A kútfejből termelt víz, az élelmiszerüzemből származó mosóvíz és az edényekből származó fenékvíz egy probléma közös: az olajnak ki kell jönnie, mielőtt újra felhasználható vagy kiüríthető. Az igazi nehézséget nem a teljes olajkoncentráció, hanem a cseppméret jelenti. A nagyjából 150 mikron feletti szabad olaj percek alatt megemelkedik; 20 mikron alatti emulgeált olaj hetekig stabil marad. A jól megtervezett olaj-víz elválasztó rendszer ezért nem egyetlen gépen, hanem egy lépcsőzetes sorozaton alapul, kezdve a durva eltávolítással, és a kibocsátási vagy újrafelhasználási célhoz szabott polírozással fejeződik be. Mérnökök tervezés előállított vízkezelés vagy szélesebb ipari szennyvízkezelés A projektek ugyanazt a logikát követik: először jellemezze a folyamot, majd igazítsa az egyes technológiákat a ténylegesen szállítható olajállapothoz.
Az olaj-víz szétválasztás az olaj állapotának ismeretében kezdődik
Következtetés először: az elválasztás költsége meredeken emelkedik a cseppméret csökkenésével. A szabad olaj gravitációs úton történő eltávolítása csak néhány centbe kerülhet köbméterenként, míg az emulgeált olaj eltávolításához flotációra, szűrésre vagy vegyszerekre lehet szükség a költségek sokszorosáért. A patak olajállapotának ismerete ezért a legfontosabb lépés az olaj-víz elválasztó rendszer alkalmazási körének meghatározásában. A laboratóriumi cseppméret-elemzés egyszerű tégelytesztekkel kombinálva megmondja, hogy egyedül a gravitáció működik-e, vagy szükség van-e flotációra és szűrésre. Sok növény alábecsüli az emulgeált olaj hányadát a befolyóvízben, és később az engedélyekkel küszködik. Egyszeri, néhány száz dolláros laborbefektetéssel tízezreket takaríthatunk meg az átdolgozástól.
A szennyvízben lévő olajat általában négy állapotra osztják a cseppek mérete alapján. Az alábbi táblázat összefoglalja az egyes állapotokat, azok viselkedését és az alkalmazott technológiákat.
| Olaj állapot | Cseppméret | Viselkedés | Tipikus technológia |
|---|---|---|---|
| Ingyenes olaj | >150 mikron | Percek alatt a felszínre emelkedik | API elválasztó, szkimmer |
| Diszpergált olaj | 20-150 mikron | Lassan emelkedik; érzékeny a turbulenciára | Lemezösszekötő, hidrociklon |
| Emulgeált olaj | 1-20 mikron | A felületaktív anyagoknak köszönhetően stabil | DAF, membrán, emulgeálószer |
| Oldott olaj | <1 mikron | Molekuláris; gravitációval nem távolítható el | Biológiai, aktív szén |
Az olaj-víz elválasztási technológiák összehasonlítása
Minden technológiának van egy működő borítéka, amely meghatározza a helyét a kezelési sorozatban. Az API-szeparátorok továbbra is a leggazdaságosabb elsődleges lépések a szabad olajok számára, de nem képesek feltörni az emulziókat. A lemezösszekötők javítják a gravitációs szétválást azáltal, hogy lerövidítik azt a függőleges távolságot, amelyen a cseppeknek fel kell emelkedniük. Az oldott levegő flotáció (DAF) mikrobuborékokat köt az olajcseppekhez, és ma számos ipari üzemben az emulgeált olaj alapértelmezett másodlagos lépése. A hidrociklonok kompakt alternatívát kínálnak a szabad és diszpergált olaj számára, különösen offshore platformokon, ahol korlátozott a lábnyom. A membránszűrő nagyon alacsony olajszintre políroz, de nagyobb energiát és szennyeződési kockázatot hordoz.
