CN113735218A - 一种油水快速分离器及油水快速分离工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油水快速分离器及油水快速分离工艺，包括储油室、排水室、第一材料室和第二材料室，储油室为活动式容器，第一材料室用于将储油室中的油水进行一次分离，第二材料室用于二次分离油水，经二次油水分离可保证出水口排出的水中无油相存在。本发明中的油水快速分离器结构简单、设计合理，可实现油水混合液的快速分离，工艺流程精简，易于操作结构简单；在完成油水快速分离的同时，还可实现排水的快速处理和油品的快速回用，该分离工艺还可应用于极性‑非极性混合液的快速分离，应用广泛。
Description
技术领域
本发明涉及含油污水处理技术领域，尤其涉及一种油水快速分离器及油水快速分离工艺。
背景技术
含油污水来源广泛，如：石油开采、石油加工、机械生产、交通运输、皮革制造、食品加工等。随着含油污水问题的日益严重，快速高效的油水分离器及工艺具有重要的研究意义和应用前景。
目前，较常用的传统油水分离方法主要有重力分离法、气浮法、网膜分离法等，传统分离方法和工艺均存在不同的缺陷，如重力分离工艺存在着具有占地面积大、处理时间长、分离不充分的问题；气浮工艺仅适用于处理少量含油的水相，含油量高的液相则不适用。现有的网膜分离法因具有设备结构简易、工艺流程简单、分离快速、分离效率高的优势，因而正被广泛的应用于油水分离过程中。中国专利CN 109647004A同样提出了采用超双疏/双疏网膜通水阻油式油水分离的方法，但该方法中的网膜在使用前需要多次活化处理，步骤较繁琐；且所采用方法中的网膜可承受通量小，不利于大规模油水分离的处理及油品的回收。
发明内容
为解决现有的网膜分离法无法应用于大规模油水分离处理的技术问题，本发明公开了一种油水快速分离器及油水快速分离工艺。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种油水快速分离器，包括储油室、排水室、第一材料室和第二材料室，所述储油室为活动式容器，第一材料室用于将储油室中的油水进行一次分离，第二材料室用于二次分离油水，经二次油水分离可保证出水口排出的水中无油相存在。
作为本发明的进一步优选，所述第一材料室位于储油室的外部，所述第一材料室的外部为排水室，所述排水室的底部一侧开设有出水口，出水口一侧的排水室内设置有第二材料室。
作为本发明的进一步优选，经所述第一材料室的一次分离后的含有微量油的水相向下进入排水室中，再经过二次分离后，不含油的水经排水室底部的出水口排出收集，而经油水分离后的油品，则直接从储油室倾倒或连接压力泵抽提取出再利用。
作为本发明的进一步优选，所述储油室、第一材料室均为夹层式结构，储油室、第一材料室的内外夹层均采用不锈钢或钢化玻璃材质制成，在夹层的内部均嵌入超亲水超疏油网膜材料。
作为本发明的进一步优选，在所述储油室、第一材料室边壁的中下部及底部均匀布设若干孔洞，孔洞的直径均相同。
作为本发明的进一步优选，孔洞面积之和至少占所述第一材料室外周总面积的三分之一。
作为本发明的进一步优选，所述第一材料室与储油室的形状相适配，为漏斗状。
作为本发明的进一步优选，所述第二材料室为长方体结构，第二材料室内固定设置有超亲水超疏油网膜材料。
作为本发明的进一步优选，在所述第二材料室一侧的出水口上还安装有第二球阀，控制从排水室向外排出水的速率。
本发明的另一个目的在于公开一种油水快速分离工艺，采用上述的油水快速分离器，包括相连接的预处理罐和油水快速分离器，向预处理罐中输送油水的输油管线上依次安装有液体流量计、液体增压泵和第一球阀，预处理罐的出口端通过输油管线连接至油水快速分离器的入口。
作为本发明的进一步优选，所述预处理罐的内部填装有用于去除油水混合液中颗粒物的小粒径材料，小粒径材料可选用轻质多孔稀土陶瓷砂和/或石英砂。
作为本发明的进一步优选，还包括，所述储油室的底部还可通过管线与油水快速分离器外部的压力泵相连，抽提回收储油室中的油。
作为本发明的进一步优选，该工艺还可用于处理两种互不相容的不同极性物质的分离。
本发明的有益效果是，
1、油水快速分离器的结构简单、设计合理，可实现油水混合液的快速分离，该分离工艺还可应用于极性-非极性混合液的快速分离，工艺流程精简，易于操作。
