Een metaalbewerkingsfabriek loost per uur ongeveer 20 kubieke meter spoelwater met ongeveer 400 mg/l zwerfolie en snijvloeistof. Als het water een rustige plek krijgt, drijft de vrije olie binnen enkele minuten naar de oppervlakte. Geëmulgeerde olie kan uren in hetzelfde water blijven hangen en nog steeds niet rijzen. Dat verschil, en niet de vorm van de tank, bepaalt of een olie-waterafscheider werkt.
Hier is dus de korte versie: een olie-waterafscheider filtert geen olie uit water. Het vertraagt het water, verspreidt het breed genoeg en geeft voldoende drijfvermogen om oliedruppels naar een oppervlak te tillen waar een skimmer ze kan wegnemen. Platen, schotten, luchtbellen en chemicaliën zijn er allemaal om die ene klus gemakkelijker te maken.
Drijfvermogen, oppervlakte en tijd: de drie hefbomen van scheiding
Olie blijft drijven omdat het lichter is dan water. De meeste minerale oliën, hydraulische vloeistoffen en diesel bevatten tussen de 0,85 en 0,92 g/cm³, terwijl water bij 20 graden Celsius bijna 1,00 g/cm³ bedraagt. De kloof bedraagt vaak slechts 8 tot 15 procent. Daarom verloopt de scheiding langzaam en is de tankgeometrie zo belangrijk.
De stijgsnelheid van een enkele druppel wordt normaal gesproken geschat met de wet van Stokes:
v = g (dichtheid van water - dichtheid van olie) d 2 / 18 viscositeit
waarbij d de druppeldiameter is en de viscositeit die van het water is. Twee dingen vallen op. Omdat de diameter vierkant is, zorgt een verdubbeling van de druppelgrootte ervoor dat een druppel vier keer sneller stijgt. Omdat de viscositeit in de noemer zit, heeft het opwarmen van het water hetzelfde effect als het groter maken van de druppels. Een afscheider die beide factoren negeert, is een bezinktank met een indrukwekkendere naam.
Van inlaat tot uitlaat: wat elke fase van de unit doet
Bijna elke zwaartekrachtscheider volgt dezelfde volgorde, of het nu een begraven betonnen API-eenheid in een raffinaderij is of een compacte stalen pakketeenheid op een werkplaatsvloer.
- Inlaatverdeler of schot. Het doodt de snelheidsdruk van de inkomende leiding en verspreidt de stroom gelijkmatig over de volledige breedte van de unit. Ongelijkmatige verdeling is de meest voorkomende oorzaak van kortsluiting.
- Gruis en vaste stoffen vallen eruit. Zand, kalkaanslag en zware vaste stoffen bezinken onderaan in een trechter, meestal een V-vormige opvangbak met een aftapkraan of een vijzel.
- Platenpakket of coalescentiemedia. Hellende platen verkleinen de verticale afstand die een druppel moet afleggen van tientallen centimeters naar enkele centimeters, en geven kleine druppeltjes een oppervlak waarop ze kunnen samensmelten.
- De olielaag bouwt zich op. Vrije olie verzamelt zich als een film die dikker wordt tot ongeveer 25 tot 50 mm voordat deze wordt afgezogen door een skimmerpijp, een bandskimmer of een verstelbare stuw.
- Uitlaatstuw of keerschot. Water wordt van onder de olielaag gehaald en stroomt over een stuw die het waterniveau, en dus de diepte van de olielaag, in de unit bepaalt.
De volgorde is belangrijk. Als het inlaatschot vervuild is of het platenpakket verblind is, werkt elke stroomafwaartse fase met het verkeerde water en geeft de uitlaatstuw het probleem eenvoudigweg door.
Hoe snel stijgen oliedruppels eigenlijk?
Cijfers maken de ontwerplogica duidelijk. Gebruikmakend van de wet van Stokes, met een dichtheidsverschil van 80 kg/m³ in water bij 20 graden Celsius, stijgt een druppeltje van 150 micron, de klassieke ontwerpbasis voor een zwaartekrachtscheider, met ongeveer 1 mm per seconde. Het heeft ongeveer 17 minutenuten nodig om één meter af te leggen.
Dit is de reden waarom zwaartekrachtafscheiders lang en ondiep zijn. Houd de druppels binnen 20 cm van het oppervlak en de benodigde verblijftijd daalt van tientallen minuten naar enkele minuten. Het is ook de reden dat er platenpakketten bestaan: als je het stijgpad verkort, kun je de tank verkleinen of kleinere druppels op dezelfde voetafdruk opvangen.