Említést érdemelnek a kémiai demulgeálószerek, mert gyakran ezek a legolcsóbb módja a szoros emulzió megbontásának. Úgy működnek, hogy semlegesítik a határfelületi filmet, amely stabilizálja a cseppeket, lehetővé téve az összeolvadást enyhe keverés mellett. Azonban megnövelik az üzemeltetési költségeket, olaj-víz-kémiai iszapot hoznak létre, és gondos adagolás-ellenőrzést igényelnek, ezért a legtöbb állandó létesítmény másodlagos lépésként a fizikai módszereket részesíti előnyben, mint például a DAF.
Az API szeparátor tervezési útmutatója és az Egyesült Államok EPA szennyvízkezelési referenciái szerint ezek a munkatartományok egységesek a finomítói, petrolkémiai, tengeri és önkormányzati létesítményekben. Az alábbi radardiagram három általános technológiát hasonlít össze öt gyakorlati kritérium alapján.
Többlépcsős olaj-víz leválasztó rendszer tervezése
Kezdje azzal, hogy jellemezze a befolyó anyagot: cseppméret-eloszlás, olajkoncentráció, hőmérséklet, szilárdanyag-tartalom és a kibocsátási vagy újrafelhasználási cél. Például az Egyesült Államok vizein végzett tengeri műveleteknél az EPA olaj- és zsírhatárértéke a 40 CFR 435. része alatt 29 mg/l havi átlag és 42 mg/L napi maximum. A szárazföldi engedélyek gyakran szigorúbbak, ezért a polírozási szakaszt ennek megfelelően kell méretezni.
1. lépés – Előkezelés. A mechanikus szita eltávolítja a durva szilárd anyagokat és rostos törmeléket, amely egyébként eltömítené az összefolyó közeget és a flotációs fúvókákat. A forgódobos szita kompakt választás a lebegő szilárd anyagokat szállító bemeneti áramlásokhoz.
Forgódob szita az előkezelési szakaszhoz Ez a kompakt mechanikus szita eltávolítja a durva szilárd anyagokat és rostos törmeléket a befolyó anyagokból, megakadályozza az eltömődést, és megvédi a későbbi összeolvadó közeget és a flotációs fúvókákat a kopástól. Termék megtekintése → 2. lépés – Elsődleges gravitációs elválasztás. Az API szeparátor vagy lemezösszekötő eltávolítja a szabad olaj nagy részét. A szemcsék ugyanabban a tartályban ülepednek, megvédve a szivattyúkat és a műszereket a kopástól. Ezután egy szemcseosztályozó vízteleníti és csaknem száraz formában üríti ki a leülepedett homokot.
Szemcseosztályozó homok-víz leválasztáshoz Ez a csavaros típusú osztályozó vízteleníti és kiüríti a 60% alatti nedvességtartalmú ülepedett homokot, védi a szivattyúkat és a műszereket, miközben tisztán és hatékonyan tartja az elsődleges elválasztó tartályt. Termék megtekintése → 3. lépés – Másodlagos lebegtetés. A DAF egység eltávolítja a diszpergált és részlegesen emulgeált olajat azáltal, hogy mikrobuborékokat köt a cseppekhez, és lebegteti őket a felszínen a lefölözéshez. A vízszintes légflotációs gépek jól illeszkednek a meglévő tartályelrendezésekbe, és kevesebb helyet igényelnek, mint a függőleges kialakítások.
Vízszintes levegőben úszó gép olajeltávolításhoz A diszpergált és emulgeált olaj és lebegő szilárd anyagok lebegtetésére mikrobuborékokat használva ez a DAF egység javítja az elválasztás hatékonyságát, miközben kevesebb helyet igényel, így ideális a másodlagos flotációhoz. Termék megtekintése → 4. lépés – Polírozás. A patronos szűrést, a membránleválasztást vagy az aktívszén adszorpciót akkor adják hozzá, ha az engedélyezési határérték vagy az újrahasználati specifikáció olyan olajszintet ír elő, amelyet a flotáció önmagában elérhet. A lefölözött olajréteg a szeparátorból visszanyerhető, ha a térfogatok ezt indokolják, míg a DAF szkimmerből származó olajos iszap jellemzően víztelenítést igényel a telephelyen kívüli ártalmatlanítás előtt. Az iszapkezelés beépítése a tervezési becslésbe elkerüli a meglepetéseket az üzembe helyezés során.
