Enhancement of cutting oil wastewater treatment and separation by coalescer process

การเพิ่มประสิทธิภาพการบำบัดและแยกอนุภาคน้ำมันจากน้ำเสียปนเปื้อนน้ำมันตัดโดยกระบวนการโคอะเลสเซอร์

Name: Nattawin Chawaloesphonsiya

LCSH: Sewage -- Purification -- Oil removal

Abstract: The objective of this work is to study the treatment and separation of synthetic oily wastewater with 1 g/l cutting oil in water by combined process of coalescer and decantation. Three shapes of polypropylene (PP) materials were applied as coalescing medium including granular, fibrous, and tubular PP at different operating conditions. Moreover, the concept of stage coalescer (step bed configuration), liquid recirculation, and improvement of decantation performance were applied for increasing the overall treatment efficiency. Finally, the simple model will be proposed and applied for providing a better understanding on the cutting oily-wastewater treatment efficiency obtained with the combined coalescer and decantation processes. The results shown that different shapes of polypropylene (PP) was hydrophobic material and can be used as coalescing medium with contact angle of 68 degrees in average. It can be noticed that the flow velocity and bed height can affect the overall treatment efficiency of the process: the highest treatment efficiency (43.64%) was obtained from 2.0 cm/s flow velocity and 10 cm bed height with tubular PP medium. It also found that the size of oil droplets was increased after passing coalescing medium, which caused the increasing of rising velocity of droplet, thus the separation was enhanced. Furthermore, by applying several methods with the conventional process, it was found that the effects of stage coalescer and wastewater recirculation application were different due to the medium types. The treatment performance of fibrous medium was enhanced, while unchanged and negative effect can be observed in case of granular and tubular PP, respectively. The concept of mixed bed by varying porosity for each bed was applied and found that the mixed step bed provided highest treatment efficiency at 59.12%. From the experimental results, the discrete settling relationship can be created and used for designing effective decanter. In addition, the simple model was applied for defining occurred treatment mechanisms. Ergun’s equation was applied to determine the actual diameter (Dactual) of coalescing medium. The simple model combining filtration efficiency equation with decantation was used to investigate the effects of operating condition, which provided the similar trend with the experimental results. Moreover, by validating this model with the treatment of cutting oil emulsion with fibrous stainless steel medium, it was found that the efficiency obtained from decantation was comparatively much higher than the efficiency in term of αηT. The treatment efficiency of process might be improved by adjusting the optimal operating condition for decantation. However, this model was not considered the effect of turbulence in the process.

