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膜分离技术在新型油尘分离中系统起到关键作用
浏览次数:23发布时间:2019-01-10 17:20:54 文章来源:

新型的油尘分离系统引入膜分离技术成果的解决鲁奇气化废水,填补了这一方面的空白。

介绍了以颗粒堆积膜作为滤料的油、水、尘三相一体化分离系统,该系统主要以鲁奇气化废水和兰炭生产废水等工艺废水为处理对象,利用设备的特定结构及颗粒堆积膜,借助于流体流动及油水密度差,进行油、水、尘的分离。该新型油尘分离系统与传统的多介质过滤器相比,无需后处理设备,具有滤料使用寿命长、系统运行周期长、易清洗等优点,分离出的油含水率仅 1.6%~3.0%。


煤化工废水由于煤质、煤种等不同,组成十分复杂,含有很多尘类悬浮物,大多数煤气废水中还携带大量的轻质煤焦油或重质煤焦油。有些高 pH 值煤气废水还使焦油严重乳化,产生大量的乳化油,使煤气废水的处理更加困难。煤化工废水处理工艺一般为:废水首先经过油水分离装置,除去悬浮物和油类,再进入酚萃取和蒸氨、脱硫、物化、生化、深度处理回用等工段。油尘分离作为预处理工段之一,如果不能在水中直接去除油尘,不仅会导致换热器结垢和塔盘堵塞,而且对酚的萃取和蒸氨也有较大影响,废水中的油还会直接影响后续生化系统,使得水的可生化性下降,严重时甚至导致生化菌死亡。国内传统工艺存在着油、尘去除不彻底现象,有的企业采用投加破乳剂来降低乳化现象,不仅增加了企业的运行费用,破乳效果也不理想。残留在废水中的悬浮油与废水中的尘会直接导致换热器结垢和塔盘堵塞,造成清洗频繁,影响企业生产。而且在废水中不仅有悬浮油、分散油,还有更难去除的乳化油和溶解油,难以用传统工艺直接去除。从膜分离原理出发,设计了一种使用颗粒堆积膜作为滤料的新型油尘分离系统,可实现油、水、尘三相一体化分离。

1 新型油尘分离系统结构与工作原理

1.1新型油尘分离系统结构成都泓润科技有限公司设计的新型油尘分离系统 结

 油 尘 分 离系统设计有 1 t/h~30 t/h 和 30 t/h~ 60 t/h 2 个 系 列 , 主 体 采 用 12 mm 厚碳 钢板 。 1 t/h~30t/h 主 体 尺 寸 为 2 700 mm ×4 600 mm,30 t/h~60 t/h 主体尺寸为 3 200 mm×7 300 mm,内部装 有颗粒堆积膜填料,填料间设有 3 个 3 mm 厚 316 不 锈钢管的清洗水布水器。进水管口进入筒体内成120° 夹角,采用厚度为 20 mm 的碳钢作支承板,共 2 块。

1.2新型油尘分离系统工作原理依据膜分离流体技术原理,设计新型油、尘分离 系统。该系统将待分离废水分为进水、透过液、悬浮油 液及浓缩尘液 4 个部分,基于膜分离技术的新型油尘分离系统工作原理示意图见图 2。


废水由该系统侧面下部原水进口进入,首先经过过水流道,在过水流道内以360°旋转流 动,设计废水旋转流动的目地是加速被分离油滴与油 滴、小微粒尘与小微粒尘之间的碰撞,由小增大,从而大大缩短油、尘上浮与沉降的时间。系统设置“过水流 道”目的是加大缓冲空间,防止废水瞬间水质变化,悬浮物增多而导致堆积膜堵塞。废水中悬浮物会被分离 介质(颗粒堆积膜)截留在过水流道内侧,由小聚大, 从而下沉进入下部聚尘室,当聚尘室悬浮物聚集过多时,会通过压差控制器打开排尘阀,从设备底部排出。 整个分离过程为物理式机械分离,即在水流的机械作 用下,使得小油滴与小油滴相互碰撞,形成大油滴,小颗粒与小颗粒相互碰撞,形成大颗粒。被截留的大油 滴与大颗粒物会受自身密度影响,上浮和下沉。大油 滴会沿着过水流道并在进水动力的驱动下,加速上浮到上部聚油室聚集,由顶部侧边排油口排出,大颗粒 物也会沿着过水流道下沉到聚尘室,由排出口排出。 水则通过颗粒堆积膜浓缩后,由中心集水器排出。该设计基于设备的特定结构及颗粒堆积膜,该膜具有膜 分离及吸附分离的两种功效,该系统借助于过水流道 中流体流动及油水密度差,构建了油水尘三相一体化分离系统。在本设计的新型油尘分离系统中,过水流道和颗 粒堆积膜对系统的有序运行和膜分离效果起了至关重 要的作用。

其中过水流道主要有 3 种功能:

(1) 缓冲 作用,当废水中的悬浮物突然增加时,悬浮物会被过滤介质(颗粒堆积膜)截留在过水流道内侧,由于与水 的密度差,油类及悬浮物会上浮和下沉,同时又受到 进水动力的驱动作用,上浮油会加速从排油口排除,不会堵塞滤网和颗粒堆积膜;(

(2)过水流道同时为油珠 停留、聚集、上浮提供条件;

