旋流分离器油水分离效率的模拟研究

采用计算流体力学的方法,探讨了操作条件和物料特性对旋流分离器分离油水效率的影响。旋流器为单锥双入口,其主直径为50 mm,锥角为5.5°。模拟过程中,采用商业用软件‘Fluent 6.3’中的雷诺应力模型和欧拉多相流模型来模拟不同条件下油水旋流分离器的分离性能。模拟结果表明,对于本研究的油水旋流分离器,最佳的分流比是10%,最佳的油滴浓度是0.5%(V/V)。在最佳的分流比和油滴浓度下,当进口流速为10.46 m/s时,油水旋流分离器可将15μm的油滴去除80%以上,油滴的分离界限粒径d50(50%的分离效率)为9.2μm。在模拟的基础上,用统计软件STATISTICA6.0对分离效率与操作条件和物料特性之间的关系进行拟合。通过拟合式预测的分离效率与实测值相吻合,误差小于15%。     

用于含油污水处理的气浮旋流耦合技术研究

建立了气浮旋流耦合装置.测试了气浮旋流耦合装置的分离效果,实验表明,在加气量质量比为0.003～0.020,含油污水浓度为50～300 mg/L条件下,气浮旋流耦合装置可比单纯的旋流分离装置的分离效率提高10%～50%.     

双向旋流污水净化器处理溢流污水

介绍了双向旋流絮凝沉淀一体化污水净化器的结构特点及运行机理,其具有双旋流室和悬浮过滤层的结构提高了对污水的净化效率。利用双向旋流净化器对镇江市溢流污水进行处理,对装置的分离性能和运行的稳定性进行了研究,实验结果表明,双向旋流器在絮凝剂PAC投加量为150 mg/L,入口流量在1.5 m3/h,水力停留时间为10 min条件下对溢流污水的处理效果较好,COD、SS、TN和TP的去除率分别为70.0%、97.7%、71.2%和78.6%。装置连续运行3 h对COD和SS的平均去除率分别在65%和96%以上。     

旋流诱导介质振荡再生增强含油污水微通道分离

受微通道分离介质再生后截滤残留污染物影响,常规微通道分离效率持续衰减,成为抑制微通道分离广泛高效应用的关键瓶颈。通过开发旋流振荡再生单元,研究了旋流振荡再生强度和振荡再生结构对微通道分离装置过滤介质再生效率的影响,由此集成研发沸腾床分离器,考察了装置对实际含油污水的分离效率,并分析了微通道振荡再生对沸腾床分离的强化原理以及装置的分离经济性。结果表明,当再生强度为5.0 L·(s·m²)⁻¹时、再生15 min后采用轴向振荡再生结构,沸腾床分离器达到最佳再生工况。在最佳再生工况下开展10 m³·h⁻¹实际含油污水连续处理实验,针对油质量浓度为30~200 mg·L⁻¹、悬浮物质量浓度为25~200 mg·L⁻¹的来水,装置出水平均油分和悬浮物质量浓度分别降至11.4 mg·L⁻¹和23.5 mg·L⁻¹,并可在来水最高油质量浓度和悬浮物质量浓度接近50 000 mg·L⁻¹的冲击工况下,确保出水平均油分和悬浮物质量浓度降至15.9 mg·L⁻¹和29.8 mg·L⁻¹。利用沸腾床分离器再生结构中旋流诱导的过滤介质表界面污染物振荡运动,分离过程中截滤残留的油分和悬浮物等污染物被及时脱附,实现颗粒介质表界面彻底更新,确保装置长周期稳定运行。以200 m³·h⁻¹规模实际含油污水处理为例,沸腾床分离工艺相对涡凹气浮和溶气气浮的组合工艺,可完全取消化学絮凝药剂消耗且不产生化学浮渣,且具有显著的经济环保效益。     

