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炼油厂在进行含油废水处理的同时,通常会产生大量的含油浮渣,如不加以重视,则会造成对环境的二次污染。实验研究的含油浮渣样品取自扬子石油化工股份有限公司炼油厂(以下简称扬子石化炼油厂)水汽车间的污水单元。浮渣一般是水包油型乳状液,并且成分复杂,通常含有90%左右的水分、4%左右的油份以及6%左右的固体。
目前,含油浮渣脱水的主要方法包括离心法和板框压滤法,但通常都会使用一定量的絮凝剂,故会限制处理后泥饼的再次利用;同时,离心法和板框压滤法的设备投资也较大。近年来,有关超声波破乳脱水研究的报道越来越多,无论是在处理效率还是设备投资方面,超声脱水都显示出了一定的优越性。
超声波脱水是基于超声波作用于性质不同的流体介质产生的“位移效应”来实现的。利用声空化所引起的微射流使含油浮渣絮体破坏,并进一步导致絮体内水分的释放;再通过热沉降作用,可以充分降低浮渣的含水率。因油、水的密度差异,大水珠迅速下沉,油珠上浮,从而达到油、水分离的目的。
本课题采用单独超声波(一次超声辐照和二次超声辐照)来处理炼油厂含油浮渣,研究超声辐照对浮渣脱水性能的影响。实验的研究内容包括:
1)研究各操作参数对脱水效果的影响,其中包括声强、频率、超声辐照时间、沉降温度及沉降时间等等。得到了最佳的工艺参数:声强500W/m2,频率20kHz,超声辐照时间7min,沉降温度为70℃以及沉降时间6h。在上述操作条件下,浮渣含水率可从原先的63.1%降低到58.6%。在单因子实验的基础上,进行相关因素的正交实验,优化各工作参数。
2)考察超声波声强在液体体系(含油浮渣和水)中传播时的衰减情况,结合小试得出的最佳工艺参数值,进行适当放大,同时加工设备,进行中试实验。
3)浮渣经超声破乳处理之后,再进行二次超声破乳辐照,考察上述操作参数对浮渣含水率的影响。
通过对比实验研究可以发现:与原有采用添加絮凝剂过滤工艺相比较,超声波脱水法具有一定的优越性:即在达到相同效果下,无需使用絮凝剂,从而降低含油浮渣的脱水成本:同时,在同样的沉降条件下,经短时间低频率超声波辐照后的浮渣含水率更低。