CN111003749A - 一种抛光液废水除油污装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种抛光液废水除油污装置，包括锥形斗和设置于锥形斗底部的微气泡发生装置，所述锥形斗包括连通设置的分离区和超声区，分离区顶部侧边设置有第一出料口和第二出料口，分离区底部侧边设置第一导料管，第一导料管延伸至锥形斗内部并开口朝下设置；所述超声区设置有超声波发生装置，超声区底部侧边设置有第二导料管，第二导料管延伸至锥形斗内部并开口朝上设置；所述微气泡发生装置包括固定设置于第二导料管末端的微孔曝气盘；第二导料管内的压缩空气通过微孔曝气盘产生气泡并进一步在超声区形成微纳米气泡，微纳米气泡在分离区吸附抛光液废水中的油团。本发明设置独特，设备成本和运行成本低，处理效率高，对抛光液废水的除油率达到高于96％。
Description
技术领域
本发明涉及废液处理技术领域，具体涉及一种抛光液废水除油污装置及方法。
背景技术
在手机盖板玻璃的抛光加工工序产生大量报废的抛光液，抛光液中含有1％左右的有机溶剂和大量的COD，在后续的水处理环节，这种抛光液需进行降COD处理，且通过调节PH值将50％以上的有机物析出，但因这些有机物以短链碳分子的有机物居多，在水中溶解度稍大，极易形成微乳状的油团，油团直径为几百纳米到几微米，这种微纳米的油团，比表面积大，在水中停留时间更长，团聚成大油团需要更长的时间，在常规的除油设备中很难除去。
常用的除油法包括利用气浮、吸附等装置进行去油，虽然都能够去除废水中的部分油类，但是普遍存在处理效果差、运行成本高、操作复杂等问题，如公布号为CN109734149A的中国专利公开的一种煤化工废水预萃取除油设备描述了一套一体化除油设备，结构简单，其利用萃取脱酚的萃取相对废水进行预除油处理，对煤化工酚氰废水的除油效果达到20-90％，但废水停留时间过短，且对于小于10微米的油团的处理效果并不理想，并且除油效果稳定性不足，波动较大。
公布号为CN209238184U的中国专利公开了一种除油设备，描述了一种离心除油设备，其能够实现自动、均匀地进料，可降低劳动强度，提高工作效率，然而对于应用于小于10微米的小分子油团去除则需要更高的离心转速，设备造价和运行成本都极高，应用于抛光液废液的处理将带来极大的成本负担。
公布号为CN108529710A的中国专利公开了一种气浮聚结强旋流除油设备，包括旋流气浮装置和水力旋流器，旋流气浮装置的水出口分为两支路，一支路与水力旋流器的入口连接，另一支路依次与溶气泵、溶气罐连接，溶气罐的出口与含油污水管路连接，含有污水管路通向旋流气浮装置的混合入口。然而在实际应用中，气泡的总停留时间控制在1min左右，设备体积小，结构紧凑，然而分离效率并不理想。
因此，本发明旨在开发一种应用于抛光液废水的新型除油污装置，以更好地满足生产需要。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种抛光液废水除油污装置及方法，以解决现有技术中的去油设备结构复杂，对手机盖板玻璃加工过程中产生的抛光液废液中小于10um的微纳米油污去除能力不足、且运行成本高的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种抛光液废水除油污装置，包括锥形斗和设置于锥形斗底部的微气泡发生装置，所述锥形斗包括连通设置的分离区和超声区，分离区顶部侧边设置有用于回收油相的第一出料口和用于回收除油后水相的第二出料口，分离区底部侧边设置有进料口，进料口连接第一导料管，第一导料管延伸至锥形斗内部并开口朝下设置；所述超声区设置有超声波发生装置，超声区底部侧边设置有压缩空气进口，压缩空气进口与第二导料管连接，第二导料管延伸至锥形斗内部并开口朝上设置；所述微气泡发生装置包括固定设置于第二导料管末端的微孔曝气盘；第二导料管内的压缩空气通过微孔曝气盘产生气泡并进一步在超声区形成微纳米气泡，微纳米气泡在分离区吸附抛光液废水中的油团。