Temperatuur is de goedkoopste variabele om te veranderen
De viscositeit van water daalt sterk naarmate het warmer wordt. Het is ongeveer 1,79 mPa s bij 0 graden, 1,00 bij 20 graden en ongeveer 0,55 bij 50 graden. Omdat de viscositeit in de noemer van de wet van Stokes zit, verdubbelt het verwarmen van een stroom van 20 naar 50 graden bijna de stijgsnelheid van elke druppel erin, zonder ook maar één plaat te veranderen.
Dat is de reden waarom oliewatersystemen in koude klimaten geïsoleerd of verwarmd worden, en waarom dezelfde unit in de zomer vaak beter presteert dan in de winter. Het is ook een waarschuwing. Als een installatie overschakelt op een ander was- of reinigingsmiddel, kan de geëmulgeerde fractie sterk stijgen en ziet de afscheider eruit alsof er iets mechanisch kapot is gegaan, terwijl er niets is gebeurd.
De belangrijkste scheidingsroutes vergeleken
Zwaartekrachtscheiding vormt de ruggengraat van de behandeling van olieachtig water, maar is zelden het hele verhaal. Onderstaande routes zijn de routes die het vaakst voorkomen vóór een lozingspunt of een hergebruikstap.
| Route | Hoe het scheidt | Druppels, het past | Voetafdruk |
|---|---|---|---|
| API-zwaartekrachtscheider | Lang, rustig kanaal met verblijftijd | Vrije olie, vooral boven 150 µm | Groot |
| CPI/PPI platenscheider | Hellende platen verkorten het stijgpad | Vrije en gedispergeerde olie, ongeveer 60 tot 150 µm | Middelmatig |
| Opgeloste luchtflotatie | Microbellen brengen olie naar het oppervlak | Gedispergeerde en licht geëmulgeerde olie | Middelmatig |
| Hydrocycloon of centrifuge | Hoge g-kracht versterkt het dichtheidsverschil | Kleine druppeltjes, maar energie-intensief | Klein |
| Chemische coagulatie plus flotatie of membraanpolijsten | Chemicaliën vergroten de druppels en een barrière vangt de rest op | Zwaar geëmulgeerd en wat opgeloste olie | Compact |
Horizontale luchtflotatiemachine De advectie-flotatiemachine voor opgeloste lucht is een vaste-vloeistofscheidingsapparatuur die veel wordt gebruikt in de rioolwaterzuiveringsindustrie. Het kan opschorting effectief verwijderen... Bekijk Product → Opgeloste luchtflotatie verdient nadere beschouwing, omdat het eerder het mechanisme dan de geometrie verandert. In plaats van te wachten tot de olie vanzelf stijgt, hechten microbellen zich aan de druppels en tillen ze op met een snelheid die de zwaartekracht alleen niet kan voortbrengen. Het verwijdert gedispergeerde en licht geëmulgeerde olie waar een gewone zwaartekrachteenheid doorheen gaat.
Waar chemische dosering past
Onder ongeveer 20 micron gedragen oliedruppels zich meer als opgeloste materie dan als drijvende olie. Een druppel van 20 micron heeft enkele uren nodig om een meter te stijgen, wat geen enkele praktische tank kan bieden. De oplossing is om ze te laten groeien: een stollingsmiddel neutraliseert de oppervlaktelading op de druppeltjes, en een vlokmiddel bouwt de geneutraliseerde druppeltjes op tot vlokken die groot genoeg zijn om door de zwaartekracht of door flotatie te worden verwijderd.
De chemie werkt alleen als de dosering consistent is. Doseringen voor olieachtig water liggen doorgaans in de tientallen tot honderden mg/l, en een doseerpomp die met 20 procent afdrijft, verspilt polymeer of laat olie door naar de uitlaat. Daarom worden kant-en-klare doseersystemen met mengkamer en gekalibreerde pompen standaard meegeleverd industriële afvalwaterzuivering lijnen waar het influent per ploeg verandert.
Geïntegreerd doseerapparaat Schroefpers Slibontwateringsmachine Bekijk Product → Wat bepaalt of de eenheid aan zijn cijfers voldoet
Twee scheidingstekens die volgens identieke tekeningen zijn gebouwd, kunnen heel verschillend presteren. In de praktijk worden de prestaties bepaald door een korte lijst variabelen:
- Oppervlaktebelading, in kubieke meter per vierkante meter per uur. Duw het omhoog en de retentietijd neemt evenredig af.
- Temperatuur en viscositeit van de binnenkomende stroom.
- Druppelgrootteverdeling: vrij, gedispergeerd of geëmulgeerd.
- Turbulentie bij de inlaat, waardoor druppels die al zijn samengevoegd, opnieuw worden afgebroken.
- Diepte en stabiliteit van de olielaag. Een te afgeroomde laag draagt water mee, een te weinig afgeroomde laag voert olie met het water mee.
- Opgehoopt slib en gruis, waardoor het werkvolume van de unit stilletjes wordt verminderd.
