桑義敏，云　昊，韓嚴(yán)和，梁存珍（北京石油化工學(xué)院環(huán)境工程系，北京102617）

污水中油滴聚結(jié)機(jī)理與材料聚結(jié)技術(shù)研究進(jìn)展

桑義敏，云昊，韓嚴(yán)和，梁存珍
（北京石油化工學(xué)院環(huán)境工程系，北京102617）

獨(dú)到地分析了含油污水中油滴的材料聚結(jié)機(jī)理與水力聚結(jié)機(jī)理的區(qū)別和聯(lián)系，綜述了油滴的微觀聚結(jié)行為。從聚結(jié)材料的選擇與研制、表面改性與適當(dāng)處理、聚結(jié)停留時(shí)間、材料聚結(jié)中的水力聚結(jié)作用4個(gè)方面，重點(diǎn)介紹了材料聚結(jié)技術(shù)的研究和應(yīng)用。總結(jié)了材料聚結(jié)除油技術(shù)的不足，指出實(shí)現(xiàn)材料聚結(jié)和水力聚結(jié)的有機(jī)融合是材料聚結(jié)除油技術(shù)未來研究和發(fā)展的趨勢(shì)。

含油污水；油滴聚結(jié)；材料聚結(jié)；水力聚結(jié)

1908年，聚結(jié)技術(shù)在美國(guó)有了第一項(xiàng)專利，20世紀(jì)40年代有了應(yīng)用報(bào)道〔1〕，20世紀(jì)70年代才應(yīng)用于含油污水的處理〔2〕。聚結(jié)除油的對(duì)象主要是水中的分散油（粒徑為10~100μm），一般認(rèn)為小于10μm的油珠很難采用聚結(jié)工藝處理〔3〕。含油污水處理聚結(jié)的目的在于使分散相油顆粒粒徑增大，以提高和改善重力沉降或離心分離等常規(guī)分離過程的除油效率〔4〕，因而它不是單一的油水分離技術(shù)，通常說的聚結(jié)器是聚結(jié)及相應(yīng)的油水兩相分離過程的總稱。

1　聚結(jié)機(jī)理與微觀聚結(jié)行為

關(guān)于聚結(jié)理論，目前尚處于探討階段〔5〕，且國(guó)內(nèi)外的提法不一。國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的含油污水油滴聚結(jié)技術(shù)研究都是基于聚結(jié)材料，根據(jù)聚結(jié)材料潤(rùn)濕性能的不同，分為潤(rùn)濕聚結(jié)和碰撞聚結(jié)，可以統(tǒng)稱為材料聚結(jié)?！皾?rùn)濕聚結(jié)”理論建立在親油材料的基礎(chǔ)上，含油污水體系中的分散相小油滴在其表面潤(rùn)濕、聚附成較大油粒，在浮力和水流沖擊力的作用下，粒徑增大的油粒脫離聚結(jié)材料表面而上浮；“碰撞聚結(jié)”理論則是建立在親水材料的基礎(chǔ)上，油滴不能在其表面潤(rùn)濕，分散相油滴通過相互碰撞使得油滴之間的界面破裂，使兩個(gè)或幾個(gè)油滴并為一個(gè)粒徑更大的油滴。而國(guó)外，又提出水力聚結(jié)的概念，是相對(duì)于材料聚結(jié)的另外一種非介質(zhì)聚結(jié)形式，僅通過含油污水水流的臨湍流狀態(tài)，使分散相小油滴發(fā)生碰撞而聚結(jié)成直徑較大的油滴。

