污水沉降罐排泥工艺试验及对比.pdf

第 3 4 卷第 6 期 2 0 1 5 0 6 集输处理 污水沉降罐排泥工艺试验及对比 王潇 大庆油田工程有限 公司 摘要 沉降罐是污水处理 系统中应用最广泛的工艺设备 在实际运行过程 中 污水中的重 质颗粒在重力作 用下沉降至罐底 形成罐底 泥层 如 不能及时排 出 将会 随水流进入后续处理 设备 影响设备运行 目前 油田应用的排泥工艺种类繁 多 但排 泥设备运转周期完全依靠经验 决定 排泥无规律性 效率低 本试验项 目针对沉降罐的三种排 泥方式 制作小型沉降试验装 置 内部 可分别安装三种可拆卸式排 泥工艺 进行 了现场应 用试验 试验结果表明 影响排 泥 效率的主要 因素是服务 面积和污泥流动性 泵吸式排 泥影响 出水水质 时间为3 天 静压 穿孔式排 泥影响出水水质时间为 1 天 负压排泥影响水质时间为 1 2 天 关键词 污水 沉降罐 排泥工艺 水质 参数优化 d o 1 0 3 9 6 9 i is s n 1 0 0 6 6 8 9 6 2 0 1 5 6 0 1 1 沉降丁艺是 目前油田污水处理系统应用最广泛 的工艺 沉降效果好坏直接 晌后续处理工艺稳定 性 而沉降罐内积 累的污泥能否及时有效地排 出 将直接影响沉降罐出水水质 目前油田沉降罐应用 的排泥工艺主要是静压穿孔式排泥 负压排泥和泵 吸式 集泥坑 排泥 也定期采用人工清淤方式清 除罐底淤泥 但在应用过程中都存在一定 问题 且 排泥设备运转周期完全依靠经验 没有对罐内污泥 层厚度 特性等深人研究 导致排泥无规律性 因 此 开展了污水沉降罐排泥工艺模拟试验 并对试 验效果进行 了分析 1 排泥工艺原理 1 1 油田含油污水 中污泥的来源 油 田含油污水本身存在大量的泥砂 悬浮物和 其他颗粒杂质 在沉降分离阶段 通过重力沉降分 离泥砂沉于罐底部 形成底部淤泥 这部分污泥的 颗粒直径较大 占污泥总量的3 0 左右 在过滤设 备反冲洗过程 中 滤层截留的大量杂质随着反冲洗 排水进入污水处理工艺的污水 回收水池 此类污泥 的颗粒直径较细 总量较多 1 2 油田常用的排泥工艺及工作原理 1 静压穿孑 L 式排泥 静压穿孔原理是在污水 罐底部敷设 中高密度聚乙烯穿孔管或钢质穿孔管 利用罐 内液体 自身水压将罐底污泥通过穿孔管进入 排泥管 内 实现排泥 静压穿孔排 泥技术和其他 技术相 比 工艺及设备简单 投资小 操作简便 工程改造方便 无需附加动力 但易形成死角 造 成淤积堵塞 2 负压排泥 负压排泥原理是在罐 内底部铺 设负压排泥器装置 以液体射流为理论基础 利用 外部助排气产生的负压效应 将罐内底部污泥携出 负压排泥技术工艺简单 吸力强 吸泥量大 排泥 均匀 可利用 出 口压力实 现 由低 液位 向高液位排 泥 但改造过程 中投资大 工程量多 操作复杂 需外加助排液 导致排污量增加 3 泵吸式 集泥坑 排泥 在沉降罐底部设 置若干集泥坑 当集泥坑污泥集满后 利用阀室内 的排泥泵将污泥排至罐外 清除的污泥浓度高 含 水率低 但因集泥坑面积的局限性 服务面积小 2 现场试验情况 2 1 排泥试验流程 试验项 目针对沉降罐的三种排泥方式 制作了 小型沉降试验装置 4 m 1 0 m 内部可分别安装 三种可拆卸式排泥工艺 试验水源取 自杏十联污水 站沉降罐的进水 可用作混凝沉降的排泥效果试 验 沉降出水通过提升泵重新打 回原系统 站内缓 冲罐进水 口 试验装置排出的油利用液位差排到 回收池 内 排出的污泥经储泥罐收集后用泵提升至 回收池 2 2 排泥试验主要设备及运行参数 为评价三种排泥方式的效果 设计了一套可视 化沉降模拟试验装置 并在沉降罐不 同高度处制作 了 1 2 块 3 0 cm 5 0 cm视镜 以便 观察在不 同的排 泥方式下 在相同的沉降时间内污泥层的厚度或在 