Apa produsă de la un puț, apa de spălare de la o fabrică alimentară și apa de santină dintr-un vas au toate o problemă: uleiul trebuie să iasă înainte ca apa să poată fi refolosită sau evacuată. Adevărata dificultate nu este concentrația totală de ulei, ci dimensiunea picăturilor. Uleiul liber peste aproximativ 150 de microni crește în câteva minute; uleiul emulsionat sub 20 de microni poate rămâne stabil timp de săptămâni. Un sistem bine conceput de separare ulei-apă se bazează, prin urmare, pe un tren în etape, mai degrabă decât pe o singură mașină, începând cu îndepărtarea grosieră și terminând cu lustruire adaptată țintei de descărcare sau reutilizare. Planificarea inginerilor tratarea apei produse sau mai larg tratarea apelor uzate industriale proiectele urmează aceeași logică: caracterizați mai întâi fluxul, apoi potriviți fiecare tehnologie cu starea petrolului pe care o poate furniza efectiv.
Separarea ulei-apă începe cu cunoașterea stării uleiului
Concluzie mai întâi: costul de separare crește brusc pe măsură ce dimensiunea picăturilor scade. Îndepărtarea uleiului liber prin gravitație poate costa doar câțiva cenți pe metru cub, în timp ce îndepărtarea uleiului emulsionat poate necesita flotație, filtrare sau substanțe chimice cu multe ori acest cost. Cunoașterea stării uleiului din fluxul dvs. este, prin urmare, cel mai important pas în definirea unui sistem de separare ulei-apă. O analiză de laborator a dimensiunii picăturilor, combinată cu teste simple ale borcanelor, vă spune dacă gravitația singură va funcționa sau dacă trebuie să adăugați flotație și filtrare. Multe plante subestimează fracția de ulei emulsionat în influența lor și mai târziu se luptă cu excursiile de permis. O investiție unică în laborator de câteva sute de dolari poate economisi zeci de mii de reprelucrare.
Uleiul din apele uzate este, în general, împărțit în patru stări, în funcție de dimensiunea picăturilor. Tabelul de mai jos rezumă fiecare stare, comportamentul acesteia și tehnologiile care se aplică.
| Starea uleiului | Dimensiunea picăturilor | Comportament | Tehnologia tipică |
|---|---|---|---|
| Ulei gratuit | >150 microni | Se ridică la suprafață în câteva minute | Separator API, skimmer |
| Ulei dispersat | 20-150 microni | Se ridică încet; sensibile la turbulențe | Coalescer cu plăci, hidrociclon |
| Ulei emulsionat | 1-20 microni | Stabil datorită agenților tensioactivi | DAF, membrană, demulgator |
| Ulei dizolvat | <1 micron | Molecular; nu poate fi îndepărtat prin gravitație | Biologic, cărbune activ |
Tehnologii de separare de bază ulei-apă comparate
Fiecare tehnologie are un plic de lucru care își decide locul în trenul de tratament. Separatoarele API rămân cel mai economic pas principal pentru uleiul liber, dar nu pot sparge emulsiile. Coalescerii cu plăci îmbunătățesc separarea gravitațională prin scurtarea distanței verticale pe care trebuie să se ridice picăturile. Flotația cu aer dizolvat (DAF) atașează microbulele picăturilor de ulei și este astăzi pasul secundar implicit pentru uleiul emulsionat în multe fabrici industriale. Hidrocicloanele oferă o alternativă compactă pentru petrolul liber și dispersat, în special pe platformele offshore unde amprenta este limitată. Filtrarea pe membrană lustruiește la niveluri foarte scăzute de ulei, dar prezintă un risc mai mare de energie și de murdărie.
Demulgatorii chimici merită o mențiune deoarece sunt adesea cel mai puțin costisitor mod de a sparge o emulsie etanșă. Acestea funcționează prin neutralizarea filmului interfacial care stabilizează picăturile, permițând coalescența sub agitare ușoară. Cu toate acestea, acestea adaugă costuri de operare, creează un nămol chimic ulei-apă și necesită un control atent al dozării, motiv pentru care majoritatea instalațiilor permanente preferă metode fizice precum DAF ca pas secundar.
În conformitate cu ghidul de proiectare a separatorului API și referințele de tratare a apelor uzate EPA din SUA, aceste intervale de lucru sunt consecvente în instalațiile de rafinărie, petrochimice, marine și municipale. Graficul radar de mai jos compară trei tehnologii comune pe cinci criterii practice.
Proiectarea unui sistem de separare ulei-apă în mai multe etape
Începeți prin a caracteriza influentul: distribuția dimensiunii picăturilor, concentrația uleiului, temperatura, conținutul de solide și ținta de descărcare sau reutilizare. Pentru operațiunile offshore în apele S.U.A., de exemplu, limita de ulei și grăsimi EPA conform 40 CFR Partea 435 este de 29 mg/L medie lunară și 42 mg/L maxim zilnic. Autorizațiile terestre sunt adesea mai stricte, așa că etapa de lustruire trebuie dimensionată corespunzător.
Pasul 1 - Pretratament. O sită mecanică îndepărtează solidele grosiere și resturile fibroase care altfel ar înfunda mediile coalescente din aval și duzele de flotație. O sită cu tambur rotativ este o alegere compactă pentru fluxurile de admisie care transportă solide în suspensie.
