粗粒化（聚結法）是指利用油、水兩相對聚結材料親合力相差懸殊的特性，當含油廢水通過填充著聚結材料的床層時，油粒被材料捕獲而滯留於材料表面和孔隙內。隨著捕獲油粒的增加，油粒間會產生變形，從而合併聚結成較大的油粒。由斯托克斯公式可知，油粒在水中的浮升速度與油粒直徑的平方成正比，聚結後較大的油粒則易於從水中被分離。
基本介紹
- 中文名：粗粒化
- 外文名：Coarse graining
- 別稱：聚結法
- 目的：處理主要是水中的分散油
- 機理：附著、成膜、脫落
- 材料選擇：粒狀材料
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簡介
粗粒化，是使含油污水通過一個裝有填充物（也叫粗粒化材料）的裝置，在污水流經填充物時，使油珠由小變大的過程。經過粗粒化後的污水，其含油量及污油性質並不變化，只是更容易用重力分離法將油除去。粗粒化處理的對象主要是水中的分散油，粗粒化除油是粗粒化及相應的沉降過程的總稱。油珠浮升符合斯托克斯公式，對溫度一定的特定污水而言，其動力黏滯係數、污水密度、污油密度和重力加速度都是一定值，可簡化為：
u=Kd02
由上式可以看出，油珠上浮速度與油珠粒徑平方成正比。如果在污水沉降之前設法使油珠粒徑增大，則可大大增大油殊上浮速度，進而使污水在沉降罐中向下流速加大，這樣便可提高沉降罐效率。有關學者經過大量研究，採用粗粒化法（也稱聚結）可達到增大油珠粒徑的目的。
粗粒化除油機理
粗粒化是一個物理化學過程，采出水通過以粒狀、板狀或纖維狀填料為觸媒或介質，改變並加大乳狀液中分散相的粒徑，改善其重力分離性能的一種工藝。所謂“粗粒化法”除油，就是在粗粒化材料的作用下，油田采出水中的細微油粒聚結成為粗大的油粒，在重力作用下迅速得到油水分離。一般來說，細微油粒粗粒化過程應當包括三個階段：
1、附著：細微油粒在粗粒化材料表面附著。
2、成膜：附著的阻力在於表面與油粒間存在的連續水相之膜，在油粒浮力或流體流動的擾動下變薄，最後達到一個臨界厚度，在薄弱處裂開，油粒便直接與粗粒化介質表面接觸。
3、脫落：油粒聚結到一定程度，在流體壓差的推動下，當推力大於油水界面張力時，增大的油粒從粗粒化介質表面脫落。
粗粒化材質的選擇
國內各油田目前工業化的粗粒化裝置大多是用粒狀材料，各種材料性能見下圖。
粗粒化材質性能粗粒化材料選擇原則為：耐油性能好，不能被油溶解或溶漲；具有一定的機械強度，且不易磨損；不易板結，沖洗方便；一般主張用親油性材料；儘量採用相對密度大於1的材料；貨源充足，加工、運輸方便，價格便宜；粒徑3~5mm為宜。
對於聚結板材通常可採用聚氯乙烯、聚丙烯塑膠、玻璃鋼、普通碳鋼和不鏽鋼等。具體選用哪種材質的聚結板，要根據處理水質特性和生產實際需要來確定。一般說來，聚丙烯和玻璃鋼塑膠聚結板屬濕潤聚結範疇；純聚丙烯板材，當吸油接近飽和時纖維周圍會產生油水界面引起的分子膜狀薄油膜，吸油趨於平衡，影響聚結效果。玻璃鋼材質吸油時對油水界面引起的分子膜狀薄油膜影響較小，吸油功能可保持良好，但板材加工難度較大。碳鋼和不鏽鋼聚結板材屬碰撞聚結範疇，板材表面經過特殊處理後，親水性能良好。不鏽鋼板聚結效果優於碳鋼板，其運行壽命也大於碳鋼板，但不鏽鋼板造價遠高於碳鋼板。
粗粒化處理流程
粗粒化處理流程見下圖。
粗粒化處理流程粗粒化法除油流程簡單，不需要複雜的操作程式。易於掌握，易於管理。裝置緊湊，占地面積小，為自動化控制創造了有利條件。
同時，與氣浮法除油比較，粗粒化法不需要投加混凝劑，因而減少了近70%廢渣。另外也減少了油類對大氣的污染。
粗粒化除油罐
粗粒化除油裝置分為兩部分，前段為粗粒化裝置（一般稱粗粒化罐），後段為與其配套的除油裝置。粗粒化除油裝置有單一分建式及組合式兩種。單一的粗粒化裝置一般為立式結構，下部配水，中部裝填粗粒化材料，上部出水。立式粗粒化罐一般為壓力反向流形式，與其配套的除油罐原則上是各種構造形式均可以使用。粗粒化罐結構如下圖所示。
粗粒化除油罐含油污水從粗粒化罐底部進入，反向經粗粒化層以後，進入除油罐進行油水分離，部分粒徑較大的油珠經上部出油管流出。