2、油水快速分离器内部的超亲水超疏油网膜铺设的面积大、可处理通量高，且可多次循环使用，运行成本低。
3、油水快速分离器中的储油室设计为可活动式结构，可通过直接取出或泵抽提实现储油室内油相(非极性液相)的回收处理，而底部的出水口可用于收集水相(极性液相)。
4、油水快速分离器的结构简单，占地面积小，储油室为漏斗状结构，储油室的边壁与底面均设置有超亲水超疏油网膜，以增大油水混合物处理通量，漏斗状的储油室可实现亲水疏油的效果，即“水过油不过”，从而实现油类物质的快速高效富集，富集油品可通过提出储油室或泵抽提完成回收，回收后的油品可直接二次利用。
5、油水快速分离器底部的第二材料室内为同样的超疏油亲水性网膜，保证出口处水相中无油相排出。
综上，本发明公开的油水快速分离器、油水快速分离工艺可解决现有油水分离设备存在的效率低、运行周期长、占地面积大、油品回用困难等多种问题，在完成油水快速分离的同时，还可实现排水的快速处理和油品的快速回用，且可用于分离处理两种互不相溶的不同极性物质，应用广泛。
附图说明
图1为本发明工艺流程示意图；
图2为本发明中油水快速分离器结构示意图；
图3为图2中的第一材料室剖面图；
图4为图2中的第二材料室剖面图；
其中，1-液体流量计；2-液体增压泵；3-第一球阀；4-预处理罐；5-油水快速分离器；51-储油室；52-排水室；53-第一材料室；54-第二材料室；55-第二球阀；6-压力泵。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图所示，一种油水快速分离器，包括储油室51、排水室52、第一材料室53和第二材料室54，上述储油室51为活动式容器，可分离式的储油室51可根据实际需要取出倾倒油品，第一材料室53用于将储油室51中的油水进行一次分离，分离后的含少量油的水相进入排水室52中，油相暂存于储油室51中；第二材料室54用于二次分离油水，少量油的水相达到第二材料室54中进行处理，经二次油水分离可保证出水口排出的水中无油相存在。
特别的，上述第一材料室53位于储油室51的外部，上述第一材料室53的外部为排水室52，排水室52套于第一材料室53的外侧，用于接存一次油水分离后的水相，一次油水分离不完全的少量油跟随水相也可一起进入排水室52中，上述排水室52的底部一侧开设有出水口，出水口一侧的排水室52内设置有第二材料室54。
特别的，经上述第一材料室53的一次分离后的含有少量油的水相向下进入排水室52中，再经过二次分离后，不含油的水经排水室52底部的出水口排出收集，而经油水分离后的油品，则直接从储油室51倾倒或连接压力泵6抽提取出再利用，实现油水分离的同时，还可实现排水快速处理和油品的快速回收。
特别的，上述储油室51、第一材料室53均为夹层式结构，如图4所示，储油室51、第一材料室53内外夹层均为不锈钢或钢化玻璃材质制成，储油室51、第一材料室53的夹层内部均嵌入超亲水超疏油网膜材料，油水在储油室51、第一材料室53中，经超亲水超疏油网膜材料处理，水相顺利通过，油相被拦截。
特别的，在上述储油室51、第一材料室53边壁的中下部及底部均匀布设若干孔洞，孔洞的直径均相同，油水可顺利均匀进入第一材料室53进行油水分离处理。
特别的，孔洞面积之和至少占第一材料室53外周总面积的三分之一，孔洞面积较大，为油水充分接触第一材料室53中的超亲水超疏油网膜材料提供保障。
特别的，上述第一材料室53与储油室51的形状相适配，为漏斗状，第一材料室53将储油室51包围，以免储油室51中的油水不经油水分离处理就外溢。
特别的，上述第二材料室54为长方体结构，如图2所示，第二材料室54内固定设置有超亲水超疏油网膜材料，喊少量油的水相在经过第二材料室54时，油被拦截分离，保证从出水口排出的水中无油相的存在。
特别的，在上述第二材料室54一侧的出水口上还安装有第二球阀55，控制从排水室52向外排出水的速率，调节第二球阀55的开度，即可控制排水室52中水位高低。
本发明还公开了一种油水快速分离工艺，如图1所示，采用上述的油水快速分离器5，包括相连接的预处理罐4和油水快速分离器5，向预处理罐4中输送油水的输油管线上依次安装有液体流量计1、液体增压泵2和第一球阀3，预处理罐4的出口端通过输油管线连接至油水快速分离器5的入口。
