Produkovaná voda z ústia vrtu, umývacia voda z potravinárskeho závodu a útorová voda z plavidla majú jeden problém: ropa musí vytiecť predtým, ako sa môže znovu použiť alebo vypustiť. Skutočným problémom nie je celková koncentrácia oleja, ale veľkosť kvapiek. Voľná ropa nad približne 150 mikrónov stúpa v priebehu niekoľkých minút; emulgovaný olej pod 20 mikrónov môže zostať stabilný niekoľko týždňov. Dobre navrhnutý systém separácie oleja a vody sa preto spolieha skôr na postupnú súpravu než na jeden stroj, počnúc hrubým odstraňovaním a končiac leštením prispôsobeným cieľu vypúšťania alebo opätovného použitia. Plánovanie inžinierov vyrábaná úprava vody alebo širšie priemyselné čistenie odpadových vôd projekty sa riadia tou istou logikou: najprv charakterizujte prúd a potom priraďte každú technológiu k stavu ropy, ktorý môže skutočne poskytnúť.
Separácia oleja a vody začína poznaním stavu ropy
Záver prvý: náklady na separáciu prudko rastú, keď veľkosť kvapiek klesá. Odstránenie voľného oleja gravitáciou môže stáť len niekoľko centov na meter kubický, zatiaľ čo odstránenie emulgovaného oleja môže vyžadovať flotáciu, filtráciu alebo chemikálie s mnohonásobne vyššími nákladmi. Poznanie stavu oleja vo vašom toku je preto najdôležitejším krokom pri stanovení rozsahu systému separácie oleja a vody. Laboratórna analýza veľkosti kvapiek v kombinácii s jednoduchými testami v nádobe vám povie, či bude fungovať samotná gravitácia alebo či je potrebné pridať flotáciu a filtráciu. Mnohé závody podceňujú frakciu emulgovaného oleja vo svojom prítoku a neskôr zápasia s exkurziami. Jednorazová investícia do laboratória vo výške niekoľkých stoviek dolárov môže ušetriť desiatky tisíc na prepracovaní.
Ropa v odpadovej vode je vo všeobecnosti rozdelená do štyroch stavov na základe veľkosti kvapiek. V tabuľke nižšie sú zhrnuté jednotlivé stavy, ich správanie a použité technológie.
| Stav ropy | Veľkosť kvapiek | Správanie | Typická technológia |
|---|---|---|---|
| Olej zadarmo | > 150 mikrónov | Vystúpi na povrch v priebehu niekoľkých minút | API separátor, skimmer |
| Dispergovaný olej | 20-150 mikrónov | Pomaly stúpa; citlivé na turbulencie | Doskový koalescer, hydrocyklón |
| Emulgovaný olej | 1-20 mikrónov | Stabilný vďaka povrchovo aktívnym látkam | DAF, membrána, deemulgátor |
| Rozpustený olej | <1 mikrón | molekulárne; neodnímateľné gravitáciou | Biologické, aktívne uhlie |
Porovnanie základných technológií na separáciu oleja a vody
Každá technológia má pracovný obal, ktorý rozhoduje o jej mieste v liečebnom vlaku. Separátory API zostávajú najekonomickejším primárnym krokom pre voľný olej, ale nedokážu rozbiť emulzie. Doskové koalescery zlepšujú gravitačné oddelenie skrátením vertikálnej vzdialenosti, ktorú musia kvapky stúpať. Flotácia rozpusteným vzduchom (DAF) pripája mikrobubliny na kvapôčky oleja a je dnes predvoleným sekundárnym krokom pre emulgovaný olej v mnohých priemyselných závodoch. Hydrocyklóny ponúkajú kompaktnú alternatívu voľnej a rozptýlenej ropy, najmä na pobrežných plošinách, kde je stopa obmedzená. Membránová filtrácia leští na veľmi nízku hladinu oleja, ale prináša vyššiu energiu a riziko znečistenia.
