En metallbearbetningsanläggning släpper ut cirka 20 kubikmeter sköljvatten i timmen med cirka 400 mg/L trampolja och skärvätska. Fri olja flyter upp till ytan inom några minuter om vattnet ges en lugn plats att sitta på. Emulgerad olja kan hänga i samma vatten i timmar och fortfarande inte stiga. Den skillnaden, inte formen på tanken, avgör om en oljevattenavskiljare fungerar.
Så här är den korta versionen: en oljevattenavskiljare filtrerar inte olja ur vattnet. Det saktar ner vattnet, sprider det tillräckligt brett och ger flytkraft tillräckligt med tid för att lyfta oljedroppar till en yta där en skummare kan ta bort dem. Plattor, bafflar, luftbubblor och kemikalier finns alla för att göra det enda jobbet enklare.
Flytkraft, ytarea och tid: de tre separationsspakarna
Olja flyter eftersom den är lättare än vatten. De flesta mineraloljor, hydraulvätskor och diesel ligger på mellan 0,85 och 0,92 g/cm³, medan vatten vid 20 grader Celsius är nära 1,00 g/cm³. Gapet är ofta bara 8 till 15 procent, vilket är anledningen till att separationen går långsamt och varför tankens geometri spelar så stor roll.
Stighastigheten för en enda droppe uppskattas normalt med Stokes lag:
v = g (vattendensitet - oljans densitet) d 2 / 18 viskositet
där d är droppens diameter och viskositeten är vattnets. Två saker sticker ut. Eftersom diametern är kvadratisk, gör en fördubbling av droppstorleken att en droppe stiger fyra gånger snabbare. Eftersom viskositeten sitter i nämnaren har uppvärmning av vattnet samma effekt som att dropparna blir större. En separator som ignorerar båda faktorerna är en sedimenteringstank med ett mer imponerande namn.
Från inlopp till utlopp: Vad varje steg i enheten gör
Nästan varje gravitationsseparator följer samma sekvens, oavsett om det är en API-enhet för nedgrävd betong på ett raffinaderi eller en kompakt stålpaketenhet på ett verkstadsgolv.
- Inloppsfördelare eller baffel. Det dödar hastighetshuvudet från det inkommande röret och sprider flödet jämnt över hela enhetens bredd. Ojämn fördelning är den vanligaste orsaken till kortslutning.
- Korn och fasta partiklar faller ut. Sand, avlagringar och tunga fasta partiklar lägger sig i en behållare i botten, vanligtvis en V-formad sump med en avtappningsventil eller en skruv.
- Plattpaket eller koalescerande media. Lutande plattor skär det vertikala avståndet som en droppe måste färdas från tiotals centimeter till några centimeter, och de ger små droppar en yta att smälta samman på.
- Oljeskiktet byggs upp. Fri olja samlas som en film som tjocknar till cirka 25 till 50 mm innan den sugs av med ett skumrör, en remskimmer eller en justerbar överdämning.
- Utloppsförlopp eller baffel. Vatten sugs underifrån oljeskiktet och lämnar över en damm som ställer in vattennivån, och därmed djupet på oljeskiktet, inuti enheten.
Ordningen spelar roll. Om inloppsbaffeln är smutsig eller plattpaketet är förblindat, arbetar varje nedströmssteg på fel vatten, och utloppsdammen förflyttar helt enkelt problemet.
Hur snabbt stiger oljedropparna egentligen?
Siffror gör designlogiken uppenbar. Med Stokes lag med en densitetsskillnad på 80 kg/m³ i vatten vid 20 grader Celsius, stiger en 150 mikron droppe, den klassiska designgrunden för en gravitationsseparator, med ungefär 1 mm per sekund. Det tar cirka 17 minuter att resa en meter.
Det är därför gravitationsseparatorer är långa och grunda. Håll dropparna inom 20 cm från ytan och uppehållstiden som behövs sjunker från tiotals minuter till några få. Det är också anledningen till att plattpaket finns: förkorta stigvägen och du kan antingen krympa tanken eller fånga upp mindre droppar i samma fotavtryck.
