CN110314416A - 一种用于油水分离的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于油水分离的设备，其包含油水分离腔和设于所述油水分离腔的上方的除油模块；油水分离腔的内部设有：油滴聚合模块、能够产生纳米空泡的纳米气浮模块；其中，油滴聚合模块包含：分子凝聚反应腔、设于所述分子凝聚反应腔内的若干层挡板，挡板由亲水疏油材料制成；所述挡板的截面呈波浪形，并且在所述波浪的波峰和波谷处设有供油水流过的通孔；所述分子凝聚反应腔的底部设有进液口，顶部设有出液口；纳米气浮模块设于所述油滴聚合模块的上方；除油模块包含：亲油疏水盘、刮片、及集油槽。本发明的设备不引入外加化学药剂、无二次污染等众多优点，能够有效的分离出含油废液当中的异相油脂，是一种经济环保的废液处理设备。
Description
技术领域
本发明涉及油水混合物处理技术领域，具体涉及一种用于油水分离的设备。
背景技术
现代工业生产以及日常生活中都会产生大量的含油废污水，而这些废污水中所含的油脂会对环境以及生态平衡造成极大的破坏。含油废液中的异相油脂通常含有三种状态，分别是浮油，游离态油脂和乳化态油脂。其中，浮油就是常见浮于液体表面的油污，可以通过一些简单的物理隔离的方法进行去除；游离态的油脂是常见悬浮于液体中的油滴，油滴的直径较小；乳化态油脂是一些表面油性物质，如皂类、高分子合成物质等，它一般以细小的油包水的状态悬浮在废水中，油珠粒径小于10微米，一般为0.1～0.2微米，往往因溶液中含有一定数量的表面活性剂，使得油分子和水分子结合的特别牢固，使油珠成为稳定的乳化液，极难形成大油滴，使得去除和回收都不容易。
全球范围内每年产生的含油废液不可计数，不论是工业废液还是生活废液，直接排放会对水体和土壤环境造成极其恶劣的影响，从而严重破坏水中的生态系统，而不直接排放，废液的处理费用又太高。对于含油废液的处理可采用多种方法，它们都能对其起到一定的除油作用，但都有一定的缺陷，例如气浮法除油存在着对废液中乳化态油脂去除效果不理想的缺陷，化学凝聚法除油存在着药剂用量多且产生二次废料的缺陷等。目前市面上急需一种能够高效去除含油废液当中的异相油脂的方法。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种能够有效去除含油废液当中的异相油脂，包括游离态的油脂和乳化态油脂的油水分离设备。
为了达到上述目的，本发明提供了一种用于油水分离的设备，该设备包含油水分离腔和设于所述油水分离腔的上方的除油模块；所述的油水分离腔的内部设有：油滴聚合模块、能够产生纳米空泡的纳米气浮模块；其中，所述的油滴聚合模块包含：分子凝聚反应腔、设于所述分子凝聚反应腔内的若干层挡板，所述的挡板由亲水疏油材料制成；所述挡板的截面呈波浪形，并且在所述波浪的波峰和波谷处设有供油水流过的通孔；所述分子凝聚反应腔的底部设有进液口，顶部设有出液口；所述的纳米气浮模块设于所述油滴聚合模块的上方；所述的除油模块包含：亲油疏水盘、刮片、及集油槽；使用状态下，待处理的废液经所述油滴聚合模块的出液口流出后富集于所述的油水分离腔内，所述的亲油疏水盘能够旋转并且部分浸没于所述油水分离腔内的待处理废液中，所述的刮片能够将吸附于所述亲油疏水盘上的油脂刮入所述的集油槽内。
较佳地，该设备还包含：与所述的纳米气浮模块连接的气源装置；所述的纳米气浮模块为曝气陶瓷。
较佳地，所述的油水分离腔设有用于排出除油后的液体的排液口，该排液口与机床液槽连通。
较佳地，所述的油水分离腔的腔壁设有夹层，夹层内嵌有加热电阻丝。
较佳地，该设备还包含：与所述的油水分离腔连接的空气隔膜泵，该空气隔膜泵用于抽吸待处理的废液至所述的分子凝聚反应腔内。
较佳地，该设备还包含：与所述的油水分离腔连接，用于过滤待处理的废液的过滤器。