因此，筆者認(rèn)為，關(guān)于含油污水的油滴聚結(jié)機(jī)理宜分為兩類：材料聚結(jié)（包括潤(rùn)濕聚結(jié)和碰撞聚結(jié)）和水力聚結(jié)，前者主要基于聚結(jié)材料，后者無需聚結(jié)材料；同時(shí)，二者之間又相互聯(lián)系。潤(rùn)濕聚結(jié)的本質(zhì)是連續(xù)的浸潤(rùn)、吸附、聚結(jié)、脫離的過程，潤(rùn)濕過程能否進(jìn)行由構(gòu)成潤(rùn)濕體系的兩相物質(zhì)的表（界）面性質(zhì)決定，脫離過程受水力作用影響；碰撞聚結(jié)是借助于親水性材料的空隙（或間隙）創(chuàng)造所需的水力條件和材料憎油作用增大分散相油滴的碰撞聚并機(jī)會(huì)，因此材料聚結(jié)中難免有水力聚結(jié)行為存在。在實(shí)際的材料聚結(jié)分離過程中，潤(rùn)濕聚結(jié)和碰撞聚結(jié)2種聚結(jié)機(jī)理往往同時(shí)存在，以其中一種機(jī)理為主；而且當(dāng)二者同時(shí)存在時(shí)，聚結(jié)效率可得到大幅度提高〔6-7〕。

碰撞聚結(jié)和水力聚結(jié)的實(shí)現(xiàn)途徑都是碰撞，前者是基于親水性材料，后者是基于外部流場(chǎng)；碰撞需要一定的接觸時(shí)間和撞擊力，其發(fā)生條件是促使聚結(jié)發(fā)生的碰撞力超過連續(xù)相和分散相之間的界面張力，并不會(huì)發(fā)生碰撞破碎。液滴碰撞過程中，在2個(gè)或幾個(gè)液滴之間形成了一個(gè)極薄的膜，膜的厚度一般在10-3~10-4cm之間。碰撞后可能會(huì)發(fā)生以下4種行為〔8〕：（1）碰撞后又相互彈回；（2）碰撞后膜破裂聚合成一個(gè)更大的顆粒；（3）聚合先形成一個(gè)更大的顆粒后又分開；（4）碰撞時(shí)發(fā)生破碎，分成更多顆粒。

除了上述聚結(jié)機(jī)理的宏觀描述，微觀聚結(jié)行為一直吸引著相關(guān)學(xué)者進(jìn)行不斷深入的研究，并獲得了新的發(fā)現(xiàn)或提出了一些新的理論模型。微觀聚結(jié)機(jī)理依賴于顆粒的碰撞幾率，其受布朗運(yùn)動(dòng)、剪切流動(dòng)以及液滴間的作用力（包括水力作用力和膠體作用力）等因素所影響。當(dāng)油珠顆粒尺寸超過10μm時(shí)，布朗運(yùn)動(dòng)聚結(jié)速率急劇減慢，而湍流的聚結(jié)速率急劇加快〔6〕。1956年，英國(guó)國(guó)王大學(xué)B.T.Gillrdpie等〔9〕較早地研究了油水界面處液滴的聚結(jié)行為，發(fā)現(xiàn)聚結(jié)行為發(fā)生的條件是液滴和界面之間先形成液膜，然后液膜不均衡地排除液體、變薄直至液膜破裂；同時(shí)發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)內(nèi)溫度梯度影響界面張力，進(jìn)而較大程度地影響聚結(jié)行為；此外還討論了雙電層、電黏滯性以及其他因素的影響。1978年，美國(guó)伊利諾理工大學(xué)D.T.Wasan等〔10〕研究了界面黏度、界面張力、界面電荷、微液滴液膜厚度等因素對(duì)原油-水乳化液（含有石油磺酸鹽和表面活性劑等化學(xué)添加劑）系統(tǒng)中油滴聚結(jié)行為的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)界面黏度和聚結(jié)效率之間存在著定性相關(guān)性，而界面張力與聚結(jié)效率之間沒有明顯的直接相關(guān)性；試驗(yàn)研究還發(fā)現(xiàn)，表面活性劑/聚合物驅(qū)三次采油中的乳化液相當(dāng)穩(wěn)定，分散相油滴聚結(jié)幾率很低，因而油水分離困難，采油率很低，這與眾所周知的“聚結(jié)技術(shù)不適合直接處理乳化劑存在的乳化液體系”等實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)相一致。2001年，寧波大學(xué)B.Y.Pu等〔11〕通過試驗(yàn)研究首次觀察到微重力作用下2個(gè)獨(dú)立水滴的跳躍聚結(jié)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)被一定距離（0.558mm）分開的2個(gè)水滴，在沒有任何外加力的作用下，在一定的時(shí)間內(nèi)（158 s）發(fā)生了聚結(jié)現(xiàn)象，并指出水滴內(nèi)部聚結(jié)驅(qū)動(dòng)力應(yīng)該是跳躍聚結(jié)現(xiàn)象發(fā)生的原因。2007年，澳大利亞國(guó)立大學(xué)T.K.Boyson等〔12〕研究了沒有表面活性劑存在的簡(jiǎn)單油水乳化液系統(tǒng)，表征了不溶于水的分散油相（溴代十二烷）大粒徑顆粒的表面帶電特性及其聚結(jié)行為，發(fā)現(xiàn)疏水交互作用是油滴聚結(jié)的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力。