优选地，超声区包括低频超声区和高频超声区，微孔曝气盘产生的气泡依次经过低频超声区和高频超声区，其中低频超声区外部设置有低频超声波发生器，高频超声区外部设置有高频超声波发生器。
优选地，所述锥形斗的锥角为20～45度，锥形斗的分离区由底部向上其横截面依次增大，锥形斗的超声区由底部向上其横截面维持不变。
优选地，所述第一导料管末端距离超声区顶部距离为30～50mm。防止含油液相进入超声波粉碎区，影响气泡的超声粉碎。
优选地，所述第一出料口和第二出料口均为溢流口，第一出料口距锥形斗顶部距离小于第二出料口距顶部距离。
优选地，所述第二出料口设置有对应的挡油装置，挡油装置包括由L形导流板以及竖向挡板构成的出料腔，出料腔与第二出料口连通，所述竖向挡板顶部与锥形斗顶部齐平，竖向挡板靠近锥形斗内壁一侧设置，竖向挡板底部与L形导流板顶部齐平并错开设置。
本发明还涉及一种抛光液废水除油方法，基于如上所述的抛光液废水除油污装置，包括如下步骤：
1)微纳米气泡制备：压缩空气通过所述第二导料管输送至微孔曝气盘而制备成直径小于5毫米的气泡，气泡在超声区进一步形成直径为500纳米～5微米微纳米气泡；
2)气液混合：抛光液废液通过所述第一导料管进入分离区底部并与步骤1)中的微纳米气泡混合，气液混合过程中，微纳米气泡吸附抛光液废液中的微纳米油团形成混合油相；
3)油相分离：混合油相密度远低于油密度，混合油相上升进入分离区上部，混合油相从第一出料口流出，除油后的水相从第二出料口流出。
优选地，步骤1)中，超声区包括低频超声区和高频超声区，低频超声区的超声波频率范围为20～35KHZ，微孔曝气盘产生的气泡在低频超声区的作用下直径降低至10～100微米，高频超声区的超声波频率范围为45～80KHZ，在高频超声区气泡直径继续下降至500纳米～5微米。通过低频超声区和高频超声区的组合，并对功率段进行严格限定，用于充分获得既定直径范围的微纳米气泡的同时使能耗消耗最低，气泡依次经过低频超声区和高频超声区，可逐步将气泡粉碎，从而获得气泡直径分布均匀地微纳米气泡群，若直接用低频超声粉碎，很难获得气泡群分布均匀的微纳米气泡，从而后续吸附油团达不到既定的效果。
优选地，步骤2)中，抛光液废液通过所述第一导料管进入分离区底部时，出口液体流速为0.1～1米/秒。流速控制极为重要，控制单位时间进入分离区内的液体总量，防止短时间大量液体流入，处理不完全，并且以较慢的流速向下进入，可防止液体冲入超声区，影响超声区内的气泡破碎，并且向下缓慢流动的液体可和向上运动的气泡群充分接触混合，吸附油团效果更佳。
优选地，步骤3)中，所述混合油相上升至分离区顶部过程时，混合油相的上升速度为第一导料管出口料液流速的0.2～0.3倍。向上运动过程中，因流动截面积逐步变大，液体的流速逐步减少，而气泡携带油相向上逐步加快，从而对液体形成搅动作用，形成紊流，充分吸附液相中的油团。
有益效果：1)本发明采用微孔曝气盘和不同功率组合的超声发生器相组合，才将产生的微纳米气泡直径控制在几百纳米到几微米，该微纳米气泡在水中的浮力更小，停留在水中的时适度延长，从而充足的时间吸附微纳米油污，同时该微纳米气泡表面张力大，吸附微纳米油污的表面作用力大，可以更好的吸附微纳米油污；
2)分离区为倒锥形，水相速度逐步减少，而通过微纳米气泡充分吸附的混合油相，在缓慢的上升过程中逐步合并，气泡直径变大，变大的气泡向上速度逐步加，即水相向上速度越来越慢，而混合油相速度越来越快，两相向上的速度差逐步加大，在速度差的影响下，上升气泡群周围形成紊流，使得水相中残留的少量油相在紊流的带动下被气泡吸附，从而保证了一次性吸附率。
3)本发明结构简单，设备成本低，设计独特而巧妙，结构简单，加工成本低，其中挡油装置可有效防止混合油相进入第二出料口而影响最终分离结果；
4)采用本发明的装置和方法处理抛光液废水中的油污，处理工艺极为简洁，运行成本低，油水分离效率高于96％，水中含油一般降低到1mg/l以下，有利于后续水处理工艺的进行。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的结构示意图。
