旋流技术在船舶油污水分离中的应用

1 旋流器工作原理

图1为旋流器工作原理示意图,水力旋流器是由上部筒体和下部锥体:两大部分组成的非运动型分离设备,其分离原理是离心沉降。当待分离的液体混合物(非均相固液混合物)以一定的压力从旋流器周边进入旋流器后作回转运动。由于其受到的离心力、向心浮力、流体曳力等大小不同,液体混合物中的固体粗颗粒克服水力阻力向器壁运动,并在自身重力的共同作用下,沿器壁螺旋向下运动,细而小的颗粒及大部分水则因所受的离心力小,未及靠近器壁即随液体混合物做回转运动。在后续给料的推动下,颗粒粒径由中心向器壁越来越大,形成分层排列。随着液体混合物从旋流器的柱滤体部分流向锥体部分,流动断面越来越小,在外层液体混合物收缩压迫之下,含有大量细小颗粒的内层液体混合物不得不改变方向而向上运动,形成内旋流,自溢流排出,成为溢流,而粗大颗粒则继续沿器壁螺旋向下运动,形成外旋流,最终由底流口排出,成为沉砂,从而达到分离分级的目的。

由于旋流器体积小、安装方便、效率高、能耗低等独特优点,在油水分离领域显示出巨大的潜力,含油污水的质量分数可从1000×10-6降至10×10-6

 

2 旋流器在污水处理中的应用

根据旋流器的工作原理,采用二级旋流器对机舱污水系统进行改进,如图2所示。图2中机舱污水经过滤器由给水人第一级旋流器,旋流器经过合理设计可以去除大量油分,而含油量较少的油污水进入第二级旋流器,可有效去除污水中几个微米以上的油粒。含油舱底水经过此过程的预处理,可以有效地去除了污水中的大量污油及杂质,大大减轻了后续油水分离器的工作负担,特别是第二级,杂质沉积于底部容器,使得旋流器可以连续工作,船员不必为经常清洗滤器及精分离元件而烦恼。

3 影响旋流器性能的因素

旋流器的两个基本性能参数是分离效率和溢流分率。分离效率是衡量水力旋流器分离过程进行完善程度的技术指标。溢流分率定义为溢流流量与进口流量的比值,溢流分率反映了溢流与底流的流量平衡。经相关试验表明,溢流分率与旋流器分离效率的关系,随着溢流分率增大,分离效率也逐渐增大,但当溢流分率上升至22%时,溢流分率不再上升。溢流分率过大时,澄清效率反而下降,将削弱旋流器的工作性能。旋流器的油污水处理能力还取决于溢流量的大小,溢流量越大,旋流器有效处理量越小,其经济性越差。为了降低单位处理量的成本,只要底流达到排放标准,应尽可能降低溢流分率值。