專利名稱：微電場作用下油水乳狀液物理破乳聚結(jié)及油水分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
重型設(shè)備清潔水的凈化、機(jī)床冷卻水的凈化、制造業(yè)含油污水凈化處理、油庫含油污水凈化處理、大型船舶機(jī)艙中含油污水處理、油田含油污水處理和煉油廠含油污水處理
等本發(fā)明屬于一種含油污水中乳化油的物理破乳和聚結(jié)方法及其裝置。
背景技術(shù)：
工業(yè)生產(chǎn)、航空航天、生活廢水及國防設(shè)施等都有對含油含雜的水及含水含雜的油進(jìn)行凈化處理的需求，對含油含雜的水及含水含雜的油進(jìn)行凈化處理歷來是相關(guān)生產(chǎn)過程的重要環(huán)節(jié)，是提高產(chǎn)品質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)效益的重要手段，也是環(huán)保排放的達(dá)標(biāo)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于IOum的雜質(zhì)膠團(tuán)，但余下極少量浮油、3/4左右乳化油和顆粒在3-10um的雜質(zhì)膠團(tuán)尚未去除，由于單純的油顆粒和單純的固體顆粒在流動(dòng)過程中與水分離是利用密度不同的性質(zhì)達(dá)到的，但對于油顆粒中含有小水珠，或油顆粒中包含固體顆粒，這種復(fù)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(jìn)行分離。目前，公知的油水凈化技術(shù)有:化學(xué)法、微生物法、物理法等?；瘜W(xué)法的流程是加藥-絮凝-過濾，其特點(diǎn)是:化學(xué)試劑廣泛、投藥方便、操作簡單；缺點(diǎn)是易造成二次污染、絮凝分離后的油不易回收且成本高。微生物法的特點(diǎn)是:利用菌種吞噬水中油，其特點(diǎn)是綠色環(huán)保；其不足是:菌落種群易退化及變異、對環(huán)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(diǎn)是大顆粒雜質(zhì)清除率較低。旋流法的效果與離心法相當(dāng)。沉降法的特點(diǎn)是:工藝簡 單操作方便，其不足是需較大的容器及較長的時(shí)間，且效果不好。本專利方法是利用微電場及聚結(jié)板特殊的結(jié)構(gòu)，將微小乳化油滴在聚結(jié)板上進(jìn)行碰撞、聚結(jié)，當(dāng)油滴直徑長大到一定尺度時(shí)，油滴就能上浮，從而實(shí)現(xiàn)油水分離。見附件中另一發(fā)明專利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種水中乳化油滴，在微電場作用下快速聚結(jié)及油水分離方法。含油污水中的油滴絕大多數(shù)都是以水包油型(0/W)乳狀液存在的，乳狀液滴的直徑都小于20微米，水中乳狀液滴的上浮速度每小時(shí)只有幾毫米，單純靠重力沉降的方法無法實(shí)現(xiàn)油水分離，由于乳狀液滴與水的密度差很小，利用旋流分離法也無法實(shí)現(xiàn)油水分離。目前，常用的較好方法是加破乳劑后，再進(jìn)行沉降或旋流分離，但此方法最終有破乳劑殘留在水中，會(huì)給水質(zhì)造成富氧化。本發(fā)明是在聚結(jié)板的下表面附著一薄層不銹鋼(316)，聚結(jié)板的下表面與油水聚結(jié)罐地面之間加微電場，使帶負(fù)電荷的0/W型乳狀液快速上浮，撞擊聚結(jié)板的下表面，實(shí)現(xiàn)微小乳狀液滴碰撞聚結(jié)，實(shí)現(xiàn)破乳，形成大油滴，最后實(shí)現(xiàn)油水分離。本發(fā)明所采用的具體的技術(shù)方案是:一種微電場作用下油水乳狀液物理破乳聚結(jié)及油水分離方法，是在聚結(jié)板下表面與油水聚結(jié)罐底面之間加微電場，使含油污水發(fā)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(jié)板的板材選用聚四氟乙烯，在聚四氟乙烯板材制作過程中加入骨粉，并在弱酸中浸泡數(shù)5 10分鐘，且將聚結(jié)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(jié)板上表面改性為強(qiáng)烈親水疏油。聚結(jié)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(jié)板中加入骨粉后，在10% 16%的稀硫酸中浸泡5 10分鐘。倒“ V ”字型聚結(jié)板的頂端有多個(gè)直徑4 8mm的圓孔，微小乳化油滴穩(wěn)定層流流動(dòng)過程中，在微電場作用下，與聚結(jié)板的下表面碰撞、聚結(jié)，當(dāng)過油滴直徑聚結(jié)到一定粒徑時(shí)，油滴通過倒“ V ”字型頂端的圓型浮油孔通道開始上浮，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)油水分離。