Temperaturen är den billigaste variabeln att ändra
Vattnets viskositet faller brant när det värms upp. Det är cirka 1,79 mPa s vid 0 grader, 1,00 vid 20 grader och ungefär 0,55 vid 50 grader. Eftersom viskositeten ligger i nämnaren av Stokes lag, fördubblar uppvärmning av en ström från 20 till 50 grader nästan stighastigheten för varje droppe i den, utan att en enda platta ändras.
Det är därför oljehaltiga system i kallt klimat är isolerade eller uppvärmda, och därför fungerar samma enhet ofta bättre på sommaren än på vintern. Det är också en varning. Om en anläggning byter till ett annat tvätt- eller rengöringsmedel kan den emulgerade fraktionen hoppa kraftigt, och separatorn kommer att se ut som om något mekaniskt har misslyckats när ingenting har gjort det.
De viktigaste separationsvägarna jämförda
Gravitationsseparation är ryggraden i behandling av oljehaltigt vatten, men det är sällan hela historien. Rutterna nedan är de som oftast finns före en utsläppsplats eller ett återanvändningssteg.
| Rutt | Hur det skiljer | Droppar passar det | Fotavtryck |
|---|---|---|---|
| API gravitationsseparator | Lång, tyst kanal med uppehållstid | Fri olja, huvudsakligen över 150 µm | Stora |
| CPI / PPI plattavskiljare | Lutande plattor förkortar stigvägen | Fri och dispergerad olja, ca 60 till 150 µm | Medium |
| Upplöst luftflotation | Mikrobubblor transporterar olja till ytan | Dispergerad och lätt emulgerad olja | Medium |
| Hydrocyklon eller centrifug | Hög g-kraft förstärker densitetsskillnaden | Små droppar, men energikrävande | Liten |
| Kemisk koagulering plus flotation eller membranpolering | Kemikalier förstorar droppar och en barriär fångar upp resten | Kraftigt emulgerad och lite upplöst olja | Kompakt |
Horisontell Air Flotation Machine Den advektionsupplösta luftflotationsmaskinen är en fast-vätskeseparationsutrustning som vanligen används inom avloppsreningsindustrin. Det kan effektivt ta bort suspende... Visa produkt → Flotation av löst luft förtjänar en närmare titt eftersom det ändrar mekanismen snarare än geometrin. Istället för att vänta på att oljan ska stiga av sig själv, fäster sig mikrobubblor på dropparna och lyfter dem med en hastighet som gravitationen ensam inte kan producera. Den tar bort dispergerad och lätt emulgerad olja som en vanlig gravitationsenhet passerar rakt igenom.
Där kemisk dosering passar
Under ungefär 20 mikron beter sig oljedroppar mer som löst material än som flytande olja. En droppe på 20 mikron behöver flera timmar för att stiga en meter, vilket ingen praktisk tank kan erbjuda. Svaret är att odla dem: ett koaguleringsmedel neutraliserar ytladdningen på dropparna, och ett flockningsmedel bygger de neutraliserade dropparna till flockar som är tillräckligt stora för att gravitationen eller flotationen ska avlägsnas.
Kemin fungerar bara om doseringen är konsekvent. Doshastigheter på oljigt vatten ligger vanligtvis på tiotals till låga hundratals mg/L, och en doseringspump som driver med 20 procent antingen slösar bort polymer eller släpper igenom olja till utloppet. Det är därför som paketerade doseringssystem med blandningskammare och kalibrerade pumpar är standard på industriell avloppsrening linjer där inflytandet ändras skift för skift.
Integrerad doseringsenhet Skruvpressslamavvattningsmaskin Visa produkt → Vad avgör om enheten uppfyller sina siffror
Två separatorer byggda efter identiska ritningar kan fungera väldigt olika. I praktiken avgörs prestanda av en kort lista med variabler:
- Ytbelastningshastighet, i kubikmeter per kvadratmeter och timme. Tryck upp den och retentionstiden faller i proportion.
- Temperatur och viskositet för den inkommande strömmen.
- Droppstorleksfördelning: fri, dispergerad eller emulgerad.
- Turbulens vid inloppet, som återbryter droppar som redan har smält samman.
- Oljeskiktets djup och stabilitet. Ett överskummat lager bär vatten, ett underskummat bär ut olja med vattnet.
