基本信息
- 项目名称：
- 基于静态液－液旋流器的油水分离装置
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 为了解决油水污染这一日益突出的问题，研究设计了静态双锥型液-液分离旋流器和集旋流分离、重力分离、粗粒化分离于一体的油水分离装置，主要应用于高浓度含油废水处理。将所研制的高效双锥型液-液旋流器作为油水分离装置的预分离元件，可以减小设备体积，提高分离性能，延长粗粒化滤芯的寿命和降低日常运行维护成本。
- 详细介绍：
- 含油污水处理是环境污染中的一个重要问题，危害十分巨大。受污染水体中的石油浓度达到0.3～0.5 mg/L时，水中便含有石油臭味，达不到饮用标准，这对淡水资源日益紧缺的今天更是一个严重的挑战。其次，每滴石油在水面上能形成0.25 m2的油膜，每吨石油可覆盖500公顷的水面。 油膜厚度>0.001 mm时，不利于水体复氧，影响水体的自净作用，污染严重时影响水中生物的生存和繁殖，甚至对农业生产也造成影响，含油废水直接灌溉农作物，会破坏土壤的物理化学性质，堵塞土壤孔隙，影响土壤透气性，不利于禾苗生长，造成农作物减产甚至死亡，对人民的生活和健康造成极大影响。 随着城镇化和工业化的不断加快，产生含油废水的途径更加广泛，如城市餐饮发展，石油加工工业中的凝缩水、油罐清洗、输送泄露以及机械加工都会产生大量的含油污水，对环境污染和淡水资源都是一个极大的挑战。而传统的处理技术和工艺很难解决这一日益突出的难题，必须寻求一种高效灵活的处理装置来处理与日俱增的含油污水。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：静态液－液旋流器可以有效地对各种含油废水进行处理，将油水混合液分离，特别适用于有限空间的情况下，如船舱、海上钻井平台等场所，并具有体积小、效率高、投资和操作费用较低等特点，不仅有很好的经济效益，而且能够带来巨大的安全效益和环境效益。 基本思路：利用油水密度的不同，使高速旋转的油水混合液产生不同的离心力，从而将油与水分开。 创新点： 1、工艺流程合理、紧凑，分离技术先进； 2、实现无人值守，运行成本仅为动力费用； 3、采用耐腐蚀材料，使用寿命长； 4、尺寸小、重量轻，可移动性好； 5、可操作性好，手动操作和自动操作相结合。 技术关键： 1、采用单片机技术作为控制单元，提高了设备的自动化程度，实现了无人值守； 2、研制了高效旋流分离装置，减少了粗粒化分离容器的处理负荷，可以避免使粗粒化滤芯选取趋向保守的作法； 3、采用自动加热装置，分离油排放顺利。 主要技术指标： 处理量：1m3/h 最大电功率：4.1 kW 正常功率（加热器不投入运行）：1.1 kW 排放标准：含油量<10 mg/L 外形尺寸：1000 800 1500（mm） 重量：400 kg 电源：三相交流电 环境温度：0～50℃ 处理对象：分离比重在0.78～0.90 的油品 工作压力：0.4 MPa
科学性、先进性
- 科学性先进性： 开展了液-液旋流器流场模拟、优化设计和装置制作技术研究，掌握了静态液-液旋流器流场特性和分离特性，解决了装置设计与制作的关键技术问题。 该作品在装置的设计上，选用了一些非常有效的技术和工艺（如旋流分离和粗粒化分离等），并进行了有效的集成创新。该装置具有良好的可靠性和可维修性。 该作品能有效地分离轮船、机械加工及各种储运油容器清洗等场所产生的含固体颗粒含油废水，经过性能检测和应用试验，各项指标均达到设计要求，排放水含油浓度小于10 mg/L，达到国家二级排放标准，具有显著的经济和社会效益。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 独家许可
作品可展示的形式
- 实物、现场演示、图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明： 本作品设有手动操作和自动运行两种工作模式，具有处理各种不同浓度含油废水的能力，通过调节入口压力流量等参数，可以达到最优分离状态。具有 压力监控、自动排油控制、自动排水控制、过载报警保护、自动加热和泵运行控制及超压保护功能 功能。 技术特点和优势： 1、将自适应技术与自动控制技术的相结合，能达到最佳分离效率。 2、社会效益好 经处理后的排放水含油浓度小于10 mg/L，达到国家二级排放标准。 3、实用性强 该作品体积小重量轻，方便移动，处理能力强。 适用范围及推广前景： 该作品适用于含轻油（汽油、柴油和煤油等）及部分附油的废水。 该作品自动化程度高，实现了无人职守，降低了运行成本，操作费用主要为电费。 特别是该装置省去了固定式污水处理装置的集水管、渠系统与土建设施，对小批量、间隙性产生污水的场所可一机多用，免去了重复投资，节省了大量的建设管理维修费用。
同类课题研究水平概述
- 现有技术方法主要有物理除油法、生化法、电化学法等。 物理除油法经济简单，种类较多，应用历史较长。主要用于分离浮油和分散油。而常见的物理化学法有混凝浮选、电解、活性炭吸附等，主要用于处理污水中的乳化油，处理效果好，但存在处理费用高，产生大量污泥和需要再生等缺点。 生化法是利用微生物使部分有机物（包括油类）作为营养物质被吸收、转化、合成为微生物体内的有机成分或增殖为新的微生物，其余部分分解为简单的无机物或有机物。从过程形式上分为活性污泥法、生物转盘法、氧化塘法和生物膜法等。 电化学法包括电解法和电磁吸附法。电解法又可分为电解凝聚吸附法和电解浮上法。电解凝聚吸附利用溶解性电极电解含乳化油污水，从溶解性阳极溶解出金属离子，金属离子与水中氢氧根离子化合组成氢氧化物胶体，起电解凝聚作用。电解浮上法利用不溶性电极电解含乳化油和溶解油废水，电解过程中阴极产生大量极细的氢气泡（10-30微米），阳极板产生氧气泡（20-60微米），起浮选作用使乳化油破坏，油珠上浮。铁极板在电解过程中消耗量较大，此外，电解过程中的铁钒花进一步氧化产生氧化铁和硫化铁等物质，一部分附着在阳极板上，增加了电阻，影响了导电能力，从而影响除油效果。电磁吸附法是将磁性颗粒与含油废水混合，油珠被磁性粒子吸附后用磁分离装置将含油磁粒分离，污水便可得到净化，含油磁粒再作进一步处理，但应用得比较少。 由于物理除油法具有成本低、使用方便、后续处理简单等优点，其应用最为普遍，特别是以纯重力分离、旋流分离及粗粒化分离技术为依托，对油水分离器进行优化设计，已成为一种非常富有活力的设计思想。考虑到工作环境中的污水大多储存于容器或池中，处于静止状态，决定采用压力式分离装置，用容积泵为介质流动提供动力。从分离方法上决定采用机械分离方法研制油水分离器，即研制集旋流分离、过滤分离、粗粒化分离以及重力分离技术于一体的新型紧凑型油-水分离技术及设备，对含油废水进行处理，减少后续处理工作量。特别地，对静态液-液旋流分离器进行模拟，揭示其流场分布特性，进行优化设计加工。提高装置自动化程度，实现无人值守，降低运行成本。自动控制系统能实现自动加热、自动排油、入口端缺水停泵、补水后自动运行、超压泄放等功能。
