油田水處理(在用)

1、第一節(jié) 油田污水的來源水是石油生成、運移和儲集過程中的主要天然伴生物。石油的開采經(jīng)歷了三次采油階段：一次采油:油藏勘探開發(fā)初期，原始地層能量將部分油氣水液體驅(qū)向井底，舉升至地面，以自噴方式開采. 采出液含水率很低二次采油 有注水開發(fā)和注氣開發(fā)等方式。高壓水驅(qū)動原油。 存在問題：經(jīng)過一段時間注水后注入水將隨原油采出，且隨開發(fā)時間的延長，采出油含水率不斷上升。三次采油 注聚合物等驅(qū)油。油田含油污水來源原油生產(chǎn)過程中的脫出水:原油脫水站、聯(lián)合站內(nèi)各種原油儲罐的罐底水、含鹽原油洗鹽后的水。洗井水 為提高注水量、有效保護井下管柱，需定期對注水井進行洗井作業(yè)。為減少油區(qū)環(huán)境污染，將洗井水建網(wǎng)回收入污水處理

2、站。鉆井污水、井下作業(yè)污水、油區(qū)站場周邊工業(yè)廢水等全部回收處理凈化，減少污染，滿足環(huán)保要求。原水:未經(jīng)任何處理的油田污水。初步凈化水:經(jīng)過自然除油或混凝沉降除油后的污水。濾后水:經(jīng)過過濾的污水。凈化水:凡是經(jīng)過系統(tǒng)處理后的污水都叫凈化水。第二節(jié) 污水處理利用的意義1、含油污水不合理處理回注和排放的影響油田地面設施不能正常運作 造成地層堵塞而帶來危害 造成環(huán)境污染，影響油田安全生產(chǎn)2、油田注水開發(fā)生產(chǎn)帶來的問題注入水的水源油田注水開發(fā)初期，注水水源為淺層地下水或地表水（寶貴的清水），過量開采清水會引起局部地層水位下降，影響生態(tài)環(huán)境。對環(huán)境的影響隨著原油含水量的不斷上升，大量含油污水不合理排放會引

3、起受納水體的潛移性侵害，污染生態(tài)環(huán)境。二、腐蝕防護與環(huán)境保護油田含油污水特點：礦化度高 溶解有酸性氣體 腐蝕處理設施、注水系統(tǒng) 溶解氧三、合理利用污水資源水源缺乏的辦法之一：提高水的循環(huán)利用率油田污水經(jīng)處理后代替地下水進行回注是循環(huán)利用水的一種方式。若污水處理回注率100，即油層中采出的污水和地面處理、鉆井、作業(yè)過程中排出的污水全部處理回注，則注水量只需要補充由于采油造成地層虧空的水量，因而節(jié)約大量清水資源和取水設施的建設費用，提高油田注水開發(fā)的總體技術(shù)經(jīng)濟效益。第三節(jié) 水質(zhì)標準一、油田開發(fā)對注水水質(zhì)的要求油田注水的服務對象：致密巖石組成的油層要求：保證注水水質(zhì)，達到“注得上，注得進，注得夠”

4、 。對凈化采出水的具體要求:化學組分穩(wěn)定，不形成懸浮物； 嚴格控制機械雜質(zhì)和含油；有高洗油能力；腐蝕性??；盡量減少采出水處理費用。油層條件對注水水質(zhì)的要求：低滲透油田注水水質(zhì)標準。目前，陸上低滲透油藏為35左右，且每年新探明的石油地質(zhì)儲量中低滲透油層所占的比重越來越大。二、凈化污水回注水質(zhì)標準1、注水水質(zhì)基本要求 注水水質(zhì)確定：根據(jù)注入層物性指標進行優(yōu)選。具體要求：對水處理設備、注水設備、輸水管線腐蝕性??；不攜帶超標懸浮物、有機淤泥、油；與油層流體配伍性良好，即注入油層后不使粘土發(fā)生膨脹和移動。2、注水水質(zhì)標準由于各油田或區(qū)塊油藏孔隙結(jié)構(gòu)和喉道直徑不同，相應的滲透率也不相同，因此，注水水質(zhì)標準

5、也不相同。下表為石油天然氣行業(yè)標準碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標SYT532994水質(zhì)主控指標。3、注水水質(zhì)輔助性指標輔助性指標包括：溶解氧水中溶解氧時可加劇腐蝕。腐蝕率不達標時，應首先檢測氧濃度。油田污水溶解氧濃度<0.05mg/l，特殊情況不超過0.1mg/l；清水中溶解氧含量要小于0.5 mg/l。硫化氫 硫化物含量過高，說明細菌增生嚴重，引起水中懸浮物增加。 油田污水中硫化物含量應小于2.0 mg/l。侵蝕性二氧化碳 =0，穩(wěn)定侵蝕性二氧化碳含量 >0，可溶解CaCO3垢，但對設施有腐蝕<0，有碳酸鹽沉淀析出pH 控制在7 0.5為宜。鐵當水中含有亞鐵離子時，鐵細菌可將其

6、轉(zhuǎn)化為三價鐵離子， 生成氫氧化鐵沉淀，水中含有硫化物（H2S）時, 生成FeS沉淀，使水中懸浮物增加。第四節(jié) 油田水中的雜質(zhì)一、原水雜質(zhì)分類按油田污水處理的觀點，原水中的細小雜質(zhì)分為五大類。1、懸浮固體顆粒直徑范圍1100m，此部分雜質(zhì)主要包括：泥沙：0.054 mm的粘土、460 mm的粉砂、大于60mm的細砂；各種腐蝕產(chǎn)物及垢：Fe2O3、CaO、MgO、FeS、CaSO4、CaCo3等；細菌：硫酸鹽還原菌（SRB）510 mm，腐生菌（TGB）1030 mm；有機物：膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和石蠟等重質(zhì)油類。2、膠體 粒徑為11031 m，主要由泥砂、腐蝕結(jié)垢產(chǎn)物和微細有機物構(gòu)成，物質(zhì)組成與懸浮固體

7、基本相似。3、分散油與浮油 原水中一般約有1000mg/l的原油，偶爾有20001000mg/l的峰值含油量，其中90左右為10100 mm的分散油和大于100 mm的浮油。4、乳化油原水中有10左右的（ 110310m ）的乳化油。5、溶解物質(zhì)在污水中處于溶解狀態(tài)的低分子及離子物質(zhì)。主要包括：溶解在水中的無機鹽類基本上以陽離子和陰離子的形式存在，粒徑在1103m以下，如Ca2、Mg2、K、Na+、Fe2、Cl、HCO3、CO32等，還包括環(huán)烷酸類等有機溶解物。溶解的氣 如溶解氧、二氧化碳、硫化氫、烴類氣體等，粒徑一般為（35）104m二、原水雜質(zhì)分析在水處理過程中，主要是從堵塞和腐蝕的角度來

