大学生创新创业项目-生活废水的油水分离装置

生活废水的油水分离装置
作品内容简介
这是一个预处理含油污生活废水的装置，它能够将生活废水中的油性成分分离出来，既能够减少油污的排放，同时又可以实现对生活用油的二次应用，例如工厂燃烧发电。

该装置对于节能减排意义重大，符合当今时代绿色发展观念。

1.研制背景及意义
油污是生活废水的重要组成部分，大量的油污排放既容易造成污染，又给生活废水的处理造成一定的困难。

本文旨在设计一种能够有效将生活废水中的油污分离出来的装置，将其安装在厨房的下水管道中，将生活废水中的油污分离出来，从而实现油污的减排以及生活用油的工业利用。

2.设计方案
2.1疏水亲油吸油材料的制备
以食用剩下的柚子皮为基本材料，将它粉碎、膨化、干燥、复合后，制备出超疏水高亲油材料，这种材料只吸油不吸水。

图1 基本材料——柚子皮
具体制作步骤如下：
1.将新鲜柚子皮粉碎，制做成0.8-1.5mm的均匀颗粒；
2.在12个标准大气压下对柚子皮颗粒进行膨化处理，柚子皮颗粒在进入膨化腔之前的预热温度为80℃±5℃，膨化温度为140-145℃，膨化时柚子皮水分迅速蒸发，体积也迅速增大，形成疏松且多微孔的结构；然后在80℃±5℃温度下进行干燥，干燥时间为1小时；
3.使用复合材料将食品级专用胶水HY-127与膨化后的柚子皮颗粒按照1∶19的质量比例进行快速均匀混合，将混合产物装入挤压装置中，在0.3MPa的压强下压制成型，压制时间为5-10分钟；之后取出成型材料，将它们在干燥处静置24小时，便可得到疏水亲油吸油材料。

2.2油水分离装置
该装置的实质是在下水管道中加装过滤吸收装置，当污水流经该装置时，其中的油污成分被放置在装置中间的疏水亲油吸油材料吸收，剩下的污水直接通过下水管道流走。

图2 油水分离装置结构图
装置中的疏水亲油吸油材料吸收油污会发生膨胀，当吸收到一定量的油污后，该材料的吸油性能达到饱和。

此时将装置打开，取出并更换疏水亲油吸油材料。

已使用的材料可通过沥干油污，清洗之后循环使用。

3.可行性分析
该装置主体结构简单，仅需要对居民家庭下水管道稍加改装，易于实现。

具体操作也极为简便，仅需定时更换吸油材料，无需技术人员上门指导，方便各种人群家庭使用。

装置内所使用的吸油材料由柚子皮制成，并且可以循环使用，成本低廉，可以被大多数家庭接受。

因此，不论是从经济成本还是从操作可实现性方面考虑，本装置设计都是可行的，值得被推广到所有家庭去使用。

4.节能减排效益分析
本装置由于减少了生活污水中的油污排放，以及可以回收油污用于工业燃烧发电，故在节能减排方面具有突出作用。

通过调研，平均每个家庭日排放油污82.5克，年排放量就是30.1千克。

本装置所使用的吸油材料理论上吸油率为100%，然而实际操作中因为污水的流速，材料的不均匀分布等因素，会使得一部分油污仍然排放进下水道。

但尽管如此，该装置的吸油率仍不低于80%。

若以此计算，并假设按时更换吸油材料，平均每个家庭的油污减排量可以计算如下：
表1 家庭的油污减排量
日油污减排量66.0克
年油污减排量24.1千克
另外，了解到生活用油的热值为1.97×107J/kg，将其用于燃烧发电，可以达到20%的发电效率，故平均每个家庭年油污减排发电量为
W=C×m×ε
其中C为生活用油的热值，
m平均家庭年油污减排量，
ε为发电效率。

计算得出家庭年油污减排发电量为9.5×107焦耳，换算成千瓦时即26.38千瓦时。

由此可见，此节能方案效益可以达到预期范围之内。

5.创新点
（1）结构创新：通过多个小孔将污水引经吸油材料，提升吸油效率；
（2）应用创新：将柚子皮作为吸油材料的原料，达到变废为宝的效果。

参考文献
[1]王帅,杨晨曦.疏水/亲油改性柚子皮纤维的制备及其性能研究[J].应用化工,2019,48(06):1321-1325.。