石墨烯复合改性海绵的制备及其吸油性能

将三聚氰胺海绵（MF）浸入氧化石墨烯（GO）悬浮液,经微波溶剂热还原反应后,用聚二甲基硅氧烷（PDMS）进一步修饰,得到超疏水亲油的石墨烯复合改性吸油海绵（rGO-PDMS-MF）。优化了GO和PDMS改性试剂的浓度,通过扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）及接触角（CA）测定仪对海绵结构和性质进行了表征,测试了海绵的饱和吸油性能、重复使用性能及油水分离性能。结果表明：GO悬浮液和PDMS溶液最适浓度分别为2.0 g·L-1和1.0%（质量分数）;所得海绵的接触角达151.5°,饱和吸油能力达45~110 g·g-1,可通过吸附-挤压方式重复使用10次以上;rGO-PDMS-MF海绵对油水体系具有良好的选择性,与泵装置结合后可以连续有效地将油从水面分离,再生使用后仍保持较高的浮油回收速率和较强的疏水性能。     

旋流诱导界面(SII)反应器流动优化与泥/水分离性能研究

提出了一种新型诱导界面反应器(SII),通过优化反应器内的旋流流动,有效降低了活性污泥颗粒与水相的分离因子,改善了污泥床反应器内的泥/水两相接触状况,提升了反应器的污水处理负荷。构建了基于旋流修正的湍流模型和随机轨道模型,结合相应的计算流体力学(CFD)方法,模拟并预测了反应器内流体强烈湍动以及由此引发的颗粒涡流扩散。改进后的SII反应器实现了三维结构的循环流动以及污泥颗粒在装置内的自沉降,促进了颗粒与水相的充分接触。     

液体旋流分离器分离效率的研究

液体旋流分离器是水环境污染治理的主要设备之一.分离效率是衡量液体旋流分离器分离过程进行完善程度的最重要的技术指标,它能从质与量两方面反映出设备性能的优劣.当前液体旋流分离器设计过程还缺少具体量化的理论依据,为了给液体旋流分离器的设计提供理论依据,通过液体旋流分离器从水中分离固体粒子的性能实验,得出了液体旋流分离器各部结构尺寸、形状、相对比例对分离效率的不同影响程度,提出了结构参数的最佳取值范围.按照本研究提出的设计原则和方法,可以制造出性能优良的液体旋流分离器.     

优化组合型液体旋流分离器的实验研究

液体旋流分离器是水环境污染治理的主要设备之一。在以前的液体旋流分离器分离效率和压力损失等实验研究中,提出了液体旋流分离器的优化组合的设计方法,为了验证该设计方法对微粒子的分离性能,按照该设计方法中各部分结构参数的选取原则及合理搭配优化组合,制作了一台优化组合型液体旋流分离器并进行了性能实验,通过从水中分离脱硫石膏的实验方法,得出了优化组合型液体旋流分离器的分离效率、分割尺寸和压力损失的实验结果。从而验证了优化组合型液体旋流分离器的分离性能。     

海上油田含油污水旋流气浮一体化处理设备及其应用

低强度旋流离心力场与气浮组合是一种高效的含油污水处理技术,目前在国外已有较为成熟的产品,尤其是挪威M-I SWACO公司开发的Epcon紧凑型气浮装置已经在海上油田含油污水处理的应用方面取得了众多成功的案例。从Epcon紧凑型气浮装置的基本结构及其工作原理入手,简要叙述了该设备的工艺流程和性能特点,重点介绍了其在世界范围内尤其是在中国西江30-2采油平台上的测试和应用状况,最后介绍了新一代CFU设备的研发动向,为国内自主设计研发含油污水旋流气浮一体化处理设备提供必要的理论指导。     

新疆油田含油污泥破乳-离心脱水工艺优化

针对新疆油田含油污泥成分复杂、油水分离困难、处理难度大的特性,基于破乳剂、絮凝剂和助剂的油水高效破乳、絮体混凝沉降和助剂骨架强化脱水作用,使用复合调理剂对其进行了处理;并采用响应曲面法研究了破乳剂复配比例、温度、絮凝剂质量浓度对破乳脱水效果的影响。结果表明,各因素影响程度排序为：温度>破乳剂比例>絮凝剂质量浓度。高温有利于污泥脱水的主要原因是,高温有助于降低体系粘度、提升水滴流动性、推动水滴热运动,进而辅助水滴的团聚,最终实现油水分离。在最佳操作条件下(破乳剂NP-9∶SDBS为9∶1且质量浓度为4 g·L⁻¹、温度51 ℃、絮凝剂质量浓度为16 mg·L⁻¹、生石灰加量为1%)进行含油污泥破乳离心分离脱水,脱水率可达92.55%。SEM观察结果表明,复配破乳剂通过改变油泥的堆积方式、增加泥块的疏松程度、增大泥块的孔洞来提高油泥的脱水性能。本研究结果可以为含油污泥减量化处理的现场应用提供参考。     