较佳地，该设备还包含：用于自动控制设备的启动和停止的电控柜，该电控柜内设有与电脑终端连接的无线数据传输模块。
较佳地，该设备还包含：用于检测所述的设备是否处于水平状态的水平传感器。
较佳地，该设备还包含：设于所述油水分离腔上部的液面传感器。
较佳地，该设备还包含：设于所述油水分离腔上部的杀菌模块，该杀菌模块为安装在所述油水分离腔内壁上的紫外灯。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)设备采用主动式分子凝聚技术和纳米空泡技术等工艺，实现对含油废液中异相油脂的高效分离。
(2)设备集成多功能智能传感器和无线数据传输模块，用户可以远程接收设备相关数据，可实时监控设备水平状态，液位情况和温度等，免除人工监管的困难。
(3)本设备运行功率低，也无耗材，最大限度减轻设备运行给企业带来的经济负担。
(4)由于设有杀菌模块，针对需要杀菌的工作液，长期使用该设备，可缓解工作液的发臭问题，改善工厂环境。
(5)设备设有温控系统，针对不同环境温度可实时调节含油废液的温度，使油水分离效果达到最佳。
附图说明
图1为本发明的用于油水分离的设备的结构示意图。
图2为本发明的设备中设置的油滴聚合模块的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
本发明中，“上”、“下”、“内部”、“顶部”、“底部”等表示方位的词用于说明部件在使用状态时的安装位置，但方位并不用于对本发明进行限制。
如图1所示，本发明的用于油水分离的设备包含油水分离腔10和除油模块40，除油模块40设于油水分离腔10上方。所述的油水分离腔10的内部设有：油滴聚合模块20、能够产生纳米空泡的纳米气浮模块30。请参阅图2，所述的油滴聚合模块包含：分子凝聚反应腔21、设于所述分子凝聚反应腔21内的若干层由亲水疏油材料制成的挡板22，所述挡板22的截面呈波浪式，并且在所述波浪的波峰和波谷处设有供油水流过的通孔。所述分子凝聚反应腔21的底部设有进液口23，顶部设有出液口24。
分子凝聚模块由多层为波浪式的亲水疏油材料叠加构成，材料可以基于SiO2/F-PEG和TiO2-F/SiO2/F-PEG表面涂层，材料波峰开有小孔，当液体自下而上通过分子凝聚模块时，由于材料表面的亲水疏油特性和波浪式结构会增大废液里小油滴碰撞凝聚的概率，从而使悬浮于废液中的小油滴凝聚成为大油滴。挡板22由亲水疏油材料制成，使得油液不会残留在挡板22上，有利于挡板22维持清洁，不用经常清洗。挡板22的波峰和波谷处的通孔，使得小油滴受到挤压并从通孔处通过时，结合形成大油滴。
请同时参阅图1和图2，所述的油水分离腔10的下部设有废液入口11，该废液入口11与所述的分子凝聚反应腔21底部的进液口23连通。所述的纳米气浮模块30设于所述油滴聚合模块20的上方。
废液经油滴聚合模块20的出液口24流出后，油滴在浮力作用下逐渐上浮。纳米气浮模块30为能够产生纳米空泡的曝气陶瓷，其为一块板状的陶瓷膜，陶瓷膜上下两侧在烧制过程中形成有80nm的微型孔，纳米气浮模块30与气源装置连接(图中未示)。纳米空泡指空泡直径在纳米级。通过气源装置向纳米气浮模块30注入压缩空气，会在纳米气浮模块30表面形成大量的纳米级空泡，空泡在上升的过程中逐渐附着于油滴表面。曝气陶瓷距离油水分离腔10底部约20cm的高度，陶瓷膜内的气压控制在0.3-0.5MPa范围内，产生温和气流，使液体搅动不至于太过激烈。
