CN1178479A - 固－液分离和/或分离乳化液的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含固体材料的液体的固－液分离方法,如用于过滤污水,和/或分离乳化液如水包油乳化液的方法。提供使用由薄的箔样过滤颗粒制成的过滤层(3)。这些过滤颗粒可通过筛子基底(4)保留。本方法提供了非标准再生技术的可能性,如将富含固体和/或乳化液滴的液体一批一批地排出,使其通过抽吸及增大过滤器气体室中的压力而经排出管(5)迅速排出。

Description

固-液分离和/或分离乳化液的方法
本发明涉及含固体物料的液体的固-液分离和/或乳化液的分离方法。
“三维”过滤方法业已使用。这些方法包括使含固体物料的液体通过无机过滤层，该过滤层是由如砂子或卵石组成的。虽然成本低廉，但这些无机过滤层存在如下的缺点：
过滤层是由比重大的颗粒组成的，从整体上说要求过滤单元具有非常坚固的结构。此外，通常使用的无机过滤层的高比重意味着，在其再生步骤中，它们需要非常高的能量输入。这需要非常高性能的再生***。常规使用的无机过滤层的空隙体积也较小，约为25-30％(体积)，导致负载容量较小，约为5kg固体物料/m3。这使得必须频繁对过滤层进行再生处理。常规使用的过滤颗粒的粒径较小也要求昂贵的停留设备。
通常，人们希望同时对被过滤的液体进行生物处理。但是，在实践中，由于结合在相对平滑的过滤颗粒上的生物量在再生过程中从过滤单元中被除去以及过滤层的部分充气，使得实际上同步生物净化归于失败。
分离乳化液，特别是烃-水乳化液经常是必须的。例如，石油常常夹带在岩石孔中。为了提取石油，必须向岩石中注水，用水载着石油至地表面。然后，再将石油从水中滗析出来，但仍会留有残余的石油-水乳化液。
迄今，分离乳化液需要昂贵的费用。此外，这种方法通常也难于得到令人满意的产率。
本发明的目的是提供了一种用于固-液分离和/或乳化液的分离方法，该方法可以避免上述常规方法的缺点。
本发明的目的是这样实现的：使含固体物料的液体和/或乳化液通过一层由松散过滤颗粒组成的过滤层(3)，这些过滤颗粒基本上是平面状的，且相互之间易于移动，颗粒的厚度约为5-1500μm，表面积约为5-1000mm2，该过滤层通过至少一个筛子(4)保持在过滤贮器(2)中，在该方法中，至少大部分的固体和/或乳化液滴沉积在过滤颗粒上，剩余的液体通过过滤层(3)后，经筛子(4)从过滤贮器(2)中排出。
本发明的特别优选的实施方案表明，在过滤层(3)的再生过程中，首先中断过滤贮器(2)中的液体排出。此后，搅拌过滤颗粒，使至少大部分的固体和/或乳化的液滴进入液体。随后从过滤贮器(2)中排出含固体和/或乳化液滴的液体。
优选过滤颗粒的厚度为约15m-500μm。
与常规过滤方法相反，本发明的方法不使用所谓三维形状的无机过滤颗粒，而是使用相当薄的、像薄膜的过滤颗粒，形成一层松散的过滤层。
这种层状或纸屑状结构使这些过滤颗粒具有良好的分离能力。以其低的比重(优选1g/mm3)，这些过滤颗粒易于流化，形成过滤颗粒的准浮游过滤层，颗粒相互间能够有轻微的移动。此外，由这些过滤颗粒组成的过滤层具有高空隙体积，约为75％(体积)，因而具有非常高的载荷能力。
因此，过滤层需要再生的频次减少。本发明建议的粒径也可通过筛子方便地停留住过滤颗粒。
在再生过程中，轻的像薄膜状的过滤颗粒可以通过轻质弱再生***向上旋起，而无须大的能量输入，其作用使停留在过滤层中的固体物料和/或沉积在过滤颗粒上的乳化液滴进入液体中。随后可从过滤贮器中排出含固体和/或乳化液滴的液体。
由于过滤颗粒通过筛子停留，就有可能对旋起的过滤层施以再生技术，这是有别于现有技术的。因此，按照本发明的一个优选实施方案，在过滤层再生时，从过滤贮器中一批一批地(in sudden bursts)排出富含固体的液体和/或乳化液。利用连接在筛子下游的排出管能够有效地一批批地通过抽吸而排出富含固体和/或乳化液滴的液体。另一个优选的再生手段是增加过滤贮器中的气压。
如果本方法用于分离乳化液，那么优选在再生步骤中对过滤层进行萃取处理。也可以将过滤层弃去，替换新的。对固-液分离而言，过滤层也可通过旋起(whirling-up)方法再生，其中沉积于过滤颗粒上的乳化液滴进入液体。由此转移入液体的乳化液滴通常浮于液体的表面上，这是因为它们通常比液体的比重小。这是水包油乳化液的情形。然后，乳化液滴可以从液体中滗析出去。
由于本发明所用的过滤颗粒吸收乳化液滴的能力特别高，有可能采用本发明的方法使少量再生液体中包含高浓度的乳化液滴。这大大有利于使乳化液滴从再生液体中滗析出来。
