книги из ГПНТБ / Поддержание пластового давления на нефтяных месторождениях

Хлорное железо диссоциирует в воде с образованием трехвалент­ ного катиона железа:

Коллоид гидроокиси железа коагулирует с образованием хлопье­ видного осадка. Для нормального хода коагуляции необходимо

В Советском Союзе налажено производство флокулянта под названием полиакриламид (ПАА), который представляет собой сополимер амида и солей акриловой кислоты [71].

ПАА является полиэлектролитом и подвергается в воде диссо­ циации, что приводит к образованию в цепочке полимера отрица­ тельно и положительно заряженных групп. Каждая молекула ПАА, имеющая форму вытянутой цепочки, адсорбирует несколько взве­ шенных в воде частиц. Наряду с этим происходит адсорбция одной твердой взвешенной частицей нескольких молекул ПАА, а также связывание молекул ПАА многовалентными катионами (рис. 8).

Врезультате всех этих явлений увеличивается скорость коагуляции

иобразуются крупные хлопья, быстро выпадающие в осадок.

ПАА целесообразно применять при большом содержании в воде взвешенных веществ: чем больше взвешенных частиц в воде, тем

30

больше вероятность захвата частиц молекулами ПАА. В мало­ концентрированных суспензиях, когда в воде находится небольшое количество взвешенных частиц, действие ПАА проявляется только после добавки коагулянта A l 2 (S04 )3 .

пает очищенный или неочищенный сернокислый алюминий в виде кусков неправильной формы серо­

вато-белого цвета. Его насыпная плотность в зависимости от круп­ ности кусков составляет 1,05—1,1 т/м3 . В очищенном сернокислом алюминии содержится нерастворимых примесей не более 1 %, в неочи­ щенном — до 23—25 %. Растворы сернокислого алюминия приго­ товляют механизированным способом при помощи сжатого воздуха. Для этого устраивают совмещенные затворно-растворные баки (рис. 9).

31

Кусковой коагулянт загружают на колосниковый настил, который мо­ жет быть выполнен из деревянных брусьев с просветом 10—15 мм. Бак заполняют водой и подают снизу сжатый воздух от компрессора (8—10 л/с-м2 ). За 2—Зч барботирования коагулянт растворяется. За­ тем в течение 2—3 ч раствор отстаивается. Осветленный раствор из верхней части бака (над колосниками) перекачивается в расходные баки. Оставшиеся на дне бака мелкие кусочки коагулянта растворя­ ются при последующих операциях приготовления растворов. После не­

скольких операций растворения накопившийся на дне бака оса­ док сбрасывают в канализацию.

грязнением.

При перекачке или перепуске из растворного бака в расходный раствор коагулянта разбавляют водой и доводят до требуемой концен­ трации, необходимой для дозирования в обрабатываемую воду. Обычно для дозировки рекомендуется раствор коагулянта концен­ трацией не более 5% по безводному продукту.

Для бесперебойного приготовления и дозирования раствора коагулянта на водоочистных станциях должно быть не менее двух растворных и расходных баков.

Для подачи необходимого количества раствора коагулянта в об­ рабатываемую воду применяются дозаторы различных конструкций. На водоочистных станциях с неизменяющейся производительностью обычно применяют дозаторы постоянного расхода. На станциях, про­ изводительность которых изменяется в течение суток, следует при­ менять дозаторы, подающие раствор коагулянта в количестве, пропорциональном поступающему на станцию количеству воды.

