一种剪切增强的油水分离方法与流程

1.本发明涉及一种剪切增强的油水分离方法，属于油水分离技术领域。


背景技术：

2.含油废水是一种常见污染物，其对生活环境和生态平衡有很大危害，含油废水的处理一直是科学研究的一个重要课题。含油废水的来源很广，在石油工业的采油、炼油、运输、使用过程中都会大量产生。目前处理含油废水采用的方法有重力沉降、离心分离、生化反应、凝聚法、电分离等，这些方法有些存在占地面积大、用时长、能耗高、费用高的问题，油水乳化液的分离难度较大，常规的分离方法能耗较大或不能有效地将其处理以达到环保排放要求，因此，如何有效地对油水乳化液进行分离和处理是亟待解决的问题。
3.之后出现了采用分离膜进行油水分离的方法(非专利文献1)，后来以有开发出的超疏水的ptfe膜，用于处理含油废水(非专利文献2)。但是由于膜分离方法存在着膜表面污染的情况，使得分离膜在运行一定时间会会出现通量降低、需要进行清洗、膜性能劣化等诸多问题。因此，如何能够有效地提高膜分离法油水分离的效率是需要解决的一个问题。
4.非专利文献1：daiminger u,nitsch w,plucinski p,et al.novel techniques for oil/water separation[j].journal of membrane science,1995(99):197-203.
[0005]
非专利文献2：wang s t,song y l,jiang l.microscale and nanoscale hierarchical structured mesh films with superhydrophobic and superoleophilic properties induced by long-chain fatty acids[j].nanotechnology,2007(18):015-103.


技术实现要素：

[0006]
为了解决现有技术中存在的分离膜处理含油废水存在的膜表面污染、通量下降等问题。本发明提出了一种基于微阵列通道的前处理方法，在不外加药剂、不增加复杂设备的情况下，通过曲折管道的增压流体剪切作用，实现初步破乳，提高了进行膜分离处理过程中的处理效率，避免了膜通量的快速衰减。
[0007]
技术方案是：
[0008]
一种剪切增强的油水分离方法，包括如下步骤：
[0009]
步骤1，将含油废水加压后，供入微流通道阵列中进行处理；
[0010]
步骤2，产水经过静置分层处理；
[0011]
步骤3，分层后的水相供入亲水性陶瓷膜中进行除油处理；
[0012]
其中，所述的微流通道阵列中包括有多条弯折状的通道。
[0013]
所述的通道的管径0.5-2mm，且弯折角度在30-75
°
。
[0014]
通道的弯折位置两端的直线长度小于10mm。
[0015]
微流通道阵列中在一个截面上阵列的密度是1-10条/cm2。
[0016]
微流通道阵列的高度是10-100cm。
[0017]
步骤1中，加压是使压力至0.5-2mpa。
[0018]
亲水性陶瓷膜水滴接触角范围0-20
°
。
[0019]
亲水性陶瓷膜表面孔径范围是20-200nm。
[0020]
亲水性陶瓷膜的产水经过生化处理或者直接排放。
[0021]
有益效果
[0022]
本专利的方法中，利用弯曲管道阵列形成的高剪切流场，实现水包油废水中的液滴碰撞，实现初步破乳的目的，在不外加药剂和不使用复杂设备的条件下，达到初步油水分离的目的，减轻了膜分离过程中的处理负荷。
附图说明
[0023]
图1是本发明的装置结构图；
[0024]
其中，1、增压泵；2、微流通道阵列；3、进料口；4、出料口；5、分配腔；6、集流腔；7、微流管；8、分层罐；9、亲水性陶瓷膜。
具体实施方式
[0025]
本发明的装置结构如图1所示，包括：
[0026]
增压泵1，用于将含油废水进行增加处理，达到适宜的流体压力，通常可以加压至0.5-2mpa，然后将其供入微流通道阵列2中进行处理，其包括有壳体，并且在壳体上分别设有进料口3和出料口4，进料口3与增压泵8连接，使得废水加压后进入阵列中，在阵列中分布有弯折折状的通道，其管径可控制在0.5-2mm，并且弯折位置两端的直线长度小于10mm，弯折角度在30-75
°
，由于在较细的管道中流动时，流体的剪切力显著提升，且在经过弯折角时，进一步增加了乳液液滴与壁面的碰撞，使得微小的乳液增大，使部分油水可以达到初步分离。微流通道阵列2中还包括分配腔5和集流腔6，分别与进料口3和出料口4连接，并且其中的通道也与分配腔5和集流腔6连通，实现废水的分配和集中。
[0027]
经过处理后，通过简单的静置的方式，使得油水分层，上层的油相可以回用，下层中的水相中还包含有少量的水包油液滴，通过亲水性陶瓷膜进行深度处理，其表面水滴接触角范围0-20
°
，表面孔径范围是20-200nm；由于其具有较好的亲水性，水相可以快速通过膜层，而其中的油滴通过筛分作用被截留，最终获得处理后的产水，如达到相应排放指标时，可以直接排放处理，也可以按常规方式进行生化处理等。
[0028]
以下的测试过程采用由1：4重量比的润滑油：水混合后，进行高速剪切分散后，得到的模拟乳液进行油水分离处理。
[0029]
实施例1
[0030]
将含油废水通过加压至1.5mpa后，供入微流通道阵列中，经过分配器的分布后，分别进入多条通道中，通道是弯折状的管道构成，由其管径2mm，弯折位置两端的直线长度5mm，弯折角度45
°
，在一个截面上，阵列的密度是4条/cm2，高度30cm；处理后的料液静置分层后，水相中的油含量下降至8.4％，再供入孔径50nm的陶瓷膜中进行除油处理，除油率96.4％。
[0031]
实施例2
[0032]
将含油废水通过加压至1.0mpa后，供入微流通道阵列中，经过分配器的分布后，分
别进入多条通道中，通道是弯折状的管道构成，由其管径1.5mm，弯折位置两端的直线长度4mm，弯折角度60
°
，在一个截面上，阵列的密度是5条/cm2，高度25cm；处理后的料液静置分层后，水相中的油含量下降至7.1％，再供入孔径20nm的陶瓷膜中进行除油处理，除油率97.4％。
[0033]
实施例3
[0034]
将含油废水通过加压至0.8mpa后，供入微流通道阵列中，经过分配器的分布后，分别进入多条通道中，通道是弯折状的管道构成，由其管径2mm，弯折位置两端的直线长度4mm，弯折角度75
°
，在一个截面上，阵列的密度是4条/cm2，高度35cm；处理后的料液静置分层后，水相中的油含量下降至10.3％，再供入孔径50nm的陶瓷膜中进行除油处理，除油率93.8％。

