充气型旋流器分离效率影响因素的研究进展.pdf

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1、第53卷第5期化工设吝与管道v01．53No．52016年10月PROCESSEQuIPⅧNT&PIPING0ct．2016充气型旋流器分离效率影响因素的研究进展张义科1，王振波1，陈阿强1，李娅萱1，金有海1，任相军2(1．中国石油大学(华东)化学工程学院，山东青岛266580；2．中国石油工程建设公司华东设计分公司，山东青岛266071)摘要：介绍了充气型旋流器的基本结构及特点，综述了基于旋流离心与气浮耦合而开发的充气型旋流器的研究进展。结合影响分离效率的重要因素，包括结构参数、操作参数及待处理污水的物性特征，并指出集预处理与充气旋流分离于一体将是新型充气型旋流器

2、发展的新趋势。关键词：充气；旋流分离；影响因素；分离效率中图分类号：TQ051．8；TH6文献标识码：A文章编号：1009．3281(2016)05．0026．004陆地含油污水处理常采用重力沉降罐，往往占地面积大、处理周期较长、设备利用效率低【l】。海上油田由于空间格局的限制对含油污水处理效率及装置的几何尺寸会有较高要求。工业应用倾向于重力沉降和旋流分离的方式分离与水密度相差较大的非溶解油，而处理表观密度与水较接近的乳化油效果很不理想【2】。目前处理乳化油污水通常采用气浮技术p卅，通过向污水中注入微气泡与油滴等悬浮物质黏附形成表观密度小于水的油．气复合物，增大油水两

3、相密度差【5。6】，而旋流离心作用可实现超重力分离。具有旋流分离作用与气浮携带作用的充气水力旋流器(AnSpargedHy出ocyclone，ASH)成为诸多学者研究的焦点，如WbIlwooK吲研究气浮旋流除水中悬浮杂质，BellkerB等【剐和wangcY【9】研究污水除油。Gaox等m1分析油滴破碎对分离效率的影响。旋流离心与气浮携带的协同作用可加速乳化油等在水中的分离速度，可有效提高除油效率。本文综述了充气型旋流器在除油方面的应用现状，介绍了影响分离效率的重要因素，并在此基础上提出该领域的新的研究方向。1充气型旋流器的结构及工作机理充气型旋流器主体结构是由常规水

4、力旋流器改造而成，包括旋流腔、切向进口、溢流口、底流口。充气方式有三种：(1)将实体旋流腔改造为微孔壁面的旋流腔，通过流体高速旋转剪切挤入的气体而形成微气泡；(2)在切向人口增加文丘里管式射流装置吸入空气，在混合室混合剪切形成微气泡【1“；(3)将空气加压溶于污水之后再导人旋流器，使其在旋流腔内瞬间释压而析出微气泡。常规水力旋流器通过强化离心场可实现加速分离过程，却难以实现对乳化油的分离。气浮是利用微气泡作为载体黏附油污水中的微小油滴，增大油水两相密度差【l厶13】，是处理乳化油的常规手段，却需要较长的水力停留时间和较大的静置空间。充气型旋流器是结合了旋流和气浮的优势

5、，一方面通过向含油污水中注入微气泡与乳化油黏附形成表观密度小于水的油．气聚合物实施气浮过程，同时在弱离心力场作用下驱使微气泡与油滴的高效黏附，加速浮选过程，缩短了水力停留时间【1¨51，同时也避免强旋流对油滴造成的剪切乳化。基于气浮分离技术与旋流离心技术而开发的紧凑型气浮旋流分离器(CDFU)，其具有紧凑性、结构简单、分离效率高等优点而被广泛地应用于污水处理等领域。2物性参数对分离效率的影响污水含油浓度、油滴粒径和添加药剂种类及添加量等均能影响充气型旋流器的分离效果。国内外学者主要集中于对含油浓度、油滴粒径、药剂种类以及收稿日期：2016．07—22基金项目：国家自然

6、科学基金项目(No：21276281)。作者简介：张义科(1989一)，男，四川省成都市人，硕士生。从事多相流分离研究工作。2016年10月张义科，等．充气型旋流器分离效率影响因素的研究进展‘27·=：==============================================微气泡粒径与除油效率之间的研究。燕红等n61通过正交试验发现除油率在一定范围随含油浓度的增加而增加，之后将保持相对稳定，最大除油效率时含油浓度为500mg／L。孔祥功等【l7】通过数值模拟入口流量120m3／ll，最低含油浓度100mg／L条件下除油率为60％，除油效率随含油浓度

7、增加而缓慢递增。裴世瑜等【181研究气浮旋流耦合技术得出无论是否注入气体，分离效率都会随含油浓度升高而升高，且充气能显著提高分离效率约20％。白志山等¨卵通过粒度检测得到气浮旋流耦合技术能去除大于12．99岬的油滴。王嘉麟等【2伽探索除油油滴粒径下限为4岫。蔡小垒等伫11对单级充气型旋流器进行加药试验得出添加药物+开启回流的平均除油率为93％，高于不添加药物时的90％；罗绪博【22】在乳化油中添加PAC和表面活性剂SDBS的情况后得出：不添加絮凝剂PAc时，除油效率低于lO％；添加PAC后除油效率可达75％以上。郭庆丰【2加采用充气+旋流+过滤+处理