Простейшим устройством для постоянной подачи раствора коа­ гулянта в воду является поплавковый доза.тор системы Хованского, устанавливаемый непосредственно в расходном баке (рис. 11). Он состоит из открытого сверху поплавка, к которому снизу прикреп­ лена отводящая трубка с диафрагмой на одном конце. Другой конец

32

трубки соединен с выпуском при помощи гибкого резинового шланга. Отверстия диафрагмы постоянно погружены под уровень раствора на одну и ту же величину, поэтому через диафрагму проходит рас­ твор коагулянта с постоянным расходом. Чтобы в отводящей трубке не возникло разрежение, она сообщается с атмосферой при помощи воздушной трубки. Грубая регулировка расхода осуществляется сменой диафрагм различногосечения, а тонкая — изменением глу­ бины погружения отверстий диафрагмы под уровень раствора пу­

Рис. 11. Поплавковый дозатор системы Хованского:

1 — поплавок; 2 — диафрагма; 3 —'воздушная трубка; 4 — дробь (балласт); S — резиновый шланг; 6 — приемная во­ ронка; 7 — выпуск шлама в канализацию.

расхода воды. Дозатор состоит из двух конических воронок, со­ единенных тросом, переброшенным через блок. В нижнем (суженном) сечении воронок вставлены диафрагмы (постоянная у воронки А и сменная у воронки Б). В воронку А поступает вода из распреде­ лителя, который направляет в дозатор часть поступающей на стан­ цию воды, причем соотношение между отделяемой частью и общим количеством воды, поступающей на станцию, всегда остается по­ стоянным. Благодаря этому изменение поступающего в воронку А объема воды точно соответствует изменению количества воды, посту­ пающей на станцию.

по подводящей трубке с дроссельным клапаном эллиптической формы поступает из расходного бака раствор коагулянта. На ось дроссель­ ного клапана насажена рукоятка, заканчивающаяся вилкой 6. Между зубцами ее проходит трос, поддерживающий воронку Б. На тросе закреплены упорные кольца, с помощью которых вилка перемещается по вертикали при движении воронки Б вверх или вниз. Навинченная на суженный конец воронки Б диафрагма пропускает не­ обходимое количество реагента, когда обе воронки уравновешены.

Рис. 12. Весовой пропорциональный дозатор системы Хованского:

реагента уменьшается, воронка А перетягивает воронку В, дрос­ сель открывается автоматически и промывается раствором реагента.

Для подщелачивания воды при коагуляции, а также для ее умягчения, обезжелезивания и стабилизации на водоочистных стан­ циях применяют известь. Обычно для этой цели на станцию достав­ ляют негашеную известь, получаемую в результате обжига извест­ няка.

Негашеную известь заливают водой и получают гидрат окиси кальция.

Из него приготовляют известковое молоко, непрерывно пере­ мешивая во избежание осаждения твердых частиц. При этом лопасти мешалки рекомендуется устанавливать с некоторым наклоном для создания вращательного и восходящего движения. Трудность при-

34

готовления известкового молока заключается в слабой раствори­ мости извести в воде (табл. 2),

Для разбавления известкового молока до необходимой концен­ трации (обычно 2'—5% в пересчете на СаО) и подачи его к дозатору

Аппаратура станций очистки поверхностных вод

Смесители. Смесители предназначены для равномерного распре­ деления дозируемого реагента во всем объеме обрабатываемой воды. Смешение реагента с водой в них должно завершаться в течение 1—2 мин и до того, как начнется образование хлопьев.

Существуют смесители различных конструкций. В практике водоподготовки применяют в основном вертикальные смесители ко­ нусного типа (рис. 14).

Вертикальный смеситель может иметь в плане круглую или

36

ющей в смеситель, в м3 /с; d 0 T B — диаметр отверстия в м; ѵѣ — скорость движения воды в отверстиях перегородки в м/с.

Расстояние между дырчатыми перегородками должно быть не менее ширины лотка смесителя.

