双层滤料过滤器的设计

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1、维普资讯http://www.cqvip.com，双层滤料过滤器的设计计算一铝石油大学副教授文联奎内容提要详细介绍1双层滤料过滤器的主要设计参数；过滤器的直径、高度和负荷、操作周期的确定方法；过滤初始压降和终1压降的计算方法；反洗时的流速、上层滤料床层膨胀率、支承托层的流化速度、滤料高度、水量以及滤料压降的计算方法X74-o、3主题词过滤器过滤层污水处理工艺设计计算方法近年来，双层滤料过滤器在国内外油田的擂水处理上得到了广赶应用。在双层摅料过滤器内，上层放置粗粒滤料，下层放置细粒滤料。水流从上到下流过，先经粗粒滤料过滤，再经细粒滤料过滤(见图

2、1)。为保证反i巾洗时两层滤料不致反混，粗粒滤料的相对密度要小于细粒滤料的相对密度。一般常用的粗粒滤料为无烟煤(相对密度为1．5左右)，细粒滤料为柘馏石(相对密度为4．1左右)。当然，也可以采用其它具有合适级配的滤料。双层滤斟过滤器的优点是：①滤速高，可节省设备投资}②水流先粗滤后精滤，可提高悬浮物的去除率}③滤床有较大的含污能力(单位滤床体积所截留的固体量)，因而延长了过滤周期，降低了操作费用一、主要设计参数1．滤料的配置双层滤料过滤器的滤料配置见表1。谴料的配置衰l有数粒径。层高层剐撼料相对密度均匀系数一(n1m)(m)上层无蝈煤1．4～

3、1．7O．8～2-01．3～1．80．2～1．0下层柘橱石4．O～4．2O．2～1．01．2～1．604～2．0田l双层滤科过滤器的结构示意圈支承托层柘揞石4．0～420_6～1．21．2～1．6o2～0．41一进承2一粗粒滤料3一细粒滤料注：*累积分布为10的颗粒粒径4～支承托屠5一漕同水平{亡水管6一撼后水**覃积分布为60的囊粒粒径与累积分布为10的颗粒粒径之比2．滤速双层滤料过滤器的撼速比单层滤料过滤器的滤速大，一般为(8～15)×1o～m／s，即29～S4m／h。3．进水水质及脱赊效率为充分发挥双层滤料过滤器的处理效能，对进水水质应

4、有一定的要求。_一般要求为：进水中固体悬浮物含量不大于200mg／L(对油田污水来说，悬浮物含量一般都在100mg／LP．~帅油田地面工程(OSE)第l】巷第4期(1992．8)维普资讯http://www.cqvip.com下，即20~25mg／L)；固体悬浮物中不含有大于2Om的颗粒；进双层滤料的过滤周期衰2水含油量不超过30mg／L(最好低于lOmg／I)。在这样的条件下，操作时间(h)双层滤料过滤器对大于ril的固体悬浮物的脱除率在9O以上。过滤4～124．过滤周期及负荷。匣洗0．1。~0．3滤层的固体负荷为2．8～3．6kg(固体悬

5、浮物)／m滤料。过捧放静置m2～0．3滤周期的范围见表2。二、过滤器的主要结构尺寸及操作条件的确定在已知进水水质、固体悬浮物含量、粒度分布及要求的脱除率条件下，即可选定滤料粒度、滤层厚度及滤速。一般情况下，当水中固体悬浮物的粒度较小时，应选取较细的滤料}当水中固体悬浮物的粒度较大时，则选取较厚的滤层或较小的滤速。1．过滤器的直径及高度已知处理水量q(m／s)，并选定滤速(m／s)，即可定出过滤器的直径：‘DF一√兰(m)(1)V按式(1)计算出的直径，应予以圆整。过滤器的高度．除应考虑集水管所占空间外．还应考虑反冲洗操作需要的空间：眨洗时滤料

6、的床层膨胀率一般为50～100％．固而，整个过滤器的高度(m)应为：，』F一2(L+)+(0．5～1．5)(2)式中：L】——上层滤料的珠层厚度，m；厶——下层滤料的床层厚度，m2．过滤器的负荷及操作周期给定进水中的固体悬浮物粒度e及脱除率，由床层负荷即可确定一个过滤周期所处理的污水量Q，：生()(3)一式中：——过滤器负荷，kg／m(滤料)f——脱除效率，％；C——水中固体悬浮物初始浓度，mg／L或g／m。一个过滤周期所需的时间则为：(h)“)如果预先选定的滤速过大，通过式(4)计算出的一个过滤周期所需韵时间必然过短，使反冲洗频繁，不但操作

7、不便，而且浪费反洗水量。在这种情况下应适当降低所选定的滤速，重新作过滤器负荷及操作周期的计算。反之，如果预先选定的滤速太小，使一个过滤周期所需时间加长，相应的过滤器直径过大，投资费用较高，此时可适当加大撼速。总之，应在有足够长的过滤周期而设备投资又不大的原则下，择优确定滤速。三、压降的计算1．过滤初始时压降计算过滤床层压降的公式为Ergun公式，即：油田地面工程(OSE)第i1畚第4期(1992．8)41维普资讯http://www.cqvip.comPo=ft口·去V(5)式中：△一过滤初始时的压降，Pa；D——滤料体积表面平均直径，m；，

8、——阻力系数；体——滤料球度系数，对无烟煤可取——空隙度；0．65，对柘榴石可取0．70；，l——床层厚度，m；P——水的密度，kg／m。其中，一Z4(1)十1·7