Abstract: งานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาการบำบัดน้ำเสียปนเปื้อนน้ำมันสังเคราะห์ โดยใช้น้ำเสียปนเปื้อนน้ำมันตัดความเข้มข้น 1 กรัมต่อลิตร ด้วยกระบวนการร่วมระหว่างอุปกรณ์โคอะเลสเซอร์และถังตกตะกอน โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษากลไกการทำงาน ประสิทธิภาพและปัจจัยต่าง ๆ ที่มีผลต่อประสิทธิภาพการบำบัดน้ำเสียปนเปื้อนน้ำมันด้วยอุปกรณ์โคอะเลสเซอร์ โดยประยุกต์ใช้ตัวกลางโพลีโพรพีลีนรูปร่างที่มีรูปร่างแตกต่างกัน ได้แก่ ชนิดเม็ดกลม ชนิดเส้นใย และชนิดหลอดกลวง รวมถึงการพัฒนาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพด้วยการวางตัวกลางแบบขั้นตอน การหมุนเวียนน้ำเสีย และการเพิ่มประสิทธิภาพของถังตกตะกอน จากผลการทดลองพบว่า วัสดุโพลีโพรพีลีนมีความเหมาะสมในการใช้เป็นตัวกลางโคอะเลสเซอร์เนื่องจากมีความไม่ชอบน้ำ โดยมีค่ามุมสัมผัสกับน้ำมันในน้ำโดยเฉลี่ยเท่ากับ 68 องศา สำหรับตัวกลางทั้ง 3 รูปแบบ นอกจากนี้ยังพบว่า ความสูงของชั้นตัวกลางและความเร็วการไหลของน้ำเสียมีผลต่อประสิทธิภาพการบำบัด เช่นเดียวกับรูปร่างและความพรุนของชั้นตัวกลาง โดยประสิทธิภาพการบำบัดที่สูงที่สุดได้จากการใช้ตัวกลางชนิดหลอดกลวงหนา 10 เซนติเมตร ที่ความเร็วการไหล 2 เซนติเมตรต่อวินาที เท่ากับร้อยละ 43.64 ขนาดของอนุภาคน้ำมันในรูปเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย และเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยแบบซอร์เทอร์ของน้ำเสียที่ผ่านตัวกลางโคอะเลสเซอร์มีขนาดใหญ่กว่าในน้ำเสียที่เข้าระบบ ซึ่งส่งผลให้อนุภาคน้ำมันสามารถแยกตัวออกจากน้ำได้เร็วขึ้น จากการศึกษาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของโคอะเลสเซอร์ด้วยการวางตัวกลางแบบขั้นตอน (Step-bed configuration) และการหมุนเวียนน้ำเสีย พบว่ามีผลกระทบต่อประสิทธิภาพที่แตกต่างกันในตัวกลางแต่ละชนิด โดยพบว่าประสิทธิภาพของตัวกลางแบบเส้นใยเมื่อประยุกต์ใช้แนวทางเพิ่มประสิทธิภาพทั้งสองวิธีเพิ่มสูงขึ้น ในขณะที่ประสิทธิภาพการบำบัดไม่มีการเปลี่ยนแปลงสำหรับตัวกลางแบบเม็ดกลม แต่สำหรับตัวกลางชนิดหลอดประสิทธิภาพกลับมีค่าลดลง ซึ่งเป็นการยืนยันผลกระทบจากรูปร่างของตัวกลางต่อประสิทธิภาพการบำบัด จากการศึกษาการเพิ่มประสิทธิภาพโดยการวางตัวกลางหลายชนิดแบบขั้นตอนให้ประสิทธิภาพสูงที่สุดที่ร้อยละ 59.12 นอกจากนี้ จากผลการทดลองสามารถสร้างความสัมพันธ์ของการตกตะกอนแบบโดด เพื่อช่วยในออกแบบถังตกตะกอนที่มีประสิทธิภาพ การประยุกต์ใช้สมการของ Ergun เพื่อคำนวณขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางแท้จริงของตัวกลางพบว่าค่าที่ได้มีค่าใกล้เคียงกับขนาดจริงสำหรับตัวกลางชนิดเม็ดกลม นอกจากนี้ การใช้โมเดลซึ่งประยุกต์จากสมการประสิทธิภาพการกรองและการตกตะกอนเพื่ออธิบายผลกระทบของสภาวะการเดินระบบ พบว่าผลกระทบจากความเร็วการไหล และความสูงของชั้นตัวกลางต่อประสิทธิภาพสอดคล้องกับผลจากการทดลอง โดยจากการประยุกต์ใช้โมเดลนี้กับผลการทดลองการบำบัดน้ำเสียปนเปื้อนน้ำมันตัดด้วยเส้นใยสแตนเลส พบว่าความสัมพันธ์ที่สร้างขึ้นจากโมเดลเป็นเส้นตรง ประสิทธิภาพจากการตกตะกอนมีค่าสูงกว่าประสิทธิภาพของโคอะเลสเซอร์พิจารณาในรูปของ αηT ดังนั้น สามารถสรุปได้ว่าการเดินระบบที่สภาวะเหมาะสมสำหรับถังตกตะกอนจะเพิ่มประสิทธิภาพการแยกน้ำเสียปนเปื้อนน้ำมันตัดโดยรวมออกจากน้ำได้มากกว่าการปรับปรุงประสิทธิภาพที่ตัวกลางโคอะเลสเซอร์

Chulalongkorn University. Center of Academic Resources

Address: BANGKOK

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: Pisut Painmanakul

Role: advisor

Created: 2009

Modified: 2557-04-06

Issued: 2014-04-06

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Master of Science

Level: Master's Degree

Descipline: Environmental Management

Grantor: Chulalongkorn University

©copyrights Chulalongkorn University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	Nattawin_ch.pdf	2.53 MB	23	2026-05-26 18:16:01

ใช้เวลา

0.034639 วินาที