Vyprodukovaná voda z ústí vrtu, promývací voda z potravinářského závodu a stoková voda z plavidla sdílejí jeden problém: olej musí vytéct, než bude možné vodu znovu použít nebo vypustit. Skutečným problémem není celková koncentrace oleje, ale velikost kapiček. Volný olej nad zhruba 150 mikronů stoupá během minut; emulgovaný olej pod 20 mikronů může zůstat stabilní po celé týdny. Dobře navržený systém separace oleje a vody proto spoléhá na postupný vlak spíše než na jeden stroj, počínaje hrubým odstraňováním a končící leštěním přizpůsobeným cíli vypouštění nebo opětovného použití. Inženýři plánování vyráběná úprava vody nebo širší průmyslové čištění odpadních vod projekty se řídí stejnou logikou: nejprve charakterizujte proud a poté přiřaďte každou technologii ke stavu ropy, který může skutečně dodat.
Separace oleje a vody začíná znalostí stavu oleje
První závěr: náklady na separaci prudce rostou s klesající velikostí kapiček. Odstranění volného oleje gravitací může stát jen několik centů za metr krychlový, zatímco odstranění emulgovaného oleje může vyžadovat flotaci, filtraci nebo chemikálie s mnohanásobnými náklady. Znalost stavu oleje ve vašem toku je proto nejdůležitějším krokem při stanovení rozsahu systému separace oleje a vody. Laboratorní analýza velikosti kapiček v kombinaci s jednoduchými testy v nádobách vám řekne, zda bude fungovat samotná gravitace, nebo zda je třeba přidat flotaci a filtraci. Mnoho závodů podceňuje podíl emulgovaného oleje ve svém přítoku a později bojuje s povolenkami. Jednorázová investice do laboratoře ve výši několika set dolarů může ušetřit desítky tisíc za přepracování.
Ropa v odpadních vodách je obecně rozdělena do čtyř stavů na základě velikosti kapiček. Níže uvedená tabulka shrnuje každý stav, jeho chování a použité technologie.
| Stav ropy | Velikost kapky | Chování | Typická technologie |
|---|---|---|---|
| Olej zdarma | > 150 mikronů | Vystoupí na povrch během několika minut | API separátor, skimmer |
| Dispergovaný olej | 20-150 mikronů | Pomalu stoupá; citlivý na turbulence | Deskový koalescer, hydrocyklon |
| Emulgovaný olej | 1-20 mikronů | Stabilní díky povrchově aktivním látkám | DAF, membrána, deemulgátor |
| Rozpuštěný olej | <1 mikron | molekulární; nelze odstranit gravitací | Biologické, aktivní uhlí |
Porovnání technologií jaderné separace oleje a vody
Každá technologie má pracovní obálku, která rozhoduje o jejím místě v léčebném vlaku. Separátory API zůstávají nejekonomičtějším primárním krokem pro volný olej, ale nemohou rozbít emulze. Deskové koalescery zlepšují gravitační oddělení zkrácením vertikální vzdálenosti, kterou musí kapky stoupat. Flotace rozpuštěným vzduchem (DAF) připojuje mikrobubliny ke kapičkám oleje a je dnes výchozím sekundárním krokem pro emulgovaný olej v mnoha průmyslových závodech. Hydrocyklony nabízejí kompaktní alternativu pro volnou a rozptýlenou ropu, zejména na pobřežních plošinách, kde je omezená stopa. Membránová filtrace leští na velmi nízkou hladinu oleje, ale přináší vyšší energii a riziko znečištění.
Chemické deemulgátory si zaslouží zmínku, protože jsou často nejlevnějším způsobem rozbití pevné emulze. Fungují tak, že neutralizují mezifázový film, který stabilizuje kapičky, což umožňuje koalescenci za jemného míchání. Zvyšují však provozní náklady, vytvářejí ropný-vodo-chemický kal a vyžadují pečlivou kontrolu dávkování, což je důvod, proč většina trvalých instalací upřednostňuje jako sekundární krok fyzikální metody, jako je DAF.
Podle pokynů pro návrh separátoru API a referencí pro čištění odpadních vod v USA EPA jsou tyto pracovní rozsahy konzistentní v rámci rafinerií, petrochemických, námořních a komunálních zařízení. Radarová tabulka níže porovnává tři běžné technologie podle pěti praktických kritérií.
Návrh vícestupňového systému separace oleje a vody
Začněte charakterizací přítoku: distribuce velikosti kapiček, koncentrace oleje, teplota, obsah pevných látek a cíl vypouštění nebo opětovného použití. Pro operace na moři ve vodách USA je například limit EPA pro oleje a maziva podle 40 CFR Part 435 29 mg/l měsíční průměr a 42 mg/l denní maximum. Pozemní povolení jsou často přísnější, takže fáze leštění musí být odpovídajícím způsobem dimenzována.
Krok 1 – Předúprava. Mechanické síto odstraňuje hrubé pevné látky a vláknité nečistoty, které by jinak ucpaly po proudu koalescenční média a flotační trysky. Rotační bubnové síto je kompaktní volbou pro vstupní toky nesoucí nerozpuštěné látky.