- Ackumulerat slam och grus, som tyst minskar enhetens arbetsvolym.
Endast ett objekt på den listan är en mekanisk egenskap hos separatorn. Resten är egenskaper hos strömmen och för hur enheten drivs.
Underhåll och slammet som ingen planerar för
En oljevattenavskiljare är en passiv enhet, så den misslyckas tyst. De vanliga symtomen är förutsägbara:
- Olja i utloppet: oljeskiktet för tjockt, skumningsintervallet för långt eller utloppsdammen för lågt inställd.
- Dålig separation vid designat flöde: kortslutning orsakad av en blockerad inloppsbaffel eller en nedsmutsad plåtpackning.
- Ihållande lukt och ett stigande slamfilt: fasta partiklar ansamlas i behållaren snabbare än de tappas ut.
- Plötslig förlust av prestanda utan mekanisk förändring: ett nytt rengöringsmedel eller ett processbyte har emulgerat oljan.
Olja som återvinns från ytan och slam som dras från botten behöver båda ett mål. Oljigt slam avvattnas normalt före bortskaffande eller sambearbetning, och det är här många små anläggningar lossnar, eftersom oljigt slam beter sig mycket annorlunda än kommunalt slam och förblindar konventionell avvattningsutrustning.
Skruvpressslamavvattningsmaskin Avvattningsmaskinen för avloppsblandare av spiraltyp kan inte bara behandla högkoncentrationsslam utan också koncentrera och avvattna lågkoncentrerat avloppsvatten. Den tillämpliga... Visa produkt → Välja en separator för din ström
Börja med droppspektrat, inte flödeshastigheten. Om strömmen till största delen består av fri olja från ett verkstadsgolv, en fordonstvättplats eller en bränslebunt, kommer en gravitationsseparator med tallrikar i storleken 60 till 100 mikron normalt att göra jobbet. Om den bär emulgerad olja, bearbetningskylvätska eller producerat vatten från olje- och gasverksamhet , enbart gravitationen kommer inte att nå utsläppsgränsen och ett flotations- eller kemiskt steg krävs.
Kontrollera sedan de praktiska föremålen: tillgängligt fotavtryck, om värme är tillgänglig, hur återvunnen olja och slam kommer att hanteras och vem som ska rengöra enheten. Dessa fyra frågor förutsäger driftskostnader mycket mer tillförlitligt än någon broschyrsiffra för borttagningseffektivitet.
Vanliga frågor
Q1. Hur fungerar en oljevattenavskiljare förenklat?
Det saktar ner flödet och sprider det över en bred, tyst yta så att flytkraften kan lyfta oljedroppar till toppen, där en skummare tar bort dem innan vattnet lämnar utloppet.
Q2. Vilken oljedroppsstorlek kan en gravitationsoljevattenavskiljare ta bort?
Tyngdkraftsenheter har vanligtvis en storlek på cirka 150 mikron droppar, medan koalescerande plattseparatorer är inriktade på cirka 60 mikron. Droppar under ungefär 20 mikron stiger för långsamt för enbart gravitationen.
Q3. Vad är skillnaden mellan en API-separator och en koalescerande plattseparator?
Båda är beroende av gravitationen. En API-separator använder en lång, tyst kanal, medan en koalescerande plattenhet lägger till lutande plattor som förkortar stigvägen, så att den behöver mycket mindre utrymme för samma arbetsuppgift.
Q4. Tar en oljevattenavskiljare bort emulgerad olja?
Inte tillförlitligt. Emulgerade droppar under cirka 20 mikron behöver kemisk koagulering, flotation med löst luft eller membranpolering nedströms gravitationssteget.
F5. Hur ofta behöver en oljevattenavskiljare underhåll?
Skimning sker kontinuerligt eller dagligen, bafflar och tallriksförpackningar inspekteras månadsvis och slam dras från magasinet innan det byggs upp, ofta varje vecka i industriströmmar.
F6. Vilken uppehållstid ska en oljevattenavskiljare ha?
Tyngdkraftsenheter ger vanligtvis 10 till 30 minuters retention vid designflöde, med ytbelastningshastigheten hålls tillräckligt låg för att måldroppstorleken ska nå ytan.