含油废液中的异相油脂通常含有乳化态油脂，乳化态油脂是一些表面油性物质，如皂类、高分子合成物质等，它一般以细小的油包水的状态悬浮在废水中，油珠粒径小于10微米，一般为0.1～0.2微米，往往因溶液中含有一定数量的表面活性剂，使得油分子和水分子结合的特别牢固，使油珠成为稳定的乳化液，极难形成大油滴，使得去除和回收都不容易。纳米气浮模块30产生的纳米级空泡在上升的过程中逐渐附着于乳化态油脂表面，在其破裂时局部产生巨大能量破坏乳化态油脂和水分子的结合，从而乳化态油脂也在浮力的作用下逐渐上浮。纳米空泡在上升的过程中由于内外压强改变，气泡会不断变大，又由于含油液体粘度较高，故气泡在上升的过程中会受到较大阻力，不同力的结合会导致气泡的破裂。纳米空泡产生的过程中液体也会形成剧烈的搅动，也会导致气泡的破裂。空泡破裂时会产生能量，部分能量被乳化态油脂吸收，自然就会破坏乳化态油脂和水分子的结合。
所述的除油模块40包含：亲油疏水盘41、刮片42、及集油槽43。进入油水分离腔10的废液经油滴聚合模块20和纳米气浮模块30的作用，以及在浮力作用下，油脂逐渐浮在液面，形成浮油。使用状态下，待处理的废液经所述油滴聚合模块20的出液口24流出后富集于所述的油水分离腔10内，所述的亲油疏水盘41能够旋转并且部分浸没于待处理的废液中，所述的刮片42能够将吸附于所述亲油疏水盘41上的油脂刮入所述的集油槽43内。除油模块40为盘式撇油器，利用亲油材料制作的盘片在油水混合物中旋转，盘片旋出时，吸附的溢油被刮片刮入集油槽43中。除油模块40可市购。
一些实施例中，除油模块40通过刮油电机50启动。亲油疏水盘41呈圆盘状，能够旋转；其表面由亲油疏水材料制成，能够吸附油脂。亲油疏水盘41的部分结构浸没于废液中，即亲油疏水盘41的部分结构插入废液的上层，而废液的上层漂浮有浮油，亲油疏水盘41会吸附浮油。在亲油疏水盘41顺时针旋转过程中，刮片42固定不动，通过摩擦作用，刮片42将吸附在亲油疏水盘41表面的油脂刮下，油脂落入设于刮片42下方的集油槽43内。集油槽43可设置排油口，将油脂排出后用油桶进行收集。
所述的油水分离腔10设有排液口12，除油后的废液可从排液口12中排出。排液口12可与液槽连接，以对处理后的废液循环利用。
本发明的油水分离的工艺设备与机床液槽连通。一些实施例中，机床液槽内放置具有自适应液面调节功能的悬浮式吸油器(可悬浮于液面上，主要吸入漂浮于液面上的浮油)，油水分离腔10连接有空气隔膜泵60，空气隔膜泵60为气动隔膜泵，通过空气隔膜泵60和悬浮式吸油器，将机床液槽中的含油废液抽吸至设备的处理腔体中。
一些实施例中，空气隔膜泵60与进液口11之间设有过滤器70，液槽中的含油废液先经过过滤器70，再进入油水分离腔10内。过滤器70可过滤掉大颗粒固体杂质。
一些实施例中，油水分离腔10的腔壁设有夹层，夹层内嵌有加热电阻丝，当热电偶传感器感应到腔体内废液温度未处于16-50℃的范围内时，设备会自动控制加热电阻丝工作，其目的是控制油的粘度，以便获得更好的油水分离效果。当环境温度过低导致含油废液温度低从而油的粘度过高不易去除时，设备自动控制加热电阻丝工作，从而给腔体内废液升温，其控制温度范围为16-50℃。
一些实施例中，油水分离腔10的上部设有水平传感器，当设备处于一个非水平的状态时，设备会自动关闭。
一些实施例中，油水分离腔10的内壁上方设有液面传感器，当油水分离腔10中的液面即将超过排液口12时，则空气隔膜泵60停止工作，停止输入废液。
一些实施例中，油水分离腔10的上部设有杀菌模块，杀菌模块对废液进行一个杀菌处理，可采用紫外灯、臭氧或光催化技术，例如在油水分离腔10的内壁上安装紫外灯及光催化氧化膜。
油水分离腔10的外侧设有电控柜80，可控制设备的启动、停止等，电控柜80内部设有一个无线数据传输模块，该模块可将设备运行、温控、泵运行状态等相关的信号传输到终端电脑上，用户可以远程有效控制和管理该设备。
设备下方设有四个万向轮90，这便于整个设备的移动，方便搬运，从而降低搬运时的劳动强度。
另外，通过以下实验论证本发明的有效性。