在理論模型方面，1998年，挪威卑爾根大學(xué)φ. S?ther等〔13〕針對(duì)較窄油滴粒徑分布的多分散相水包油稀乳化液，提出了一個(gè)集絮凝、聚結(jié)和絮體破碎于一體的耦合理論，并通過視頻強(qiáng)化顯微鏡技術(shù)（VEM）和載玻片制備技術(shù)等手段，觀察證實(shí)了利用單峰-雙峰準(zhǔn)平衡模型研究聚結(jié)行為的可行性；在相當(dāng)寬范圍內(nèi)的電解質(zhì)濃度、表面電荷、油滴外形尺寸和濃度等不同條件下，觀察了聚結(jié)過程并通過理論模型估算了聚結(jié)效率，發(fā)現(xiàn)與長(zhǎng)期的工程實(shí)踐結(jié)果相一致。2008年，美國(guó)耶魯大學(xué)W.Engl等〔14〕通過理論研究發(fā)現(xiàn)，液滴粒徑影響碰撞幾率以及液滴之間的作用力，進(jìn)而影響聚結(jié)效率。但是，只有相關(guān)的液滴初始粒徑分布數(shù)據(jù)才能提供清晰完整地反映聚結(jié)機(jī)理方面的信息，單一的平均粒徑數(shù)據(jù)則難以做到這一點(diǎn)。2011年，加利福尼亞大學(xué)I.M.Klink等〔15〕通過單分散、多分散、對(duì)數(shù)正態(tài)分布、雙峰分布、多峰分布以及階梯函數(shù)，模擬量化了液滴-液滴剪切碰撞/聚結(jié)過程中產(chǎn)生的特定粒徑顆粒群數(shù)目的變化幾率，應(yīng)用群體平衡模型成功地研究了純剪切流乳化液中初始液滴粒徑分布對(duì)其聚結(jié)行為的影響。2012年，天津科技大學(xué)唐洪濤等〔16〕推導(dǎo)了分散相液滴運(yùn)動(dòng)軌跡模型和分層二相流基本流模型，并優(yōu)化了計(jì)算方法。直接數(shù)值模擬結(jié)果表明，當(dāng)層膜厚度和板寬變化時(shí)，流場(chǎng)的密度、黏度以及界面張力對(duì)界面處液滴的作用方式不同；黏度始終對(duì)液滴聚結(jié)產(chǎn)生明顯的影響，而密度和界面張力對(duì)聚結(jié)的影響卻因流場(chǎng)結(jié)構(gòu)的變化而有所不同；密度、黏度及界面張力的變化使得液滴的順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)更加具有傾向性。這些數(shù)值模擬的結(jié)果與已知的試驗(yàn)結(jié)果吻合較好，而且基本流概念的引入使得該模型能較好地反映液滴在分層二相流流場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)特性。

