本发明专利技术提供一种强湍流剪切微通道油水分离装置，该装置包括顺序串联连接的含油废水储存箱(1)、油水输送泵(2)、油水输送管(3)、气动液体增压泵(4)、连接管(5)、微通道(7)、集液管(8)和油水分离箱(9)；在连接管(5)上设有压力表(6)，在油水分离箱上(9)上分别设有油相出液口(10)和水相出液口(11)，在油相出液口(10)前端装有油相开关阀(12)，在水相出液口(11)前端装有水相开关阀(13)；本发明专利技术所述的装置具有设备投资小、油水分离效率高、对含油污水的净化过程可实现连续化操作等优点，可广泛应用于各类含油、含尘废水的高效净化处理。
A kind of oil-water separation device with strong turbulent shear microchannel
【技术实现步骤摘要】
一种强湍流剪切微通道油水分离装置
本专利技术涉及一种强湍流剪切微通道油水分离装置，属于含油、含尘污水处理领域。
技术介绍
液-液两相分离是化工过程的重要操作单元，被广泛应用于原油采集、石油运输、反应分离、萃取、污水处理等多种重要的工艺过程。含油污水主要来源于石油化工、钢铁、焦化、煤气发生站、机械加工等工业部门，以及大型船舶的压舱水等，废水中的油类污染物除重焦油外，其它的相对密度一般小于1。针对含油污水如果不加以回收利用，一方面会造成浪费，另一方面排入河流、湖泊或海湾，将会产生严重的水体污染，影响水生生物的生存，当用于农业灌溉时，也会妨碍农作物的生长。因此为了实现环境的可持续发展，需要对含油废水进行有效分离、净化，所以开发具有适用范围广、环境友好、分离效率高、能耗低的新型油水分离设备具有重要的意义。含油废水的处理一般采用浮选、过滤、絮凝等方法。前两种比较好处理，而乳化油含有界面活性剂和起同样作用的有机物，油分以微米数量级大小的粒子存在，分离难度颇大。破乳是乳状液去乳化的过程，传统的破乳方法有旋流分离、电破乳、斜板沉降、膜法、生物法等，现有破乳方法普遍存在着设备投资大、能耗高、具有二次污染以及对小液滴分离效率低等问题。微通道技术已经成为化工领域的一个重要发展方向。自1980年代“微槽”的概念被提出以来，常规的化工设备特征尺度由“毫米”降到“亚微米和亚毫米”的级别。随后，微通道逐渐被应用于微流控设备、微反应器、微换热器、微混合器、微分离器(可用于破乳过程)等方面。如在微通道破乳领域，专利201210586896.7披露了一种用于油水分离的Y型微流控芯片，主要是对微通道的左右两侧分别进行亲水和亲油修饰，在电场的作用下，油水混合溶液发生破乳，水往亲水侧移动，油往亲油侧移动，最后实现油水的分离。专利201210589415.8披露了类似的基于微通道亲水和亲油修饰的U型微通道油水分离设备。专利201510791280.7则披露了一种将微通道设计为旋流形式的油水分离装置。专利201710828569.0披露的用于W/O型乳状液的破乳装置以及破乳方法，在微通道两侧施加电场，微通道设计为锯齿形，利用电场和微通道的耦合作用，使乳液水滴受电场作用发生变形而削弱膜界面强度，然后受到微通道的剪切力作用和亲水疏水面的界面作用，促进相邻水滴发生碰撞聚合形成大水滴，并从乳状液中沉降分离开来，实现破乳。上述微通道破乳技术，大多采用微通道表面修饰、施加外场作用(如电场、旋流设计等)来实现破乳，在实际应用中，由于微通道内部的流体流速较慢，一般在层流流动状态，因此单个微通道处理量一般较小，放大时只有采用多个微通道并联的方式来进行；同时，施加外场使得整体设备的结构较为复杂，装置的加工成本相对较高。为解决上述技术问题，本专利技术专利提出了一种强湍流剪切微通道油水分离装置，通过增加微通道内的液体压力，获得高湍流剪切力，实现微通道油水混合物的高效、快速破乳，的以克服现有技术的不足。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的在于提供一种强湍流剪切微通道油水分离装置，以解决以往技术中设备结构复杂、投资大、能耗高、小液滴分离效率低等问题。技术方案：本专利技术的一种强湍流剪切微通道油水分离装置包括顺序串联连接的含油废水储存箱、油水输送泵、油水输送管、气动液体增压泵、连接管、微通道、集液管和油水分离箱；在连接管上设有压力表，在油水分离箱上上分别设有油相出液口和水相出液口，在油相出液口前端装有油相开关阀，在水相出液口前端装有水相开关阀。其中，所述微通道为一组连续的V型微通道，微通道的横截面为矩形。所述微通道的矩形截面的任一边长的宽度为50-500微米。所述微通道的矩形截面的任一边长的宽度优选为100-300微米。所述微通道中的V型微通道中，一个V型拐角为一个拐角单元，所述微通道采用2-10个V型拐角单元。所述微通道的V型拐角单元中V型拐角处的角度α的范围为15-120度。所述微通道的V型拐角处的角度α优选为30-90度。