双液相(油-水)相分离工艺及设备综述

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1、双液相(油-水)相分离工艺及设备综述双液相（油-水）相分离工艺及设备综述1油水两相分离方法概述油类物质在水中的存在形式多种多样，受水体的性质、水中所含的表面活性剂和电解质等物质的影响而有所不同。含油污水中的油主要以上浮油、分散油、乳化油、溶解油、固体附着油五种状态存在[1][2]。(1)上浮油：以连续相的油膜飘浮在水面，油珠颗粒较大，一般大于l00μm，进入水体的油份大部分以上浮油形式存在；(2)分散油：粒径为10-100μm的微小油珠悬浮在水相中。分散油不稳定会聚并形成较大的油珠，往往变成上浮油，也可能进一步转化成乳化油；(3)乳化油：粒径小于10μm的极微细的油

2、珠，往往因水中含有表面活性剂使油珠形成稳定的乳化液，因而较难处理。油水乳化液可分为2种类型：一种是以油为分散相，水作为连续相，称为水包油型乳状液，以O/W型表示；另一种是以水为分散相，油作为连续相，称为油包水型乳状液，以W/O型表示[3]。乳液中分散相的液滴大小通常在10-7~10-5m；(4)溶解油：以分子状态或化学方式分散于水中，油滴直径比乳化油粒径还要细，有时可小到几纳米。油份和水形成均相体系，非常稳定，很难用普通的方法去除；(5)固体附着油：吸附于污水中固体颗粒表面的油。浮油状态的油滴易形成油膜浮在污水表面，在工业上往往采用集油管和刮油器能够方便地除去。分散

3、油在水中的含量也不可忽视，因为其粒径较大，可以采用一些方法使其聚结并加以去除。乳化油和溶解油粒径很小且存在形式较为稳定，通过常规的分离方法很难将其聚结分离，因此开发处理乳化油和溶解油的工艺是当前研究的重点所在。不同的油水混合液需要不同的分离方法，常见的有物理法、化学法、物理化学法及生物法四类[4]。1.1物理法（1）重力沉降分离法重力沉降技术主要利用油水两相的密度差异使混合液中的油与水分离，用于去除粒径大于60μm的较大油滴和废水中的大部分固体颗粒。常用设备包括重力沉降罐、隔油池、压力斜板沉降罐等。该类方法设备结构简单，易操作，除油效果稳定，但对溶解性油类或乳化油是

4、不适用的。（2）离心分离法离心分离法利用油水两相密度的不同，使高速旋转的油水混合液产生不同的离心力，从而达到油水分离的目的。按离心力产生的方式，离心分离设备可分为水力旋流分离器和离心机。水力旋流分离器具有体积小、重量轻、分离性能好、运行安全可靠等优点，可以实现连续相的液体与分散相的固体颗粒、液滴或者气泡的物理分离。（3）粗粒化法粗粒化法也称聚结法，利用油水两相对聚结材料亲和力的不同来进行分离。油水混合液通过聚结材料时，其中细小的油滴在亲油性聚结材料表面聚结成较大的油粒。由斯托克斯沉降公式:dp2?(ρp?ρ)?gut=可知，沉降速度与颗粒的直径和油水两相的密度差成正

5、比，因此油滴粒径越大，其上浮速度也越大。该技术的核心是聚结材料，可分为纤维状、多孔介质和板式聚结材料，如图1所示。常用的亲水性材料是在聚酞胺、聚乙烯醇、维尼纶等纤维内引入酸基(磺酸基、磷酸基等)和盐类，亲油性材料主要有蜡状球，聚烯系或聚苯乙烯系球体或发泡体，聚氨酷发泡体等。通过废水在粗粒化前后油珠粒径分布的变化来判定除油效果及工艺可行性，主要评价指标为油的去除率及出水含油量。图1聚结材料实物图a多孔介质填料结构b波纹板式填料结构c微纤维结构粗粒化法无需外加化学试剂，无二次污染，设备占地面积小，基建费用较低，适用于乳化油和溶解油的分离。但用此法处理含油废水要求进口浓度

6、较低，因此进入设备前的含油废水必须经预处理，否则出水油浓度较高(一般高于10mg?L-1)，常需再进行深度处理。（4）过滤法过滤法是将油水混合液通过多孔过滤介质如石英砂、无烟煤等滤料，混合液中的油份和固体悬浮物滞留在细小滤料组成的滤层中，从而达到分离的目的。过滤法设备简单、操作方便、投资费用低。但随运行时间的增加，压力降逐渐增大，需经常进行反冲洗来保证设备正常运行。（5）膜分离法膜分离法是利用特殊制造的多孔材料的拦截作用，以物理截留的方式去除水中一定颗粒大小的污染物。以压力差为推动力的膜分离过程一般分为微滤、超滤和反渗透3种。含油废水中油的存在状态是选择膜的首要依据

7、。若油水体系中的油是以浮油和分散油为主，则一般选择孔径在10-100μm之间的微孔膜；当水体中的油是因有表面活性剂等使油滴乳化成稳定的乳化油和溶解油，这样油珠之间难以相互聚结，则需采用孔径小于10μm的超滤膜分离。膜技术的关键是膜和膜组件及与之相应的操作方式。常用的膜材料有乙酸纤维素系、乙烯系聚合物和共聚物、缩合中性膜材料(如聚矾等)、脂肪族和芳香族聚酞胺、聚亚酞胺以及无机陶瓷膜等。采用膜分离法不需投加药剂且处理过程中一般无相变化，二次污染小；分离过程耗能少，后处理费用低；分离出水含油量低，处理效果好。但膜的热稳定性差、不耐腐蚀，容易被污染且处理量小，这些缺点仍