книги из ГПНТБ / Поддержание пластового давления на нефтяных месторождениях

распределяется равномерно по отсекам горизонтального отстойника. Поскольку поперечное сечение потока воды в секции отстойника в несколько раз больше по сравнению с сечением подводящего канала, скорость движения воды в секциях снижается, что создает благоприятные условия для осаждения взвеси.

/ - /

Рис. 18. Схема горизонтального отстойника с камерой хлопьеобразования:

1 — камера хлопьеобразования; 2 — секция горизонтального отстаивания; з — распреде­ лительный лоток; 4 — дырчатые лотки для сбора и удаления осадка; 5 — подвод осветля­ емой воды; в — выход осветленной воды; 7 — выпуск осадка; 8 — вентиляционные трубы; 9 — колонки для отбора проб воды; 10 — люк; 11 — камера для управления задвижками.

Чтобы вода двигалась по всему сечению горизонтального отстой­ ника, применяют дырчатые перегородки, которые устанавливают на расстоянии 1—2 м от торцовых стенок в начале и в конце отстой­

где Я — глубина отстойника в м; L — длина отстойника в м; и о — расчетная скорость осаждения коагулированной взвеси в стати-

40

ческих условиях в м/с; ѵс — средняя горизонтальная скорость движения воды в отстойнике в м/с.

С учетом вертикальной составляющей скорости потока длина

Uq

где а — коэффициент, учитывающий влияние вертикальной состав­ ляющей скорости потока на осаждающиеся частицы взвеси, опреде­ ляемый по формуле [13].

Ус

Ширину отстойника определяют по формуле

нимают не менее двух, чтобы при ремонте или чистке одного из них не прерывать процесс подготовки воды для заводнения. Продолжи­ тельность работы отстойников между чистками должна быть больше продолжительности паводка в данном районе, чтобы в наиболее напряженный период работы водоочистной станции не выключать отстойник на чистку.

Горизонтальные отстойники успешно эксплуатируются на очист­ ной станции в Набережных Челнах, где подготавливается ежесу­ точно более 300 тыс. м 3 воды из р. Камы для заводнения нефтяных месторождений Татарии. В пяти отстойниках емкостью 10 тыс. м 3 каждый осаждается около 94—98% коагулированной взвеси, со­ держащейся в воде. Из отстойников вода с содержанием 12—32 мг/л взвешенных твердых частиц отводится на фильтры.

Таким образом, горизонтальные отстойники по эффективности выделения взвесей не уступают осветлителям со взвешенным осадком. Недостатком горизонтальных отстойников с камерой хлопьеобразования является отсутствие приспособлений для контроля и авто­ матического выпуска осадка.

41

Харьковским отделением института «Союзводоканалпроект» раз­

тан на производительность 24 тыс. м3 /сут воды. Осадок удаляется по' дырчатым трубам, улояченным на дне каждой секции. В трубе диа­ метром 300 мм имеется 150 отверстий диаметром 15 мм. На каждой трубе установлены задвижки с электроприводом. При достижении заданного уровня осадка в отстойнике к задвижке поступает сигнал от фотодатчика, она открывается под статическим давлением воды, оса­ док продавливается в дырчатую трубу и сбрасывается в канализацию.

При проектировании очистных станций рекомендуется также применять радиальные отстойники (рис. 20). Радиальный отстой­ ник представляет собой круглый (в плане) резервуар диаметром от

Рис. 20. Схема радиального отстойника.

18 до 40 м с глубиной потока воды от 2,7 до 3,9 м и небольшим укло­ ном днища от периферии к центру. Продолжительность отстаива­ ния воды в нем принимается не более 2 ч. Осветляемая вода по трубо­ проводу 1 поступает в центральное водосливное устройство 2. Для равномерного распределения потока по глубине отстойника вокруг водослива установлены цилиндрический кожух 3, погруженный под уровень воды на 1—1,2 м, и вертикальная кольцевая решетка 4. Осветленная вода стекает в периферийный сборный желоб 5 через отверстия, затопленные под уровень воды на 0,3 м. Благодаря такому расположению выпускных отверстий в отстойнике задерживаются всплывающие из воды легкие примеси (например, нефть), которые по мере накопления удаляются при помощи приспособления, шарнирно подвешенного к подвижной ферме 6. Один конец фермы при­ креплен на опоре в центре отстойника, а другой опирается на те­ лежку с приводом от электромотора. Медленно вращая ферму с укре­ пленными на ней скребками 7, осадок сгребают в приямок 8, от­ куда периодически выпускают по трубе 9 на иловую площадку. Осветленная вода отводится из отстойника по трубе 10.

Фильтры. Фильтры служат для завершения процесса очистки

42

Фильтры по скорости фильтрования воды разделяются на низко­ скоростные (менее 0,5 м/ч), скоростные (6—10м/ч) и сверхскорост­

каналах фильтрующей среды.

По конструктивному исполнению фильтры могут быть напорными (закрытыми) и открытыми. На современных станциях очистки поверх­ ностной воды применяются преимущественно скоростные фильтры

жащие для сбора и отвода из фильтра грязной промывной воды при его промывке. По этим же желобам в фильтр поступает вода из осветли­ телей или отстойников. Над фильтрующим материалом поддержи­ вается слой воды высотой 1,5—2 м. Отфильтрованная вода через дренажную систему отводится в резервуар чистой воды.