2　基于材料聚結(jié)機(jī)理的聚結(jié)過程研究

2.1聚結(jié)材料的選擇與研制

從早期開始直到最近，聚結(jié)除油研究一直是以研究材料聚結(jié)為主，而聚結(jié)材料本身是實(shí)現(xiàn)高效聚結(jié)分離的關(guān)鍵。聚結(jié)材料的選取一般根據(jù)處理水質(zhì)特性和生產(chǎn)實(shí)際需要來確定，不同的聚結(jié)材料對(duì)聚結(jié)分離效率影響非常大。

2003年~2006年，筆者采用石化污泥研制了新型聚結(jié)材料，并將其用于某石化煉油廠含油污水的處理，同時(shí)對(duì)材料的聚結(jié)行為、聚結(jié)除油機(jī)理以及材料的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了探索和表征〔17-19〕。研究表明，在水蒸氣/840℃/6 h條件下制備的石化聚結(jié)材料除油率較好，約為40%~50%；該材料中氧化物組成分別為SiO2、γ-A12O3和α-Fe2O3，它們具有吸附活性，同時(shí)材料表面含有≡C—H、=C=H、—C≡H等親油基團(tuán)，因而該材料具有較好的吸油性能；其聚結(jié)機(jī)理以“潤(rùn)濕聚結(jié)”作用為主，以“碰撞聚結(jié)”作用為輔。加拿大TORR集團(tuán)公司開發(fā)的過濾-聚結(jié)-重力分離組合技術(shù)，以去除采油污水中粒徑≥2μm的分散相油滴為目標(biāo)，其中聚結(jié)單元采用親油疏水的聚氨酯類可再生石油吸附劑RPA?作為聚結(jié)材料。2006年，該公司M.J.Plebon等〔17〕采用顆粒粒徑分布測(cè)試儀器和非分散紅外分光光度計(jì)等分析表征手段，進(jìn)行了油田現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在無需投加化學(xué)處理劑與額外加熱的條件下，采油污水處理出水含油質(zhì)量濃度≤10mg/L，表明該技術(shù)已成功應(yīng)用于采油污水的深度處理。2009年，中國(guó)石油大學(xué)（華東）張建教授課題組〔3〕研究指出，親油性材料較親水性材料更適合聚結(jié)除油。2010年，針對(duì)油田污水處理系統(tǒng)存在的問題，中海石油深圳分公司徐應(yīng)波等〔20〕通過把撇油罐進(jìn)料整流板改造為側(cè)向波紋板聚結(jié)分離器、把清水槽固定堰板改造為可調(diào)活動(dòng)堰板等措施，將淺池理論與聚結(jié)技術(shù)結(jié)合起來，改造后配合其他污水處理設(shè)施，將外排污水含油質(zhì)量濃度降至20mg/L以下，達(dá)到了《海洋石油勘探開發(fā)污染物排放濃度限值》（GB 4914—2008）中的一級(jí)海域排放標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)保效益與社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益較為顯著。2015年，德國(guó)D.Kasper課題組〔21〕研究了油滴通過聚結(jié)過濾材料時(shí)的變形拉伸特性，其選取了2種代表性的玻璃超細(xì)纖維聚結(jié)過濾材料，考察指標(biāo)是液滴形成的速率以及液滴粒徑分布（nm到μm級(jí)）。研究結(jié)果表明，親水性和非親水性的過濾介質(zhì)表現(xiàn)出相似的霧化液滴變形特性，油滴粒徑分布是雙峰圖譜，峰值分別為1~2μm和200~300μm。