在聚結(jié)板的下表面附著一薄層(厚度0.5mm)不銹鋼(316),作為微電場的正極。聚結(jié)板的表面與水平方向呈5 15°的角度以增大含油污水和聚結(jié)板的接觸面積，增加乳化油滴與聚結(jié)板下表面的碰撞機(jī)會(huì)。本發(fā)明還公開了專用于上述方法的聚結(jié)板，由聚結(jié)板浮油孔、聚結(jié)板上表面、聚結(jié)板沉沙孔、聚結(jié)板支撐桿、聚結(jié)板下表面組成；聚結(jié)板的上表面為聚四氟乙烯板材；聚結(jié)板板材的下表面為不銹鋼316，聚結(jié)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(jié)板的上表面在聚四氟乙烯板材制作過程中加入骨粉，并在10% 16%的稀硫酸中浸泡數(shù)5 10分鐘，且將聚結(jié)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(jié)板上表面改性為強(qiáng)烈親水疏油。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比:(I)利用聚四氟乙烯為基層，設(shè)計(jì)一款“V”字型聚結(jié)板，此聚結(jié)板比通常的“M”字型聚結(jié)板具有較長的流體停留時(shí)間，增加乳化油滴與聚結(jié)板的碰撞機(jī)會(huì)；(2)在聚四氟乙烯中加入骨粉，并在弱酸(10% 16%的稀硫酸)中浸泡數(shù)分鐘，且將聚結(jié)板的上表面在火焰外快速烘烤(溫度保持在45 60°C)，使聚結(jié)板上表面改性為強(qiáng)烈親水疏油；(3)在聚結(jié)板的下 表面附著一薄層不銹鋼，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(xué)藥劑的前提下，含油污水經(jīng)過本系統(tǒng)處理后，除油率可達(dá)98%，系統(tǒng)無動(dòng)設(shè)備，具有低耗能、占地面積小等特點(diǎn)。


圖1是聚結(jié)板結(jié)構(gòu)示意2是聚結(jié)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(jié)板浮油孔，2、聚結(jié)板上表面，3、聚結(jié)板沉沙孔，4、聚結(jié)板支撐桿，5、聚結(jié)板下表面，6、進(jìn)水口，7、出油口，8、聚結(jié)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(dǎo)電層，16、PVC絕緣基層。
具體實(shí)施例方式在圖1、圖2中，聚結(jié)板板材結(jié)構(gòu)由聚結(jié)板浮油孔1、聚結(jié)板上表面2、聚結(jié)板沉沙孔
3、聚結(jié)板支撐桿4、聚結(jié)板下表面5組成。聚結(jié)板板材的上表面2選用聚四氟乙烯，在聚四氟乙烯板材制作過程中加入骨粉，并在10% 16%的稀硫酸中浸泡數(shù)5 10分鐘，且將聚結(jié)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(jié)板上表面改性為強(qiáng)烈親水疏油。聚結(jié)板板材的下表面5選用不銹鋼316，并使之通正電，以加速油滴上浮速度。聚結(jié)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(jié)板的接觸時(shí)間。在聚結(jié)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，以有利于聚結(jié)后油滴上浮，以及固態(tài)顆粒的沉降。聚結(jié)板支撐桿4將各層聚結(jié)板板材支撐起來，還可以調(diào)整聚結(jié)板之間的板間距。在圖3中，微電場破乳油水分離裝置由進(jìn)水口 6、出油口 7、聚結(jié)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(jié)板的表面與水平方向呈5-15°的角度以增大含油污水和聚結(jié)板的接觸面積，增加乳化油滴與聚結(jié)板下表面的碰撞機(jī)會(huì)。隔板11將油水分離裝置聚結(jié)板8與進(jìn)水口 6和出水口 13隔開，在聚結(jié)板所在的中間箱體10底板的上表面，附著0.5mm厚的不銹鋼316層，并與外接電源相連，使之帶有IO-1OOmv的負(fù)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(dǎo)電層15和PVC絕緣基層16。金屬導(dǎo)電層15通過導(dǎo)線與外接電源相連，使之帶有IO-1OOmv正電荷，并用導(dǎo)線將金屬導(dǎo)電層與聚結(jié)板下表面連接，使得聚結(jié)板下表面帶正電荷，以增加油滴的上浮速度。