同一污泥层高度下各排泥工艺排泥后污泥层高度变 化 试验装置见图1 i gt lili r h t t p y q t d mg c m 一2 5 第3 4 卷第6 期 2 0 1 5 0 6 集输处理 沉 降 罐 储 泥 罐 图 1 试验 主要 单元装置 装置运行参数见表 1 表 1 排 泥试验参数 2 3 排泥试验装置工艺参数 1 静压穿孑 L 管 根据 油田采出水处理设计 手册 规定选取 D N1 5 9 m m钢质穿孔管 穿孑 L 管孔 径采用 2 5 mm 排泥管开孑 L 位置采 用分段 等距布 孔 按 孔数交错从末端 向起端 均布孔眼 间距 为 0 3 m 孔眼 向下与垂线成 4 5 交叉排列 管与管 中心距为 2 m 穿孔管布置在罐壁与中心筒外壁形 成 的环形空问内 2 负压 排 泥 装 置 助 排 液 压 力 为 0 6 1 5 MP a 助排液流 量 1 1 1 2 4 h 最大 负压值 为 O 0 1 MP a 排 污器最大 外径为 1 5 9 mm 排 污器总 长为 1 8 0 0 mm 分别携 带 4个吸盘 吸盘 均匀布 置 每个 吸盘 吸泥面积 为 3 4 I T I 安装 在罐体底 部 吸盘距罐底 2 0 cm 3 泵吸式集泥坑 依据 油 田实 际应用情况 D N 2 0 m的沉降罐底部设置 d 2 m X 1 2 m的集泥坑 4 个 本试验考虑到沉 降罐高度对 固体悬浮颗粒沉 降效果 的影响 为保证试验和实 际生产的一致性 设计 0 4 m x 1 2 m集泥坑4 个 3 排泥工艺效果对比 3 1 三种排泥工艺现场排泥参数优化 试验规模根据模拟沉降罐的有效容积及实际的 沉 降时间计 算 污水处理量 约为 2 0 h 每种排 泥装置试验前 分别投加干泥 1 0 0 k g 同时投加絮 凝剂 3 0 0 mg L 1 4 4 k g 运行 2 天后污泥层高度约 O 3 5 m 分别对三种排泥工艺进行效果 考察 确定 每种排泥工艺的最佳排泥参数 试验采用人丁制泥 方式 污泥总量计算方法为 污泥总量 投加干泥量 X 卜 干泥含水率 十 絮凝剂投加量 沉降处理水量 X沉降进 出水悬浮 物含量差值 假设沉 降罐中去除悬浮物全部沉底 每次排 泥试验运行 3 5 天 待水质稳定后人l T 清淤 进行下一阶段排泥试验 排 泥开 始 阶段 立 刻取 样 随后 每隔 1 5 S 取 1 次 直至样 品外观 由乌黑逐渐与沉降出水水质相仿 时停止 排泥过程结束 通过视窗观察沉降罐底部 污泥层高度及变化情况 确定排泥是否彻底 3 1 1 静压穿孔管排说 参数优化 分别考察 了两种形式下的排泥量 单管逐次 排泥 双管同时排泥 具体排泥情况如图2 所示 1 8 1 2 箍 匿6 缸 图 2 静 压穿子 L 管排泥参数对 比 静压穿孔管排泥时 单管逐次排泥排出液含固 浓度要大于双管同时排泥 同时检测两种参数条件 下排出液体积 单管逐次排泥的排出液体积 1 8 m 也要大于双管同时排泥的体积 1 1 m 可见 静 压穿孑 L 管排泥工艺最佳排泥形式 为单管逐次排 泥 每根管排泥时间约为 5 2 5 min 因此总排泥时问为 1 0 5 rain 3 1 2 负压排 泥器排泥参数优化 负压排泥器排泥效率的高低取决于助排液压力 对负压值的影响 现场试验分别检验了不同助排液 压力下的排泥情况 试验数据如图 3 所示 8 0 o 0 7 0 0 0 6 O 0 0 警5 o 0 0 毒 巴2 O o o 1 0 O O 图3 负压排泥器排泥参数对比 排 出液含固浓度随助排液压力升高而加大 压 力升至 0 9 MP a 后 含 固浓度与排 出液体积不再变 化 确定 0 9 MP a 为最佳助排液压力 排泥时 间约 为 1 0rain 一 2 6一 气田炳工程 h t t p www y qt d mg c c