管道式分离技术及其在油气行业混合介质分离中的应用

油气开采过程中会产生大量油、气、水、砂等两种或多种介质共存的混合液,混合介质的非均相分离是原油开采、炼制过程中重要的工艺单元。管道分离技术及装备以离心等动态分离为主要分离方式。通过离心、重力、膨胀、气浮等分离作用及其复合强化,开发出螺旋管、T型管、旋流管、管式聚结器、旋流气浮管等系列核心设备。大量工程应用实践显示,管道分离技术具有工艺模块化设计、应用灵活、占地小、分离效率高等优点,可适用于油气水分离、液固分离、除砂洗砂等不同场景需求,对于油气田老旧站扩容或升级改造,具有较好的技术经济优势和广阔的应用前景。     

基于气液悬浮旋切掺混的气动旋流塔脱硫性能测试与分析

为了研制低运行能耗和高脱硫效率的新型脱硫塔,以满足国家最新环保超低排放标准,采用基于气液悬浮旋切掺混的气动旋流塔脱除燃煤烟气中的SO₂污染物,对其内部气动旋流单元的强化传质脱硫性能进行探究,考察了空塔喷淋段和气动旋流段的喷淋层位置和液气比对脱硫效率及系统阻力的影响,并对气动旋流单元的脱硫效率进行了理论计算模拟。结果表明：喷淋层距浆液池高度越高,液滴在吸收区停留的时间越长,脱硫效率越高,系统运行阻力也越大;增加液气比,可显著提高系统的脱硫效率,单层喷淋层阻力约为150 Pa;在低pH工况下,SO₂吸收过程为液膜控制,气动旋流单元的脱硫效率较低;随着pH的增大,SO₂吸收过程逐渐由液膜控制转变为双膜甚至气膜控制,气动旋流单元的脱硫效率逐渐增强;当pH=5时,液气比=25 L·m⁻³,5层喷淋层运行工况下的脱硫效率高达99.82%。气动旋流单元的脱硫效率模拟计算结果表明：在高pH下,气动旋流单元的脱硫效率更高;当pH=5.5时,气动脱硫单元的脱硫效率为62.56%,阻力为360 Pa,实验数据与理论计算曲线吻合较好。以上研究结果可为新型高效燃煤机组脱硫超低排放改造技术的开发及其在环境污染控制领域的应用提供参考。     

含油污水处理用旋流气浮一体化设备的CFD数值模拟

借助商业计算流体动力学(CFD)软件Fluent,对国内自主研发的含油污水处理用BIPTCFU-1型旋流气浮一体化设备进行内部流场的数值模拟研究,讨论了射流器挡板和缓流板等主要结构参数对设备分离性能的影响,并对污水处理量和回流比等运行参数对设备除油率的影响进行了评估。为下一步通过CFD数值模拟手段进行优化设计,进而成功研发含油污水旋流气浮一体化处理设备奠定了较为坚实的基础。     

The recovery of copper from a copper mine effluent in a hybrid flotation/microfiltration cell

A new hybrid process for cleaning wastewater, combining flotation and membrane microfiltration, was investigated. The hybrid process combined the advantages of both flotation and membrane separation: the flotation cell removed a large proportion of suspended solid particles, while the membrane module produced clean water permeate effluent. The hybrid cell performance has been studied in depth and reviewed in the current paper. The proof of concept for the hybrid solid/liquid separation process was investigated using an aqueous suspension of fine and ultra fine particles (synthetic adsorbents, ion exchangers). The feasibility of this combined process was investigated in the recovery of metal cations (copper) from a Bulgarian copper mine effluent.     

混凝气浮-过滤法处理油田超稠油废水

辽河油田某配液站超稠油废水为成分十分复杂的有机混合物,对其采用混凝气浮-过滤工艺进行处理,同时改进压力溶气罐、释放器、气浮机和压力过滤器等设备,并对加药位置进行了优化选择,使该废水的处理取得了理想的效果,出水含油和SS均低于10 mg/L.     