Перегородчатый смеситель (рис. 16) представляет собой также прямоугольный лоток, где поперек потока воды поставлены три перегородки с проходами. В первой и третьей перегородках проходы для воды сделаны в центре, а в средней — у стенок лотка. Благо­ даря этому направление движения меняется и создается завихрение, что обеспечивает смешение раствора реагента с водой. Скорость

Для образования хлопьев и удаления их из воды приме­

няются специальные сооружения — осветлители со взвешенным осад­ ком (рис. 17). Они могут быть круглыми или квадратными в плане. Обработанная реагентом вода из смесителя подается по центральному стояку 1 в камеру хлопьеобразования 7 через дырчатые распредели­ тельные трубки 2. Из камеры хлопьеобразования вода выходит через дырчатые днища 3 в зону взвешенного осадка осветлителя. Для поддержания хлопьев во взвешенном состоянии над каждым отверстием дырчатого днища создается расходящийся конусом поток воды. Вода с хлопьями, фильтруясь через слой ранее образовавше­ гося взвешенного осадка, постепенно осветляется. Осветленная вода собирается периферийными лотками и направляется на фильтры, где завершается очистка воды для закачки в пласты.

Избыток осадка в осветлителях отсасывается через центральную шахту 8 в поддонный осадкоуплотнитель 9. В поддонном осадкоуплотнителе вода движется от центра к периферии, где находятся четыре трубки для отсоса 4, выведенные к сборному лотку ниже уровня воды в осветлителе. Каждая отсосная трубка внизу развет­ вляется, а наверху (у сборного лотка) имеет задвижку, с помощью которой легко отрегулировать отсос воды по .трубке и добиться

37

равномерного распределения воды и осадка в поддонном осадкоуплотнителе. Скопившийся осадок из осадкоуплотнителя периоди­

38

Осветлители рассчитывают на максимальное содержание взве­ шенных твердых частиц в воде данного района.

Осадочные окна шахты или осадкоприемные трубы должны иметь сечение, которое обеспечивало бы пропуск не менее 40% воды, поступающей в осветлители, и должны располагаться таким обра­ зом, чтобы наибольшая длина пути осадка к ним в горизонтальном направлении не превышала 3 м. Диаметр отверстий в распредели­ тельных трубках принимают равным 20—25 мм, расстояние между отверстиями — 0,5 м. Отверстия должны быть направлены вниз под углом 45°. Общую площадь отверстий в распределительных трубках подбирают таким образом, чтобы скорость истечения воды из отвер­ стий составляла 1,5—2,0 м/с. Для удаления осадка из осадкоуплотнителя используют трубы диаметром не менее 150 мм.

Осветлители со взвешенным осадком применяют на водоочистных станциях производительностью 30—60 тыс. м3 /сут.

Опыт эксплуатации осветлителей на водоочистных станциях неф­ тепромыслов Татарии показывает, что в большинстве случаев в них выделяется 95—97% взвешенных частиц, содержащихся в исходной воде. Выходящая из осветлителей вода содержит 30—50 мг/л взвеси.

В период весеннего паводка, когда на очистную станцию посту­ пает вода с большим содержанием взвешенных чаСтиц (до 800 мг/л), часть их выпадает и скапливается на дырчатом днище осветлителя. Однако это существенно не отражается на его работе. Приходится лишь периодически опорожнять осветлитель и смывать осадок с дырчатого днища.

Работа осветлителей ухудшается при изменениях расхода воды и ее температуры. Резкое изменение расхода воды вызывает взму­ чивание осадка, находящегося во взвешенном слое, и вынос его осветленной водой. То же самое происходит при изменении темпе­ ратуры воды вследствие появления конвекционных токов.

Поэтому поступление воды в осветлитель рекомендуется изме­ нять плавно, не более чем на 10% расчетной его производитель­

в воду по пути движения ее от смесителя, так как пузырьки воз­ духа способствуют выносу взвесей из зоны взвешенного осадка.

Отстойники. Для удаления коагулированной взвеси из воды на­ ряду с осветлителями могут применяться вертикальные, радиальные и горизонтальные отстойники. На нефтяных месторождениях, где приходится подготавливать для закачки в пласты сотни тысяч м 3 воды в сутки, преимущественно сооружаются горизонтальные от­ стойники с перегородчатой камерой хлопьеобразования.

Горизонтальный отстойник с камерой хлопьеобразования (рис. 18) представляет собой прямоугольный в плане резервуар, разделенный на несколько секций продольными перегородками. Обработанная реагентом вода поступает в камеру хлопьеобразования, затем

39