隨著世界能源的日益短缺、廢水污染負(fù)荷加重及廢水中污染物種類的日趨復(fù)雜化等問題，同時(shí)人們環(huán)保意識(shí)和要求的不斷提高，迫切要求開發(fā)高效的環(huán)境治理新設(shè)備；據(jù)專家分析2009～2010年國家環(huán)保投資將占同期國民生產(chǎn)總值的1.7％，市場(chǎng)對(duì)環(huán)保機(jī)械的需求量約為3200億人民幣；而水力旋流器具有分離效率高、裝置緊湊、操作簡單、維修方便、占地面積少等優(yōu)點(diǎn)，無論對(duì)于環(huán)境保護(hù)，還是對(duì)于降低運(yùn)營成本而言都有重要意義，目前已經(jīng)在環(huán)保工程的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的工業(yè)化應(yīng)用。
1、水力旋流器的分離原理
旋流除沙器的基本工作原理是基于離心沉降作用。當(dāng)待分離的兩相混合液以一定的壓力進(jìn)入旋流器后(見圖1)，產(chǎn)生強(qiáng)烈的向下旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(外旋流)，由于輕相和重相存在密度差，所受的離心力、向心浮力和流體曳力大小不同，受離心沉降作用，大部分重相被甩向器壁，沿壁面重力下沉由底流口排出，而大部分輕相沿中心管做上升旋轉(zhuǎn)流動(dòng)(內(nèi)旋流)由溢流口排出，從而達(dá)到分離的目的。人流口圖1水力旋流器工作示意圖
2水力旋流器在各行業(yè)環(huán)保工程應(yīng)用
2.1在油氣田開采中的應(yīng)用我國大部分油田已進(jìn)入開發(fā)的中后期，采出液平均含水量已超過80％。含水量的上升使開采成本越來越高。同時(shí)產(chǎn)出液中含有高的達(dá)到6％泥沙，一方面導(dǎo)致管閥設(shè)備磨損；另一方面沉積在水罐或油罐中導(dǎo)致有效容積減少。因此，產(chǎn)出液中水和泥沙的高效分離是亟待解決的問題。而油氣田作業(yè)污水的處理方法是大部分采用不利于可持續(xù)發(fā)展直接外排方式；有些采用難以達(dá)到環(huán)保要求的簡單沉降處理或用罐車回收集中處理。水力旋流器能夠提高系統(tǒng)能量利用率、減少投資、節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用。目前已廣泛的應(yīng)用于油氣田污水處理設(shè)備當(dāng)中。尤其在海洋石油平臺(tái)上，由于其面積或空間有限，旋流分離器應(yīng)用顯示出了其獨(dú)特的優(yōu)越性。1985年，英國北海和澳大利亞巴氏海峽相繼安裝一批永久性的去油型旋流器。自此，旋流分離器作為一種高效節(jié)能的新技術(shù)進(jìn)入含油污水處理的工業(yè)應(yīng)用階段。
2.2在煉油廢水處理中的應(yīng)用目前石化煉油廠含油廢水的處理仍多采用“老三套”的三級(jí)處理方案。雖然該技術(shù)簡單實(shí)用，但能耗高、油水分離時(shí)間長、占地面積大，會(huì)產(chǎn)生難于處置的浮渣，對(duì)大氣環(huán)境造成二次污染。1994年左右，撫順石化公司一廠和大連理工大學(xué)合作成功開發(fā)的XYF-5型油水分離水力旋流器，處理后的出水含油量可降至15mg／L以下，達(dá)到了生化處理水質(zhì)要求，可代替浮選法，從而達(dá)到既無浮渣又簡化處理流程的目的[2]。中國石化長嶺分公司延遲焦化裝置利用旋流除油技術(shù)將含油污水分離，分出的污油進(jìn)裝置回?zé)?，處理后的水作為切焦和冷焦水用。該系統(tǒng)不但節(jié)約了新鮮水用量，節(jié)省了污水處理費(fèi)，回收了污油，而且減輕了長嶺分公司污水處理場(chǎng)負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)了裝置含油污水零排放的目標(biāo)口]。中國石油大學(xué)(華東)與九江石油化工總廠開發(fā)了適用于催化裂化、常減壓蒸餾、電脫鹽等含油廢水的水力旋流器。由此可以看出水力旋流器進(jìn)行油水分離在煉油廢水處理中存在著技術(shù)上的可行性、經(jīng)濟(jì)上的必要性和工程應(yīng)用上的廣闊前景。