8、考察重要的水中的離子及其物理性質(zhì)。還要計算總?cè)芙夤腆w量（TDS）：離子濃度總和測試余氯含量（殺菌劑）或水質(zhì)處理化學藥劑含量：監(jiān)控其在系統(tǒng)中的效能?？傮w上講，油田污水是一種含有固體雜質(zhì)、液體雜質(zhì)、溶解氣體以及溶解鹽類等較復雜的多相體系。1、陽離子（1）鈣油田鹽水的主要成分，含量高達30000mg/L,能很快與碳酸根或硫酸根離子結(jié)合，沉淀生成附著的垢或懸浮固體，是造成地層堵塞的主要原因。（2）鎂鎂離子濃度比鈣離子低得多。能形成碳酸鎂（MgCO3）垢。純的碳酸鎂很難獲得，溶解度是碳酸鈣的50倍，在Ca-Mg碳酸鹽垢的混合物中，只有極少量的MgCO3。（3）鈉油田水中的主要成分，通常不會引起什么問題。

9、（4）鐵地層水中天然鐵含量很低。其存在標志著有金屬腐蝕。存在形式：溶液中以離子形式存在（高鐵（Fe3）或 低鐵（Fe2）作為沉淀出來的鐵化合物懸浮在水中（5）鋇 與硫酸根離子結(jié)合生成及其難溶的BaSO4。（6）鍶與鋇和鈣一樣，能與SO42-形成難溶的SrSO4。比BaSO4好溶一些，但發(fā)現(xiàn)的常常是BaSO4和SrSO4的混合垢。2、陰離子（1）氯根主要來源是NaCl，Cl-是個穩(wěn)定成分，其濃度用作水中含鹽量的度量。 Cl-濃度高更容易引起腐蝕。（2） CO32-和HCO3- 能夠生成不溶解的垢。 CO32-濃度表示的堿度稱為酚酞堿度，HCO3-濃度表示的堿度稱為甲基橙堿度。（3）SO42-與鈣

10、、鋇或鍶反應生成不溶解的垢，也是硫酸鹽還原菌的“食物”。3、其它性質(zhì)（1）pH值碳酸鈣和鐵的化合物的溶解度很大程度上取決于pH 值。大多數(shù)油田水的pH值在48之間pH值越高，結(jié)垢趨勢越大；若pH值較低，則結(jié)垢趨勢減小，但其腐蝕性增大。pH值的測定：可采用高壓pH值電極進行在線測試。（2）懸浮固體a、含量用膜過濾器過濾出的固體數(shù)量來衡量水中固體懸浮物含量。常用濾膜孔徑為0.45 的過濾器來測定。b、顆粒大小的分布 可用于過濾器性能的監(jiān)測。c、顆粒形狀通過光學或掃描電鏡測定，通常與顆粒大小分布結(jié)合使用。d、懸浮固體的化學組分 對化學組分的測定，可以確定其起因（腐蝕產(chǎn)物、垢的顆粒、地層砂等），對清除

11、堵塞的設計很重要。（3）濁度 水“混濁”程度的一個度量，反映注水過程中地層堵塞的可能性。意味著水中含有不溶物質(zhì)，如分散油或氣泡。通常用測定濁度來監(jiān)視過濾器的性能。（4）總?cè)芙夤腆w量（TDS，總礦化度）已知體積的水中所溶解物質(zhì)的總量 總礦化度高對抑制油層粘土膨脹有利，但易結(jié)垢，更易引起腐蝕。對水中溶解氧含量敏感。測定方法：通過水分析報告給出的陽離子、陰離子的濃度總數(shù)計算，或是通過將蒸發(fā)的水樣進行干燥后稱重殘余物測定。（5）溫度水溫度影響結(jié)垢趨勢、pH值、氣體在水中的溶解度。 水溫過低原水不易處理，水溫增高，腐蝕加劇. 水的相對密度也是溫度的函數(shù)。（6）相對密度相對密度的大小是水中溶解的固體總量的

12、直接標志。由于實際水中含有溶解的固體，因而相對密度1。（7）溶解氧 影響水的腐蝕性； 若水中存在溶解的鐵，會與氧形成鐵的氧化物沉淀，造成堵塞；助長需氧細菌的生長（8）溶解的CO2影響水的pH值、腐蝕率、碳酸鈣結(jié)垢的程度。（9）硫化物（H2S）水中存在H2S會增加水的腐蝕性。自然存在于水中或由硫酸鹽還原菌（SRB）產(chǎn)生。（10）細菌總數(shù) 細菌存在 引起腐蝕、地層堵塞。測定和監(jiān)視硫酸鹽還原菌（SRB）的數(shù)目，還要測定粘泥生成菌（TGB）及細菌總數(shù)。（11）油含量水中含油會降低注水效率，表現(xiàn)為在油層中產(chǎn)生“乳狀塊”是一些固體如硫化鐵的極好粘結(jié)劑，加重堵塞。第二章 油田污水處理工藝第一節(jié) 工藝流程簡介

13、一、重力式流程自然（或斜板）除油混凝沉降壓力（或重力）過濾流程。重力式流程在20世紀七八十年代國內(nèi)各陸上油田較普遍采用。1、該流程處理過程脫水轉(zhuǎn)油站來的原水，經(jīng)自然收油初步沉降后，加入混凝劑進行混凝沉降，再經(jīng)過緩沖、提升、進行壓力過濾，濾后水加殺菌劑，得到合格的凈化水，外輸用于回注。濾罐反沖洗排水用回收水泵均勻地加入原水中再進行處理。回收的油送回原油集輸系統(tǒng)或者用作原料。2、流程特點處理效果良好。對原水含油量、水量變化波動適應性強自然除油回收油品好投加凈化劑混凝沉降后凈化效果好若處理規(guī)模較大時：壓力濾罐數(shù)量較多、操作量大處理工藝自動化程度稍低當對凈化水質(zhì)要求較低，且處理規(guī)模較大時，可采用重力式