Ecran cu tambur rotativ pentru etapa de pretratare Această sită mecanică compactă îndepărtează solidele grosiere și resturile fibroase din influent, prevenind înfundarea și protejând mediile coalescente din aval și duzele de flotație de abraziune. Vizualizare produs → Pasul 2 - Separarea gravitațională primară. Un separator API sau un coalescer cu plăci îndepărtează cea mai mare parte a uleiului liber. Nisipul se depune în același rezervor, protejând pompele și instrumentele din aval de abraziune. Un clasificator de nisip apoi deshidratează și evacuează nisipul depus într-o formă aproape uscată.
Clasificator de nisip pentru separarea apă-nisip Acest clasificator de tip șurub deshidratează și evacuează nisipul sedimentat cu umiditate sub 60%, protejând pompele și instrumentele, păstrând în același timp rezervorul de separare primar curat și eficient. Vizualizare produs → Pasul 3 - Flotația secundară. O unitate DAF îndepărtează uleiul dispersat și parțial emulsionat prin atașarea micro-bulelor la picături, plutindu-le la suprafață pentru degresare. Mașinile de plutire orizontală cu aer se integrează bine în configurațiile rezervoarelor existente și au nevoie de mai puțin spațiu decât modelele verticale.
Mașină de flotație orizontală a aerului pentru îndepărtarea uleiului Folosind micro-bule pentru a pluti uleiul dispersat și emulsionat și solidele în suspensie, această unitate DAF îmbunătățește eficiența separării în timp ce necesită mai puțin spațiu, făcând-o ideală pentru flotarea secundară. Vizualizare produs → Pasul 4 - Lustruire. Filtrarea pe cartuș, separarea prin membrană sau adsorbția de cărbune activat se adaugă atunci când limita permisului sau specificația de reutilizare necesită niveluri de ulei sub ceea ce poate atinge flotația singură. Stratul de ulei degresat de la separator poate fi recuperat dacă volumele o justifică, în timp ce nămolul uleios de la skimmerul DAF necesită de obicei deshidratare înainte de eliminarea în afara amplasamentului. Includerea manipulării nămolului în devizul de proiect evită surprizele în timpul punerii în funcțiune.
Un separator API tipic în vedere izometrică
Lista de verificare a selecției echipamentului de separare ulei-apă
Bazarea alegerii echipamentului pe tabelul de mai jos reduce riscul de subdimensionare sau supradimensionare. Experiența pe teren arată că cele mai multe defecțiuni ale separatorului provin din ignorarea unuia dintre acești șase parametri.
| Criteriu | De ce contează | Implicația de proiectare |
|---|---|---|
| Debitul și vârfurile | Dimensiunea subdimensionată cauzează transferul de ulei | Separatoare de dimensiune la debit mediu de 1,25-1,5x |
| Dimensiunea picăturilor distribution | Stabilește dacă gravitația poate funcționa | Sub 20 de microni, adăugați DAF sau membrană |
| Temperatura | Temperatura mai mare scade vâscozitatea | Încălzirea fluxurilor reci ajută la creșterea vitezei |
| Concentrația de solide | Înfundă coalescerele și duzele de flotație | Mai întâi instalați ecrane și îndepărtați nisipul |
| Restricții chimice | Unele site-uri limitează utilizarea demulgatorului | Selectați în schimb separarea fizică |
| Limita permisului | Stabilește cerințele de lustruire | 29 mg/L vs 10 mg/L schimbă trenul |
Semnele că un sistem existent este subdimensionat includ o strălucire vizibilă a uleiului în efluent, cartușe de filtrare care se înfundă în câteva zile și consumul în creștere de substanțe chimice pentru aceeași calitate a alimentului. Înainte de a investi în echipamente noi, măsurați distribuția reală a dimensiunii picăturilor pe cel puțin un ciclu de producție complet; vârfurile diurne modifică adesea starea uleiului mai mult decât o face concentrația medie.
Întrebări frecvente despre separarea ulei-apă
Î1. Ce este un separator ulei-apă?
Un separator ulei-apă elimină uleiul din apă folosind diferențele de densitate, coalescență, flotație, filtrare sau acțiune chimică. Tipurile comune includ separatoare API, coalescerea plăcilor, unitățile DAF și sistemele cu membrană.
Q2. Cum funcționează un separator API ulei-apă?
Un separator API asigură un flux de repaus și un timp lung de retenție, de obicei 1,5-2 ore, astfel încât uleiul liber se ridică la suprafață pentru degresare în timp ce solidele sedimentate se colectează în partea de jos.
Q3. Care este diferența dintre uleiul liber și cel emulsionat?
Uleiul liber există sub formă de picături mai mari de aproximativ 150 de microni și se separă prin gravitație. Uleiul emulsionat sunt picături sub 20 de microni, stabilizate de agenți tensioactivi, care necesită flotație, membrane sau demulgatori chimici.
Î4. Cum separă uleiul de apa produsă?
Tratarea apei produse folosește un tren în mai multe etape: hidrocicloane sau separatoare cu plăci pentru ulei fără vrac, DAF pentru lustruire secundară și filtrare sau tratament biologic dacă limitele de descărcare sau reinjectare necesită.
Î5. Care este limita de descărcare pentru ulei și grăsime?
Standardul offshore al US EPA pentru apa produsă este de 29 mg/L în medie lunară și 42 mg/L zilnic maxim în conformitate cu 40 CFR Part 435. Permisele de pe uscat sunt adesea mai stricte, de obicei 10-20 mg/L.
Î6. Pot coagulanții să îmbunătățească separarea ulei-apă?
Da. Coagulantele din aluminiu sau fier și floculantii organici neutralizează încărcarea suprafeței și promovează coalescența picăturilor, îmbunătățind semnificativ DAF și eficiența filtrării pentru emulsii strânse.