Chemické deemulgátory si zaslúžia zmienku, pretože sú často najlacnejším spôsobom rozbitia pevnej emulzie. Fungujú tak, že neutralizujú medzifázový film, ktorý stabilizuje kvapôčky, čo umožňuje koalescenciu za jemného miešania. Zvyšujú však prevádzkové náklady, vytvárajú kal z chémie oleja a vody a vyžadujú starostlivé riadenie dávkovania, a preto väčšina trvalých inštalácií uprednostňuje fyzikálne metódy, ako je DAF, ako sekundárny krok.
Podľa usmernení k dizajnu separátorov API a referencií na čistenie odpadových vôd US EPA sú tieto pracovné rozsahy konzistentné v rámci rafinérskych, petrochemických, námorných a komunálnych zariadení. Radarová tabuľka nižšie porovnáva tri bežné technológie v rámci piatich praktických kritérií.
Navrhovanie viacstupňového systému na separáciu oleja a vody
Začnite charakterizáciou prítoku: distribúcia veľkosti kvapiek, koncentrácia oleja, teplota, obsah pevných látok a cieľ vypúšťania alebo opätovného použitia. Napríklad pre operácie na mori vo vodách USA je limit EPA pre oleje a mazivá podľa 40 CFR časť 435 29 mg/l mesačný priemer a 42 mg/l denné maximum. Pozemné povolenia sú často prísnejšie, takže štádium leštenia musí byť primerane dimenzované.
Krok 1 - Predúprava. Mechanické sito odstraňuje hrubé pevné látky a vláknité nečistoty, ktoré by inak upchali po prúde koalescenčné médium a flotačné dýzy. Rotačné bubnové sito je kompaktnou voľbou pre vstupné toky nesúce suspendované pevné látky.
Rotačné bubnové sito pre fázu predbežnej úpravy Toto kompaktné mechanické sito odstraňuje hrubé pevné látky a vláknité nečistoty z prítoku, čím zabraňuje upchávaniu a chráni spojovacie médiá a flotačné dýzy pred oderom. Zobraziť produkt → Krok 2 - Primárna gravitačná separácia. API separátor alebo doskový koalescer odstraňuje väčšinu voľného oleja. Drvina sa usadzuje v tej istej nádrži a chráni čerpadlá a nástroje pred oderom. Triedič piesku potom odvodňuje a vypúšťa usadený piesok v takmer suchej forme.
Klasifikátor zrnitosti na oddeľovanie piesku a vody Tento skrutkový triedič odvodňuje a vypúšťa usadený piesok s vlhkosťou nižšou ako 60 %, čím chráni čerpadlá a nástroje a zároveň udržuje primárnu separačnú nádrž čistú a efektívnu. Zobraziť produkt → Krok 3 - Sekundárna flotácia. Jednotka DAF odstraňuje dispergovaný a čiastočne emulgovaný olej pripojením mikrobublín na kvapôčky, ktoré ich vyplavujú na povrch, aby sa odstránili. Horizontálne vzduchové flotačné stroje sa dobre integrujú do existujúcich usporiadaní nádrží a potrebujú menej miesta ako vertikálne konštrukcie.
Horizontálny vzduchový flotačný stroj na odstraňovanie oleja Táto jednotka DAF využíva mikrobubliny na vznášanie dispergovaného a emulgovaného oleja a suspendovaných pevných látok, čím zvyšuje účinnosť separácie a zároveň vyžaduje menej miesta, vďaka čomu je ideálna na sekundárnu flotáciu. Zobraziť produkt → Krok 4 - Leštenie. Kartušová filtrácia, membránová separácia alebo adsorpcia aktívneho uhlia sa pridáva, keď limit povolenia alebo špecifikácia opätovného použitia vyžaduje hladiny oleja nižšie, ako môže dosiahnuť samotná flotácia. Vrstvu odstredeného oleja zo separátora možno získať späť, ak to odôvodňujú objemy, zatiaľ čo olejový kal zo zberača DAF zvyčajne vyžaduje odvodnenie pred likvidáciou mimo lokality. Zahrnutím manipulácie s kalom do odhadu návrhu sa vyhnete prekvapeniam počas uvádzania do prevádzky.