Rotační bubnové síto pro fázi předúpravy Toto kompaktní mechanické síto odstraňuje hrubé pevné částice a vláknité nečistoty z přítoku, zabraňuje ucpávání a chrání následné koalescenční médium a flotační trysky před otěrem. Zobrazit produkt → Krok 2 - Primární gravitační separace. API separátor nebo deskový koalescer odstraní většinu volného oleje. Písek se usazuje ve stejné nádrži a chrání čerpadla a nástroje před otěrem. Třídič písku pak odvodňuje a vypouští usazený písek v téměř suché formě.
Třídič zrna pro separaci písku a vody Tento šnekový třídič odvodňuje a vypouští usazený písek s vlhkostí nižší než 60 %, čímž chrání čerpadla a nástroje a zároveň udržuje primární separační nádrž čistou a účinnou. Zobrazit produkt → Krok 3 - Sekundární flotace. Jednotka DAF odstraňuje rozptýlený a částečně emulgovaný olej připojením mikrobublin ke kapičkám a jejich vyplavením na povrch za účelem sesbírání. Horizontální vzduchové flotační stroje se dobře integrují do stávajících uspořádání nádrží a potřebují méně místa než vertikální konstrukce.
Horizontální vzduchový flotační stroj pro odstraňování oleje Tato jednotka DAF, která využívá mikrobubliny k plavení dispergovaného a emulgovaného oleje a suspendovaných pevných látek, zvyšuje účinnost separace a vyžaduje méně místa, takže je ideální pro sekundární flotaci. Zobrazit produkt → Krok 4 - Leštění. Kartušová filtrace, membránová separace nebo adsorpce aktivního uhlí se přidává, když limit povolení nebo specifikace opětovného použití vyžaduje hladiny oleje pod úrovní, kterou může dosáhnout samotná flotace. Vrstvu odstředěného oleje ze separátoru lze získat zpět, pokud to objemy odůvodňují, zatímco zaolejovaný kal ze skimmeru DAF obvykle vyžaduje odvodnění před likvidací mimo pracoviště. Zahrnutí manipulace s kalem do odhadu návrhu zabrání překvapením během uvádění do provozu.
Typický oddělovač API v izometrickém zobrazení
Kontrolní seznam pro výběr zařízení na separaci oleje a vody
Výběr zařízení podle níže uvedené tabulky snižuje riziko poddimenzování nebo předimenzování. Zkušenosti z praxe ukazují, že většina selhání separátoru pochází z ignorování jednoho z těchto šesti parametrů.
| Kritérium | Proč na tom záleží | Implikace designu |
|---|---|---|
| Průtok a vrcholy | Poddimenzování způsobuje přenos oleje | Velikost separátorů při 1,25-1,5násobku průměrného průtoku |
| Velikost kapky distribution | Určuje, zda může fungovat gravitace | Pod 20 mikronů přidejte DAF nebo membránu |
| Teplota | Vyšší teplota snižuje viskozitu | Ohřívání studených proudů napomáhá zvýšení rychlosti |
| Koncentrace pevných látek | Ucpává koalescery a flotační trysky | Nejprve nainstalujte síta a odstraňte písek |
| Chemická omezení | Některé stránky omezují použití deemulgátoru | Místo toho zvolte fyzické oddělení |
| Limit povolení | Nastavuje požadavek na leštění | 29 mg/l oproti 10 mg/l mění vlak |
Mezi známky toho, že stávající systém je poddimenzovaný, patří viditelný olejový lesk ve výtocích, filtrační vložky, které se za několik dní ucpou, a rostoucí spotřeba chemikálií pro stejnou kvalitu krmiva. Před investicí do nového zařízení změřte skutečnou distribuci velikosti kapiček alespoň během celého výrobního cyklu; denní špičky často mění stav oleje více než průměrná koncentrace.
Často kladené otázky o separaci oleje a vody
Q1. Co je to odlučovač oleje a vody?
Separátor oleje a vody odstraňuje olej z vody pomocí rozdílů hustoty, koalescence, flotace, filtrace nebo chemického působení. Mezi běžné typy patří separátory API, koalescery desek, jednotky DAF a membránové systémy.
Q2. Jak funguje API separátor oleje a vody?
Separátor API poskytuje klidový tok a dlouhou dobu zdržení, obvykle 1,5-2 hodiny, takže volný olej stoupá na povrch a sbírá, zatímco usazené pevné látky se shromažďují na dně.
Q3. Jaký je rozdíl mezi volným a emulgovaným olejem?
Volný olej existuje jako kapičky větší než asi 150 mikronů a odděluje se gravitací. Emulgovaný olej jsou kapičky pod 20 mikronů stabilizované povrchově aktivními látkami, které vyžadují flotaci, membrány nebo chemické deemulgátory.
Q4. Jak oddělujete ropu od vyrobené vody?
Produkovaná úprava vody využívá vícestupňovou řadu: hydrocyklony nebo deskové separátory pro volný olej, DAF pro sekundární leštění a filtraci nebo biologické čištění, pokud to vyžadují limity vypouštění nebo zpětného vstřikování.
Q5. Jaký je limit pro vypouštění oleje a maziva?
Norma US EPA pro pobřežní vodu pro vyrobenou vodu je 29 mg/l měsíční průměr a 42 mg/l denní maximum podle 40 CFR část 435. Povolení na pevnině jsou často přísnější, běžně 10-20 mg/l.
Q6. Mohou koagulanty zlepšit separaci oleje a vody?
Ano. Hliníkové nebo železné koagulanty a organické flokulanty neutralizují povrchový náboj a podporují koalescenci kapiček, čímž výrazně zlepšují DAF a filtrační účinnost pro těsné emulze.