其中：1、机架；2、锥形斗；3、分离区；4、超声区；5、第一出料口；6、第二出料口；7、挡油装置；71、L形导流板；72、竖向挡板；73、出料腔；8、进料腔；9、第一导料管；10、压缩空气进口；11、第二导料管；12、微孔曝气盘；13、排渣口；14、低频超声区；15、低频超声波发生器；16、高频发生区；17、高频超声波发生器。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例进一步阐述本发明。
如图1所示的抛光液废水除油污装置，包括锥形斗2和设置于锥形斗2底部的微气泡发生装置，锥形斗2固定于机架1上，锥形斗2包括连通设置的分离区3和超声区43，锥形斗2的锥角为30度，锥形斗2的分离区由底部向上其横截面依次增大，锥形斗2的超声区4由底部向上其横截面维持不变。
分离区3顶部侧边设置有用于回收油相的第一出料口5和用于回收除油后水相的第二出料口6，第一出料口5和第二出料口均为溢流口，第一出料口5距锥形斗顶部距离小于第二出料口6距顶部距离，溢流设计结合后续设计中混合油相到达分离区的速度设计，利于防止外力抽吸等操作破坏油相的稳定性，利于混合油相和水相的充分分离；而第二出料口6设置有对应的挡油装置7，挡油装置7包括由L形导流板71以及竖向挡板72构成的出料腔73，出料腔73与第二出料口6连通，竖向挡板72顶部与锥形斗2顶部齐平，竖向挡板72靠近锥形斗2内壁一侧设置，竖向挡板72底部与L形导流板71顶部齐平并错开设置，错开设置用于允许水相进入出料腔73，而吸附有油团的微纳米气泡在上升过程中，被挡油装置7引导而朝向第一出料口5运动，防止吸附有油团的微纳米气泡进入第二出料口6而导致分离效率降低。
分离区3底部侧边设置有进料口8，进料口8连接第一导料管9，第一导料管9延伸至锥形斗2内部并开口朝下设置；第一导料管9末端距离超声区4顶部距离为40mm，而超声区4设置有超声波发生装置，超声区4底部侧边设置有压缩空气进口10，压缩空气进口10与第二导料管11连接，第二导料管11延伸至锥形斗2内部并开口朝上设置；微气泡发生装置包括固定设置于第二导料管11末端的微孔曝气盘12；具体的，超声区4包括低频超声区14和高频超声区16，其中低频超声区14外部设置有低频超声波发生器15，高频超声区外部设置有高频超声波发生器17，第二导料管11内的压缩空气通过微孔曝气盘12产生的气泡依次经过低频超声区14和高频超声区16形成微纳米气泡，微纳米气泡在分离区3吸附抛光液废水中的的油团。
分离区3底部的料渣可通过排渣口13排出。
抛光液废水除油方法基于如上所述的抛光液废水除油污装置，包括如下步骤：
1)微纳米气泡制备：压缩空气通过第二导料管11输送至微孔曝气盘12而制备成直径小于5毫米的气泡，气泡在超声区4进一步形成直径为500纳米～5微米的微纳米气泡；
2)气液混合：抛光液废液通过第一导料管9进入分离区3底部并与步骤1)中的微纳米气泡混合，气液混合过程中，微纳米气泡吸附抛光液废液中的微纳米油团形成混合油相；
3)油水分离：混合油相密度远低于油密度，混合油相上升进入分离区3上部，混合油相从第一出料口5流出，除油后的水相从第二出料口6流出。
本实施例中，超声区4包括低频超声区14和高频超声区16，低频超声区14的超声波频率范围为26KHZ，微孔曝气盘12产生的气泡在低频超声区14的作用下直径降低至10～100微米，高频超声区16的超声波频率范围为60KHZ，在高频超声区16气泡直径继续下降至500纳米～5微米。
本实施例中，抛光液废液通过所述第一导料管9进入分离区底部时，出口液体流速为0.8米/秒，混合油相上升至分离区3顶部过程时，随着分离区3横截截面积逐步增大，混合油相上升速度逐步降低，到第一出料口5时，混合油相的速度为0.2～0.24米/秒。