(3)疏导油、尘、水的自动分离。原液经过过水流道后,尘类被颗粒堆积膜隔离, 由小聚大,从而下沉进入下部聚尘室,从设备底部排 尘口排出。颗粒堆积膜采用无机高分子材料,既具有疏水和 亲油性能,又具有筛分功能。由于颗粒堆积膜为网状 多孔特殊的结构,当滤液通过颗粒堆积膜时,其中的油滴与悬浮物等杂物会被截留在颗粒堆积膜表面。该 过程是吸附及表面截留过滤相结合的过程。由于颗粒 堆积膜具有充分发育的网孔式结构,使其比表面积较大,能够吸附水中微小油滴与悬浮颗粒,其过程主要 是以物理吸附和截留为主。颗粒堆积膜的截留过滤作 用主要发生在颗粒堆积膜表面,其多孔自身起到一种筛的功能,大于微孔孔径的颗粒被截留,被截留的颗 粒在颗粒堆积膜表面产生架桥作用,同时又会形成一 层滤膜。

该层滤膜不仅能起到过滤作用,而且能防止杂质进入颗粒堆积膜内部。 整个系统采用的运行结构模式与膜分离模式类似,即可根据废水中浓度高低,通过压差,自动完成水 错流式运行。同时该系统又优于膜分离系统的性能, 膜的液体分离原理只能是错流运行,而该系统当废水浓度较低时,可以完全闭合式运行。密度小的油类由 系统上部排出,密度大的油质及悬浮物可由系统下部 排出,水在重力及压力作用下,则通过中心集水器,由系统出水口排出。系统排油、排悬浮物与产水三者互 不影响。


 2 新型油尘分离系统技术优势及应用效果

 2.1 油尘分离系统与机械过滤器的比较 机械过滤器是利用 1 种或几种过滤介质,在一定压力下,使原液通过该介质,从而去除杂质,达到过滤 的目的。机械过滤器的产水方式一般是上进下出,清 洗方式也是上下挤压式冲洗。虽然设备简单,操作方便,但有以下缺点: (1)当水中悬浮物过多时,被截留的物质会在过滤器里逐渐累积增多,使压差升高,滤料也越压越紧, 不仅影响过滤水量,而且随着压力的上升,被截留物 质会穿过过滤介质,影响产水水质。(2)反洗时由于截 留下来的油尘黏度大,清洗时所需要动力与流量非常 大,常常会造成水帽损坏和滤料溢出现象。(3)清洗频繁,多介质机械过滤器每连续运行 12 h~24 h 清洗一 次,严重时每 8 h 清洗 1 次。(4)清洗水重新回到前端,不仅会造成废水的两次乳化现象,同时又增加了 废水的两次处理。(5)滤料更换频繁,每 2 年 ~3 年更 换 1 次。(6)系统维护频率高,有的系统换热器堵塞严重,平均每月检修清洗 1 次。(7)在清洗换热器过程中,又要消耗大量的清洗药剂,不仅增加企业费用, 油、尘及药剂又会造成 2 次处理难题。 新型油尘分离系统中,尘类被颗粒堆积膜隔离,从设备底部排尘口排出。水和油通过堆积膜分离,使 油在上部聚油室富集后排出,浓缩过的水则由中心集 水管排出,从而实现油水尘三相一体化分离,且排油、排尘与产水三者互不影响。 新型油尘分离系统的 1 次运行周期长,对于最差的水质也可以运行 10 d 以上,才对设备进行清洗,一 般水质可以运行 18 d 到 20 d 后才进行清洗。清洗时将 10 倍堆积膜体积量的水加热到 95 ℃~96 ℃,按产水流量的 5 倍流量清洗 60 min 即可,不需要加入药 剂。相比于机械过滤器,该系统 1 次运行周期大大提高,清洗方便。颗粒堆积膜的使用寿命周期 8年 ~10 年,相比于一般的机械过滤器滤料,该系统使用高分 子滤料,使用寿命周期也大幅提高,大大减少了滤料更换带来的昂贵费用。

 2.2 新型油尘分离系统运行效果 在几个大型煤化工企业装置中,运用成都泓润科技有限公司设计的新型油尘分离系统,对 气化废水预处理萃取酚前段进行测试,


新型油尘分离系统对油和悬浮固体都有良好的分离效果,对废水中的油类去除率平均可 以达到 50%以上。通过红外分光光度法测定得到新型油尘分离系统所分离出的油含水率只有1.6%~3.0%, 可直接出售,不需要设置后续工段完成油水分离,降 低了成本。同时可以看出,新型的油水分离系统对悬浮固体也有良好的分离效果,有效地降低了悬浮固体 浓度和后续设备的压力,一体化实现了油、水、尘的三 相分离,节约了设备,精简了工艺,降低了设备投资及公用工程消耗。 

3  结 语 

基于膜分离技术的新型油尘分离系统可适用于鲁奇气化和兰炭工艺等多种工艺方法的废水处理,对油和悬浮固体均具有良好的分离效 果,平均 SS(悬浮物)和油去除率都在 50%以上,在 设备使用年限内,不需更换滤料,分离过程不需要 加入助剂,清洁环保,分离效率高,运行成本低,经济效益好,基于膜分离技术能较好的处理废水的油尘。有一定的推广价值。