Slechts één item op die lijst is een mechanische eigenschap van het scheidingsteken. De rest zijn eigenschappen van de stroom en van de manier waarop de eenheid wordt bediend.
Onderhoud en het slib waar niemand plannen voor heeft
Een olie-waterafscheider is een passief apparaat en valt dus stilletjes uit. De gebruikelijke symptomen zijn voorspelbaar:
- Olie in de uitlaat: olielaag te dik, afromingsinterval te lang of de uitlaatstuw te laag ingesteld.
- Slechte scheiding bij ontwerpstroom: kortsluiting veroorzaakt door een geblokkeerd inlaatschot of een vervuild platenpakket.
- Aanhoudende geur en opstijgend slibdeken: vaste stoffen hopen zich sneller op in de trechter dan dat ze worden afgezogen.
- Plotseling prestatieverlies zonder mechanische verandering: een nieuw reinigingsmiddel of een procesverandering heeft de olie geëmulgeerd.
Olie die van het oppervlak wordt gewonnen en slib dat van de bodem wordt gehaald, hebben beide een bestemming nodig. Olieachtig slib wordt normaal gesproken ontwaterd voordat het wordt afgevoerd of mede verwerkt, en dit is waar veel kleine installaties loskomen, omdat olieachtig slib zich heel anders gedraagt dan gemeentelijk slib en conventionele ontwateringsapparatuur verblindt.
Schroefpers Slibontwateringsmachine De spiraalvormige ontwateringsmachine voor afvalwatermixers kan niet alleen slib met een hoge concentratie behandelen, maar ook rioolwater met een lage concentratie concentreren en ontwateren. De toepasselijke... Bekijk Product → Een scheidingsteken voor uw stream kiezen
Begin met het druppelspectrum, niet met de stroomsnelheid. Als de stroom grotendeels uit vrije olie bestaat, afkomstig van een werkplaatsvloer, een wasplaats voor voertuigen of een brandstofput, zal normaal gesproken een zwaartekrachtscheider met platenpakket van 60 tot 100 micron de klus klaren. Als het geëmulgeerde olie, bewerkingskoelvloeistof of geproduceerd water bevat olie- en gasactiviteiten zal de zwaartekracht alleen de lozingslimiet niet bereiken en is een flotatie- of chemische fase vereist.
Kijk vervolgens naar de praktische zaken: beschikbare footprint, of er warmte beschikbaar is, hoe er met teruggewonnen olie en slib wordt omgegaan en wie de unit gaat schoonmaken. Deze vier vragen voorspellen de bedrijfskosten veel betrouwbaarder dan enig brochurecijfer voor de verwijderingsefficiëntie.
Veelgestelde vragen
Q1. Hoe werkt een olie-waterafscheider in eenvoudige bewoordingen?
Het vertraagt de stroming en verspreidt deze over een breed, rustig oppervlak, zodat het drijfvermogen de oliedruppels naar de top kan tillen, waar een skimmer ze verwijdert voordat het water de uitlaat verlaat.
Vraag 2. Welke oliedruppelgrootte kan een olie-waterafscheider op zwaartekracht verwijderen?
Zwaartekrachteenheden hebben gewoonlijk een grootte van ongeveer 150 micron druppeltjes, terwijl coalescentieplatenscheiders zich richten op ongeveer 60 micron. Druppeltjes kleiner dan ongeveer 20 micron stijgen te langzaam op voor de zwaartekracht alleen.
Q3. Wat is het verschil tussen een API-separator en een coalescerende platenseparator?
Beide zijn afhankelijk van de zwaartekracht. Een API-separator maakt gebruik van een lang, stil kanaal, terwijl een coalescentieplaateenheid schuine platen toevoegt die het stijgpad verkorten, zodat er veel minder ruimte nodig is voor dezelfde taak.
Q4. Verwijdert een olie-waterafscheider geëmulgeerde olie?
Niet betrouwbaar. Geëmulgeerde druppels kleiner dan ongeveer 20 micron vereisen chemische coagulatie, flotatie in opgeloste lucht of membraanpolijsten stroomafwaarts van de zwaartekrachtfase.
Vraag 5. Hoe vaak heeft een olie-waterafscheider onderhoud nodig?
Het afromen gebeurt continu of dagelijks, schotten en platenpakketten worden maandelijks geïnspecteerd en slib wordt uit de trechter gehaald voordat het zich ophoopt, vaak wekelijks op industriële stromen.
Vraag 6. Welke verblijftijd moet een olie-waterafscheider hebben?
Zwaartekrachteenheden zorgen gewoonlijk voor een retentie van 10 tot 30 minuten bij de ontwerpstroom, waarbij de laadsnelheid aan het oppervlak laag genoeg wordt gehouden zodat de gewenste druppelgrootte het oppervlak kan bereiken.