含油污水通過進(jìn)水口 6進(jìn)入到微電場破乳油水分離裝置箱體10中，由于0/W型油水乳化油滴通常帶負(fù)電荷，在油水聚結(jié)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(jié)吸附在聚結(jié)板的下表面5，當(dāng)油滴體積聚結(jié)長大到一定粒徑后由聚結(jié)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(fā)明是利用純物理方法，實(shí)現(xiàn)微小乳狀液滴在微電場作用下，遷移、吸附、聚結(jié)、上浮，最后現(xiàn)實(shí)油水分離，油水分離率能達(dá)到98%以上。實(shí)例本發(fā)明可以使用在石油、食品、機(jī)械制造、船舶運(yùn)輸和化工行業(yè)中含乳化油污水，此類污水依靠單純的重力沉降不能進(jìn)行油水分離，需要施加破乳劑進(jìn)行破乳。6.如權(quán)利要求1所述的微電場作用下油水乳狀液物理破乳聚結(jié)及油水分離方法，其特征在于:聚結(jié)板的表面與水平方向呈5 15°的角度以增大含油污水和聚結(jié)板的接觸面積，增加乳化油滴與 聚結(jié)板下表面的碰撞機(jī)會(huì)。
權(quán)利要求
1.一種微電場作用下油水乳狀液物理破乳聚結(jié)及油水分離方法，其特征在于，是在聚結(jié)板下表面與油水聚結(jié)罐底面之間加微電場，使含油污水發(fā)生乳化油滴遷移、吸附、上浮，使油水得到有效分離。
2.如權(quán)利要求1所述的微電場作用下油水乳狀液物理破乳聚結(jié)及油水分離方法，其特征在于:所述的聚結(jié)板的板材選用聚四氟乙烯，在聚四氟乙烯板材制作過程中加入骨粉，并在弱酸中浸泡數(shù)5 10分鐘，且將聚結(jié)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(jié)板上表面改性為強(qiáng)烈親水疏油。
3.如權(quán)利要求1所述的微電場作用下油水乳狀液物理破乳聚結(jié)及油水分離方法，其特征在于:聚結(jié)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(quán)利要求2所述的微電場作用下油水乳狀液物理破乳聚結(jié)及油水分離方法，其特征在于:聚結(jié)板中加入骨粉后，在109Γ16%的稀硫酸中浸泡5 10分鐘。
5.如權(quán)利要求3所述的微電場作用下油水乳狀液物理破乳聚結(jié)及油水分離方法，其特征在于:倒“ V ”字型聚結(jié)板的頂端有多個(gè)直徑rSmm的圓孔，微小乳化油滴穩(wěn)定層流流動(dòng)過程中，在微電場作用下，與聚結(jié)板的下表面碰撞、聚結(jié)，當(dāng)過油滴直徑聚結(jié)到一定粒徑時(shí)，油滴通過倒“ V ”字型頂端的圓型浮油孔通道開始上浮，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)油水分離。
6.如權(quán)利要求1所述的微電場作用下油水乳狀液物理破乳聚結(jié)及油水分離方法，其特征在于在聚結(jié)板的下表面附著一厚度0.5mm的不銹鋼層，作為微電場的正極。
7.一種專用于權(quán)利要求1-6之一所述方法的聚結(jié)板，其特征在于，由聚結(jié)板浮油孔、聚結(jié)板上表面、聚結(jié)板沉沙孔、聚結(jié)板支撐桿、聚結(jié)板下表面組成；聚結(jié)板的上表面為聚四氟乙烯板材； 聚結(jié)板板材的下表面為不銹鋼316，聚結(jié)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(quán)利要求7所述方法的聚結(jié)板，其特征在于，聚結(jié)板的上表面在聚四氟乙烯板材制作過程中加入骨粉，并在109Γ16%的稀硫酸中浸泡數(shù)5 10分鐘，且將聚結(jié)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(jié)板上表面改性為強(qiáng)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(jié)及油水分離方法涉及石油、石化、食品、機(jī)械加工、船運(yùn)行業(yè)等技術(shù)領(lǐng)域。采用的技術(shù)方案為含油污水在油水聚結(jié)板下表面與箱體底板之間的微電場作用下，油滴上浮聚結(jié)吸附在聚結(jié)板的下表面，油滴體積聚結(jié)長大后從浮油孔上浮，使油水得到有效分離。本發(fā)明是利用純物理方法，實(shí)現(xiàn)微小乳狀液滴在微電場作用下，遷移、吸附、聚結(jié)、上浮，最后現(xiàn)實(shí)油水分離，油水分離率能達(dá)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(yōu)先權(quán)日2013年5月10日
發(fā)明者王小兵, 曹雨平, 徐燕, 趙慶梅, 趙會(huì)軍, 張洪文, 袁惠新, 付雙成 申請人:常州大學(xué)