油水分離器はどのように機能しますか?重力、合体プレート、DAF の説明

金属加工工場では、およそ 400 mg/L の混入油と切削液を含む洗浄水を 1 時間あたり約 20 立方メートル排出します。水に静かな場所を与えれば、遊離油は数分以内に表面に浮き上がります。乳化した油は同じ水の中に何時間も放置されていても上昇しないことがあります。油水分離器が機能するかどうかは、タンクの形状ではなく、その違いによって決まります。

ここで簡単に説明します。油水分離器は水から油を濾過しません。これは水の流れを遅くし、水を十分に広く広げ、スキマーが油滴を除去できる表面まで油滴を持ち上げるのに十分な浮力を与えます。プレート、バッフル、気泡、化学物質はすべて、その 1 つの作業を容易にするために存在します。

浮力、表面積、時間: 分離の 3 つのレバー

油は水より軽いので浮きます。ほとんどの鉱油、油圧作動油、ディーゼルは 0.85 ～ 0.92 g/cm3 の範囲にありますが、摂氏 20 度の水は 1.00 g/cm3 に近くなります。多くの場合、ギャップはわずか 8 ～ 15% です。これが分離が遅くなる理由であり、タンクの形状が非常に重要である理由です。

単一液滴の上昇速度は通常、ストークスの法則で推定されます。

v = g (水の密度 - 油の密度) d ² / 18 粘度

ここで、d は液滴の直径、粘度は水の粘度です。 2 つの点が際立っています。直径は 2 乗であるため、液滴サイズが 2 倍になると、液滴の上昇速度は 4 倍になります。粘度は分母にあるため、水を温めることは水滴を大きくするのと同じ効果があります。どちらの要素も無視した分離器は、より印象的な名前の沈殿槽です。

入口から出口まで: ユニットの各段階の役割

製油所の埋設コンクリート API ユニットであっても、作業現場のコンパクトなスチールパッケージユニットであっても、ほぼすべての重力分離機は同じ手順に従います。

1. インレットディストリビュータまたはバッフル。流入パイプからの速度ヘッドを殺し、ユニットの幅全体に流れを均等に広げます。不均一な分布は短絡の最も一般的な原因です。
2. 砂や固形物が落ちます。砂、スケール、および重い固形物は、底部のホッパー (通常はドレンバルブまたはオーガーを備えた V 字型のサンプ) に沈殿します。
3. プレートパックまたは凝集メディア。傾斜したプレートは、液滴が移動しなければならない垂直距離を数十センチメートルから数センチメートルに短縮し、小さな液滴が合流する表面を提供します。
4. 油層が蓄積していきます。遊離油は膜として集まり、厚さが約 25 ～ 50 mm に達した後、スキマー パイプ、ベルト スキマー、または調整可能な堰によって排出されます。
5. 出口堰またはバッフル。水は油層の下から引き込まれ、ユニット内の水位、つまり油層の深さを設定する堰を越えて出ます。

順序が重要です。入口バッフルが汚れたり、プレートパックが目詰まりしたりすると、下流のすべての段階で間違った水が処理され、出口堰は単に問題をそのまま通過させます。

油滴は実際どのくらいの速さで上昇するのでしょうか?

数値によって設計ロジックが明確になります。摂氏 20 度の水中で 80 kg/m3 の密度差があるストークスの法則を使用すると、重力分離器の古典的な設計の基礎である 150 ミクロンの液滴は、毎秒約 1 mm で上昇します。 1メートル進むのに約17分かかります。

これが、重力分離器が長くて浅い理由です。液滴を表面から 20 cm 以内に保つと、必要な滞留時間が数十分から数分に短縮されます。これはプレート パックが存在する理由でもあります。上昇経路を短くすることで、タンクを縮小したり、同じ設置面積内でより小さな液滴を捕捉したりすることができます。

温度は最も安価に変化する変数である

水の粘度は温まると急激に低下します。 0 度では約 1.79 mPa s、20 度では 1.00、50 度では約 0.55 mPa s です。粘度はストークスの法則の分母に位置するため、ストリームを 20 度から 50 度に加熱すると、プレートを 1 つ交換することなく、ストリーム内のすべての液滴の上昇速度がほぼ 2 倍になります。

これが、寒冷地における油水システムが断熱または加熱されている理由であり、同じユニットが冬よりも夏の方が性能が優れていることが多い理由です。それは警告でもあります。プラントが別の洗剤や洗浄剤に切り替えると、乳化部分が急激に上昇する可能性があり、分離機は何も起こっていないのに、あたかも機械が故障したかのように見えます。