14、單閥濾罐提高處理能力。二、壓力式流程 旋流（或立式除油罐）除油聚結(jié)分離壓力沉降壓力過濾流程。壓力式流程是20世紀80年代后期和90年代初發(fā)展起來的。它加強了流程前段除油和后段過濾凈化。1、流程處理過程脫水站來的原水，若壓力較高，可進旋流除油器 ；若壓力適中，可進接收罐除油，為提高沉降凈化效果，在壓力沉降之前增加一級聚結(jié)（亦稱粗?；?，使油珠粒徑變大，易于沉降分離?；虿捎眯鞒秃笾苯舆M入壓力沉降。根據(jù)對凈化水質(zhì)的要求，可設置一級過濾和二級過濾凈化。2、流程特點處理凈化效率較高，效果良好，污水在處理流程內(nèi)停留時間較短旋流除油裝置可高效去除水含油，聚結(jié)分離使原水中微細油珠聚結(jié)變大，縮短分離時間，提

15、高處理效率。適應水質(zhì)、水量波動能力稍低于重力式流程流程系統(tǒng)機械化、自動化水平稍高于重力式流程，現(xiàn)場預制工作量大大降低可充分利用原水來水水壓，減少系統(tǒng)二次提升。三、浮選式流程接收（溶氣浮選）除油射流浮選或誘導浮選過濾、精濾流程。浮選式流程主要是借鑒20世紀80年代末、90年代初從國外引進污水處理技術(shù)的基礎上，結(jié)合國內(nèi)各油田生產(chǎn)實際需要發(fā)展起來的。1、流程處理過程流程首端采用溶氣氣浮，再用誘導氣浮或射流氣浮取代混凝沉降設施，后端根據(jù)凈化水回注要求，可設一級過濾和精細過濾裝置。2、流程特點處理效率高；設備組裝化、自動化程度高，現(xiàn)場預制工作量??；廣泛用于海上采油平臺；陸上油田，尤其是稠油污水處理中有較

16、多應用。流程動力消耗大，維護工作量稍大。四、開式生化處理流程隔油浮選生化降解沉降吸附過濾流程。該流程適用條件：針對部分油田污水采出量較大，但回用量不夠大，必須處理達標外排而設計的。1、流程處理過程原水經(jīng)過平流隔油池除油沉降，再經(jīng)過溶氣氣浮池凈化，然后進入曝氣池、一級、二級生物降解池和沉降池，最后提升經(jīng)砂濾或吸附過濾達標外排。2、流程凈化效果一般情況，經(jīng)過開式生物處理流程凈化，排放水質(zhì)可以達到污水綜合排放標準GB89781996要求。應注意的是：少部分油田污水水溫過高，若直接外排，將引起受納水體生態(tài)平衡的破壞排放前淋水降溫；少部分礦化度高的油田污水，進行除鹽軟化，降低含鹽量，以免引起受納水體鹽堿

17、化。第二節(jié) 除油一、自然除油1、基本原理物理法除油，根據(jù)油水密度不同，達到油水分離。該種方法：忽略了進出配水口水流的不均勻性忽略油珠顆粒上浮中的絮凝等因素的影響，認為油珠顆粒是在理想狀態(tài)下進行重力分離a、假定過水斷面上各點的水流速度相等，且油珠顆粒上浮時的水平分速度等于水流速度；b、油珠顆粒以等速上??；c、油珠顆粒上浮到水面即被去除。含油污水在重力分離池中的分離效率（除油效率）為：式中：E 油珠顆粒的分離效率；u 油珠顆粒上浮速度；Q/A 面負荷率；Q 處理流量；A 除油設備水平工作面積。表面負荷率Q/A是一個重要參數(shù)。當Q一定時，加大表面積A，可以減小油珠顆粒上浮速度u，意味著更小直徑的油珠

18、顆粒被分離出來，從而提高除油效率或增加設備的處理能力。Stokes公式式中：u顆粒的浮升速度，m/s；w、o分別表示顆粒及水的密度，kg/m3；g重力加速度，m/s2；污水的粘度，Pas；d顆粒的粒徑，m。Stokes公式說明的問題（1）顆粒與水的密度差（w-o）愈大，它的浮升速度愈大，成正比關(guān)系。當w>o時，u>0，顆粒上??；當w<o時，u<0，顆粒下沉；當w=o時，u=0，顆粒既不下沉也不上浮。Stokes公式說明的問題（2）水的粘度愈小，上浮速度愈快，成反比關(guān)系。因粘度與水溫成反比，故提高水溫有利于上浮。（3）顆粒直徑d愈大，浮升速度愈快，成平方關(guān)系。因此隨粒度的

19、下降，顆粒的浮升速度會迅速降低。實際水處理過程中，水流呈層流狀態(tài)的情況較少，所以一般只能去除d >20m的顆粒。2、裝置結(jié)構(gòu)自然除油設施一般兼有調(diào)儲功能，油水分離效率不夠高，通常工藝結(jié)構(gòu)采用下向流設置。二、斜板（管）除油斜板（管）除油是目前最常用的高效除油方法之一，是一種物理法除油。1、基本原理斜板（管）除油基本原理是“淺層沉淀”，又稱“淺池理論”。若將水深為H的除油設備分隔為n個水深為H/n的分離池，當分離池長度為原除油區(qū)長度的1n時，處理水量與原分離區(qū)相同，且分離效果完全相同。為便于浮升到斜板（管）上部油珠的流動和排除，把淺的分離池傾斜一定角度（一般為45°60°

20、）。除油效率：假設除油設備高度為H，油珠顆粒分離時間為t ，則表面負荷率表示為Q/AH/t，則分離效率為公式表明：重力分離除油設備的除油效率是分離高度的函數(shù)。H減小，E增大。2、斜板除油裝置立式和平流式兩種，油田上常用的是立式斜板除油罐和平流式斜板除油罐。（1）立式斜板除油罐結(jié)構(gòu)形式與普通立式除油罐基本相同，主要區(qū)別是在普通除油罐中心反應筒外的分離區(qū)一定部位加設了斜板組。對斜板材質(zhì)要求：在污水中長期浸泡不軟化、不變形、耐油、耐腐蝕。工作過程：含油污水從中心反應筒出來，在上部分離區(qū)進行初步的重力分離，較大油珠顆粒分離出來。污水通過斜板區(qū)進一步分離分離后的污水在下部集水區(qū)流入集水管，匯集后由中心柱

21、管上部流出。斜板區(qū)分離出的油珠顆粒上浮至水面，進入集油槽后由出油管排出到收油裝置。常用的斜板規(guī)格立式斜板除油罐的主要設計參數(shù)：斜板間距 80100mm斜板傾角 45°60°斜板水平投影負荷 1.5×1042.0 ×104m3/(sm2)其它設計數(shù)據(jù)與普通除油罐基本相同。實踐證明：在除油效率相同條件下，與普通立式除油罐相比，同樣大小的斜板除油罐的除油處理能力可提高1.01.5倍。（2）平流式斜板隔油池平流式斜板隔油池是在普通的隔油池中加設斜板構(gòu)成。一般是由鋼筋混凝土做成池體，池中波紋斜板大多呈45°安裝。隔油池原理：隔油池是用自然上浮法分離、去除