Typický oddeľovač API v izometrickom zobrazení
Kontrolný zoznam pre výber zariadenia na separáciu oleja a vody
Výber zariadenia podľa nižšie uvedenej tabuľky znižuje riziko poddimenzovania alebo predimenzovania. Skúsenosti z terénu ukazujú, že väčšina porúch separátora pochádza z ignorovania jedného z týchto šiestich parametrov.
| Kritérium | Prečo na tom záleží | Implikácia dizajnu |
|---|---|---|
| Prietok a vrcholy | Poddimenzovanie spôsobuje prenos oleja | Veľkosť separátorov pri 1,25-1,5x priemernom prietoku |
| Veľkosť kvapiek distribution | Určuje, či môže fungovať gravitácia | Pod 20 mikrónov pridajte DAF alebo membránu |
| Teplota | Vyššia teplota znižuje viskozitu | Ohrev studených prúdov pomáha zvyšovať rýchlosť |
| Koncentrácia pevných látok | Upcháva koalescery a flotačné trysky | Najprv nainštalujte sitá a odstráňte nečistoty |
| Chemické obmedzenia | Niektoré stránky obmedzujú používanie deemulgátorov | Namiesto toho vyberte fyzické oddelenie |
| Limit povolenia | Nastavuje požiadavku na leštenie | 29 mg/l oproti 10 mg/l zmení vlak |
Medzi znaky toho, že existujúci systém je poddimenzovaný, patrí viditeľný lesk oleja v odpadovej vode, filtračné vložky, ktoré sa upchajú v priebehu niekoľkých dní, a rastúca spotreba chemikálií pre rovnakú kvalitu krmiva. Pred investíciou do nového zariadenia zmerajte skutočnú distribúciu veľkosti kvapiek aspoň počas celého výrobného cyklu; denné špičky často menia stav oleja viac ako priemerná koncentrácia.
Často kladené otázky o oddelení oleja a vody
Q1. Čo je to odlučovač oleja a vody?
Separátor oleja a vody odstraňuje olej z vody pomocou rozdielov hustoty, koalescencie, flotácie, filtrácie alebo chemického pôsobenia. Bežné typy zahŕňajú separátory API, doskové koalescery, jednotky DAF a membránové systémy.
Q2. Ako funguje odlučovač oleja a vody API?
Separátor API zaisťuje pokojný tok a dlhú dobu zdržania, zvyčajne 1,5-2 hodiny, takže voľný olej stúpa na povrch a zachytáva sa, zatiaľ čo usadené pevné látky sa zhromažďujú na dne.
Q3. Aký je rozdiel medzi voľným a emulgovaným olejom?
Voľný olej existuje vo forme kvapiek väčších ako asi 150 mikrónov a oddeľuje sa gravitáciou. Emulgovaný olej sú kvapky pod 20 mikrónov stabilizované povrchovo aktívnymi látkami, ktoré vyžadujú flotáciu, membrány alebo chemické deemulgátory.
Q4. Ako oddeľujete ropu od vyrobenej vody?
Produkovaná úprava vody využíva viacstupňovú sústavu: hydrocyklóny alebo doskové separátory pre voľný olej, DAF pre sekundárne leštenie a filtráciu alebo biologické čistenie, ak to vyžadujú limity vypúšťania alebo opätovného vstrekovania.
Q5. Aký je limit vypúšťania oleja a tuku?
Norma US EPA na mori pre vyrobenú vodu je 29 mg/l mesačný priemer a 42 mg/l denné maximum podľa 40 CFR časť 435. Pozemné povolenia sú často prísnejšie, bežne 10-20 mg/l.
Q6. Môžu koagulanty zlepšiť separáciu oleja a vody?
áno. Hliníkové alebo železné koagulanty a organické flokulanty neutralizujú povrchový náboj a podporujú koalescenciu kvapiek, čím výrazne zlepšujú DAF a filtračnú účinnosť pre tesné emulzie.