2.2聚結(jié)材料的表面改性與適當(dāng)處理

對(duì)聚結(jié)材料進(jìn)行表面改性和適當(dāng)處理可以很大程度上提高其聚結(jié)性能。2004年，天津大學(xué)張鵬飛等〔22〕對(duì)親油性聚丙烯板進(jìn)行表面氧化處理，結(jié)果表明，處理后其表面的親水性能非常穩(wěn)定，復(fù)合聚結(jié)板的兩表面分別具有良好的親水和親油性能，迎合了油水分離過程要求，使聚結(jié)板式油水分離器的分離效率提高25%，處理能力增加40%。2008年，中國(guó)石油大學(xué)（華東）陳文征等〔23〕利用聚結(jié)板油水分離靜態(tài)模擬試驗(yàn)裝置探討了板材表面粗糙度、潤(rùn)濕性對(duì)油水分離效果的影響，發(fā)現(xiàn)親油性、表面粗糙化板材要比親水性、表面光滑板材的油滴聚結(jié)效果好；同時(shí)采用其研制的親油性涂料DS-1和DS-2對(duì)金屬板材進(jìn)行單面改性，使聚油表面親油、水滴沉降表面親水，其分離效果比親油性板材和親水性板材都要好，其中采用DS-2改性后的板組與改性前相比，油水分離速度可提高1倍以上，而且可增強(qiáng)板材的耐蝕能力，延長(zhǎng)板組使用壽命，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。分析原因：親水性板材有利于水滴沉降，親油性板材有利于油珠上浮。2010年，中國(guó)石油大學(xué)（華東）重質(zhì)油國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室曲險(xiǎn)峰等〔24〕采用不同性質(zhì)的添加劑（CPB、CTAB、PVDF、硅蠟和長(zhǎng)鏈烷基硅油）對(duì)聚丙烯進(jìn)行共混改性，研究了不同改性劑對(duì)聚丙烯材料表面親油/親水性的影響，以及改性材料在油水分離過程中的油滴聚結(jié)性能。結(jié)果表明，除PVDF外，改性聚丙烯的親水角和親油角之差越小，越有利于其油滴聚結(jié)性能的提高；由于PVDF的疏水疏油性有利于改性材料表面油膜的流動(dòng)、脫落以及水中油滴的聚結(jié)，其對(duì)油滴聚結(jié)效率的提高要明顯高于其他改性劑。2012年，為解決聚結(jié)除油器處理高黏度聚驅(qū)采油污水中存在的聚結(jié)原件堵塞、破乳效果下降等問題，哈爾濱工業(yè)大學(xué)劉惠玲教授課題組〔25〕通過優(yōu)化聚結(jié)材料等措施，大大提高了油滴聚結(jié)效果，進(jìn)而提高了聚結(jié)除油效果，來水平均含油365mg/L，出水平均含油50mg/L，油去除率達(dá)到86%；來水平均含懸浮固體75mg/L，出水平均含懸浮固體30mg/L，懸浮固體去除率達(dá)到60%。2015年，為了油水乳化液的聚結(jié)過濾分離處理，中科院生物化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室Dan Hu等〔26〕合成了一種易加工、強(qiáng)力耐久的非紡織纖維聚結(jié)過濾氈，并根據(jù)不同類型乳化液的客觀需要，經(jīng)過特殊的強(qiáng)化處理后改變其表面潤(rùn)濕性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，其分離效率高達(dá)99.61%。