22、含油廢水中可浮油的處理筑物。構(gòu)造：廢水從池的一端流入池內(nèi)，從另一端流出。在流經(jīng)隔油池的過程中，由于流速降低，密度小于1.0而粒徑較大的油類雜質(zhì)得以上浮到水面上，密度大于1.0的雜質(zhì)則沉于池底。在出水一側(cè)的水面上設集油管。工作過程：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)，油水泥在斜板中分離。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；泥砂沿斜板組下層斜板面滑向集泥區(qū)落到池底，定時排除；分離后的水，從下部分離區(qū)進入折向上部的出水槽，然后排出或送去進一步處理，而由于高程布置的原因，污水進入下一步處理工序，往往需要用泵進行提升。

23、三、粗?；ň劢Y(jié)）除油粗粒化：含油污水流經(jīng)裝有填充物（粗?；牧希┑难b置后，使油珠由小變大的過程。這樣，更容易用重力分離法將油除去。粗?；幚淼膶ο螅核械姆稚⒂?。2、粗粒化的機理有兩種觀點：潤濕聚結(jié)；碰撞聚結(jié)潤濕聚結(jié)理論建立在“親油性”粗粒化材料的基礎上。當含油污水流經(jīng)親油性材料組成的粗?；矔r，分散油珠在材料表面潤濕吸附，材料表面幾乎全被油包住，再流來的油珠更容易潤濕附著在上面，油珠不斷聚結(jié)擴大并形成油膜，在浮力和反向水流沖擊作用下，油膜開始脫落，在水相中仍形成油珠，但比聚結(jié)前的油珠粒徑大，從而達到粗?；哪康摹＞哂性摲N特性的聚結(jié)材料：聚丙烯塑料球，無煙煤等碰撞聚結(jié)理論建立在疏油材料基礎上

24、。由粒狀的或纖維狀的粗?；牧辖M成的粗粒化床，其空隙均構(gòu)成互相連續(xù)的通道，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為一個較大的油珠，達到粗?；康?。具有該種特性的聚結(jié)材料：蛇紋石，陶粒等。需澄清的問題無論是親油的或是疏油的材料，兩種聚結(jié)同時存在。親油材料以“潤濕聚結(jié)”為主，也有碰撞聚結(jié)。原因是污水流經(jīng)粗粒化床，油滴之間也存在碰撞。疏油材料以“碰撞聚結(jié)”為主，也有潤濕聚結(jié)。原因是當疏油材料表面沉積油泥時，該材料便有親油性。無論是親油性材料還是疏油性材料，只要粒徑合適，都有較好的粗?；Ч?。3、粗

25、?；牧希ň劢Y(jié)板材）的選擇分類：形狀：粒狀（重復使用）；纖維狀（一次性使用）材質(zhì)：天然的（無煙煤、蛇紋石、石英砂等）人造的（聚丙烯塑料球、陶粒等）選用原則：耐油性好，不能被油溶解或溶脹；具有一定的機械強度，且不易磨損；不易板結(jié)，沖洗方便；一般主張用親油性材料；盡量采用相對密度大于1的材料；粒徑35mm為宜；貨源充足，加工運輸方便，價格便宜。目前，國內(nèi)各油田工業(yè)化的粗粒化裝置大多是粒狀材料。各種材料性能見下表。常用聚結(jié)板材的特性：聚丙烯、塑料鋼塑料聚結(jié)板屬潤濕聚結(jié)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摸，吸油趨于平衡，影響聚結(jié)效果；玻璃鋼材質(zhì)吸油時，對油水

26、界面引起的分子膜狀薄油模影響較小，吸油功能可保持良好，但板材加工難度大；碳鋼、不銹鋼聚結(jié)板材屬碰撞聚結(jié)范疇，板材表面經(jīng)過特殊處理后，親水性能良好。不銹鋼板聚結(jié)效果優(yōu)于碳鋼板，其運行壽命大于碳鋼板，但不銹鋼板造價遠高于碳鋼。4、粗粒化（聚結(jié)）裝置單一式一般為立式結(jié)構(gòu)：下部配水，中部裝填粗?；牧仙喜砍鏊M合式一般為臥式結(jié)構(gòu)：前端為配水部分中部為粗?；糠种泻蟛繛樾卑澹ü埽┓蛛x部分后部為集水部分聚結(jié)分離器采用臥式壓力聚結(jié)方式與斜板（管）除油裝置結(jié)合除油。其工藝原理圖見圖。工作過程：原水進入裝置前端，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(jié)板，使油珠聚結(jié)，懸浮物顆粒增大，然后再橫向上移，

27、自斜板組上部均布，經(jīng)斜板分離，油珠上浮聚集，固體懸浮物下沉集聚排除，凈化水由斜板下方橫向流入集水腔。四、氣浮除油1、基本原理氣?。涸诤臀鬯型ㄈ肟諝猓ɑ蛱烊粴猓?，使水中產(chǎn)生微細氣泡，有時還需加入浮選劑或混凝劑，使污水中顆粒為0.250.35 m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，從而達到含油污水除油除懸浮物的目的。具體過程：通入空氣產(chǎn)生微細氣泡SS附著在氣泡上上浮應用：自然沉淀或上浮難于去除的懸浮物，以及比重接近1的固體顆粒。2 氣浮的理論基礎水中顆粒與氣泡粘附的條件水、氣、固三相混合體系中，不同介質(zhì)表面因受力不均衡而存在界面張力，氣泡與顆?；蛐躞w一旦

28、接觸，由于界面張力存在會產(chǎn)生表面吸附作用。2）潤濕周邊：三相間的吸附界面構(gòu)成的交界線。與潤濕接觸角有關(guān)系。3）親水吸附與疏水吸附泡沫的穩(wěn)定性(1)不穩(wěn)定的后果：氣泡浮到水面后，水分很快蒸發(fā)，泡沫極易破滅，會使已經(jīng)浮到水面的污染物又脫落回到水中。(2)方法：投加起泡劑（表面活性物質(zhì)）達到易起氣泡的穩(wěn)定的目的。改變疏水性能向水中投加浮選劑，可以使顆粒由親水性物質(zhì)變?yōu)槭杷?。結(jié)合方式（氣浮中氣泡對絮體和顆粒單體的結(jié)合方式）分為：氣泡頂托；氣泡裹攜；氣泡吸附3、氣浮除油（除懸浮物）裝置按氣體被引入水中的方式分為兩類：溶解氣氣浮選裝置；分散氣氣浮選裝置（1）溶解氣氣浮選裝置溶氣氣浮原理：使空氣在一定的壓