所述气动液体增压泵采用0.3-1MPa的空气源驱动。所述气动液体增压泵产生的液体出口处的压力为5-30MPa。有益效果：(1)本专利技术提供的一种强湍流剪切微通道油水分离装置，低压空气源通过气动液体增压泵的增压作用使得油水变为高压液体，微通道内的高压液体经过微通道的转向结构后，产生超强湍流剪切流流场，剪切力可以达到105-107s-1甚至更高，比传统混合、分离设备内的剪切力大4-5个数量级，实现油水两相的高效破乳，本专利技术的目的在于提供一种强湍流剪切微通道油水分离装置，以解决以往技术中设备结构复杂、投资大、能耗高、小液滴分离效率低等问题。(2)本专利技术提供的一种强湍流剪切微通道油水分离装置，微通道的一个V型拐角为一个单元，采用2-10个V型拐角单元，利用其特殊的流道设计，可以在微通道内产生极高的湍流剪切力，破乳率可达98％以上，微通道的矩形截面的任一边长的宽度为50-500微米，优选为100-300微米，能够显著降低层流边界层厚度，减少传递阻力，且高压液体在微通道内湍流流动，速度较高，可实现大流量操作。另外，V型拐角处的角度α的范围为15-120度，气动液体增压泵采用0.3-1MPa的气源驱动，在不同的设计方案下，气动液体增压泵产生的液体出口处的压力为5-30MPa，从而实现不同的油水浓度下的高效破乳，且根据处理量的大小、剪切力的要求来精确设计含油废水的处理量。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为图1中A处放大示意图。图中有：含油废水储存箱1、油水输送泵2、油水输送管3、气动液体增压泵4、连接管5、压力表6、微通道7、集液管8、油水分离箱9、油相出液口10、水相出液口11、油相开关阀12、水相开关阀13。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明。本专利技术的一种强湍流剪切微通道油水分离装置包括含油废水储存箱1、油水输送泵2、油水输送管3、气动液体增压泵4、连接管5、压力表6、微通道7、集液管8和油水分离箱9，油水分离箱上9上分别有油相出液口10和水相出液口11，在油相出液口10前装有油相开关阀12，在水相出液口11前装有水相开关阀13；所述气动液体增压泵3位于油水输送泵2的后端并通过油水输送管3连接，气动液体增压泵4与微通道7相连的连接管5上装有压力表，经过微通道7强湍流剪切后的油水混合物通过集液管8进入油水分离箱9，当油水分离箱9中的油相和水相达到一定的液位高度后，先打开上层的油相开关阀12排出油相，再打开下层的水相开关阀13排出水相；所述的微通道7为一组连续的V型微通道，微通道的横截面为矩形或者长方形；所述的气动液体增压泵4产生的液体出口处的压力表6的值不低于5MPa。所述微通道7的一个V型拐角为一个单元，所述微通道7采用2-10个V型拐角单元。所述微通道7的V型拐角处的角度α的范围为15-120度。所述微通道7的V型拐角处的角度α优选为30-90度。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种强湍流剪切微通道油水分离装置，其特征在于：该装置包括顺序串联连接的含油废水储存箱(1)、油水输送泵(2)、油水输送管(3)、气动液体增压泵(4)、连接管(5)、微通道(7)、集液管(8)和油水分离箱(9)；在连接管(5)上设有压力表(6)，在油水分离箱上(9)上分别设有油相出液口(10)和水相出液口(11)，在油相出液口(10)前端装有油相开关阀(12)，在水相出液口(11)前端装有水相开关阀(13)。/n
【技术特征摘要】
1.一种强湍流剪切微通道油水分离装置，其特征在于：该装置包括顺序串联连接的含油废水储存箱(1)、油水输送泵(2)、油水输送管(3)、气动液体增压泵(4)、连接管(5)、微通道(7)、集液管(8)和油水分离箱(9)；在连接管(5)上设有压力表(6)，在油水分离箱上(9)上分别设有油相出液口(10)和水相出液口(11)，在油相出液口(10)前端装有油相开关阀(12)，在水相出液口(11)前端装有水相开关阀(13)。
2.根据权利要求1所述的强湍流剪切微通道油水分离装置，其特征在于，所述微通道(7)为一组连续的V型微通道，微通道的横截面为矩形。
3.根据权利要求2所述的强湍流剪切微通道油水分离装置，其特征在于，所述微通道(7)的矩形截面的任一边长的宽度为50-500微米。
4.根据权利要求2所述的强湍流剪切微通道油水分离装置，其特征在于，所述微通道(7)的矩形截面的任一边...
【专利技术属性】
技术研发人员：骆培成，褚向军，刘松琴，张袁健，李进，朱键，
申请(专利权)人：东南大学，江苏中京环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。