以取自上海某传动轴机械厂现场的切削废液为处理对象，按50L切削废液计，采用本发明中的设备进行处理。将含有50L切削废液的切削废液槽与该设备连接，控制设备反应腔体内的温度在16-50℃，处理时间为1.5h。其中设备杀菌模块定为基于紫外灯的模式，紫外灯的波长为254nm，功率为37W，灯管长度为44cm，紫外线输出强度为260μW/cm2。对处理前后的切削废液进行细菌含量、含油量测试。
测试方法
1.细菌含量测试：采用平板计数法对处理前后切削废液中的细菌含量进行检测。
2.含油量测试：取两个相同规格的玻璃器皿分别称量它们的重量为A1，A2向玻璃器皿分别加入处理前后的切削废液各10g，将两个玻璃器皿放入固定温度为70℃的真空干燥箱中干燥一段时间直至玻璃器皿中仅剩下油脂，称量其重量为B1，B2。则处理前后切削废液的油含量分别为1-[(B1-A1)/10]，1-[(B2-A2)/10]。
实验结果：细菌含量、含油量如下表所示：
从表中数据可知该设备具有良好的杀菌性和显著的油水分离效果。
综上所述，本发明的用于油水分离的设备具有安全、可靠、高效、低成本、不引入外加化学药剂、无二次污染等众多优点，能够有效的分离出含油废液当中的异相油脂，是一种经济环保的废液处理设备。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种用于油水分离的设备，其特征在于，该设备包含油水分离腔和设于所述油水分离腔的上方的除油模块；所述的油水分离腔的内部设有：油滴聚合模块、能够产生纳米空泡的纳米气浮模块；其中，
所述的油滴聚合模块包含：分子凝聚反应腔、设于所述分子凝聚反应腔内的若干层挡板，所述的挡板由亲水疏油材料制成；所述挡板的截面呈波浪形，并且在所述波浪的波峰和波谷处设有供油水流过的通孔；所述分子凝聚反应腔的底部设有进液口，顶部设有出液口；
所述的纳米气浮模块设于所述油滴聚合模块的上方；
所述的除油模块包含：亲油疏水盘、刮片、及集油槽；使用状态下，待处理的废液经所述油滴聚合模块的出液口流出后富集于所述的油水分离腔内，所述的亲油疏水盘能够旋转并且部分浸没于所述油水分离腔内的待处理废液中，所述的刮片能够将吸附于所述亲油疏水盘上的油脂刮入所述的集油槽内。
2.根据权利要求1所述的用于油水分离的设备，其特征在于，该设备还包含：与所述的纳米气浮模块连接的气源装置；所述的纳米气浮模块为曝气陶瓷。
3.根据权利要求1所述的用于油水分离的设备，其特征在于，所述的油水分离腔设有用于排出除油后的液体的排液口，该排液口与机床液槽连通。
4.根据权利要求1所述的用于油水分离的设备，其特征在于，所述的油水分离腔的腔壁设有夹层，夹层内嵌有加热电阻丝。
5.根据权利要求1所述的用于油水分离的设备，其特征在于，该设备还包含：与所述的油水分离腔连接的空气隔膜泵，该空气隔膜泵用于抽吸待处理的废液至所述的分子凝聚反应腔内。
6.根据权利要求1所述的用于油水分离的设备，其特征在于，该设备还包含：与所述的油水分离腔连接，用于过滤待处理的废液的过滤器。
7.根据权利要求1所述的用于油水分离的设备，其特征在于，该设备还包含：用于自动控制设备的启动和停止的电控柜，该电控柜内设有与电脑终端连接的无线数据传输模块。
8.根据权利要求1所述的用于油水分离的设备，其特征在于，该设备还包含：用于检测所述的设备是否处于水平状态的水平传感器。
9.根据权利要求1所述的用于油水分离的设备，其特征在于，该设备还包含：设于所述油水分离腔上部的液面传感器。
10.根据权利要求1所述的用于油水分离的设备，其特征在于，该设备还包含：设于所述油水分离腔上部的杀菌模块，该杀菌模块为安装在所述油水分离腔内壁上的紫外灯。
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