29、力作用下，溶解于水并到達過飽和狀態(tài)，再減至常壓釋放，氣體便以微小氣泡的形式逸出。A、容器真空氣浮常壓空氣溶于水，負壓析出。特點：整個氣浮池在負壓下操作，空氣溶解容易，動力設備和電能消耗少。缺點：所有設備均要密封在氣浮池內(nèi)，構(gòu)造復雜，生產(chǎn)中使用不多。B、 加壓溶氣氣浮工作原理：在加壓條件下，使空氣溶于水，形成空氣過飽和狀態(tài)。然后減至常壓，使空氣析出，以微小氣泡釋放于水中，實現(xiàn)氣浮，此法形成氣泡小，約 20 100m ，處理效果好，應用廣泛。其氣浮工藝有三種形式：全溶氣法電耗高，但氣浮池溶積小。部分溶氣法(應用比較廣泛)省電，溶氣罐小。但若溶解空氣多，需加大壓力回流加壓溶氣法適用于SS高的原水，但

30、氣浮池容積大。組成：空氣飽和設備、空氣釋放器、氣浮池加壓溶氣氣浮法的特點：加壓條件下，空氣的溶解度大，能提供足夠的微氣泡，確保氣浮效果。減壓釋放，產(chǎn)生氣泡不僅微細（ 20-100µm ），粒徑均勻，密集度大，而且上浮穩(wěn)定，對液體擾動小。特別適合于疏松絮凝體，細小顆粒的固液分離。工藝設備和流程較為簡單，便于管理維護。對回流加壓，處理效果顯著、穩(wěn)定，節(jié)約能耗。溶解氣氣浮選裝置工藝過程使氣體在壓力狀態(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。（2）分散氣浮選裝置A、旋轉(zhuǎn)型浮選裝置機械轉(zhuǎn)

31、子旋轉(zhuǎn)，在氣液界面上產(chǎn)生液體漩渦，漩渦氣液界面隨著轉(zhuǎn)速升高，可擴展到分離室底部以上。在漩渦中心的氣腔中，壓力低于大氣壓，引起分離室上部氣相空間的蒸氣下移，通過轉(zhuǎn)子與水相混合，形成氣水混合體。在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)式分散氣浮選裝置設有四個浮選單元室。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。B、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，噴射器內(nèi)的噴嘴局部產(chǎn)生低氣壓，引起氣浮單元上部氣相空間的氣體流向噴射器噴嘴，氣、水在噴嘴出口后的擴散段充分混合，射流進

32、入浮選單元中下部，與被處理的污水混合，形成油、懸浮物比B型能耗高，氣耗大。五、旋流除油1、基本原理利用油水密度差，在液流調(diào)整旋轉(zhuǎn)時受到不等離心力的作用而實現(xiàn)油水分離。2、旋流除油裝置水力旋流器工作過程： 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，水沿著管壁旋流，油珠移向中心，流體進入細錐段，截面不斷收縮，流速繼續(xù)增大，小油珠繼續(xù)移到中心匯成油芯。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，使低壓油芯向溢流口排出。水力旋流器分離效率的影響因素：離心力和介質(zhì)阻力離心力：

33、油旋流管中心向器壁輻射的力。球形液滴所受的離心力為：按斯托克斯公式求得的介質(zhì)阻力為：忽略重力不計，當離心力與介質(zhì)阻力相等時，油滴的徑向速度為：油滴在重力場內(nèi)的浮升速度：分離因數(shù)Kc，是離心加速度與重力加速度的比值。統(tǒng)計計算表明：水力旋流器的分離因數(shù)在5002000之間。油滴直徑流量隨著流量的增加，離心力也相應增加。對特定的旋流器，在保證分離效率的前提下，存在最大流量和最小流量的工作范圍。流量過小，離心力不足，影響油滴聚集；流量過大，油芯容易不穩(wěn)定。進出口壓差過大，對油滴產(chǎn)生剪切作用。例如：一根直徑35mm的旋流管，最佳流量范圍100200m3/d。密度兩種液體的密度差越大，旋流產(chǎn)生的離心力越大

34、，分離效率越高。3、對旋流除油的要求應產(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，避免油水兩相重混；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(zhuǎn)，且旋轉(zhuǎn)軸與旋轉(zhuǎn)器幾何軸線重合。第三節(jié) 混凝沉降一、基本概念混凝：水中膠體粒子以及微小懸浮物的聚集過程稱為混凝，是凝聚和絮凝的總稱。凝聚過程：水中膠體失去穩(wěn)定性的過程，即脫穩(wěn)?；炷跄^程：脫穩(wěn)膠體中粒子及微小懸浮物聚集過程?；炷^程涉及：水中膠體的性質(zhì)；混凝劑在水中的水解；膠體與混凝劑的相互作用。二、水中膠體的穩(wěn)定性1、概念膠體穩(wěn)定性：是指膠體粒子在水中長期保持分散懸浮狀態(tài)的特性

35、。2、膠體穩(wěn)定性分類動力學穩(wěn)定性：無規(guī)則的布朗運動強，對抗重力影響的能力強。聚集穩(wěn)定性：膠體帶電相斥（憎水性膠體）；水化膜的阻礙（親水性膠體）在動力學穩(wěn)定性和聚集穩(wěn)定兩者之中，聚集穩(wěn)定性對膠體穩(wěn)定性的影響起關(guān)鍵作用。膠體顆粒雙電層結(jié)構(gòu)滑動面上的電位：稱為電位，決定了憎水膠體的聚集穩(wěn)定性；也決定親水膠體的水化膜的阻礙，當電位降低時，水化膜減薄及至消失。3、DLVO理論膠體顆粒之間的相互作用決定于排斥能與吸引能，分別由靜電斥力與范德華引力產(chǎn)生。膠體顆粒的相互作用勢能與距離之間的關(guān)系，見圖2。當膠體距離x<oa或x>oc時，吸引勢能占優(yōu)勢；當oa <x< oc時，排斥勢能占優(yōu)