Egy tipikus API elválasztó izometrikus nézetben
Az olaj-víz leválasztó berendezés kiválasztásának ellenőrző listája
Ha az alábbi táblázat alapján választja ki a berendezést, az csökkenti az alul- vagy túlméretezés kockázatát. A helyszíni tapasztalatok azt mutatják, hogy a legtöbb elválasztó meghibásodása e hat paraméter valamelyikének figyelmen kívül hagyásából származik.
| Kritérium | Miért számít | Tervezési implikáció |
|---|---|---|
| Áramlási sebesség és csúcsok | Az alulméretezés olajáthordást okoz | A szeparátorok mérete 1,25-1,5-szeres átlagos áramlásnál |
| Cseppméret distribution | Meghatározza, hogy a gravitáció működhet-e | 20 mikron alatt adjon hozzá DAF-ot vagy membránt |
| Hőmérséklet | A magasabb hőmérséklet csökkenti a viszkozitást | A hideg áramlások felmelegítése elősegíti az emelkedési sebességet |
| Szilárdanyag koncentráció | Eltömíti az összefogókat és a flotációs fúvókákat | Először szerelje fel a szitákat és távolítsa el a szemcséket |
| Kémiai korlátozások | Egyes webhelyek korlátozzák az emulgeálószer használatát | Ehelyett válassza a fizikai elválasztást |
| Engedélyhatár | Beállítja a polírozási igényt | 29 mg/L vs 10 mg/L módosítja a vonatot |
Egy meglévő rendszer alulméretezettségére utaló jelek közé tartozik a látható olajfény a szennyvízben, a napok alatt eltömődő szűrőpatronok és a növekvő vegyszerfelhasználás ugyanazon takarmányminőség mellett. Mielőtt új berendezésbe fektetne be, mérje meg a valós cseppméret-eloszlást legalább egy teljes gyártási ciklus alatt; a napi csúcsok gyakran jobban megváltoztatják az olaj állapotát, mint az átlagos koncentráció.
Gyakran ismételt kérdések az olaj-víz elválasztásról
Q1. Mi az olaj-víz szeparátor?
Az olaj-víz szeparátor eltávolítja az olajat a vízből sűrűségkülönbség, összeolvadás, flotáció, szűrés vagy kémiai hatás segítségével. A gyakori típusok közé tartoznak az API szeparátorok, lemezösszekötők, DAF egységek és membránrendszerek.
Q2. Hogyan működik az API olaj-víz szeparátor?
Az API-leválasztó nyugalmi áramlást és hosszú, jellemzően 1,5-2 órás retenciós időt biztosít, így a szabad olaj felemelkedik a felszínre a lefölözéshez, miközben a leülepedett szilárd anyagok összegyűlnek az alján.
Q3. Mi a különbség a szabad és az emulgeált olaj között?
A szabad olaj körülbelül 150 mikronnál nagyobb cseppek formájában létezik, és a gravitáció hatására szétválik. Az emulgeált olaj 20 mikron alatti, felületaktív anyagokkal stabilizált cseppecskék, amelyek flotációt, membránokat vagy kémiai demulgeálószereket igényelnek.
Q4. Hogyan választja el az olajat a termelt víztől?
Az előállított vízkezelés többlépcsős sorozatot használ: hidrociklonok vagy lemezes szeparátorok az ömlesztett olajhoz, DAF a másodlagos polírozáshoz, és szűrés vagy biológiai kezelés, ha a kibocsátási vagy újrabefecskendezési határok megkövetelik.
Q5. Mennyi az olaj és a zsír kibocsátási határa?
Az Egyesült Államok EPA tengeri szabványa a termelt vízre 29 mg/l havi átlag és 42 mg/L napi maximum a 40 CFR Part 435 alatt. A szárazföldi engedélyek gyakran szigorúbbak, általában 10-20 mg/l.
Q6. A koagulánsok javíthatják az olaj-víz elválasztást?
Igen. Az alumínium vagy vas koagulánsok és szerves pelyhesítő szerek semlegesítik a felületi töltést és elősegítik a cseppek összeolvadását, jelentősen javítva a DAF és a szűrési hatékonyságot a tömör emulziók érdekében.