使用本发明的方法可以分离所有可以想象的乳化液。该方法特别适用于分离烃-水乳化液。例如，可以分离在石油提取过程中出现的水包油乳化液。
但是，本方法也可以用于由于烃引起的破坏情形的处理。特别是可采用本发明的方法处理被油污染的液体，以从液体中分离出油。
优选过滤颗粒单位面积的重量为约10-500g/m2。这可确保过滤颗粒能在过滤层内部移动，因此增加过滤性能。此外，过滤颗粒可在再生过程中温和地被旋起。
按照本发明的主题，过滤颗粒的表面由热平滑的“羊毛状”材料组成，该材料在微观上有残余羊毛状结构。而从宏观上看，这种性质的过滤颗粒具有平滑的外观，不透明密膜，而在微观上其具有由分支和可穿透开孔组成的残余羊毛状结构。
优选在所用的过滤颗粒表面上有热平滑的羊毛状表面，该表面由纤丝分支组成，纤丝的直径为5-500μm，穿透开孔直径为1-1000μm。
过滤颗粒的热平滑羊毛状表面的作用在于这些颗粒甚至可承接非常小直径的固体物料颗粒。从另一个方面看，这种热平滑羊毛状表面赋予过滤颗粒必要的机械稳定性，从而使得后者能承受甚至是激烈的再生过程而不会有持续的损坏。
优选采用PE和/或PP基合成材料作为羊毛状材料。热平滑的羊毛状材料可以下述方式制造：沿宽度方向将羊毛状材料送入加热的旋转金属辊子，压制，以便更大程度地将纤丝熔合在一起。
希望使用的过滤颗粒是由在其上施加有热平滑的羊毛状材料的载体箔组成的。本发明另一个优选的实施方案是使用在第二生产阶段再次盖以羊毛状材料的具有热平滑的羊毛状表面的过滤颗粒。
此外，对所用的过滤颗粒可以进行电晕处理。这包括放电，其中释放出臭氧，它进攻颗粒材料的基质，并产生自由价。这样，颗粒表面的电性质被改变，从而使固体材料更易于被收集在表面上和/或使乳化液滴更易于沉积在表面上。
本发明的另一个方面是使用经β射线处理的过滤颗粒。也优选使用火焰可穿孔的过滤颗粒，其中使用火焰在过滤颗粒中熔化出穿孔。
按照本发明的主题，通过使用用活性碳、沸石或二氧化钛浸渍过的过滤颗粒可进一步增强过滤效果。
在本发明特别优选的实施方案中，为了达到同时对液体进行生物净化处理的目的，可对过滤颗粒施用生物量。另外，设定的条件应允许使生物量自发生长。用于本发明的过滤颗粒为微生物的菌落形成提供了理想的条件。过滤颗粒的大表面积及过滤颗粒在过滤层内的移动使得生物净化性能良好。
特别是，本发明的过滤方法可用于同时对污水或饮用水进行残余物脱氮处理。为此，在过滤层中保持一种缺氧环境。此外，为了以这种方式脱氮，可加入例如丙酮醇(CH3OH)。另一种选择是进行残余物硝酸化处理，其中采用包含氧气的气体至少部分对过滤层通气。
本发明方法的优点在于：
由于过滤层的结构可以允许较高的过滤负载，与砂滤器比较，可节省高达40％的投资经费。通过减轻结构并弱化再生***可进一步减少开支。在过滤再生方法中，与能量相关的花费也减少至少40％。无须花费很大的费用，也可使用过滤材料将现有的过滤单元进行改造，并非常适于同时重复脱氮处理。对于改造污水处理厂，这是特别有益的。
以下几段借助示于示意图中的举例性实施方案，对本发明进行了更详细的描述。
将欲过滤的污水经入口1送至过滤贮器2中。在过滤贮器2中设有由相互间易于移动的松散过滤颗粒形成的过滤层3。所用的过滤颗粒主要是平面状的颗粒，其厚度约为500μm，表面积约为100(mm)2。过滤颗粒的单位面积重量约为30g/m2。过滤颗粒由聚丙烯制成的载体箔组成，在其上面粘有微观上有残余羊毛状结构的热平滑的羊毛状材料。残余的羊毛状结构具有纤丝分支，纤丝的直径约为10μm，穿透开孔直径约为100μm。在过滤贮器2的较低区域设置有筛子基底4。该筛子基底4保持过滤层3在过滤贮器2中。在筛子基底下面设有废水管5，经废水管5排出过滤的液体。所述的过滤单元按照所谓的淹没(flooded)过滤法进行操作，即在过滤过程中，液体6的水平高于过滤层3。
在再生过滤层3的过程中，通过阀10将废水管5关闭，经气体入口管7将再生用空气通入过滤贮器2的较低区域中。这使过滤层3中的颗粒被旋起，沉积在过滤颗粒上的固体进入液体中。此外，液体的水平应升高至再生液体水平8。
此后，打开废水管5支路上的阀9，从过滤贮器2中一批一批地(in suddenbursts)将含有固体物料的液体放出。
与常规的砂滤器比较，使用本发明的方法可以显著降低能量消耗成本。在沙子过滤法中，在砂滤器的再生过程中，在过滤层高1.5m和总过滤贮器高3m下，反压的压头为4.6。与此相反，由于过滤颗粒的比重较低，本发明的反压的压头仅为3。这可使压缩机和泵的进料操作节省约35％。本发明方法的过滤层负载能力约为15kg固体物料/m3。因此，本发明的负载能力约为砂滤器的3倍多。因此，本发明的过滤单元也可使用更长的时间。其结果就是使再生频次减少，从而进一步降低能量消耗。