36、勢；當x=ob時，排斥勢能最大，稱為排斥能峰。膠體的布朗運動能量Eb1.5kT，當其大于排斥能峰時，膠體顆粒能發(fā)生凝聚。以上稱為DLVO理論，只適用于憎水性膠體，由德加根（Derjaguin）、蘭道（Landon）(蘇聯(lián)，1938年獨立提出，伏維（Verwey）、奧貝克（Overbeek）（荷蘭，1941年獨立提出）。三、 混凝機理1電性中和作用機理電性中和作用機理包括壓縮雙電層與吸附電中和作用機理，見圖3。（1）壓縮雙電層隨著電解質(zhì)加入，形成與反離子同電荷離子，產(chǎn)生壓縮雙電層作用，使電位降低，從而膠體顆粒失去穩(wěn)定性，產(chǎn)生凝聚作用。壓縮雙電層機理適用于叔采哈代法則，即：凝聚能力離子價數(shù)6。該機

37、理認為電位最多可降至0。因而不能解釋以下兩種現(xiàn)象：混凝劑投加過多，混凝效果反而下降；與膠粒帶同樣電號的聚合物或高分子也有良好的混凝效果。壓縮雙電層壓縮雙電層是指在膠體分散系中投加能產(chǎn)生高價反離子的活性電解質(zhì)，通過增大溶液中的反離子強度來減小擴散層厚度，從而使電位降低的過程。該過程的實質(zhì)是新增的反離子與擴散層內(nèi)原有反離子之間的靜電斥力把原有反離子程度不同地擠壓到吸附層中，從而使擴散層減簿。壓縮雙電層的機理可以分為憎水性膠體和親水性膠體兩種類別：1、憎水性膠體 當兩個膠粒相互接近以至雙電層發(fā)生重疊時，就產(chǎn)生靜電斥力。 加入的反離子與擴散層原有反離子之間的靜電斥力將部分反離子擠壓到吸附層中，從而使擴

38、散層厚度減小。由于擴散層減薄，顆粒相撞時的距離減少，相互間的吸引力變大。顆粒間排斥力與吸引力的合力由斥力為主變?yōu)橐砸橹?，顆粒就能相互凝聚。 重新穩(wěn)定現(xiàn)象: 當混凝劑投量過多時，凝聚效果下降的現(xiàn)象。膠體吸附電解質(zhì)，表面電荷重新分布。2、親水性膠體： 水化作用是親水性膠體聚集穩(wěn)定性的主要原因。親水性膠體雖然也存在雙電層結(jié)構(gòu)，但電位對膠體穩(wěn)定性的影響遠小于水化膜的影響（2）吸附電性中和這種現(xiàn)象在水處理中出現(xiàn)的較多。指膠核表面直接吸附帶異號電荷的聚合離子、高分子物質(zhì)、膠粒等，來降低電位。其特點是：當藥劑投加量過多時，電位可反號?？傊?，要使膠體顆粒通過布朗運動相互碰撞聚集，必須消除顆粒表面同性電荷的

39、排斥作用，即“排斥能峰”。降低排斥能峰的辦法：降低或消除膠體顆粒的電位，即在水中投入電解質(zhì)。含油污水中膠體顆粒大都帶負電荷，故投入的電解質(zhì)為帶正電荷的離子或聚合離子，如Na、Ca2、Al3等。2吸附架橋不僅帶異性電荷的高分子物質(zhì)（即絮凝劑）與膠體顆粒具有強烈的吸附作用，不帶電的甚至帶有與膠粒同性電荷的高分子物質(zhì)與膠粒也有吸附作用?！拔郊軜颉保焊叻肿渔湹囊欢宋搅四骋荒z粒后，另一端又吸附了另一膠粒，形成“膠粒高分子膠?！钡男躞w。高分子物質(zhì)起到了膠粒與膠粒之間相互結(jié)合的橋梁作用。架橋模型示意見圖4。如果投加的藥劑是水溶性鏈狀高分子聚合物并具有能與膠粒和細微懸浮物發(fā)生吸附的活性部位，那末它就能通過

40、靜電引力、范德華引力和氫鍵力等，將微粒搭橋聯(lián)結(jié)為一個個絮凝體(俗稱礬花)。這種作用就稱為吸附橋聯(lián)。聚合物的鏈狀分子在其中起了橋梁和紐帶的作用。在吸附橋聯(lián)形成絮凝體的過程中，膠粒和細微懸浮物并不一定要脫穩(wěn)，也無需直接接觸，電位的大小也不起決定作用。但聚合物的加入量及攪拌強度和攪拌時間必須嚴格控制，如果加入量過多，一開始微粒就被若干個高分子鏈包圍，微粒再沒有空白部位去吸附其它的高分子鏈，結(jié)果形成無吸附部位的穩(wěn)定顆粒。如呆攪拌強度過大或時間過長，橋聯(lián)就會斷裂，絮凝體破碎，并形成二次吸附再穩(wěn)顆粒。起架橋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，不能起到顆粒間的架橋作用，只能吸附單個膠粒

41、 。高分子絮凝劑投加后，通常可能出現(xiàn)以下兩個現(xiàn)象：高分子投量過少，不足以形成吸附架橋；但投加過多，會出現(xiàn)“膠體保護”3網(wǎng)捕或卷掃作用（網(wǎng)掃作用）水中投加混凝劑量足夠大 形成大量絮體。具有一定長度成絮體的線性高分子物質(zhì) 有一定量的支鏈絮體之間有一定吸附作用混凝過程中，在相對短的時間內(nèi)，水體中形成大量絮體，趨向沉淀，便可以網(wǎng)鋪，卷掃水中的膠體顆粒，產(chǎn)生凈化沉淀分離。是一種機械作用。當用鐵、鋁鹽等高價金屬鹽類作混凝劑，而且其投加量和介質(zhì)條件足以使它們迅速生成難溶性氫氧化物時，沉淀就能把膠粒或細微懸浮物作為晶核或吸附質(zhì)而將其一起除去。四、混凝工藝1、混合 若使加入的混凝劑與水急劇、充分混合，關(guān)鍵是投藥

42、口的位置和混合設備的選擇。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：幾種藥劑投入污水后必須有利于沉降處理，且不能起相反的作用。藥劑投入還要考慮先后順序。投藥口位置根據(jù)采用流程不同而異。受污水處理站工藝限制，兩種藥劑的投入口不可能相隔太遠，但至少應有10s左右混合時間。油田投藥口大部分設在壓力管線上?；旌显O備的選擇各油田為保證投加藥劑的充分混合，采用的混合器有兩種： 靜態(tài)簡易管式混合器 靜態(tài)葉片渦流管式混合器噴嘴流速34m/s。兩種混合器混合時間一般為1020s左右，混合管線流速為1.01.5m/s。當原水投加絮凝劑或助凝劑后，要求水流在劇烈的紊流流態(tài)下進行快速混合，為絮凝創(chuàng)造良

