的板间距的折型板组芯体。

水平板体4靠近上倾板体5的端处设有排渣口7，排渣口7可以是如图7所示的条形口，也可以是如图8所示的孔形口。对此，本发明不做限制。

此外，折型板3为亲油基板，如聚丙烯板，不锈钢板、碳钢等。有利于油粒在折型板壁上积聚形成油膜，当油膜达到一定厚度，则有大油粒从上倾板体5溢出。折型板3可以是一体设置，也可以是两块板焊接等方式固定而成，本发明对此不做限制。

如图9所示，作为上述实施例的改进，水平板体4为波纹板，上倾板体5为起伏板，起伏板的起伏面朝上，平滑面朝下。实验中观察到，在上倾板体5朝下的一面容易形成油膜，朝上的一面吸油较少。分析认为，上浮油粒大部分被朝下的一面捕获形成油膜；而朝上的一面由于水流的冲刷作用，使油粒很难附着，容易受冲刷而排出油水分离器，故起伏面朝上，减少冲刷，有助于进一步提高油水分离效率。本申请中，波纹板为两面都波纹状起伏的板体，起伏板为一面凹凸起伏，另一面平滑的板体。

如图10～11所示，作为上述实施例的另一项改进，折型板3还包括固定于水平板体4进液端并向下倾斜的下倾板体6，多个下倾板体6从上至下长度逐步缩短。安装时使得最上的下倾板体6紧挨油水分离器内壁，可确保进水均匀进入各板间，并且不会越过本发明提供的折型板组芯体的进液口流动。上倾板体5的出液端从上至下长度逐步伸长。可使得上倾板体5所聚结的油粒在脱离折型板3时受到较小的水流阻力，防止油粒被再次冲散。

折型板3还可以整体采用起伏板，起伏板的起伏面朝上，平滑面朝下。扰动小油粒分布较多的下通道边际层，有利于小油粒的碰撞形成新的油粒；大油粒分布较多的上通道边际层仍然处于层流状态，防止过度扰动，将大油粒打散为小油粒。

应当指出：本发明中提供的支撑架2的以支撑多个折型板3为目的，对具体结构不具限制性，上述实施例采用了螺杆8贯穿折型板组1的各个固定通孔11，并通过隔离套9调节和固定折型板3的间距，有利于提高本发明的工业化生产和安装效率；在本发明的立意之内，也可以从折型板组1的两侧对多个折型板3进行镶嵌固定安装方式。

申请人以本发明图5示出的实施例在处理水量为0.3m³/h的条件下进行试验，并以图2示出的平行板组24芯体在水平安装下的水平板芯体与倾斜45°安装下的斜板芯体作为对比试验。

为评价本发明性能的提升大小以及其稳定性，申请人还进行了如下实验。

申请人在处理水量为0.3m³/h的条件下，并以图2示出的平行板组24芯体在水平安装下的水平板芯体与倾斜45°安装下的斜板芯体进行试验。如图12所示，申请人制作了除油率的线性关系对比图，横坐标为入液口含油量，单位为mg/L，纵坐标为除油率；以三角形表示水平板芯体，正方形表示斜板芯体。从对比试验中发现：随着进水含油量的升高，油水分离效率明显上升，且斜板芯体除油效率较为稳定；就平均除油效率而言，水平板芯体约为91.28％，斜板芯体约为91.76％。

申请人还对本发明提供的折型板组芯体选取板间距、折型板组芯体整体倾斜角两个正交因子，在同样处理水量为0.3m³/h的条件下，保持折型板的水平板体4与上倾板体5为135°，进行正交试验，试验结果表1所示，其中，芯体整体倾斜角表征水平板体4在实际过程中与水平面的夹角，各条件下除油效率基本稳定在94％-96％之间，均值为95.19％，相比图12示出的现有技术的线性关系对比图，本发明提高了油水分离效率，且提升效果更加稳定。本发明在装置小型化与轻型化等条件的限制下，上述提升已是本行业内的一种突破。

需要指出：本发明所称水平板体4是将便于选取参照系的方便，方便描述上倾板体5与该板体的成角，因此，安装时可能不尽水平设置，如表1即是本发明在水平板体4在各种倾斜角度下所做的各种对比试验。本发明对此不作限制。

表1：

以上所述仅是本发明的优选方式，应当指出，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干相似的变形和改进。各种变形也应视为本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种油液分离器的聚结强化分离芯体，其特征在于，包括折型板组(1)和支撑架(2)，所述折型板组(1)包括多个折型板(3)，所述折型板(3)包括水平板体(4)和固定于水平板体(4)的上倾板体(5)，多个所述折型板(3)的相对位置通过支撑架(2)固定，相邻两所述折型板(3)中相对位置在下的折型板(3)的两端部连线与相对位置在上的折型板(3)的交点多于一个，所述水平板体(4)为波纹板，所述上倾板体(5)为起伏板，所述起伏板的起伏面朝上，平滑面朝下；所述折型板(3)还包括固定于所述水平板体(4)进液端并向下倾斜的下倾板体(6)，多个所述下倾板体(6)从上至下长度逐步缩短，所述上倾板体(5)的出液端从上至下长度逐步伸长。

2.根据权利要求1所述的一种油液分离器的聚结强化分离芯体，其特征在于，所述折型板(3)为起伏板，所述起伏板的起伏面朝上，平滑面朝下。

3.根据权利要求1所述的一种油液分离器的聚结强化分离芯体，其特征在于，所述水平板体(4)靠近所述上倾板体(5)的一端处设有排渣口(7)。

4.根据权利要求1所述的一种油液分离器的聚结强化分离芯体，其特征在于，所述折型板(3)选自具有亲油性质的板材。

5.根据权利要求1所述的一种油液分离器的聚结强化分离芯体，其特征在于，所述折型板(3)设有固定通孔(11)，所述支撑架(2)包括螺杆(8)和套装所述螺杆(8)的隔离套(9)，所述隔离套(9)等高设置，所述螺杆(8)插装于所述折型板(3)的固定通孔(11)，所述折型板(3)与所述隔离套(9)相间排列。