Claims (18)

1、含固体物料的液体的固-液分离和/或乳化液的分离方法，其特征在于，使含固体物料的液体和/或乳化液通过一层由松散的基本上呈平面状的颗粒所组成的过滤层(3)，所述的颗粒相互间易于移动，颗粒的厚度约为5m-1500μm，表面积约为5-1000mm2，其中所述的过滤层通过至少一个筛子(4)保持在过滤贮器(2)中，至少大部分的固体和/或乳化的液滴沉积在过滤颗粒上，其余的液体通过过滤层(3)，经筛子(4)从过滤贮器(2)中排出。
2、根据权利要求1的方法，其特征在于，在再生过滤层(3)时，首先中断从过滤贮器(2)中排出液体，此后，使过滤颗粒旋起，至少大部分的固体和/或乳化的液滴进入液体，随后从过滤贮器(2)中排出富含固体和/或乳化液滴的液体。
3、根据权利要求2的方法，其特征在于，在再生过滤层(3)时，从过滤贮器(2)中一批一批地排出富含固体和/或乳化液滴的液体。
4、根据权利要求2或3的方法，其特征在于，在再生过滤层(3)时，经筛子(4)下游的排出管(5)通过抽吸一批一批地排出富含固体和/或乳化液滴的液体。
5、根据权利要求2-4任一项的方法，其特征在于，在再生过滤层(3)时，增加过滤贮器(2)中的气压。
6、根据权利要求1-5任一项的方法，其特征在于，对负载有乳化液滴的过滤颗粒进行萃取处理。
7、根据权利要求1-6任一项的方法，其特征在于，采用单位面积重量约为10-500g/m2的过滤颗粒。
8、根据权利要求1-7任一项的方法，其特征在于，在所用的过滤颗粒表面上有热平滑的“羊毛状”材料，该材料在微观上具有残余羊毛状结构。
9、根据权利要求1-8任一项的方法，其特征在于，在所用的过滤颗粒表面上有热平滑的羊毛状材料，该材料具有纤丝分支，纤丝的直径为5-500μm，穿透开孔为1-1000μm。
10、根据权利要求1-9任一项的方法，其特征在于，所用的过滤颗粒是由施加有热平滑的羊毛状材料的载体箔所组成的。
11、根据权利要求1-10任一项的方法，其特征在于，对所用的过滤颗粒进行电晕处理。
12、根据权利要求1-11任一项的方法，其特征在于，对所用的过滤颗粒用β射线进行处理。
13、根据权利要求1-12任一项的方法，其特征在于，使用火焰可穿孔的过滤颗粒。
14、根据权利要求1-13任一项的方法，其特征在于，所用的过滤颗粒具有热平滑的羊毛状表面，且在第二次通过时再次盖以羊毛状物。
15、根据权利要求1-13任一项的方法，其特征在于，对过滤颗粒用活性碳、沸石或二氧化钛进行浸渍。
16、根据权利要求1-15任一项的方法，其特征在于，在过滤颗粒上施加生物量，或者允许生物量自发生长。
17、根据权利要求16的方法，其特征在于，在过滤层(3)上保持缺氧条件以便同时进行生物脱氮处理。
18、根据权利要求16的方法，其特征在于，在过滤过程中，过滤层(3)至少部分地通气，并且同时进行生物硝酸化处理。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
C53 Correction of patent of invention or patent application
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: WU HUI-VIEQUES TO: AUSTRIAN ENERGY AND ENVIRONMENT SGP / WAGNER - BIRO LTD.

CP03 Change of name, title or address

Address after: Austria Vienna

Applicant after: Austria energy and environment SGP / Wagner Biro Co. Ltd.

Address before: Munich, Germany

Applicant before: Uwe Fuchs

C14 Grant of patent or utility model
C53 Correction of patent of invention or patent application
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: PATENTEE; FROM: AUSTRIAN ENERGY AND ENVIRONMENT SGP; WAGNER-BIRO LTD. TO: FATECVABERG CO.,LTD.

CP01 Change in the name or title of a patent holder

Patentee after: Fatacvabeger Co., Ltd.

Patentee before: Austria energy and environment SGP/ Wagner Biro Co. Ltd.

GR01 Patent grant
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee