海上油氣集輸-污水處理系統(tǒng)

油氣集輸工藝----水處理系統(tǒng)目錄第一節(jié)污水處理工藝流程第二節(jié)沉降處理第三節(jié)除油第四節(jié)過濾第五節(jié)深度凈化第一節(jié)污水處理工藝流程1、海上油氣生產(chǎn)污水來源一、概述工藝流程中的生產(chǎn)污水〔地層水〕水源井水：油井作業(yè)開排系統(tǒng)中聚集的臟水雨水甲板積聚水污水來源2、含油污水的水質分散油：油珠直徑較大，為10~100μm易于從污水中別離出來被除去。乳化油：在污水中分散的粒徑很小，為0.1~10μm，屬于“O/W〞水包油型乳狀液。溶解油：直徑小于0.1μm。由于在水中的溶解度很小，為5~15mg/L，這局部油是不容易除去的。離子：陽離子常見的有Ca2+，Mg2+、Ba2+、Sr2+等，陰離子有CO32-、Cl-、SO42-等。一旦污水所處的物理條件〔溫度、壓力等〕發(fā)生變化或化學成分發(fā)生變化，均可能引起結垢。有害氣體：O2、CO2、H2S等，其中氧是很強的氧化劑，它易使而價鐵離子氧化成三價鐵離子，從而形成沉淀。CO2能與鐵反響生成碳酸鐵Fe2(CO3)3沉淀，H2S與鐵反響那么生成腐蝕產(chǎn)物——黑色的硫化亞鐵。細菌：硫酸鹽復原菌、腐生菌和鐵細菌。這些細菌均能引起對污水處理、回注設備及管匯的腐蝕和堵塞。污油泥：對于出沙油田存在。一、概述一、概述2、含油污水處理的目的及要求1〕目的：到達排放或/和回注標準，同時應考慮防止系統(tǒng)內腐蝕。2〕水質要求：污水排放水質要求：渤海海域要求平均污水排海含油不大于30ppm，一次性最大不超過50ppm；南海海域為平均污水排海含油不大于50ppm，一次性排海不超過75ppm。污水回注指標：埕北油田項目指標項目指標懸浮固體顆粒含量，mg/L≤5濾膜系數(shù)>10含油，mg/L≤30顆粒分布D≤5μm,P≥80%溶解氧，mg/L≤0.5SRB,個/ml≤104總鐵，mg/L≤0.5TGB,個/ml≤103硫化物，mg/L≤10一、概述秦皇島32-6的污水回注指標：含油量<30ppm；總鐵含量≤0.5mg/L；TGB<104pc/ml、SRB<25pc/ml；硫化物含量≤2mg/L；溶解氧≤0.1mg/L；懸浮固體顆粒含量≤5mg/L，粒徑≤4μm；平均腐蝕率≤0.076mm/a。3、COD污水處理指標工業(yè)廢水中含有大量有機物和無機物，在生物和化學反響過程中，消耗了水中的氧氣，這種耗氧指標叫BOD(BiochemicalOxygenDemand)即生化需氧量。COD(ChemicalOxygenDemand)即化學需氧量，同樣反映水中物質耗氧情況，且由于COD測試的方法只需要幾個小時，所以往往應用COD指標來控制污水指標。BOD和COD測試方法，可依照國家標準執(zhí)行：GB11914-89〔200〕二、污水處理的方法處理方法特點沉降法靠原油顆粒和懸浮雜質與污水的密度差實現(xiàn)油水渣的自然分離，主要用于除去浮油及部分顆粒直徑較大的分散油及雜質混凝法在污水中加入混凝劑，把小油粒聚集成大油粒，加快油水分離速度，可除去顆粒較小的部分散油氣浮法向污水中加入氣體，使污水中的乳化油或細小的固體顆粒附著在氣泡上，隨氣泡上浮到水面，實現(xiàn)油水分離過濾法用石英砂、無煙煤、濾芯或其他濾料過濾污水除去小顆粒油粒及懸浮物生物處理法靠微生物來氧化分解有機物，達到降解有機物及油類的目的漩流器法高速旋轉重力分離，脫出水中含油1、沉降法：用于除去浮油及局部顆粒直徑較大的分散油。由于水中油珠相對密度小而上浮，水下沉，油與水就別離開來。油珠上浮速度公式：

式中W—油珠上升速度，m／s；—污水中油珠上浮速度降低系數(shù)，取=0.95；—分別為污水與油的密度，kg/m3；g—重力加速度，m/s2；—油珠直徑，m；—污水的動力粘度系數(shù)，kg/(m﹒s)—考慮水流不均勻、紊流等因素的修正系數(shù)，一般取=1.35~1.50。根據(jù)該速度就能大致確定污水沉降罐的沉降速度V，即沉降速度V不能大于或等于油珠上浮速度W，否那么油珠就將浮不上來，而被水帶到水管中去，或是油珠在水中懸浮著。沉降法能除去直徑較大的油珠。沉降法除油一般在沉降罐、沉降艙等中進行。二、污水處理的方法二、污水處理的方法2、混凝法：向污水中參加化學混凝劑〔反向破乳劑〕使乳化液破乳，使油顆粒發(fā)生凝聚，油珠變大，上浮速度加快。3、氣浮法：向污水中通入或在污水中產(chǎn)生微細氣泡，使污水中的乳化油或細小的固體顆粒附在空氣泡上，隨氣泡一起上浮到水面，然后采用機械的方法撇除，到達油水別離的目的。氣浮法按采用的供氣方式不同又可分為以下幾種方法：二、污水處理的方法1〕溶氣氣浮：使氣體在一定壓力下溶于含油污水中，并到達飽和狀態(tài)，然后再突然減壓，使溶于水中的氣體以微小氣泡的形式從水中逸出的氣浮。2〕電解凝聚氣浮法：是把含有電解質的污水作為被電解的介質，在污水中通入電流，利用通電過程的氧化,復原反響使其被電解形成微小氣泡，進而利用氣泡上浮作用完成氣浮別離。這種方法不僅能使污水中的微小固體顆粒和乳化油得到凈化，而且對水中的一些金屬離子和有機物也有凈化作用。3〕機械碎細氣浮法：是海上油田應用較廣泛的方法，是采用機械混合的方法把氣泡分散于水中。葉輪式氣浮法：在葉輪式氣浮裝置的運行中，污水流入水箱，葉輪旋轉產(chǎn)生的低壓使水流入葉輪。葉輪旋轉,起泵的作用，把水通過葉輪周圍的環(huán)形微孔板甩出，于是裝葉輪的立管形成了真空，使氣從水層上的氣頂進入立管，同時水也進入立管，水氣混合，被一起高速甩出。當混合流體通過微孔板時，剪切力將氣體破碎為微細氣泡。氣泡在上浮過程中，附著到油珠和固體顆粒上。氣泡通過水面冒出，油和固體留在水面，形成的泡沫不斷地被緩慢旋轉的刮板刮出槽外，氣體又開始循環(huán)。噴嘴式氣浮法：噴嘴式氣浮裝置的結構與葉輪式氣浮裝置類似，多有四個串聯(lián)一起的氣浮室。噴嘴式氣浮法的根本原理是利用水噴射泵，將含油污水作為噴射流體，當污水從噴嘴以高速噴出時，在噴嘴處形成低壓區(qū)，造成真空，空氣就被吸入到吸入室。噴嘴式氣浮要求有0.2MPa以上的壓力，當高速的污水流入混合段時，同時將吸入的空氣帶入混合段，并將空氣剪切成微小氣泡。在混合段，氣泡與水相互混合，經(jīng)擴散段進入浮選池。在氣浮室，微小氣泡上浮并逸出水面，同時將乳化油帶至水面加以去除。在噴嘴式氣浮污水處理中，噴嘴的位置直接影響除油效果，噴嘴入水較深為好。另外，噴嘴與氣浮室之間要有一段較長的管道，使水和氣有充分接觸混合的時間，增加溶氣量，提高氣浮效率。二、污水處理的方法二、污水處理的方法4〕各種氣浮法的特點與油田污水的其它處理方法比較，氣浮法具有停留時間短，處理速度快、除油效率高和占地面積小等優(yōu)點，適于海上油田污水處理。各種氣浮法各有其優(yōu)缺點，氣浮方法的選用要根據(jù)處理量、來水特點、出水水質要求、操作條件、動力消耗等進行綜合分析比較，選用較適合的氣浮污水凈化方法。機械碎細氣浮法是在油田污水處理中應用最廣泛的氣浮污水凈化方法。機械碎細氣浮法是晚于溶氣氣浮法出現(xiàn)，但其應用是遠比溶氣氣浮法更加廣泛、高效的污水處理工藝：(a)噴嘴式氣浮法除油效率高，電耗低，結構緊湊占地面積少，但對循環(huán)水的壓力、水質和動力等運行條件要求較高，適于污水處理量小，水質要求不高、運行條件好的情況下采用。(b)葉輪式氣浮法溶氣量大，溶氣率都在600%以上；停留時間短，僅為4~5min；除油效率高；造價低，四級葉輪式氣浮裝置的除油效率相當于或高于單級溶氣氣浮裝置，而其造價僅為前者的60%；適于處理不同含油量的油田污水，但是入口含油量要求不能大于2000mg/L。葉輪式氣浮法是現(xiàn)在國內外應用最廣泛的油田污水處理工藝。油田污水氣浮處理工藝要與其它污水處理方法結合采用，如氣浮助劑、混凝劑和發(fā)泡劑等可以大大提高氣浮法的效率。二、污水處理的方法4、過濾法：通過濾料床的物理和化學作用來除去污水中的微小懸浮物和油珠及被殺菌劑殺死的細菌及藻類等。過濾法是一種用于含油污水深度處理的方法。污水經(jīng)過自然沉降除油，氣浮別離，混凝沉降后，再經(jīng)過濾進一步處理，就可到達污水排放或回注油層的標準。作用機理：一方面是通過濾料的機械篩濾作用，把懸浮固體、油珠及細菌及藻類等截留到濾料外表，或轉到先前被截留在濾料內的絮凝體外表；另一方面，通過濾料的電化學特性把懸浮固體顆粒、油珠及細菌藻類等吸附在濾料的外表上。濾料：濾料的粒徑、級配、厚度對過濾效果有直接影響。濾料的級配是指不同粒徑的濾料所占的比例，適當?shù)臑V料級配是取得良好的過濾效果的前提。濾料的種類很多，以石英砂應用最廣泛，常用的還有無煙煤、石榴石、磁鐵礦、聚苯乙烯球粒、陶粒、核桃殼等。對濾料的選材有以下要求：①具有足夠的機械強度，在反沖洗時不產(chǎn)生嚴重的磨損和破碎現(xiàn)象；②具有穩(wěn)定的化學性質，不與水發(fā)生化學反響；③具有一定的顆粒和適當?shù)目紫抖?。濾料的處理：當過濾裝置工作一定時間后，濾料的孔隙會被油粒和雜質所堵塞，這時污水通過濾料的水頭損失大大增加，因此需要對濾料層進行反沖洗，以恢復濾料層的工作能力。二、污水處理的方法5、生物處理法：用微生物氧化分解有機物這種作用來處理污水的方法就叫做生物處理法。目前生物處理法主要用來處理污水溶解的有機污染物和膠體的有機污染物。在處理含油污水時，如果要求排放標準很高那么可用生物處理法進行深度處理。生物處理法與化學法相比，具有經(jīng)濟、高效等優(yōu)點。生物處理法有好氣生物處理法和厭氣生物處理法兩種。生物處理法對被處理的污水水質有以下的具體要求：①水的pH值：對于好氣生物處理，要求水的pH值在6~9之間。對于厭氣生物處理，水的pH值在6.5~7.5之間。②污水溫度：溫度也是一個主要因素。對大多數(shù)微生物來講，適宜的溫度在20~40℃。③養(yǎng)料：微生物生長繁殖除需要碳水化合物作為食料外，還需要一些無機元素如氮、磷、硫、鉀、鈣、鎂、鐵等，因此用生物法處理含油污水時，需投加適量的營養(yǎng)物。④有害物質：污水中不能含有過多的有害物質，如酚、甲醛、氰化物、硫化物以及銅、鋅、鉻離子等。用生物法處理含油污水時，首先需對微生物進行馴化，使其能適應含油污水的環(huán)境。二、污水處理的方法6.水力旋流器法：水力旋流器進行污水處理，是讓含油污水在一個圓錐筒內高速旋轉，由于油水密度不同，密度大的水受離心力的作用甩向圓錐筒筒壁，而密度稍小的油滴那么被擠向筒的中心，因此油和水可以從不同的出口分別流出，到達使含油污水脫油的目的。二、污水處理的方法水利旋流法的影響因素：油水密度差油滴尺寸粘度溫度進口含油量進口流量二、污水處理的方法二、污水處理的方法油田處理設備設計參數(shù)實際操作參數(shù)處理效果處理量臺數(shù)×104bbl/d壓力psi溫度℃處理量臺數(shù)×104bbl/d壓力psi溫度℃水中含油量mg/L惠州26-1水力旋流器2×79.220～34惠州32-3水力旋流器1×61×4.22401206.810～27陸豐13-1水力旋流器1×61×52401206.410～37西江24-3西江30-2水力旋流器2×3.7230932.614～41流花11-1水力旋流器6×524012014.639～47陸豐22-1水力旋流器3×42901257.518～32南海東部油田水動力旋流器污水處理統(tǒng)計表

1、典型流程污水處理工藝流程，可以理解為用管線、泵等將所選的含油污水處理裝置連接到一起，含油污水通過逐級處理脫除含油污水中的有害物質。這種管線、泵等及含油污水處理裝置的組合，就是含油污水處理流程。三、污水處理流程污水沉降艙斜板隔油器水利旋流器加氣浮選器過濾器凈化水緩沖罐2、目前海上油田所采用的污水處理流程實例三、污水處理流程埕北油田污水處理流程聚結器入口前參加絮凝劑，在聚結器中，通過絮凝和重力別離。三、污水處理流程三、污水處理流程含油（ppm）聚結器浮選器過濾器備注入口設計<3000<100<10實際含油選用處理量為3600方/天實際<3000100-30030-50出口設計<100<10<5實際100-30030-5015-30埕北油田污水處理參數(shù)三、污水處理流程秦皇島32-6油田污水處理流程三、污水處理流程FPSO并靠外輸三、污水處理流程開式生化處理流程圖

3、污水處理流程的日常監(jiān)控操作人員要嚴格按照生產(chǎn)水處理系統(tǒng)巡回撿查路線圖和規(guī)定巡撿，防止出現(xiàn)設備漏撿，對各單機設備按照單機設備的正常監(jiān)控程序執(zhí)行。監(jiān)控生產(chǎn)水處理系統(tǒng)各設備的動態(tài)變化和運行狀態(tài)，確保壓力、液位、溫度、流量及收油情況等正常。隨時進行流程動態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)問題早處理、早反響，防止不必要的生產(chǎn)事故。通過聽、看、聞、摸分析設備的運轉狀態(tài)，確保各種泵類的運行狀態(tài)和相關的壓力、流量、振動、電流、電壓等參數(shù)的變化正常。發(fā)現(xiàn)問題及時處理、反映。實施監(jiān)測處理流程中各設備進出口的水質狀況，必要時進行化驗，確保水質合格。對各處理設備的進出口水質的含油情況每天化驗一次，對排?；蜃⑺某隹诎凑找筮M行化驗。生產(chǎn)水處理系統(tǒng)各種報警信號確實認和處理。操作人員在日常巡檢過程中，對生產(chǎn)水處理系統(tǒng)相關的設備進行油氣泄漏檢查，嚴防跑、冒、漏、滴現(xiàn)象的發(fā)生?，F(xiàn)場操作人員定期對生產(chǎn)說處理系統(tǒng)現(xiàn)場儀表進行排液，防止由于管線集液冷凝、凍結導致儀表控制失靈，造成惡性生產(chǎn)事故。現(xiàn)場操作人員定期對生產(chǎn)水處理系統(tǒng)的電伴熱系統(tǒng)進行檢查〔冬季〕。三、污水處理流程第二節(jié)沉降處理一、混凝機理1、混凝的概念：指“凝聚〞和“絮凝〞過程。凝聚：一般認為水中膠體失去穩(wěn)定性，即“脫穩(wěn)〞的過程稱為“凝聚〞；絮凝：而脫穩(wěn)膠體中粒子及微小懸浮物聚集的過程稱為“絮凝〞。2、混凝劑1〕混凝劑的定義、性能污水中的固體懸浮物、膠體顆?？捎没炷齽┏ァＤ苁顾泄腆w懸浮物形成絮凝物而下沉的物質叫混凝劑。由于固體懸浮顆粒外表帶負電荷，互相排斥，所以不易聚結下沉?；炷齽┑淖饔茫阂皇侵泻凸腆w懸浮顆粒外表負電荷；另一個使使失去負電荷的固體懸浮顆粒迅速聚結下沉。起前一個作用的化學藥劑為凝聚劑，起后一個作用的化學藥劑為絮凝劑。2〕凝聚劑：定義：凝聚劑主要為無機陽離子聚合物，如羥基鋁、羥基鐵和羥基鎬。此外還有鐵鹽和鋁鹽，如三氯化鐵、硫酸鋁等。哲學無機鹽及其聚合物都可發(fā)生水解作用，產(chǎn)生多核羥橋絡離子，中和水中固體懸浮顆粒外表的負電荷。應用：無機鹽凝聚劑中，鐵鹽和鋁鹽應用最為廣泛。鐵鹽適用的pH值范圍廣，形成的礬花大，比重大，沉降快，且不受水溫影響，凈化效果較好。鋁鹽形成的礬花小，比重輕，沉降慢，適應的pH值范圍小。藥劑：無機鹽陽離子聚合物凝聚劑，如聚合鋁〔PAC〕，聚合鐵是一類具有開展前途的凝聚劑，對水質的適應性強，使用的pH值范圍廣，形成礬花大，形成速度快，沉積快，投量少，凈化效果好，且不受水溫影響。3〕絮凝劑：主要是有機非離子型＆陰離子型的水溶性聚合物。如聚丙烯酰胺、聚乙二醇、羧甲〔乙〕基淀粉、羧乙基纖維素等。有機高分子助凝劑都是線性聚合物，具有巨大的線性分子結構，每個分子上有多個鏈節(jié)，可以通過吸附作用二橋接在水中的固體顆粒外表，使它們聚結在一起而迅速下沉。一、混凝機理2〕混凝劑的凈化機理污水中物質存在形態(tài)①懸浮狀態(tài)：處于懸浮狀態(tài)的粒子，直徑大于1μm。如泥沙顆粒，分散油滴、細菌〔SRBTGB〕等。②膠體狀態(tài)：處于膠體狀態(tài)的粒子直徑為1～0.1μm之間。這些粒子的性能完全服從于膠體的性質規(guī)律。如粘土微粒、土壤腐殖質、乳化油、金屬氫氧化物等。③溶解狀態(tài)：處于此狀態(tài)的離子直徑小于0.1μm，就是所謂的真溶液，以離子或分子狀態(tài)存在于水中。如溶解性氣體〔H2S、CO2、O2〕、有機物和溶解性無機鹽等。混凝凈化機理：以上三種狀態(tài)的粒子，以分子狀態(tài)存在的溶液，不影響水質，而以懸浮狀態(tài)存在的懸浮物溶液容易處理，最難處理的是膠體。膠體溶液十分穩(wěn)定，它在水中作無規(guī)那么布朗運動，膠體顆粒的自身重力已不起作用。同時，膠體顆粒本身還帶有同種電荷，相互排斥，要使膠體顆粒相互凝聚成大顆粒而沉降，必須中和其外表電荷，使膠體成為中性。因此就必須用混凝劑將它們凝聚成大顆粒，利用沉降或浮選法將其去除。一、混凝機理3、混凝劑對水中膠體顆粒的混凝作用：電性中和、吸附橋架和卷掃作用。這三種作用以何者為主，取決于混凝劑的種類、投加量、水中膠體粒子的性質、含量和水的pH值等因素。一、混凝機理1〕電性中和：要使膠體顆粒通過布朗運動相互碰撞聚集，就必須消除顆粒外表同性電荷的排斥作用，亦稱“排斥能峰〞。降低排斥能峰的方法是降低或消除膠體顆粒的ζ電位，即在水中投入電解質便可達此目的。含油污水中膠體顆粒大都帶負電荷，故通常投入的電解質—凝聚劑是帶正電荷的離子或聚合離子，如Na+、Ca2+、Al3+等。2〕吸附橋架：不僅帶異性電荷的高分子物質(即絮凝劑)與膠體顆粒具有強烈地吸附作用，不帶電的甚至帶有與膠粒同性電荷的高分子物質與膠粒也有吸附作用。當高分子鏈的一端吸附了某一膠粒后，另一端又吸附了另一膠粒，形成“膠粒—高分子—膠粒〞的絮體。高分子物質在這里起到了膠粒與膠粒之間相互結合的橋梁作用，故稱吸附橋架。起橋架作用的高分子都是線性高分子且需要一定長度，當長度不夠時，不能起到顆粒間橋架作用，只能單個吸附膠粒。3〕網(wǎng)掃作用：當水中投加的混凝劑量足夠大，便可形成大量絮體。成絮體的線性高分子物質，不僅具有一定長度，且大都有一定量的支鏈，絮體之間也有一定的吸附作用?；炷^程中在相對較短的時間內，在水體中形成大量絮體，趨向沉淀，便可以網(wǎng)捕，卷掃水中的膠體顆粒，以致產(chǎn)生凈化沉淀別離，這種作用根本上是一種機械作用。一、混凝機理1、混合投藥口的位置和混合設備的選擇必須使參加的混凝劑與水急劇、充分混合，如投加兩種及兩種以上混凝劑或助凝劑時，應事先進行配伍性試驗。靜態(tài)簡易管式混合器，其噴嘴流速3~4m/s，靜態(tài)葉片渦流形式的管式混合器?；旌蠒r問一般為10~20s左右，混合管線流速為1.0~1.5m/s。二、混凝工藝簡易管式混合器示意圖

葉片渦流管式混合器示意圖

2、反響：油田污水處理站一般不設單獨的反響構筑物，大都是反響與別離(沉淀)合建在一起的臥式或立式混凝沉降設施。反響局部從反響的水力原理上分為旋流式中心反響器和渦流式中心反響器，及旋流渦流組合式反響器。1〕旋流式中心反響器：有效反響時間一般為8～15min，噴嘴進口流速2~3m/s。也可根據(jù)原水水質情況，投加的混凝藥劑性能通過實驗確定。二、混凝工藝旋流式中心反響器工藝結構圖1—進水口；2—噴嘴；3—防沖導流板；4—整流格板；5—出口配水；6—排污口2〕渦流式中心反響器：有效反響時間一般為6～10min，進水管流速0.8～1.0m/s，錐底夾角口為30o～45o。二、混凝工藝圖6-19渦流中心反應器工藝結構圖經(jīng)重力除油或其他除油設備初步凈化后的污水參加混凝劑，通過進水管道混合后分別進入兩種型式的中心反響筒。反響后形成礬花的污水經(jīng)布水管進入混凝沉降罐沉降別離局部，對下向流沉降罐，反響器采用上配水式，污水經(jīng)多點配水喇叭口均勻分配至配水斷面。污水在自上而下流動過程中，污油攜帶大局部懸浮物上浮至油層，經(jīng)出油管流出。局部相對密度比較大的懸浮物下沉至罐底。因此，混凝沉降包括：上浮除去油和懸浮物，下沉局部懸浮物，一般認為假設污水中油是主要污染指標，固體懸浮物為次要污染指標，多采用下向流模式，這種罐也稱混凝除油罐；假設污水中主要污染指標是固體懸浮物，而油是次要污染指標，常采用上向流(也稱逆向流)模式，通常叫做混凝沉降罐，其意義是以除固體懸浮物為主。三、沉降別離工藝1、下向流混凝沉降罐工藝結構簡介〔如以下圖〕2、上向流混凝沉降罐工藝結構簡介：重力式上向流混凝沉降罐為立式裝配。設備中心的中下部為混凝反響局部；環(huán)空底部為集泥、排污和沖洗系統(tǒng)，中部為下向逆流配水系統(tǒng)，上部為逆流斜板(管)別離局部；設備中上部為周向斜擋板集水局部，設備上部為浮渣污油加熱收除系統(tǒng)。圖6-20為上向流混凝沉降罐工藝結構示意圖。三、沉降別離工藝立式斜板除油罐結構圖1一進水管；2一中心反響筒；3一配水管；4一集水管；5一中心柱管；6一出水管；7一波紋斜板組；8一溢流管；9一集油槽；10一出油管；U一排污管上向流混凝沉降罐工藝結構圖1—進水口；2—收油口；3—出水口；4—呼吸口；5—排污口；6—進料口；7—人孔；8—沖洗口；9—蒸汽回水口；10—密封口3、壓力式混凝逆流沉降罐工藝結構簡介壓力式混凝逆流沉降罐為臥式裝配。設備首段為組合式混凝反響局部，外側環(huán)空為旋流反響，內側錐形空間為渦流反響；中段為整流過渡和配液區(qū)，中后段為逆流斜板(管)沉降別離區(qū)，后段為集水出流局部。設備中段、中后段上部為浮渣、污油收除內件，中部為配水別離內，下部為污泥集聚和排除內件。三、沉降別離工藝壓力式逆向流沉降罐工藝結構圖1—進水口；2—出水口；3—收油口；4—平安口5—排污口；6—進料口；7—人孔；8—沖洗水口9—蒸氣回水口；10—放空口第三節(jié)除油含油污水除油的主要方法有：重力沉降法、物理化學法、化學混凝法、粗?；ā⑦^濾法、浮選法、活性炭吸附法、生物法、電磁法。1、根本原理：自然除油是屬于物理法除油范疇，是一種重力別離技術。重力別離法處理含油污水，是根據(jù)油和水的密度不同，利用油和水的密度差使油上浮，到達油水別離的目的。含油污水在這種重力別離池中的別離效率為：

式中E—油珠顆粒的別離效率；—油珠顆粒的上浮速度；Q/A—外表負荷率；Q—處理流量；A—除油設備水平工作面積。這里的別離效率是以大于浮升速度的油珠顆粒去除率來表示的，也就是除油效率。外表負荷率Q／A，是一個重要參數(shù)，當除油設備通過的流量Q一定時，加大外表積A，可以減小油珠顆粒的上浮速度，這就意味著有更小直徑的油珠顆粒被別離出來，因此加大外表積A，可以提高除油效率或增加設備的處理能力。一、自然除油浮升速度可用斯托克斯公式計算：式中u—油珠顆粒的浮升速度，m／sg—重力加速度，m／s2；—污水的動力粘度，Pa·s；—分別為污水和油的密度，kg／m3；—油珠顆粒直徑，m。由斯托克斯公式可知，假設污水中的油珠顆粒直徑、污水密度、油的密度和水溫一定時，那么油珠顆粒的浮升速度亦為定值，除油效率與油珠顆粒的浮升速度成正比，與外表負荷率成反比。一、自然除油2、裝置結構：自然除油設施—般兼有調儲功能，其油水別離效率不夠高，通常工藝結構采用下向流設置。如下圖，立式容器上部設收油構件，中上部設配水構件，中下部設集水構件，底部設排污構件。一、自然除油自然除油罐結構圖1—進水管；2—中心反響管；3—配水管；4—集水管；5—中心管柱；6—出水管；7—溢流管；8—集油槽；9—出油管；10—排污管1、原理：斜板(管)除油是目前最常用的高效除油方法之一。1〕淺層沉淀/淺池理論：通俗的講，假設將水深為H的除油設備分隔為n個水深為H/n的別離池，而當別離池的長度為原除油別離區(qū)長度的1/n時，便可處理與原來的別離區(qū)同樣的水量，并到達完全相同的效果。為了讓浮升到斜板(管)上部的油珠便于流動和排除，把這些淺的別離池傾斜一定角度(通常為45o～60o)，超過污油流動的休止角。這就形成了所謂的斜板(管)除油器。假設除油設備的高度為H，油珠顆粒別離時間為t，那么外表負荷率可表示為Q／A＝H／t，將其代人別離效率公式，可得：從上式可見：重力別離除油設備的除油效率是其別離高度的函數(shù)，減小除油設備的別離高度，可以提高除油效率。在其他條件相同時，除油設備的別離高度越小，油珠顆粒上浮到外表所需要的時間就越短，因此在油水別離設備中加設斜板，增加別離設備的工作外表積，縮小別離高度，從而可提高油珠顆粒的去除效率。二、斜板除油器在理論上，加設斜板不管其角度如何，其去除效率提高的倍數(shù)相當于斜板總水平投影面積比不加斜板的水面面積所增加的倍數(shù)。當然，實際效果不可能到達理想的倍數(shù)，這是因為存在著斜板的具體布置、進出水流的影響、板間流態(tài)的干擾和積油等因素。但是，由于斜板的存在，增大了濕周，縮小了水力半徑，因而雷諾數(shù)(Re)較小，這就創(chuàng)造了層流條件水流較平穩(wěn)，同時弗勞德數(shù)(Fr)較大，更有利于油水別離，這就是斜板除油所以成為高效設備的原因。2〕設備：斜板除油裝置根本上可以分為立式和平流式兩種，如立式斜板除油罐和平流式斜板除(隔)油罐(池)。在油田上常用的是立式斜板除油罐和平流式斜板除油罐。二、斜板除油器二、斜板除油器2、斜板除油裝置1〕立式斜板除油器：立式斜板除油罐的結構型式與普通立式除油罐根本相同，其主要區(qū)別是在普通除油罐中心反響筒外的別離區(qū)一定部位加設了斜板組。綏中36-1處理廠采用的就是立式斜板除油罐。工作原理：含油污水從中心反響筒出來之后，先在上局部離區(qū)進行初步的重力別離，較大的油珠顆粒先行別離出來，然后污水通過斜板區(qū)，油水進一步別離。別離后的污水在下部集水區(qū)流入集水管、聚集后的污水由中心柱管上部流出除油器。在斜板區(qū)別離出的油珠顆粒上浮到水面，進入集油槽后由出油管排出到收油裝置。立式斜板除油罐結構圖1一進水管；2一中心反響筒；3一配水管；4一集水管；5一中心柱管；6一出水管；7一波紋斜板組；8一溢流管；9一集油槽；10一出油管；U一排污管材質：斜板材質應是在污水中長期浸泡不軟化、不變形、耐油、耐腐蝕的材料。常用的斜板規(guī)格有多種：一種是板長1750mm，板寬750mm，板厚1.5～1.9mm，每塊板有6個波，波長130mm，波高15～25mm，波峰處的夾角101o；另一種是板長1550mm，板寬650mm，板厚1.2～1.6mm，每塊板有11個波，波長59mm，波高25～30mm；還有一種是板長1360mm，板寬760mm，板厚1.6～1.9mm，每塊板有5～8個波，波長120mm左右，波高15～25mm。為安裝和檢修方便?？砂研卑迤囱b成假設干個斜板組塊。主要設計參數(shù)：斜板間距80～100mm，斜板傾角45o～60o，斜板水平投影負荷1.5×10-4～2.0×10-4m3/(s·m2)，其他設計數(shù)據(jù)與普通除油罐根本相同。二、斜板除油器波紋板的布置二、斜板除油器二、斜板除油器二、斜板除油器2、平流式斜板隔油池平流式斜板隔油池是在普通的平流式隔油池中加設斜板組所構成的，如下圖。這種隔油池一般是由鋼筋混凝土做成的池體，池中波紋斜板大多呈45o安裝。進入的含油污水通過配水堰、布水柵后均勻而緩慢地從上而下經(jīng)過斜板區(qū)，油、水、泥在斜板中進行別離，油珠顆粒沿斜板組的上層板下，向上浮升滑出斜板到水面，通過活動集油管槽收集到污油罐，再送去脫水，泥砂那么沿斜板組的下層斜板面滑向集泥區(qū)落到池底，定時排除；圖6-9平流式斜板隔油池構造圖1－配水堰；2－布水柵；3－斜板；4－集泥區(qū)；5－出水槽；6－集油管別離后的水，從下局部離區(qū)進入折向上部的出水槽，然后排出或送去進一步處理，由于高程上布置的原因，污水進入下一步處理工序，往往需要用泵進行提升。二、斜板除油器由撇油管、隔板、沉砂室、導流板、組合板等構成1、粗?；?聚結)除油機理所謂粗?；褪鞘购臀鬯ㄟ^一個裝有填充物(也叫粗?；牧?的裝置，在污水流經(jīng)填充物時，使油珠由小變大的過程。經(jīng)過粗粒化后的污水，其含油量及污油性質并不變化，只是更容易用重力別離法將油除去。粗?；幚淼膶ο笾饕撬械姆稚⒂?，粗粒化除油是粗?；跋鄳某两颠^程的總稱。經(jīng)過有關學者的大量研究，采用粗粒化法(也稱聚結)可到達增大油珠粒徑的目的。但其作用機理還有統(tǒng)一的定論，但大家所認可的有兩個方面：即“潤濕聚結〞和“碰撞聚結〞。潤濕聚結：其理論建立在親油性粗粒化材料的根底上。當含油污水流經(jīng)由親油性材料組成的粗粒化床時，分散油珠便在材料外表潤濕附著，這樣材料外表幾乎全被油包住，再流來的油珠也更容易潤濕附著在上面，因而附著的油珠不斷聚結擴大并形成油膜。由于浮力和反向水流沖擊作用，油膜開始脫落，于是材料外表得到一定更新。脫落的油膜到水相中仍形成油珠，該油珠粒徑比聚結前的油珠粒徑要大，從而到達粗?；哪康?。例如用聚丙烯塑料球及無煙煤作粗?；牧系木劢Y，就是屬于“潤濕聚結〞。三、粗?；簿劢Y〕除油碰撞聚結：其理論建立在疏油材料根底上。無論由粒狀的或是纖維狀的粗?；牧辖M成的粗粒化床，其空隙均構成互相連續(xù)的通道，尤如無數(shù)根直徑很小交錯的微管。當含油污水流經(jīng)該床時，由于粗?；牧鲜鞘栌偷?，兩個或多個油珠有可能同時與管壁碰撞或互相碰撞，其沖量足可以將它們合并成為一個較大的油珠，從而到達粗?；哪康摹＠缟呒y石及陶粒作的粗?；牧系木劢Y就是屬于“碰撞聚結〞。應用：無論是親油的或是疏油的材料，兩種聚結都是同時存在的，只是前者以“潤濕聚結〞為主，也有“碰撞聚結〞，原因是污水流經(jīng)粗粒化床時，油珠之間也有碰撞；后者以“碰撞聚結〞為主，也有“潤濕聚結〞，原因是當疏油材料外表沉積油泥時，該材料便有親油性，自然有“潤濕聚結〞現(xiàn)象。因此無論是親油性材料或是疏油性材料只要粒徑適宜，都有比較好的粗?；Ч?。三、粗?；簿劢Y〕除油三、粗?；簿劢Y〕除油材料名稱潤濕角相對密度潤濕角測定條件聚丙烯7°38′0.91水溫44℃，介質為凈化后含油污水；潤濕劑為原油無煙煤13°18′1.60陶粒72°42′1.50石英砂99°30′2.66蛇紋石72°9′2.522、粗?；牧?聚結板材)的選擇：粗?；牧蠌男螤顏砜捶至畹暮屠w維狀的兩大類粗粒化材料物性表粗粒化材料選擇原那么為：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；盡量采用相對密度大于l的材料；貨源充足，加工、運輸方便，價格廉價；粒徑3~5mm為宜。聚結板材通常可采用聚氯乙烯、聚丙烯塑料、玻璃鋼、普通碳鋼和不銹鋼等。一般說來，聚丙烯和玻璃鋼塑料聚結板屬濕潤聚結范疇；純聚丙烯板材，當吸油接近飽和時纖維周圍會產(chǎn)生油水界面引起的分子膜狀薄油膜，吸油趨于平衡，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。碳鋼和不銹鋼聚結板材屬碰撞聚結范疇，板材外表經(jīng)過特殊處理后，親水性能良好。不銹鋼板聚結效果優(yōu)于碳鋼板，其運行壽命也大于碳鋼板，但不銹鋼板造價遠高于碳鋼板。三、粗粒化〔聚結〕除油3、粗粒化(聚結)裝置單一的粗?；脱b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。組合式粗?；脱b置一般為臥式，裝置首端為配水局部，中部為粗?；植?，中后部為斜板(管)別離局部，后部為集水局部。三、粗?；簿劢Y〕除油圖6－10(a)粗粒化除油器工藝原理圖l-進水口；2-出水口；3-排污口；4-污油口；5-進料口；6-蒸氣回水口；7-安全閥；8-出水擋板聚結別離器：采用臥式壓力聚結方式與斜板(管)除油裝置結合除油。原水進入裝置首端，通過多喇叭口均勻布水，水流方式橫向流經(jīng)三組斜交錯聚結板，使油珠聚結，懸浮顆粒增大，然后再橫向上移，自斜板組上部均布，經(jīng)斜板分離，油珠上浮集聚，固體懸浮物下沉集聚排除，凈化水由斜板下方橫向流人集水腔。三、粗?；簿劢Y〕除油聚結分離器工藝原理圖l一進水口；2一出水口；3一粗?；?；4一污油口；5一進料口；6一蒸氣回水口；7一安全閥；8一出水擋板1、氣浮除油的根本工作原理：在含油污水中通入空氣(或天然氣)設法使水中產(chǎn)生微細氣泡，使污水中顆粒為0.25～25μm的乳化油和分散油或水中懸浮顆粒粘附在氣泡上，隨氣體一起上浮到水面并加以回收，從而到達含油污水除油除懸浮物的目的。1〕油粒和懸浮物具有吸附氣泡上浮的性能：當天然氣被射流器吸入并在浮選器內形成微氣泡時，由于含油污水中的油粒和懸浮物為疏水性，且油粒比重小于1，便會立即吸附到微氣泡外表，并以0.5～0.9m/s的高速上浮別離,在液面上形成浮渣層。2〕過濾原理：生產(chǎn)水中的油和懸浮物在浮上時脫油，水那么向下作層流，并從浮選器下部的出水口流出，由于水向下流動時必須穿過上升的微氣泡層，因此如果向下流動的水中存在油粒和絮凝的懸浮物，必然會被上升的氣泡吸附“過濾〞，并送到液面浮渣層。3〕微氣泡原理：根據(jù)原理1)推斷，假設要將污水中的分散狀的油粒〔包括經(jīng)破乳后，乳化油變成粒徑大的油粒〕和大小不一的礬花最大限度的被氣泡所吸附，最有效的技術措施就是要能夠在污水中不斷的釋放〔供給〕粒徑比較理想的微氣泡。四、氣浮除油(除懸浮物)四、氣浮除油(除懸浮物)2、浮選劑：為使污水中有些親水性的懸浮物用氣浮法別離，那么應在水中參加一定量的浮選劑使懸浮物外表變?yōu)槭杷晕镔|，使其易于粘附在氣泡上去除。浮選劑是由極性-非極性分子組成，為外表活性物質，例如含油污水中的環(huán)烷酸及脂肪酸都可起浮選劑作用。有時水中乳化油量較高時，氣浮之前還需加混凝劑進行破乳，使水中油呈分散油狀態(tài)以便于氣泡粘附易于用氣浮法別離。四、氣浮除油(除懸浮物)2、氣浮除油(除懸浮物)裝置：按照氣體被引人水中的方式分為兩大類，其一是溶解氣浮選裝置，其二是分散氣浮選裝置。1〕溶解氣浮選裝置：該裝置首先使氣體在壓力狀態(tài)下溶于水中，再將溶氣水引入浮選器首端或底部均勻配出，待壓力降低后，溶入水中的氣體便釋放出來，使被處理水中的油珠和懸浮物吸附到氣泡上，上浮聚集被去除。四、氣浮除油(除懸浮物)溶解氣浮選裝置工藝示意圖2)分散氣浮選裝置旋轉型浮選裝置。該裝置機械轉子旋轉在氣液界面上產(chǎn)生了一個液體淤渦，波渦氣液界面隨著轉速升高可擴展到別離室底部以上。在渦游中心的氣腔中，壓力低于大氣壓，這就引起別離室上部氣相空間的蒸汽下移，通過轉子與水相混合形成氣水混合體。而后在轉子的旋轉推動下向周邊擴散，形成與油、懸浮物混合、碰撞、吸附、聚集，上浮被去除的循環(huán)過程。大多數(shù)旋轉式分散氣浮選裝置設置有四個浮選單元室。含油污水依次流經(jīng)四個浮選單元室，水中含油和懸浮物逐級被去除凈化。四、氣浮除油(除懸浮物)旋轉型分散氣浮選裝置橫截面圖噴射型浮選裝置。該裝置每個浮選單元均設置一個噴射器，利用泵將凈化水打入浮選單元的噴射器，如下圖，在噴射器內的噴嘴局部產(chǎn)生低氣壓，這就引起氣浮單元上部氣相空間的氣體流向噴射器噴嘴，從而使氣、水在噴嘴出口后的擴散段充分混合，然后射流入浮選單元中下部與被處理的污水混合，形成油、懸浮物與氣泡吸附、聚集，上浮被去除。噴射型分散氣浮選裝置可設計為單浮選室、三浮選室和四浮選室，具體根據(jù)處理污水水質情況確定。其污水從每個室的下部流過。四、氣浮除油(除懸浮物)噴射型分散氣浮選裝置橫截面圖有氣浮循環(huán)泵提供動力液噴射口噴射式氣浮的收油裝置：刮板鋸齒狀收油槽四、氣浮除油(除懸浮物)噴射原理：四、氣浮除油(除懸浮物)當動力液進入噴射器〔文丘利管〕，從噴咀入口處以高速噴出，在噴咀周圍形成低壓區(qū)，在氣浮內微正壓的作用下，氣浮內的密封氣被吸入噴射器內與動力液一起進入喉管混合后，進擴散管，速度減小，壓力升高，把混合液從氣浮底部排出，在氣浮內形成氣泡，逐步懸浮到液體外表。四、氣浮除油(除懸浮物)射流緊密段I：高速水流由噴嘴射入，在吸入室產(chǎn)生一定的負壓將氣體吸入。氣體在氣與液體粘滯特性作用下，被射流從吸入室?guī)牖旌鲜?。這時氣體與液體作相對運動，且均為連續(xù)相。液體外表由于受到氣體的摩擦，外表產(chǎn)生外表波，流動變的不穩(wěn)定。射流破碎段II：液體外表的外表波振幅不斷增大，導致液體逐漸被剪切，最后破碎成小顆粒，與氣體一起進入混合段。氣液乳狀液混合段III：被剪切成小顆粒的液體和氣體在混合段相互摻混，形成相對穩(wěn)定的氣液乳狀液，進入氣浮室。在氣浮室，氣體上升并附著在油珠和懸浮固體顆粒上，將它們攜帶至液面形成浮渣，從而到達去除污水中油和懸浮固體顆粒的目的。該氣浮法利用水力引氣、碎氣的方法，形成氣泡數(shù)量多，氣泡粒徑小，而且均勻。氣浮噴射器由噴嘴、吸入室、混合吸入段、混合室、擴壓室?guī)拙植拷M成，其運動過程可分為3段，射流緊密段I,射流破碎段II,氣液乳狀液混合段III。噴射式氣浮的操作要領：控制適宜的液面，以便其合理收油；閉式微正壓操作，確保其合理的氣泡效果；確保噴嘴的暢通和氣浮選環(huán)泵的壓力和排量正常，確保其射流效果；參加適宜的浮選劑；確保收油槽內油位的正常。四、氣浮除油(除懸浮物)1、根本原理：利用油水密度差，在液流調整旋轉時受到不等離心力的作用而實現(xiàn)油水別離。含油污水切向或螺旋向進入圓筒渦旋段，并沿旋流管軸向螺旋態(tài)流動。在同心縮徑段，由于圓錐截面的收縮，使流體增速，并促使已形成的螺旋流態(tài)向前流動，由于油、水的密度差，密度較大的水及固體顆?？拷鼙?，而密度較小的油那么集中到中心部位，即，使水沿著管壁旋流，而油珠移向中心。流體進入細錐段，截面不斷縮小，流速繼續(xù)增大，小油珠繼續(xù)移到中心匯成油心。流體進入平行尾段，由于流體恒速流動，對上段產(chǎn)生一定的回壓，使低壓油心向污油出口排出。五、旋流除油水力旋流器結構示意圖1—含油污水入口（切向入口）；2—圓錐體渦流腔（加速部分）；3—等截面尾部；4—水出口；5—污油出口

高速旋轉的物體能產(chǎn)生離心力。含懸浮物〔或分散油〕的水在高速旋轉時，由于顆粒和水的質量不同，因此受到的離心力大小也不同，質量大的被甩到外圍，質量小的那么留在內圍，通過不同的出口分別導引出來，從而回收了水中的懸浮物〔或分散油〕，并凈化了水質。1〕離心力和介質阻力離心力：由旋流管中心向器壁輻射的力。介質阻力：別離因素：離心加速度和重力加速度的比值。統(tǒng)計計算說明，水力旋流器的別離因素在500~2000之間。五、旋流除油2〕油滴直徑：油滴直徑對別離效率有很大影響，研究旋流器進出口水樣中油滴直徑的分布可用以評價旋流器的別離效果。進口液體中，當小粒徑油滴占很大比例時，不可能有高的別離效率。五、旋流除油3〕流量：隨著流量增加，離心力也相應增加，對一個特定的旋流器來說，在保證別離效率的前提下，有一個最小流量和最大流量的工作范圍。流量過小那么由于離心力缺乏影響油滴的聚集，流量過大油芯容易變得不穩(wěn)定。另外，由于進出口壓差過大會對油滴產(chǎn)生剪切。一根直徑35mm的旋流管最正確流量范圍為100～200m3/d。4〕密度：兩種液體的密度差越大那么別離效率越高。五、旋流除油2、旋流設備1〕分類：旋流器產(chǎn)品就結構形式而言，有靜態(tài)和動態(tài)兩種；按其用途分為：油水預別離旋流器，污水除油旋流器及原油脫水旋流器。2〕液--液旋流器的開展難度：液-液之間密度差太小，產(chǎn)生的別離力量太小；剪切力使油滴不是聚結而是進一步破碎。在對液-液旋流別離進一步研究得到：應產(chǎn)生非常強烈的旋流，使分散相有足夠的徑向遷移；旋流器直徑要小，并有足夠大的長徑比；油芯附近的液流層必須穩(wěn)定，防止油、水兩相的重混；旋流器應具有很小的圓錐角，導流口能使液流產(chǎn)生好的旋轉，旋轉軸與旋流器幾何軸線重合。3〕影響因素：除了旋流器本身的結構尺寸和操作條件(壓力、壓差和流量)外，起決定作用的是別離液的物理性質。五、旋流除油水的相對密度大、液體溫度高、分散相(油)液滴尺寸大，對別離效果有利；油的相對密度大、油的粘度高、外表活性劑含量高，對別離效果不利；增加壓差，可提高處理量，便于調節(jié)，在操作范圍內對別離效果影響不大；旋流器的入口流速，過高那么液漓易分裂，過低那么離心力缺乏。五、旋流除油多管污水除油水力旋流器結構圖

第四節(jié)過濾一、根本原理1、定義：過濾是指水體流過有一定厚度(一般為700mm左右)且多孔的粒狀物質的過濾床，這些粒狀物濾床，通常是由石英砂、無煙煤、核桃殼、磁鐵礦、石榴石、鋁礬土等組成，并由墊層支撐.雜質被截留在這些介質的孔隙里和介質上，從而使水得到進一步凈化。2、機理：1〕吸附：濾床功能之一是把懸浮顆粒吸附到濾料顆粒外表。吸附性能是濾料顆粒尺寸、絮體顆粒尺寸以及吸附性質和抗剪強度的函數(shù)。影響吸附的物理因素包括濾池和懸浮液的性質。影響吸附的化學因素包括懸浮顆粒、懸浮液水體以及濾料的化學性質，其中電化學性質和范德華力(顆粒間分子的內聚力)是兩個最重要的化學性質。2〕絮凝：為了得到水的最正確過濾性，有兩種根本方法。一種是按取得最正確過濾性而不是為產(chǎn)生最易沉淀的絮凝體，來確定混凝劑的最初投藥量。另一種是在沉淀后的水進入濾池時，向其投加作為助濾劑的二次混凝劑。3〕沉降：小于孔隙空間的顆粒的過濾去除，同一個布滿著極大數(shù)目淺盤的水池中的沉淀作用是類似的。4〕截留：截留也可以說成篩濾，這是最簡單的過濾。它幾乎全部發(fā)生在濾層的外表上，也就是水進入到濾床的孔隙之處。開始時，篩濾只能去除比孔隙大的那些物質。隨著過濾的進行，篩濾出的物質貯積在濾池濾料的外表上形成一層面膜，此時水必須先通過它方能到達過濾介質。這樣，雜質的去除也就更限制在濾層的外表上了。當被過濾的水含有很多有機物質時，只要那層面膜是被長久的遺留著，那么外來的生物，主要是腐生菌，將利用這些物質作為能量的來源而繁育在這層面膜上。在此情況下，膠團性生物的繁殖將使這層面膜具有粘性，使篩濾過程的效率有進一步的增強。這樣所造成的效率的逐漸增長，稱為濾池的成熟或突破。濾池成熟所需用的時間，主要是隨著作為微生物養(yǎng)料的雜質的濃度、可利用程度以及水溫度而變化的。當過濾的阻力升高到一個過大的數(shù)值時，或外表膜有破裂的危險時，就必須把這層面膜和支承它的濾料外表層加以清理。5〕結論：過濾去除雜質的過程是相當復雜的，對不同的水質，可能是以某一種機理為主，而以其他機理為輔，或者說去除機理包括一種或幾種。一、根本原理二、過濾工藝設計1、濾速：以過濾面積除過濾流量而得的商為過濾速度。一般采用的過濾速度的數(shù)值如下：范圍：100～1000m/d；一般單層過濾：120～250m/d；一般雙層過濾：200～400m/d；當濾速超過400m/d時，常使用高分子絮凝劑來提高凈化效果。究竟采用多大濾速適宜，這是設計中最重要的問題之一。如果濾速小，必然使過濾面積大，因而不經(jīng)濟；如果濾速過大，那么過濾持續(xù)時間太短。濾速確實定需在綜合考慮經(jīng)濟性、過濾持續(xù)時間和濾過水質的根底上，參照上述濾速范圍，并根據(jù)經(jīng)驗加以確定。二、過濾工藝設計2、過濾阻力：當水體通過濾層時，在濾層的進水和兩側便產(chǎn)生水頭差。這個水頭差稱為過濾水頭損失或過濾阻力，其值隨過濾時間延長而增大。重力式過濾一般采用的最大過濾阻力的數(shù)值如下：范圍：1.3～3.0m水柱；一般：1.5～2.0m水柱。1〕清潔濾層的過濾阻力(初期水頭損失)：濾層尚未截留懸浮物時的過濾阻力，稱為初期水頭損失。2〕堵塞濾層的過濾阻力：是隨截留懸浮物的增加而加大的。當然，即使在截留懸浮物總量相同，但截留方式不同，其過濾阻力的增加情況也不同。3〕過濾阻力的一般規(guī)律歸納如下：濾料粒徑愈粗，過濾阻力的絕對值增大得也愈慢；對懸浮物截留量及截留模式都相同的濾層來說，過濾阻力與濾速成比例變化；濾速變大時，初期過濾阻力也大；但懸浮物進入濾層的深度也大。所以對同一截留懸浮物數(shù)量而言，過濾阻力的增高較慢；對一定濃度的原水進行等速過濾時，過濾阻力開始時按比例上升，隨后那么急劇加大。過濾阻力(以圖中的h表示)

3、反沖洗：影響濾料反沖洗效果的最重要的因素是反沖洗強度。為保證反沖洗強度，必須維持必要的反沖洗壓力。1〕反洗方式：水沖洗和氣—水沖洗兩種。水沖洗：水沖洗濾層時，依靠從濾層下部噴出的壓力水使濾層處于流態(tài)化，并利用濾料顆粒相互碰撞將截留的懸浮物沖洗下來。氣—水沖洗濾層：用空氣氣泡攪動濾層，使懸浮物自濾料顆粒上脫落下來，再用水將其沖走。2〕反洗的關鍵因素反沖洗水頭：當反沖洗強度由零開始逐漸增大時，反沖洗水頭直線增大。但當濾層開始流態(tài)化后，即使再增大流速，水頭也不再隨反沖洗強度的增大而增大了。這時的水頭，即流態(tài)化濾層中的水頭損失，在數(shù)值上恰等于單位面積濾層上濾料在水中的重量，二、過濾工藝設計最正確反沖洗強度：反沖洗強度是指單位時間內單位面積上所通過的沖水量。如果說，當濾料顆粒相互碰撞最多時，其反沖洗的效果最好，那么，我們就可以說明上述的試驗結果。根據(jù)這個假定，流態(tài)化沖洗方式中最正確反沖洗強度可表示如下：二、過濾工藝設計溫度修正系數(shù)

常溫下的最正確反沖洗強度在常溫以外的溫度下進行沖洗時，可由圖求得修正系數(shù)，然后與圖所得值相乘即可。

最正確膨脹率：濾層的膨脹率常用來作為反沖洗操作的控制指標。最正確反沖洗強度時的濾層膨脹率可表示如下，可見，濾層的最正確膨脹率只用膨脹前濾層的孔隙度來表示。二、過濾工藝設計圖6-26反沖洗的最佳膨脹率（最佳膨脹率由膨脹前濾料的孔隙度決定）沖洗時間：反沖洗時間因濾層污染程度而異，所以應根據(jù)運行情況來確定。但一般反沖洗所需的時間為5～10min，因此設計時采用10min左右已足夠。當然這只是實際反沖洗時間。反沖洗操作尚包括啟閉閥門的時間和外表沖洗時間，總計需15～30min。3〕反洗水濁度：沖洗廢水的濁度在沖洗開始后立即急劇升高，并到達頂峰后逐漸降低。如果認為濾池是由流態(tài)化濾層和濾層上面水層這兩個完全混合區(qū)組成的模型的話，那么就可以用非常接近于實際的方法表示沖洗廢水濁度隨時間的變化。二、過濾工藝設計圖6-27完全混合模型的沖洗廢水濁度變化曲線（t—沖洗時間(s)；T—沖洗前單位面積濾層上截留的懸浮物(kg/m2)）4〕氣—水沖洗：利用空氣氣泡在濾層中上升時引起的攪動使濾層截留的懸浮物自濾料顆粒上脫落下來，并被水流沖走。由于它不需要使濾層全部流態(tài)化，所以與流態(tài)化沖洗比起來有以下不同點：濾層不產(chǎn)生分層現(xiàn)象；不必擔憂由于濾層膨脹而導致濾料流失，所以排水槽到濾層外表的高度可以減小，槽間間距可以加大；使用粗重的濾料，也不必增大反沖洗強度；為使空氣和水在濾層中能均勻分布，需設特殊的集水裝置。到目前為止，還沒有從理論上推導出氣—水沖洗最正確空氣流量和沖洗水量的大小。假設以有效粒徑為0.9mm、濾層厚度為0.8~1.0m的砂層為例，其數(shù)據(jù)如下：二、過濾工藝設計第一階段：以0.1m/min的水沖洗4~6min；第二階段：空氣lm/min，沖洗8~10min；第三階段：水0.3m/min，沖洗5~6min。

1、濾料1〕濾料的性能：濾料具有吸附懸浮物的外表積，濾池主要是靠濾料使水凈化。常用的濾料有石英砂和無煙煤粒、核桃殼、石榴石、陶粒、活性炭、聚苯乙烯球粒、聚氯乙烯球粒等。其性能如下：有足夠的機械強度；具有足夠的化學穩(wěn)定性：在過濾的過程中，濾料與水產(chǎn)生化學反響會惡化水質；能就地取材，貨源充足，價格合理；具有一定的顆粒級配和適當?shù)目紫抖龋煌庑谓咏谇驙?，外表比較粗糙而有棱角。球狀顆粒間的孔隙比較大，外表粗糙的顆粒，其比外表較大(比外表指單位體積濾料的外表積)，棱角處吸附力量強。三、濾料及墊層三、濾料及墊層粒度mm石英砂無煙煤石榴石空隙度%比表面積空隙度%比表面積cm2/cm3空隙度%比表面積cm2/cm3cm2/gcm2/cm32.5~1.20.4425.537.80.5530.40.4537.11.2~0.60.4450.675.10.5560.40.4574.80.6~0.30.4687.31250.551040.501160.3~0.150.461742490.552080.56203濾料的比外表積2〕濾料顆粒級配：濾料顆粒的大小用“粒徑〞表示，因為濾料不是球形，所以粒徑是指能把濾料顆粒包圍在圖濾料粒徑示意圖內的一個假想的球面直徑，如圖6-28所示。通常用不同網(wǎng)孔的篩子來確定濾料的粒徑。三、濾料及墊層濾料粒徑示意圖濾料級配的定義：是指濾料粒徑大小不同的顆粒所占比例。它表示濾料的均勻程度。具有適當?shù)臑V料級配，才能取得良好的過濾效果。

濾料級配的表示方法：是規(guī)定最大、最小兩種粒徑和K80。類別濾料組成無煙煤m/h強制濾料m/h粒徑，mm不均勻系數(shù)K80厚度，mm單層石英砂濾料dmax=1.2dmin=0.52.07008~1210~14雙層濾料無煙煤dmax=1.8dmin=0.82.0400~50012~1614~18石英砂dmax=1.2dmin=0.52.0400~500三、濾料及墊層快濾池單層及雙層濾料組成

3〕濾料孔隙率：是指某一體積濾層中空隙的體積與其總體積(即濾料顆粒的體積與濾粒問空隙體積的和)的比值。

G——濾料重量(在105℃下烘干)，g；V——濾料體積,cm3；——濾料密度，g/cm3。4〕濾料形狀：濾料形狀影響濾層中水頭損失和濾層孔隙率。球形度系數(shù)：設某一形狀不規(guī)那么的顆粒粒徑為di，與其同體積的球體直徑為d0，那么顆粒的球形度系：Φ=di/d0三、濾料及墊層序號形狀描述球形度系數(shù)Φ空隙率ε1圓球形1.00.382圓形0.980.383已磨蝕的0.940.394較銳利的0.810.405有尖角的0.780.435〕濾層規(guī)格：濾層的規(guī)格包括濾層的材料、粒度和厚度三者的規(guī)定。濾料的粒度：都比較小，一般在0.3～2.0mm范圍內，小粒度的濾料比外表積較大，有利于過濾。濾層的厚度：可以理解為礬花所穿透的深度和一個保護厚度的和。穿透深度和濾料粒度、濾速與水的混凝處理效果都有關系，粒度大、濾速高，混凝效果差的，穿透深度會深些，一般情況下穿深度約為400mm，相應的保護厚約為200～300mm，濾層總厚度應為600～700mm。三、濾料及墊層粒度，mm適用條件0.3~0.5濾速小于25m/h0.6~0.8濾速小于15m/h，水頭損失小于6m0.9~1.0要求良好的混凝過程，水頭損失小于4m1.3~1.5水頭損失小于1.5m濾料粒度的適用條件

6〕多層濾料層次濾料濾料規(guī)格無煙煤相對密度粒徑，厚度，第一層石英砂1.50.8~2.0300~420第二層磁鐵礦2.650.5~0.8230~300第三層較銳利的4.750.25~0.590~150三、濾料及墊層圖11-10埕北濾罐三層濾料濾池

序號材料粒徑，mm填層厚度，mm1無煙煤1.210002細砂0.84003粒砂2.0～5.01004細礫石5.0～10.01005粗礫石10.0～15.02006礫石15.0~25.0749埕北油田濾罐〔F-301〕內部填料表2、墊層：墊層也稱為承托層，一般只是配合管式大阻力配水系統(tǒng)使用的，但在油田污水處理中小阻力配水系統(tǒng)中也廣泛采用。1〕作用防止過濾時濾料從配水系統(tǒng)中流失；沖洗過程中保證均勻布水。2〕應用：單層或雙層濾料濾池采用大阻力配水時，承托層均用天然卵石。顆粒直徑最小為2mm，是由濾料的最大粒徑定出來的。最大粒徑為32mm，是根據(jù)沖洗時孔隙射流所產(chǎn)生最大沖擊力定的。承托層自上而下分為四層，見下表。三、濾料及墊層層次（自上而下）粒徑mm厚度mm層次（自上而下）粒徑mm厚度mm12~410038~1610024~8100416~32150層次（自上而下）材料粒徑mm厚度mm層次（自上而下）材料粒徑mm厚度mm1磁鐵礦1~270~1003卵石4~860~1002磁鐵礦2~460~1004卵石8~1660~120三、濾料及墊層表6-10承托層規(guī)格

對于三層濾料濾池，由于下層濾料粒徑很小而相對密度很大，墊層必須與之相適應。下表6-11所列墊層組成可作為選用時參考。

1、非均質濾層下向過濾某水處理裝置假設采用有效粒徑約為0.55mm的砂濾池。用一定強度的反向水流沖洗后促成了濾池的濾層膨脹。這個在原來裝入濾池時為均質的砂層經(jīng)受了水力分級，0.3mm的細砂在濾層的外表，而0.9mm的顆粒那么在濾層底部。這樣濾料就變成非均質的，因而不利于濾床整個深度的利用。過濾的結果是截留的雜質都集中在濾層外表的幾厘米內，在這里引起很大的局部水頭損失，使濾池工作周期縮短，并導致水的脫氣。由于濾池積氣，它帶來三個不良影響：一是使過濾時阻力迅速增大，大大增加了過濾時的水頭損失；二是在過濾過程中，有少量氣泡穿過濾層上升至濾料外表，破壞了濾層的過濾作用；三是在反沖洗開始時，由于濾床中氣泡大量上升，造成了濾床強烈攪動，極易使濾料隨沖洗水流出池外，特別是對較輕的無煙煤濾料，更容易造成濾料的流失。所以在濾池用水反沖洗開始之時，不宜馬上采用大強度沖洗，必須用小強度沖洗，然后再逐漸加大，以免沖跑濾料，確保濾他的正常工作。四、過濾設施的分類2、均質濾層下向過濾：在均質深層濾池中，整個濾床深度的濾料其有效粒徑在開始過濾時以及沖洗以后都是不變的。在生產(chǎn)過程中采用單一介質的石英砂作為濾料，要想到達理想狀態(tài)下的顆粒均勻是不容易的，這是因為砂粒不可能是完全的球狀體，顆粒大小做不到完全一致；油田給水或污水處理工藝過程中大多采用水反洗濾池，由于水力篩分的結果，必然會造成最細的砂排在最上面，最粗的砂排在最下面。四、過濾設施的分類3、多濾層過濾：這種過濾可以是向下的，也可以是向上的，及雙向流過濾，其目的就是防止非均質濾層濾池所固有的缺點，即外表堵塞和過濾速度受到限制。四、過濾設施的分類五、壓力過濾罐壓力濾罐是密閉式圓柱形鋼制容器，內部裝有濾料及進水和排水系統(tǒng)。罐外設置各種必要的管道和閥門等。它是在壓力下工作的。進水直接用泵打入，濾后水壓力較高，可送到用水裝置或水塔中。壓力濾罐的內部，石英砂濾料粒徑采用0.5～1.2mm，濾層厚度為0.7～0.8m。濾速為8～12m/h甚至更大。壓力濾罐的進、出水管上都裝有壓力表，兩表的壓力差值即過濾時的水頭損失，終期允許水頭損失值一般可達5～6m，有時可達10m。壓力濾罐的上部應安裝放氣閥，底部應安裝放空閥。壓力濾罐分為立式和臥式，直徑一般都不超過3m。臥式濾罐由于過濾斷面不均勻，遠沒有立式濾罐應用廣泛。壓力濾罐上部布水一般采用多點喇叭口上向布水，下部配水一般采用大阻力配水方式。壓力濾罐可在工廠預制，現(xiàn)場安裝方便、占地少，生產(chǎn)中運轉管理方便，工業(yè)中采用較廣。五、壓力過濾罐圖6-30壓力濾罐結構圖第五節(jié)深度凈化

水處理中常用的深度處理凈化工藝有：二級深床過濾、吸附過濾、細濾、微濾、超濾、電滲析、反滲透等；油田污水處理深度凈化多采用二級深床過濾、吸附、細濾、微濾、超濾等。深度凈化一、活性炭吸附1、吸附法：是用含有多孔的固體物質，使水中污染物被吸附在固體孔隙內而去除的方法。常用的吸附劑有活性炭和大孔吸附樹脂等。2、活性炭的作用：活性炭是用木質、煤質、果殼(核)等含碳物質通過化學法活化或物理法活化制成的。它有非常多的微孔和巨大的比外表積，因而具有很強的物理吸附能力，能有效的吸附水中的有機污染物。此外，在活化過程中活性炭外表的非結晶部位上形成一些含氧官能團，如羧基(—COOH)、羥基(—OH)、碳基(＝0)。這些基團使活性炭具有化學吸附和催化氧化、復原的性能，能有效地去除水中的一些金屬離子。3、活性炭的種類：有粉末活性炭、不定形顆粒活性炭、圓柱形活性炭、球形活性炭四種。工業(yè)常用的有木質不定形顆?；钚蕴?、果殼(核)、不定形顆?；钚蕴炕蛎嘿|顆粒活性炭。4〕活性炭的特性活性炭的物理特性主要指孔隙結構及其分布，在活化過程中晶格問生成的孔隙形成各種形狀和大小的微細孔，因而構成巨大的吸附外表積，所以吸附能力很強。良好活性炭的比外表積一般在1000m2/g以上，細孔一般總容積可達0.6～1.18ml/g，孔徑10～105，細孔分為大孔、過渡孔和微孔?；钚蕴康奈侥芰σ晕锢砦綖橹?，但也進行一些化學選擇性吸附，這是由于在制造過程中還形成局部外表氧化基團，使炭具有一定極性所致。一、活性炭吸附5〕活性炭的技術要求：有關活性炭的國家標準?活性炭型號命名法?GBl2495-90于1991年公布實施。對三種國產(chǎn)工業(yè)凈化水用的活性炭技術要求大致有以下幾點：外觀：均為黑色無定形顆粒狀。亞甲基藍吸附值：這是凈化水用活性炭的重要技術指標之一，常用吸附亞甲基藍的多少來表示該炭的吸附能力。它的吸附結果有兩種表示方法：一是以每克活性炭吸附亞甲基藍毫克數(shù)來表示，即mg/g；另一是以0.1g活性炭吸附亞甲基藍毫升數(shù)表示，常在90～120mg/g或6～3m1范圍。碘吸附值：這和亞甲基藍吸附相同也是表示吸附能力大小的指標。它以每克活性炭吸附多少毫克碘來表示，即mg/g，常在300～1000mg/g范圍。強度：這是在一定條件下測定合格粒度的比例，以％表示，常在85％～90％之間。水分：又稱枯燥減量，在5％～10％之間。充填密度：即包括顆粒之間空隙在內的體積，以g/cm3表示，約為0.3g/cm3。粒度：一般在2～0.63mm之間。一、活性炭吸附6〕活性炭的使用條件炭的預處理：顆?；钚蕴垦b進容器之前應在清水中浸泡，沖洗除去污物和炭粉末。裝入容器后用5％HCl及4％NaOH溶液交替動態(tài)處理1～3次，用量約為活性炭體積的3倍左右，每次處理后均需洗到中性。進水條件：進入活性炭器的水應盡量除去大顆粒的懸浮物和膠體物質，防止堵塞炭的細孔而使炭層堵塞，一般要求進水的濁度小于3mg／1，含油小于l0mg／l?；钚蕴科髟谒幚硐到y(tǒng)中設置的位置：活性炭在水處理系統(tǒng)中的位置，一般是放在壓力過濾器之后。一、活性炭吸附7〕活性炭吸附器分類：按炭床形式可分為固定床、膨脹床和移動床三種。按水流方向可分為上向流式和下向流式，一般固定床多用下向流，而膨脹床為上向流，移動床可用上向流或下向流。按柱體承受的壓力可分為重力式和壓力式兩種。固定床吸附裝置：構造類似快濾池。當活性炭吸附污染物到達飽和時，把容器中失效的活性炭全部取出，更換新的或再生的活性炭。膨脹床吸附裝置：水流自下而上通過炭層，使活性炭體積大約膨脹l0％。膨脹床內水流阻力增加緩慢，不需要頻繁地進行反沖洗，因而具有較長時間連續(xù)運轉的優(yōu)點。但沖洗困難。移動床：有吸附劑連續(xù)移動和間歇移動兩種形式。通常的移動床是指間