2.3聚結(jié)停留時(shí)間

除了聚結(jié)材料本身，聚結(jié)停留時(shí)間也是一個(gè)重要工藝參數(shù)。2000年，在對(duì)斜板聚結(jié)沉降過程和分離界面處液滴與斜板層膜流體力學(xué)特性分析的基礎(chǔ)上，鄭州輕工業(yè)學(xué)院戚俊清等〔27〕建立了單個(gè)液滴在斜板層膜上的聚結(jié)時(shí)間模型，模型計(jì)算值與E.Blass等報(bào)道的試驗(yàn)結(jié)果的誤差小于10%。2003年，劉成波等〔28〕研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于基于親油性材料的潤(rùn)濕聚結(jié)設(shè)備，停留時(shí)間愈長(zhǎng)，油滴聚結(jié)效率愈高。2005年，吉林大學(xué)王藝等〔29〕采用聚氯乙烯規(guī)整聚結(jié)除油工藝處理大慶油田采油一廠三元復(fù)合驅(qū)采油污水，聚結(jié)停留時(shí)間為20min，聚結(jié)設(shè)計(jì)負(fù)荷為0.04m3/（h·m2），結(jié)果表明，油滴聚結(jié)性能和工藝除油效果多年穩(wěn)定，各項(xiàng)出水指標(biāo)滿足三元復(fù)合驅(qū)回注水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。2007年，中國(guó)石油大學(xué)（華東）倪玲英等〔30〕研究發(fā)現(xiàn)，某新型聚結(jié)材料對(duì)小液滴具有較好的聚結(jié)、合并作用，能顯著縮短所需的停留時(shí)間。2009年，遼寧石油化工大學(xué)李秋紅等〔31〕研究發(fā)現(xiàn)，在聚氯乙烯聚結(jié)材料質(zhì)量濃度為0.6 g/mL、反應(yīng)溫度為60℃、聚結(jié)停留時(shí)間為10 min的條件下，含油污水聚結(jié)除油率可達(dá)60%以上。可見，目前聚結(jié)性能的表征多是從工藝過程的除油性能方面體現(xiàn)，對(duì)于油滴粒徑分布、聚結(jié)率等聚結(jié)參數(shù)有待進(jìn)一步深入探討。

2.4聚結(jié)材料中的水力作用

前面機(jī)理分析中提到，材料聚結(jié)中也有水力學(xué)的作用存在，筆者認(rèn)為主要體現(xiàn)在含油污水流速和聚結(jié)材料空間構(gòu)型（包括填料尺寸）兩個(gè)方面。含油污水流速影響因素方面，2009年，中國(guó)石油大學(xué)（華東）倪玲英教授課題組〔32〕研究發(fā)現(xiàn)，流速越小，聚結(jié)除油效率越高，但是小于下臨界流速或大于上臨界流速時(shí)，處理效果趨于穩(wěn)定；同年，中國(guó)石油大學(xué)（華東）張建教授課題組〔3〕研究發(fā)現(xiàn)，親油性規(guī)整填料較為適合處理小流量小流速的進(jìn)水，而親水性規(guī)整填料較為適合處理大流量大流速的進(jìn)水，這些結(jié)果正好說明潤(rùn)濕聚結(jié)與碰撞聚結(jié)對(duì)水力條件要求的不同。聚結(jié)材料空間構(gòu)型研究方面，2002年，浙江大學(xué)陳雷等〔33〕研究發(fā)現(xiàn)，聚結(jié)填料的空間構(gòu)成形式對(duì)聚結(jié)除油效率有重要影響；2009年，中國(guó)石油大學(xué)（華東）張建教授課題組〔3〕通過研究也發(fā)現(xiàn)，聚結(jié)材料良好的空間構(gòu)型有利于聚結(jié)效率的提高；2010年，中國(guó)石油大學(xué)（華東）倪玲英教授課題組〔7〕數(shù)值模擬結(jié)果顯示，蛋殼狀填料結(jié)構(gòu)獨(dú)特，可使填料區(qū)形成高壓-低壓循環(huán)交替的現(xiàn)象，對(duì)填料區(qū)的流體流動(dòng)進(jìn)行干擾，產(chǎn)生脈動(dòng)水流，從而大大增加了油珠與油珠之間以及油珠與填料之間“碰撞聚結(jié)”的機(jī)率，故能大大提高油滴聚結(jié)效果和除油效率。2015年，南通大學(xué)喜冠南等〔34〕通過正交試驗(yàn)對(duì)折形聚結(jié)板構(gòu)件進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，試驗(yàn)顯示，在折形板間距為60mm、角度為0°傾斜時(shí)，平均除油效率最高，達(dá)95%；同年，為了能經(jīng)濟(jì)、快速地研究聚結(jié)分離器內(nèi)部流場(chǎng)，常州大學(xué)慈智等〔35〕利用軟件對(duì)聚結(jié)分離內(nèi)部堰板結(jié)構(gòu)的流場(chǎng)進(jìn)行模擬分析，得到當(dāng)入口流速為0.088m/s、入口管流和堰板的夾角為60°時(shí)，流場(chǎng)穩(wěn)定，有利于后續(xù)沉降分離。