技术特征：
1.一种剪切增强的油水分离方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，将含油废水加压后，供入微流通道阵列中进行处理；步骤2，产水经过静置分层处理；步骤3，分层后的水相供入亲水性陶瓷膜中进行除油处理；其中，所述的微流通道阵列中包括有多条弯折状的通道。2.根据权利要求1所述的剪切增强的油水分离方法，其特征在于，所述的通道的管径0.5-2mm，且弯折角度在30-75
°
。3.根据权利要求1所述的剪切增强的油水分离方法，其特征在于，通道的弯折位置两端的直线长度小于10mm。4.根据权利要求1所述的剪切增强的油水分离方法，其特征在于，微流通道阵列中在一个截面上阵列的密度是1-10条/cm2。5.根据权利要求1所述的剪切增强的油水分离方法，其特征在于，微流通道阵列的高度是10-100cm。6.根据权利要求1所述的剪切增强的油水分离方法，其特征在于，步骤1中，加压是使压力至0.5-2mpa。7.根据权利要求1所述的剪切增强的油水分离方法，其特征在于，亲水性陶瓷膜水滴接触角范围0-20
°
。8.根据权利要求1所述的剪切增强的油水分离方法，其特征在于，亲水性陶瓷膜表面孔径范围是20-200nm。9.根据权利要求1所述的剪切增强的油水分离方法，其特征在于，亲水性陶瓷膜的产水经过生化处理或者直接排放。

技术总结
本发明涉及一种剪切增强的油水分离方法，属于油水分离技术领域。包括如下步骤：步骤1，将含油废水加压后，供入微流通道阵列中进行处理；步骤2，产水经过静置分层处理；步骤3，分层后的水相供入亲水性陶瓷膜中进行除油处理；其中，所述的微流通道阵列中包括有多条弯折状的通道。本专利的方法中，利用弯曲管道阵列形成的高剪切流场，实现水包油废水中的液滴碰撞，实现初步破乳的目的，在不外加药剂和不使用复杂设备的条件下，达到初步油水分离的目的，减轻了膜分离过程中的处理负荷。轻了膜分离过程中的处理负荷。轻了膜分离过程中的处理负荷。


技术研发人员：陈献富 黄新 陈晓军 章萍萍 何佳乐
受保护的技术使用者：江苏中洲检测技术有限公司
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/8/13