“球磨+浮选”联合工艺处理罐底油泥的效果

针对罐底油泥水洗过程中存在的油相与固相分离难度大、回收的油分中含固率与含水率较高2个关键问题,研究了以“球磨+浮选”为核心的联合工艺的处理效果。对球磨和浮选工艺参数进行优化后,确定球磨段的最优处理条件为球磨温度45 ℃,液固比3∶1,球磨处理时间30 min,球磨药剂用量0.8%;浮选段的最优处理条件为浮选温度55 ℃、液固比4∶1、浮选时间35 min、浮选药剂用量0.6%。结果表明：在最优条件下,处理后罐底油泥的固体出料含油率可降低到0.8%,达到了 SY/T 7301-2016中规定的处理处置要求;处理过程中得到的原油经过油品纯化后,含水率与含固率均低于0.5%,可在炼厂进行回收利用。以“球磨+浮选”为核心的联合工艺较好地解决了罐底油泥在水洗过程中暴露出来的2个问题,为罐底油泥的无害化、资源化处理提供了参考。     

切削液废水处理过程中溶解性有机物分子质量分布和光谱特征的转化规律

以隔油-混凝沉淀-水解酸化-好氧共代谢为组合工艺处理切削液废水,探究各处理单元对不同种类有机物的转化规律和去除能力;对各处理单元出水中的溶解性有机物(DOM),采用超滤膜法进行分子质量分级,应用紫外-可见吸收光谱、三维荧光光谱等方法对各单元出水及其滤后液进行了分析。结果表明,隔油池出水DOM分子质量主要分布在<1 kDa小分子质量区间和>100 kDa的大分子质量区间,分子质量占比分别为46.04%、42.79%,混凝沉淀对大分子质量的DOM有较好的去除效果,混凝沉淀出水、水解酸化池出水、好氧池出水的DOM主要分布在<1 kDa区间。切削液废水处理过程中出现5个荧光峰,其中峰A和峰B可能为多环芳香烃和杂环化合物的混合物;峰C为石油类;峰D可能是废切削液中滋生的微生物和细菌的细胞物质及其分泌物或单环芳香烃;峰E可能为杂环化合物或多环芳烃类腐殖酸。经一级处理(隔油和混凝沉淀)后峰A和峰B的去除率分别为60%和35%;峰C和峰D去除率均大于99%。经二级处理(水解酸化和好氧共代谢),峰A和峰B的去除率分别为23%和48%。该工艺流程对切削液废水中的有机物有较好的去除效果,石油类、COD、TOC、BOD₅的总去除率可达99.99%、98.81%、98.74%、99.78%,达到了《污水排入城镇下水道水质标准》中的B级标准。     

错流涡旋式高效固液分离器内固液两相流的数值模拟

介绍设计制作的一种新型错流涡旋式高效固液分离装备,利用离散相模型对其进行数值模拟,得到此分离装置的三维液相流场分布、离散相砂粒的运行轨迹以及砂粒的去除效率,明确了其沉淀特征。其结论对于优化错流涡旋式高效固液分离器的设计具有参考价值。     

臭氧氧化二级出水回用于选矿浮选的适用性

为优化干旱矿区浮选单元的取水结构,降低市政污水处理厂二级出水的回用风险,以内蒙古某铜钼矿为代表性研究对象,采用臭氧氧化工艺对该区域市政污水处理厂二级出水进行深度处理,探讨其对水中病原微生物的去除效果,研究处理后的二级出水对浮选指标的影响以及相应的健康风险,评估氧化处理工艺的二级出水回用于选矿浮选单元的适用性。结果表明,二级出水中大肠杆菌浓度具有明显的季节分布性,最高浓度可达3.85 ×10⁶ 个·mL⁻¹,轮状病毒检出率为77.78%,直接回用具有一定风险;而且浮选用水的水质对浮选指标影响较大,随着COD、悬浮物浓度的下降,精矿中铜、钼的品位和回收率相应增加,浮选指标得到改善;采用臭氧氧化处理工艺二级出水,在臭氧投加量为6 mg·L⁻¹、氧化时间为10 min、不调节pH的情况下,二级出水中粪大肠杆菌衰减率可达3.44lg 个·L⁻¹。在该工艺条件下,使用处理后的二级出水进行浮选,浮选产品指标合格,且粪大肠杆菌单次暴露感染风险为4.71×10⁻⁸~1.35×10⁻⁶,年暴露感染风险为1.59×10⁻⁶~4.70×10⁻⁴,均为可接受水平。