乳化油废水空化射流破乳实验

发布时间:2018-3-23 16:10:10

  含油废水不经处理直接排放将会对水体、土壤等生态环境造成巨大危害。乳化油废水是乳化油(油滴粒径为0.1~10μm[2)]高度分散于水中形成的水包油型(O/W)乳状液,是含油污水处理的难点。而乳化油废水处理的关键是破乳。目前常用的破乳方法主要有化学破乳法、生物破乳法和物理破乳法3大类:化学破乳法破乳效果好,但添加破乳剂易产生二次污染;生物破乳法高效且环保,但菌种的寻找、采集和筛选比较困难,且成本高,目前还无法推广;物理破乳法的具体方法众多,具有简单易行,处理量大,污染少,针对一定的乳状液采用合适的方法能获得较好破乳效果的特点,是当前破乳方法研究的热点。空化射流是含有空化现象的水射流,空化现象发生时,空泡的溃灭会在空泡周围极小空间内产生瞬时高温(约5200K)、高压(50MPa以上)和速度高达100m/s以上的微射流,即空化效应。空化射流方法破乳就是利用空化射流的空化效应等作用,通过破坏乳状液滴油水界面膜或直接引发裸露液滴碰撞聚并等形式促进小液滴碰撞聚并成大液滴,以达到促进乳状液破乳的目的。本文以柴油和去离子水组成的模型乳化油废水为研究对象,通过实验研究了空化射流方法破乳的影响规律。

  实验方法

  柴油、去离子水和表面活性剂按照一定配比在54L塑料水桶(制备容器)中粗混合后,用剪切乳化搅拌机在10000r/min转速下剪切乳化45min制得初始模型乳化油废水24L;然后将其置于位置较高的实验台面上静置24h,接着将细软管伸入制备容器底部,通过虹吸作用吸取制备容器底部的20L模型乳化油废水,承接于21L塑料水桶(承接容器,设有20L标识线)。通过虹吸方法得到实验用模型乳化油废水的目的是使实验用模型乳化油废水中的油滴粒径较小,因为有研究表明当乳化油废水中存在较多大粒径液滴时,射流空化破乳效果较差。最后将承接容器的模型乳化油废水倒入储液池直接静置或者经空化射流破乳处理后静置。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。

  对同一实验工况,分别制取2份相同的模型乳化油废水,均在虹吸结束时于承接容器模型乳化油废水表面取样并测量油的质量浓度,然后取2个质量浓度的平均值作为该种模型乳化油废水油的质量浓度C;制取的模型乳化油废水一份直接静置于储液池中,另一份经空化射流破乳实验系统空化射流处理后静置于储液池,静置时间均为5h(静置时间对破乳效果的影响实验除外),然后将移液管伸入储液池液面下8.2~9.2cm处取样。储液池是一内径为0.5m的圆柱形容器,20L模型乳化油废水倒入其中后液体高度约为10.2cm,于此处取样一是为了预留一定的取样安全距离,二是为了获取靠近储液池底部的模型乳化油废水,以更好地反映空化射流破乳相比于直接静置对除油效果的影响。分别测得2种模型乳化油废水油的质量浓度为C1,C2,则空化射流破乳除油率η=(C1-C2)C×100%。除油率越高,说明空化射流破乳效果越好;反之则说明空化射流破乳效果越差。其中,油的质量浓度的测定参照水利部行业标准SL93.2—1994《油的测定紫外分光光度法》进行。

  实验结果与分析

  1)与未添加表面活性剂相比,添加少量表面活性剂使得空化射流破乳除油率大幅度下降;空化射流破乳方法主要对不含表面活性剂的模型乳化油废水具有一定效果。

  2)空化射流破乳除油率随着模型乳化油废水油的质量浓度、静置时间、喷嘴入口压力的增加而增加,最佳静置时间为5h。

  3)循环处理次数较少时,空化射流破乳除油率随着循环处理次数的增加而增加,但循环处理次数过多将使除油率下降;适宜的靶距有利于获得较高的空化射流破乳除油率,最佳靶距为280mm。

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