o rn 第 3 4 卷第 6 期 2 0 1 5 0 6 集输处理 3 1 3 泵吸式 集泥坑 排泥参数优化 分别考察了l 一种排泥形式下的排泥量 单个 集泥坑分别排泥 2 个 集泥坑 同时排泥 4 个 集泥坑 同时排泥 泵吸式排泥参数对 比见图4 一 J 啦 隆 也 捧 掘 对 同 0 图 4 泵 吸式 排泥参数 对 比 泵吸式的几种排泥形式下 排出液含固浓度随 排泥坑数的减小而降低 计算排 出污泥量 确定单 坑逐次排泥为最佳形式 排泥总时间 1 8 mi n 3 2 排泥量对 比 不 同排泥设备单次排出的污泥量是判断其排泥 效果的主要依据 排泥情况见图5 图 5 不 同排泥工艺排 出液 含固量趋 势对 比 排 出污泥量主要由排出液总量及排 出液含固浓 度两因素决定 即排出污泥总量是排出液浓度与排 出液体积的乘机 排出液体积可由电磁流量计直接 读 出 对各 阶段排 出液固体浓度 曲线趋势定积分 求 出排 出液平均浓度 根据排泥时间与悬浮物含量的曲线 图 通过对 时间积分可计算出悬浮物总固体含量 泵吸式 集 泥坑 排泥工艺单次排 出干泥量为 5 6 6 k g 负压排 泥单次排出干泥量为 2 5 9 k g 静压穿孑 L 管排泥单次 排 出干泥量为3 8 2 从不同排泥工艺排泥前后 的沉降罐底部污泥层 高度来看 三种排泥效率均较低 单次排泥后污泥 层高度不会产生明显变化 结合污泥层厚度形成时 间及每种排泥工艺的排泥效率可计算出每种排泥工 艺的排泥周期 见表 2 表 2 不同排泥工艺排泥效果对 比 排出污 污泥 排出泥 排泥 排 泥 排泥工艺 液量 总量 质量 效率 周期 m k g k g d 泵吸式 9 2 2 2 9 5 6 6 2 5 4 3 9 静压穿孑 L 管 1 8 2 2 9 5 3 8 2 1 6 6 2 5 负压排 泥器 2 6 2 2 5 1 2 5 9 1 1 5 1 8 3 3 不同排泥工艺对沉降出水水质的影响 不同排泥设备排泥时 均会对沉降罐底部引起 水流搅动 造成沉降出水水质波动 结合排泥前后 沉降罐不同高度的污水中悬浮物含量 可以确定不 同的排泥设备在排泥时 对污水沉降罐沉降效率的 影响 静压穿孔管排泥在底部小范 围内产生影响 1 天后沉降出水恢复正常 负压排泥器排泥时沉降罐 底部污水流速较大 底部搅动剧烈 排泥2 天后沉 降出水恢复正常 泵吸式 集泥坑 排泥时底部水 流速度加剧 搅拌非常剧烈 排泥后 3 天沉 降出水 恢复正常 4 结论 1 从排泥效率上对比 常用的三种排泥工艺 效率均不高 泵吸式 集泥坑 排泥效率最高 也 仅达到 2 5 4 静压穿孔式排泥为 1 6 6 负压式 排泥为 1 1 5 影 响排泥效率 的主要 因素有两点 一 是服务面积 二是污泥流动性 2 泵吸式影 响出水水质时间为 3 天 静压穿 孑 L 管影响出水水质 时间为 l天 负压排泥器影响水 质时间为 1 2 天 3 三元驱污水仅依靠自然沉降 罐底污泥堆 积至 0 5 m需耗时 1 5 2 天 按照上述排泥效率计算 排 泥周 期 泵 吸式 集 泥 坑 排 泥周 期约 为 3 9 天 静压穿孑 L 式排泥约为 2 5 天 负压式排泥约为 1 8天 参考文献 周 兰英 污水 站污泥排 除及处理工 艺的优化 J 1 油 气 田地 面工 程 2 0 1 2 3 1 2 3 4 3 6 2 金彦雄 任彦 中 大庆油 田含油污水 沉降罐排 泥技术 f J 1 油气 田地面工程 2 0 0 5 2 4 8 2 4 2 5 3 胡殿启 沉降罐排 泥工艺现场试验 J 1 油气 田地面工程 2 0 1 1 3 0 5 9 9 4 毕强 沉降罐排泥工艺运行探讨 J 1 中国石油和化工标准与质 量 2 0 1 2 1 5 1 1 3 5 马 春 燕 污 水 站 污 泥处 理工 艺 优 化 f J