应用实例：从手机玻璃盖板工厂排出的抛光废液，因抛光液配方中的悬浮剂和抛光用冷却液等原因，导致抛光废液含较多有机油相，在使用本设备前含油30.5mg/l，使用本设备除油后含油降低到0.98mg/l，除油率达到96.8％，除油后的废水再去进中水回用系统，可使超滤膜和反渗透膜的使用寿命延长2年。
如采用公布号为CN209238184U的中国专利公开的一种除油设备，在处理抛光废液时，就面临油相颗粒太少，采用常规离心除油的时候，大部分油相随液体一起通过过滤介质，导致离心除油效率只有10％，而采用高速离心除油，除油效率可以上升到30％，但效果仍然很差，不能满足生产要求。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种抛光液废水除油污装置，其特征在于，包括锥形斗和设置于锥形斗底部的微气泡发生装置，所述锥形斗包括连通设置的分离区和超声区，分离区顶部侧边设置有用于回收油相的第一出料口和用于回收除油后水相的第二出料口，分离区底部侧边设置有进料口，进料口连接第一导料管，第一导料管延伸至锥形斗内部并开口朝下设置；所述超声区设置有超声波发生装置，超声区底部侧边设置有压缩空气进口，压缩空气进口与第二导料管连接，第二导料管延伸至锥形斗内部并开口朝上设置；所述微气泡发生装置包括固定设置于第二导料管末端的微孔曝气盘；第二导料管内的压缩空气通过微孔曝气盘产生气泡并进一步在超声区形成微纳米气泡，微纳米气泡在分离区吸附抛光液废水中的油团。
2.根据权利要求1所述的抛光液废水除油污装置，其特征在于，超声区包括低频超声区和高频超声区，所述微孔曝气盘产生的气泡依次经过低频超声区和高频超声区，其中低频超声区外部设置有低频超声波发生器，高频超声区外部设置有高频超声波发生器。
3.根据权利要求1所述的抛光液废水除油污装置，其特征在于，所述锥形斗的锥角为20～45度，锥形斗的分离区由底部向上其横截面依次增大，锥形斗的超声区由底部向上其横截面维持不变。
4.根据权利要求1所述的抛光液废水除油污装置，其特征在于，所述第一导料管末端距离超声区顶部距离为30～50mm。
5.根据权利要求1所述的抛光液废水除油污装置，其特征在于，所述第一出料口和第二出料口均为溢流口，第一出料口距锥形斗顶部距离小于第二出料口距顶部距离。
6.根据权利要求5所述的抛光液废水除油污装置，其特征在于，所述第二出料口设置有对应的挡油装置，挡油装置包括由L形导流板以及竖向挡板构成的出料腔，出料腔与第二出料口连通，所述竖向挡板顶部与锥形斗顶部齐平，竖向挡板靠近锥形斗内壁一侧设置，竖向挡板底部与L形导流板顶部齐平并错开设置。
7.一种抛光液废水除油方法，基于权利要求1所述的抛光液废水除油污装置，其特征在于，包括如下步骤：
1)微纳米气泡制备：压缩空气通过所述第二导料管输送至微孔曝气盘而制备成直径小于5毫米的气泡，气泡在超声区进一步形成直径为500纳米～5微米微纳米气泡；
2)气液混合：抛光液废液通过所述第一导料管进入分离区底部并与步骤1)中的微纳米气泡混合，气液混合过程中，微纳米气泡吸附抛光液废液中的微纳米油团形成混合油相；
3)油相分离：混合油相密度远低于油密度，混合油相上升进入分离区上部，混合油相从第一出料口流出，除油后的水相从第二出料口流出。
8.根据权利要求7所述的抛光液废水除油方法，其特征在于，步骤1)中，超声区包括低频超声区和高频超声区，低频超声区的超声波频率范围为20～35KHZ，微孔曝气盘产生的气泡在低频超声区的作用下直径降低至10～100微米，高频超声区的超声波频率范围为45～80KHZ，在高频超声区气泡直径继续下降至500纳米～5微米。
9.根据权利要求7所述的抛光液废水除油方法，其特征在于，步骤2)中，抛光液废液通过所述第一导料管进入分离区底部时，出口液体流速为0.1～1米/秒。
10.根据权利要求9所述的抛光液废水除油方法，其特征在于，步骤3)中，所述混合油相上升至分离区顶部过程时，混合油相的上升速度为第一导料管出口料液流速的0.2～0.3倍。
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