43、好條件。80年代初，開發(fā)應用了多種新型快速混合設備，如網(wǎng)格、多孔隔板、彎管以及管式靜態(tài)混合器等，不僅節(jié)省投藥量，縮短了混合時間，而且提高了效率。管式靜態(tài)混合器是利用在管道內(nèi)設置的多節(jié)固定分流板，使水流成對分流，同時又產(chǎn)生交叉旋渦起反向旋轉(zhuǎn)作用，實現(xiàn)快速混合。快速混合器有二種結(jié)構(gòu)型式，一種是在原水進水管內(nèi)設固定葉片，而另一種是借助外部動力，帶動管內(nèi)葉片運動而擴散的。目前國內(nèi)有三種型式，即螺旋漿片混器、SMM型混合器及komax管式靜態(tài)混合器，其中komax型管式混合器又可分為成對分流式、交流混合式、渦流反應旋流式等。采用靜態(tài)混合器，可在瞬間完成被處理和中和劑的混合，因而能縮短處理時間。由于沒有可

44、動部分，所以不會發(fā)生故障；因為能給流體以有效的攪拌，所以動能耗也少。2、反應油田污水處理站一般不設單獨的反應構(gòu)筑物，大都是反應分離（沉降）合建在一起的臥式或立式混凝沉降設施。反應部分從反應的水力原理來看，分為：旋流式中心反應器渦流式中心反應器旋流渦流組合式反應器旋流式中心反應器有效反應時間815min，噴嘴進口流速23m/s。也可根據(jù)原水水質(zhì)情況、投加的混凝劑性能通過實驗確定。 旋流式中心反應筒有效容積 旋流式中心反應筒直徑 反應筒總高度反應器總高度為：上部橢圓形封頭高度、中下部整流隔板高度、配水及排污部分高度之和。HHrH1H2H3渦流式中心反應器有效反應時間610min，噴嘴進口流速0.8

45、1m/s，椎底夾角為30°45°。 有效容積 有效高度HrH4H5五、沉降分離工藝經(jīng)重力除油或其它除油設備初步凈化后的污水加入混凝劑，通過進水管道混合后分別進入兩種型式的中心反應筒，反應后形成礬花的污水經(jīng)布水管進入混凝沉降罐沉降分離部分?；炷两颠^程包括：上浮除油和部分懸浮物下沉部分懸浮物污水中油是主要污染指標固體懸浮物次要污染指標固體懸浮物主要污染指標油是次要污染指標1、下向流混凝沉降罐反應器采用上配水式，污水自上而下流動，污油攜帶大部分懸浮物上浮至油層，經(jīng)出油管流出；部分密度較大的懸浮物沉至罐底。與混凝除油罐的工藝構(gòu)造基本一致。其結(jié)構(gòu)與立式除油罐基本相同，不同的是在罐中

46、增設一個反應中心筒，使廢水與混凝劑在反應筒內(nèi)進行充分反應，以發(fā)揮藥劑的混凝破乳作用。2、上向流混凝沉降罐重力式上向流混凝沉降罐為立式裝配。工藝結(jié)構(gòu)簡介：設備中心的中下部為混凝反應部分；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）分離部分；設備中上部為周向斜擋板集水部分；設備上部為浮渣污油加熱收除系統(tǒng)。3、壓力式混凝逆流沉降罐壓力式混凝逆流沉降罐為臥式裝配。工藝結(jié)構(gòu)簡介：設備首段為混凝反應部分 中段為整流過渡和配液區(qū) 上部為浮渣、污油收除內(nèi)件中后段為逆流斜板（管） 中部為配水分離內(nèi)件沉降分離區(qū) 下部為污泥集聚和排除內(nèi)件 后段為集水出流部第四節(jié) 過濾過濾：水體流過有

47、一定厚度（一般為700mm左右）且多孔的粒狀物質(zhì)的過濾床，雜質(zhì)被截留在這些介質(zhì)的孔隙里和介質(zhì)上，從而使水得到進一步凈化。過濾能去除的雜質(zhì)：水中的懸浮物和膠體物質(zhì)細菌、藻類、病毒油類鐵和錳的氧化物放射性顆粒預處理中加入的化學藥品重金屬一、基本原理采用過濾方式去除水中雜質(zhì)，所包括的機理很多。從過濾性質(zhì)來說，一般可分為物理作用和化學作用。過濾機理分為：吸附，絮凝，沉淀，截留等。1、吸附濾池功能之一是把懸浮顆粒吸附到濾料顆粒表面。濾料的顆粒尺寸吸附性能 顆粒 尺寸絮體 吸附性質(zhì) 抗剪強度影響吸附的因素濾池的性質(zhì)物理因素懸浮液的性質(zhì)懸浮顆粒化學因素 懸浮液水體 電化學性質(zhì)濾料范德華力（顆粒間分子內(nèi)聚力）

48、2、絮凝得到水的最佳過濾性的基本方法（1）按取得最佳過濾性而不是產(chǎn)生最易沉淀的絮凝體，來確定混凝劑的最初投藥量；（2）在沉淀后的水進入濾池時，投加作為助濾劑的二次混凝劑。污水預處理的目的生成小而致密的絮粒而不是大而松散的絮狀體，穿透表面進入濾床，從而提高絮粒與濾料顆粒表面間的接觸機率。濾床內(nèi)絮凝體的去除機理主要依靠絮體顆粒與濾料顆粒表面或先前已沉積的絮凝體相接觸產(chǎn)生吸附。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。顆粒的沉降速度和直徑可用Stokes公式計算。慢速砂濾池同沉淀池比較：預期可去除掉沉降速度為1/4000的和直徑小于1/60的那些顆粒。

49、4、截留也稱篩濾，是最簡單的過濾，發(fā)生在濾層的表面，即水進入濾床的孔隙之處。篩濾過程：開始時只能去除比孔隙大的物質(zhì)，隨著篩濾過程的進行，篩濾出的物質(zhì)在濾料的表面形成一層面膜，水必須先通過它才能到達過濾介質(zhì)。雜質(zhì)的去除被限制在濾層的表面。當被過濾的水中含有有機物質(zhì)時，外來的生物腐生菌會利用這些物質(zhì)作為能量來源而繁育在濾層表面的面膜上使面膜具有粘性，增強篩濾過程的效率。濾池的成熟或突破：由膠團性生物的繁殖造成的過濾效率的逐漸增長。作為微生物養(yǎng)料的雜質(zhì)的濃度濾池成熟需要的時間 作為微生物養(yǎng)料的雜質(zhì)的可利用程度水溫度高濃度、高營養(yǎng)價值、高溫度有助于細菌的繁育并產(chǎn)生一層厚的面膜；富有藻類或類似生物的水，