3　材料聚結(jié)的不足和發(fā)展趨勢(shì)

用于含油污水油水分離的聚結(jié)技術(shù)，從機(jī)理上講分為材料聚結(jié)和水力聚結(jié)。單純基于材料聚結(jié)機(jī)理的聚結(jié)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格高〔36〕，而且采油污水的高固體含量、高蠟含量、高黏度會(huì)引起聚結(jié)材料無法克服的黏附、結(jié)垢、堵塞等問題〔8，25〕，即使采取反洗等措施，長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)也會(huì)造成聚結(jié)效果不可逆地明顯降低；同時(shí)聚結(jié)材料的存在使得操作壓力損失較大，因而能耗和運(yùn)行成本會(huì)升高。

材料聚結(jié)技術(shù)的關(guān)鍵在于材料本身，受制于材料的表面性質(zhì)。此外，在材料聚結(jié)過程中，含油污水流速（與表觀流速、聚結(jié)停留時(shí)間等參數(shù)相關(guān)）和聚結(jié)材料空間構(gòu)型（包括填料尺寸和床層厚度等）影響著含油污水兩相流流動(dòng)形態(tài)，進(jìn)而影響分散相油滴的碰撞/聚結(jié)效率，這在水力聚結(jié)中更為重要。因此，在材料聚結(jié)過程中，除了聚結(jié)材料的合成、選擇與表面改性之外，更應(yīng)同時(shí)強(qiáng)化水力學(xué)條件的聚結(jié)促進(jìn)作用，有效克服材料聚結(jié)的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)材料聚結(jié)和水力聚結(jié)的有機(jī)融合，提高油水分離聚結(jié)技術(shù)的效率，這也是含油污水材料聚結(jié)技術(shù)的客觀發(fā)展趨勢(shì)，甚至是“材料聚結(jié)”和“水力聚結(jié)”的共同發(fā)展趨勢(shì)。

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Progress in the research on coalescencemechanism ofoildrops in wastewaterandm aterialcoalescence technology

Sang Yimin，Yun Hao，Han Yanhe，Liang Cunzhen
（Departmentof Environmental Engineering，Beijing Instituteof Petrochemical and Technology，Beijing102617，China）

The differences and connections between material coalescencesmechanism and hydraulic coalescence mechanism ofoildrops in oil-bearingwastewaterareoriginally analyzed，and themicrocosmic coalescence behaviors of oil droplets are reviewed.The research and application ofmaterial coalescence technology are introduced emphatically，including the selection，research and preparation of coalescencematerial，surfacemodification and appropriate treatment，coalescence detention time，and hydraulic coalescenceaction inmaterialcoalescences.The deficiency ofmaterial coalescencesoil removing technology are summarized.It ispointed out that realizing the organic integration ofmaterial coalescencesand hydraulic coalescence is the future research and development trend inmaterial coalescencesoil removing technology.

oil-bearingwastewater；oildropletscoalescence；material coalescences；hydraulic coalescences

X703

A

1005-829X（2016）10-0006-05

2011年度國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（51079006）；2014年北京市大學(xué)生科研訓(xùn)練項(xiàng)目（2014J00005）

桑義敏（1975—），工學(xué)博士，副教授/高級(jí)工程師。電話：010-81292291，E-mail：sangyimin@bipt.edu.cn。

2016-06-31（修改稿）