特别的，上述预处理罐4的内部填装有用于去除油水混合液中颗粒物的小粒径材料，小粒径材料可选用轻质多孔稀土陶瓷砂和/或石英砂，预处理罐4对油水混合液进行初步处理拦截颗粒物，颗粒物为油水混合液中的藻类、微生物等，防止颗粒物进入第一材料室53堵塞超亲水超疏油网膜材料，影响第一材料室53的油水分离处理效率。
特别的，还包括，上述储油室51的底部还可通过管线与油水快速分离器5外部的压力泵6相连，抽提回收储油室51中的油，实现油水分离后的油品回收循环过程。
本发明公开的一种油水快速分离工艺，还可用于处理两种互不相容的不同极性物质的分离。
上述油水快速分离工艺，具体操作过程包括：
第一步，根据所采用的不同超疏油亲水性网膜的最大通量，调节液体流量计1至合适流量，再将油水混合物经液体增压泵2泵入预处理罐4中；
第二步，油水混合液在通过预处理罐4时，通过轻质多孔稀土陶瓷砂将其中的藻类、微生物等固态颗粒物质筛除，再送入油水快速分离器5中进行油水分离处理；
第三步，油水混合液从油水快速分离器5的顶部进入后，绝大部分的油相不能经过第一材料室53边壁和底部的超亲水超疏油网膜，从而被拦截在储油室51内，待倾倒或泵抽取回收再利用，水相则通过第一材料室53落入排水室52内；
第四步，为保证排水室52出水口处排出水相中无油相存在，排水室52内的液相在排出前二次除油，经第二材料室54内的超亲水超疏油网膜二次油水分离后，水再经油水快速分离器5的出水口处第二球阀55排出。
下面结合几个具体实施例详述本发明的技术方案。
实施例1
(1)选用不锈钢网为载体，负载Zr-H2BDC(ZrCl4·H2BDC)晶种膜的超亲水超疏油网膜材料。
所选的超亲水超疏油网膜材料空气中的水接触角近0°，水下油接触角近150°。
(2)将不同尺寸的超亲水超疏油网膜材料分别置于油水快速分离器5的第一材料室53、第二材料室54中。
(3)保持油水快速分离器5出水口处的第二球阀55关闭，向其中注满水，活化超亲水超疏油网膜材料，完成活化后，再将水从出水口处排出。
(4)调节第一球阀3开度，液体流量计1实时测定管线中混合液流量，将液体流速调至7000L/(m2h)，用液体增压泵2抽取油水混合液(柴油:水＝1:1)，经预处理罐4内轻质多孔稀土陶瓷砂的初步处理后，再进入油水快速分离器5中。
(5)柴油-水混合液经过油水快速分离器5的第一材料室53时，将混合液中的柴油截留于储油室51，分离效率高达99.99％；水相则落入排水室52中，再经第二材料室54的二次油水分离后，通过第二球阀55排出水相，对排出的水相进行取样，测得水相中柴油的含量仅为3.13mg/L，说明经过处理后的油水混合液中含油量很低，满足快速油水分离处理需求。
(6)油水分离处理完成后，提出其中的储油室51，倾倒出柴油，回收待用即可，另外，打开第二球阀55，水相排放至收集槽中。
实施例2
(1)选择刻蚀后不锈钢网为载体，由硬脂酸包覆、喷涂PTFE的PTFE/硬脂酸改性不锈钢网材料作为超亲水超疏油网膜材料。
所选的超亲水超疏油网膜材料疏水角156°。
(2)将不同尺寸的超亲水超疏油网膜材料分别置于油水快速分离器5的第一材料室53、第二材料室54中。
(3)保持油水快速分离器5出水口处的第二球阀55关闭，向其中注满水，活化超亲水超疏油网膜材料，完成活化后，再将水从出水口处排出。
(4)调节第一球阀3开度，液体流量计1实时测定管线中混合液流量，将液体流速调至3000L/(m2h)，用液体增压泵2抽取油水混合液(柴油:水＝1:1)，经预处理罐4内轻质多孔稀土陶瓷砂的初步处理后，再进入油水快速分离器5中。
(5)柴油-水混合液经过油水快速分离器5的第一材料室53时，将混合液中的柴油截留于储油室51，分离效率高达98％；水相则落入排水室52中，再经第二材料室54的二次油水分离后，通过第二球阀55排出水相，对排出的水相进行取样，测得水相中柴油的含量仅为12.82mg/L，说明经过处理后的油水混合液中含油量很低，满足快速油水分离处理需求。
(6)油水分离处理完成后，提出其中的储油室51，倾倒出柴油，回收待用即可。
实施例3
(1)选择刻蚀后不锈钢网为载体，由硬脂酸包覆、喷涂PTFE的PTFE/硬脂酸改性不锈钢网材料作为超亲水超疏油网膜材料。