主な分離ルートの比較

重力分離は油水処理の根幹ですが、それがすべてであることはほとんどありません。以下のルートは、排出ポイントまたは再利用ステップの前で最もよく見つかるルートです。

横型空気浮選機 移流式溶存空気浮選機は、下水処理業界で一般的に使用されている固液分離装置です。効果的にサスペンドを除去できます。 製品を見る→

溶解した空気の浮上は、形状ではなくメカニズムを変化させるため、詳しく調べる価値があります。石油が自然に上昇するのを待つ代わりに、マイクロバブルが液滴に付着し、重力だけでは生成できない速度で液滴を持ち上げます。普通の重力ユニットが直接通過する、分散して軽く乳化した油を除去します。

化学物質の投与が適切な場所

およそ 20 ミクロン以下では、油滴は浮遊油のように振る舞うというよりも、溶解した物質のように振る舞います。 20 ミクロンの液滴が 1 メートル上昇するには数時間を要しますが、実用的なタンクではこれを実現できません。答えは、液滴を成長させることです。凝固剤は液滴の表面電荷を中和し、凝集剤は中和された液滴を重力または浮力で除去できるほど大きな凝集塊にします。

化学反応は、投与量が一貫している場合にのみ機能します。油水の線量率は通常、数十から数百 mg/L の前半にあり、20% 変動する定量ポンプはポリマーを無駄にするか、油を出口まで通過させます。そのため、混合チャンバーと校正済みポンプを備えたパッケージ化された投与システムが標準となっています。 産業排水処理 影響者が変化するラインはシフトごとにシフトします。

統合された投与装置 スクリュープレス汚泥脱水機 製品を見る→

ユニットがその数値を満たしているかどうかを決定するもの

同一の図面に基づいて作成された 2 つのセパレータは、動作が大きく異なる場合があります。実際には、パフォーマンスは変数の短いリストによって決まります。

• 表面荷重速度 (1 時間あたりの平方メートルあたりの立方メートル単位)。押し上げると保持時間は比例して低下します。
• 流入ストリームの温度と粘度。
• 液滴のサイズ分布: 自由、分散、または乳化。
• 入口での乱流により、すでに合体した液滴が再び破壊されます。
• 油層の深さと安定性。過剰に脱脂された層は水を運び、不足して脱脂された層は水と一緒に油を運びます。
• スラッジや砂が蓄積し、装置の作業量を静かに減少させます。

そのリストの 1 つの項目だけがセパレーターの機械的特性です。残りはストリームのプロパティとユニットの動作方法のプロパティです。

メンテナンスと誰も計画しないスラッジ

油水分離器は受動的な装置であるため、静かに故障します。通常の症状は予測可能です。

• 出口内の油: 油層が厚すぎる、スキミング間隔が長すぎる、または出口堰の設定が低すぎます。
• 設計流量での分離不良: 入口バッフルの詰まりまたはプレート パックの汚れによって短絡が発生します。
• 持続的な臭気とスラッジブランケットの上昇: 固形物は排出されるよりも早くホッパー内に蓄積します。
• 機械的な変化を伴わない突然の性能の低下: 新しい洗浄剤またはプロセスの変更によりオイルが乳化しました。

地表から回収された石油と海底から引き出されたスラッジには、どちらも目的地が必要です。油性汚泥は通常、廃棄または共同処理の前に脱水されますが、油性汚泥は都市汚泥とは非常に異なる挙動を示し、従来の脱水装置の邪魔になるため、多くの小規模プラントはここで行き詰まってしまいます。

スクリュープレス汚泥脱水機 スパイラル式下水混合脱水機は、高濃度汚泥の処理だけでなく、低濃度下水の濃縮脱水も可能です。該当するのは... 製品を見る→

ストリームの区切り文字の選択

流量ではなく、液滴のスペクトルから始めます。流れの大部分が作業場の床、洗車室、または燃料バンドからの遊離油である場合、通常は 60 ～ 100 ミクロンのサイズのプレートパック重力分離器がその役割を果たします。乳化油、加工クーラント、発生水が付着した場合 石油・ガス事業 、重力だけでは排出限界に達しないため、浮選または化学段階が必要です。

次に、利用可能な設置面積、熱が利用できるかどうか、回収された油とスラッジがどのように扱われるか、誰がユニットを清掃するかなど、実際的な項目を確認します。これら 4 つの質問は、除去効率に関するパンフレットの数値よりもはるかに確実に運転コストを予測します。

よくある質問