50、可能形成一層很厚的面膜，當過濾的阻力達到一定的數(shù)值，或表面膜有破裂的危險時，必須把這層面膜和支承它的濾料表面層加以清理。二、過濾工藝設計1、濾速單位過濾面積上的過濾流量，即為濾速。當濾速超過400m/d時，常使用高分子絮凝劑提高凈化效果。濾速的確定是設計中最重要的問題之一。濾速小，過濾面積大，不經(jīng)濟；濾速大，過濾持續(xù)時間太短；2、過濾阻力水體通過濾層時，濾層的上下兩側(cè)產(chǎn)生水頭差，稱為過濾水頭損失或過濾阻力隨過濾時間延長而增大。過濾阻力在設計上是決定構(gòu)筑物高低的一個指標，在運行上是停止過濾的時間指標。重力式過濾采用的最大過濾阻力：范圍：1.33.0m水柱一般：1.52.0m水柱過濾阻力并非一層不

51、變，不同時期過濾阻力不同。清潔濾層的過濾阻力（初期水頭損失）初期水頭損失：濾層尚未截流懸浮物時的過濾阻力。流體流過顆粒材料濾層的水頭損失計算式：層狀構(gòu)造的濾層，假定整個濾層的孔隙度0 、形狀系數(shù)/及阻力系數(shù)CD都相同，則濾層的濾阻力為：堵塞濾層的過濾阻力過濾阻力h 隨截留懸浮物的增加而增大。但截留方式不同，過濾阻力增加的程度有所差異。對于下向流過濾，懸浮物多被截留在濾層表面，過濾阻力增加快；懸浮物到達濾層深處被截留，過濾阻力增加較慢。不同研究者給出的過濾阻力的計算公式，都是微分厚度Z濾層中的微分過濾阻力h。全濾層的過濾阻力需在Z=0至Z=L上積分求得。過濾阻力的一般規(guī)律濾料粒徑愈粗，過濾阻力的

52、絕對值增大愈慢；對懸浮物截留量及截留模式都相同的濾層，過濾阻力與濾速成比例變化；濾速增加，初期過濾阻力增大；但懸浮物進入濾層的深度大，對相同的截留懸浮物數(shù)量而言，此時過濾阻力增加緩慢。對一定濃度的原水進行等速過濾時，過濾阻力在開始時按比例上升，隨后則急劇加大。3、反沖洗影響濾料反沖洗效果的最重要因素：反沖洗強度（必須維持必要的反沖洗壓力）反沖洗方式水沖洗依靠從濾層下部噴出的壓力水使濾層處于流態(tài)化，利用濾料顆粒相互碰撞將截留的懸浮物沖洗下來。日美廣泛應用。氣水沖洗依靠空氣氣泡攪動濾層，使懸浮物自濾料顆粒上脫落下來，再用水將其沖走。用于歐洲式濾池。采用粗濾的濾池中使用氣水法比較經(jīng)濟。氣水反沖洗的操

53、作過程（1）反沖洗水頭（水沖洗方式）濾層無流態(tài)化前，當反沖洗強度由零開始逐漸增大時，反沖洗水頭直線增大。當濾層開始流態(tài)化后，即使再增大流速，水頭也不隨反沖洗強度的增大而增大。此時的水頭，即流態(tài)化濾層中的水頭損失，在數(shù)值上等于單位面積濾層上濾料在水中的重量。反沖洗所需水頭等于濾層、礫石承托層、集水裝置中的水頭損失之和，即（2）最佳反沖洗強度濾料顆粒相互碰撞最多，其反沖洗效果最好。據(jù)此，流態(tài)化沖洗方式中最佳反沖洗強度為：（3）最佳膨脹率濾層的膨脹率常用來作為反沖洗操作的控制指標。最佳反沖洗強度時，濾層膨脹率為：（4）反沖洗時間反沖洗時間因濾層污染程度而異。一般為510min。反沖洗操作包括啟閉閥門

54、的時間和表面沖洗時間，總計需1530min。排除截留懸浮物的99和90所需時間t993.5 LT/uBt902.0 LT/uBLTLA+L00（5）氣水沖洗不需要使濾層全部流態(tài)化，與流態(tài)化沖洗相比： 濾層不產(chǎn)生分層現(xiàn)象； 不必擔心由于濾層膨脹而導致濾料流失，所以排水槽到濾層表面高度可以減小，槽間間距可以加大； 即使使用粗重的濾料，也無需增大反沖洗強度； 為使空氣和水在濾層中均勻分布，需設特殊的集水裝置。目前為止，還沒有從理論上推導出氣水沖洗最佳空氣流量和沖洗水量的大小。三、濾料及墊層1、濾料（1）濾料的性能濾料的種類常用濾料：石英砂，無煙煤等；其它濾料：核桃殼，石榴石，鈦鐵礦砂，磁鐵礦砂，金剛

55、砂，鋁礬土等；人工優(yōu)質(zhì)濾料：陶粒，活性炭，聚苯乙烯球粒，聚氯乙烯球粒。作為濾料的要求 有足夠的機械強度在沖洗過程中，機械強度低的顆粒由于摩擦會破碎，破碎的細顆粒容易進入過濾水中。摩擦與破碎使顆粒粒徑變小，增加了“干凈濾層的水頭損失”；破碎的細粒在沖洗時會被水流帶出濾池，增加濾料的損耗。 具有足夠的化學穩(wěn)定性過濾過程中，濾料與水發(fā)生化學反應會惡化水質(zhì)。濾料尤其不能含有對人體健康和生產(chǎn)有害的物質(zhì)。 就地能取材，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?外形接近于球形，表面比較粗糙且有棱角。球狀顆粒間的孔隙較大；表面粗糙的顆粒，其比表面較大；棱角處吸附力量強。（2）濾料的顆粒級配濾料顆粒的大小用“粒徑”表示。因為濾料不一定是球形，所以粒徑指的是：能把濾料顆粒包圍在內(nèi)的一個假想的球面直徑。通常用不同網(wǎng)孔的篩子確定濾料粒徑。如：一般快濾池中的濾料，能通過18目/英寸（孔徑為1mm）的網(wǎng)孔，但截留在36目/英寸（孔徑為0.5mm）的篩上，則濾料最大粒徑為1mm，最小粒徑為0.5mm最大粒徑選擇濾料的考慮因素