所选的超亲水超疏油网膜材料疏水角156°。
(2)将不同尺寸的超亲水超疏油网膜材料分别置于油水快速分离器5的第一材料室53、第二材料室54中。
(3)保持油水快速分离器5出水口处的第二球阀55关闭，向其中注满水，活化超亲水超疏油网膜材料，完成活化后，再将水从出水口处排出。
(4)调节第一球阀3开度，液体流量计1实时测定管线中混合液流量，将液体流速调至1067L/(m2h)，用液体增压泵2抽取油水混合液(环己烷:水＝1:1)，经预处理罐4内轻质多孔稀土陶瓷砂的初步处理后，再进入油水快速分离器5中。
(5)环己烷-水混合液经过油水快速分离器5的第一材料室53时，将混合液中的柴油截留于储油室51，分离效率高达96％；水相则落入排水室52中，再经第二材料室54的二次油水分离后，通过第二球阀55排出水相，对排出的水相进行取样，测得水相中柴油的含量仅为3.16mg/L，说明经过处理后的油水混合液中含油量很低，满足快速油水分离处理需求。
(6)油水分离处理完成后，储油室51中回收到一定量的环己烷，打开压力泵6，抽取储油室51内的环己烷至专用收集罐中回收待用，另外，打开第二球阀55，水相排放至收集槽中。
本发明解决了现有油水分离设备存在的效率低、运行周期长、占地面积大、油品回用困难等多种问题，在完成油水快速分离的同时，还可实现排水的快速处理和油品的快速回用，且可用于分离处理两种互不相溶的不同极性物质。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (13)
1.一种油水快速分离器，其特征在于，包括储油室、排水室、第一材料室和第二材料室，所述储油室为活动式容器，第一材料室用于将储油室中的油水进行一次分离，第二材料室用于二次分离油水，经二次油水分离可保证出水口排出的水中无油相存在。
2.如权利要求1所述的一种油水快速分离器，其特征在于，所述第一材料室位于储油室的外部，所述第一材料室的外部为排水室，所述排水室的底部一侧开设有出水口，出水口一侧的排水室内设置有第二材料室。
3.如权利要求2所述的一种油水快速分离器，其特征在于，经所述第一材料室的一次分离后的含有微量油的水相向下进入排水室中，再经过二次分离后，不含油的水经排水室底部的出水口排出收集，而经油水分离后的油品，则直接从储油室倾倒或连接压力泵抽提取出再利用。
4.如权利要求3所述的一种油水快速分离器，其特征在于，所述储油室、第一材料室均为夹层式结构，储油室、第一材料室的内外夹层均采用不锈钢或钢化玻璃材质制成，在夹层的内部均嵌入超亲水超疏油网膜材料。
5.如权利要求4所述的一种油水快速分离器，其特征在于，在所述储油室、第一材料室边壁的中下部及底部均匀布设若干孔洞，孔洞的直径均相同。
6.如权利要求5所述的一种油水快速分离器，其特征在于，孔洞面积之和至少占所述第一材料室的外周总面积的三分之一。
7.如权利要求6所述的一种油水快速分离器，其特征在于，所述第一材料室与储油室的形状相适配，为漏斗状。
8.如权利要求2所述的一种油水快速分离器，其特征在于，所述第二材料室为长方体结构，第二材料室内固定设置有超亲水超疏油网膜材料。
9.如权利要求8所述的一种油水快速分离器，其特征在于，在所述第二材料室一侧的出水口上还安装有第二球阀，控制从排水室向外排出水的速率。
10.一种油水快速分离工艺，采用如权利要求1-9任一所述的油水快速分离器，其特征在于，包括相连接的预处理罐和油水快速分离器，向预处理罐中输送油水的输油管线上依次安装有液体流量计、液体增压泵和第一球阀，预处理罐的出口端通过输油管线连接至油水快速分离器的入口。
11.如权利要求10所述的一种油水快速分离工艺，其特征在于，所述预处理罐的内部填装有用于去除油水混合液中颗粒物的小粒径材料，小粒径材料可选用轻质多孔稀土陶瓷砂和/或石英砂。
12.如权利要求10所述的一种油水快速分离工艺，其特征在于，还包括，所述储油室的底部还可通过管线与油水快速分离器外部的压力泵相连，抽提回收储油室中的油。
13.如权利要求10所述的油水快速分离工艺，其特征在于，该工艺还可用于两种互不相容的不同极性物质的分离处理过程。
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