В процессе фильтрования воды фильтрующий материал загряз­ няется и увеличиваются потери напора в нем. Задержанные фильт­ рующим материалом загрязнения удаляются из фильтра путем его промывки током воды снизу вверх. Для этого закрывают задвижку на подводящей трубе 1, открывают задвижку на спускной трубе 4 и понижают уровень воды в фильтре до сборных желобов 5. После этого открывают задвижку для подачи воды из трубы 6 в дренажную систему 2. При этом фильтрующий материал взвешивается в восхо­ дящем потоке воды, но он не должен доходить до переливных кромок желобов. Грязная промывная вода по желобам отводится в водо­ сточный канал 7, а профильтрованная вода — по трубе 3 в емкость. По окончании промывки фильтра возобновляется фильтрование воды. При этом воду, оставшуюся в порах фильтрующего материала после промывки, сбрасывают в канализацию с первой порцией фильтрата.

Высота фильтрующего слоя принимается от 700 до 2000 мм в за­ висимости от фракционного состава загружаемого в фильтр зерни­ стого материала (табл. 4).

43

*Двухслойная загрузка.

**Антрацит.

***АКХ .

Высота поддерживающих гравийных слоев, укладываемых между фильтрующим слоем и дренажной системой для предотвращения вы­

в м3 /сут; Тс — число часов работы станции в сутки (обычно 24 ч/сут); ^Р — расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме работы станции в м/ч (принимается по табл. 4); пс •— число промывок

ющего слоя и температуры промывной воды; tx — продолжительность промывки в ч, принимаемая от 0,087 до 0,1 ч для скоростных фильт­ ров, 0,1—0,12 ч для двухслойных фильтров и 0,13—0,15 ч для фильт­ ров АКХ; t2 — продолжительность простоя фильтра в ч в связи

44

с подготовкой его к промывке (принимается в расчетах 0,5 ч для фильтров АКХ и 0,3—0,4 ч для остальных фильтров); t3 — про­ должительность спуска первой порции фильтрата после промывки

После установления числа фильтров при заданной полезной производительности станции необходимо определить скорость филь­ трования при форсированном режиме ее работы, т. е. в период, когда часть фильтров ремонтируется.

Скорость фильтрования при форсированном режиме работы стан­

можно одновременно ремонтировать два фильтра. Вычисленная ско­ рость фильтрования при форсированном режиме работы не должна превышать допустимых величин, указанных в табл. 4.

При малом числе фильтров на станции может оказаться, что скорость фильтрования при форсированном режиме превышает допус­ тимую величину. Тогда по заданному числу фильтров Лф и пре­

По вычисленной скорости фильтрования снова определяют не­ обходимую фильтрующую поверхность.

Для отвода из открытого фильтра грязной промывной воды над фильтрующим слоем устанавливают желоба так, чтобы их верх­ ние кромки находились на 0,25 м выше уровня разрыхленного при промывке фильтрующего слоя.

Расстояние от поверхности фильтрующей загрузки (в уплот­ ненном состоянии после фильтрования) до кромок желобов опреде­

45

расширение фильтрующего слоя при промывке, принимаемое рав­ ным 50% для песков с размером зерен 0,5—0,7 мм, 40% для зерен 0,7—1 мм и 25% для зерен 1,0—1,2 мм. Желоба, имеющие сечение треугольной или полукруглой формы, располагают параллельно короткой стороне фильтра с таким расчетом, чтобы расстояние между их осями было не более 2,5 м. Лотки желобов имеют уклон по дви­

большого сопротивления, рассчитанной на работу с поддержива­ ющими гравийными слоями. Она представляет собой коллектор рас­ положенный по оси фильтра, к которому с обеих сторон симмет­ рично присоединены дырчатые распределительные трубы. Отверстия в трубах размещены по образующим в шахматном порядке и направ­ лены вниз под углом 45°.

Существенным недостатком дырчатых дренажных систем боль­ шого сопротивления с гравийными подстилающими слоями является

46

часто наблюдаемое на практике смешение гравийных слоев и пере­ мешивание песка с гравием, что нарушает нормальную работу фильт­ ров и приводит к выносу песка с фильтратом.

Гравийные слои при промывке фильтров смешиваются вследствие того, что на поверхности фильтрующего слоя песка откладывается прочная корка взвеси, особенно при фильтровании воды, обрабо­ танной известковым молоком. При промывке фильтра потоком воды снизу корка взламывается в одном месте и туда устремляется с боль­

степенно, от промывки к промывке, холмик из гравия растет, слой песка над ним делается все тоньше, способность фильтра задержи­ вать загрязнения резко снижается и его приходится останавливать для замены загрузки.

Попытки предотвратить смещение гравийных слоев в фильтрах при их промывке с помощью устройства ячеистой конструкции из досок или стальных листов, устанавливаемой на границе между песком и гравием, не всегда дают положительные результаты. Обычно для предотвращения смещения гравийных слоев в фильтрах перед началом промывки применяют так называемую верхнюю промывку: наиболее загрязненные верхние слои песка в фильтре промывают струями воды из промывной системы, расположенной над поверх­ ностью фильтрующей загрузки. Струи воды, выходящие из отвер­ стий со скоростью 20—25 м/с, разрушают перед началом обычной промывки прочную корку взвесей, диспергируют отмытые с поверх­ ности зерен песка загрязнения, облегчая вынос их промывной водой из фильтра. В некоторых случаях для разрушения и диспергиро­ вания образующейся корки на фильтрующем слое песка применяют механические разрыхлители.

Однако наибольший эффект дает применение дренажных систем, работающих без поддерживающих гравийных слоев. Такие дренаж­ ные системы стали применять в фильтрах водоочистных станций для законтурного заводнения.

В настоящее время широко применяется дренажная система из щелевых винипластовых труб без гравийных подстилающих слоев.

Винипластовые распределительные трубы диаметром 100 мм при помощи раструба присоединены к коллектору диаметром 500 мм. На распределительных трубах прорезаны продольные щели шириной 0,5 мм и длиной 50 мм, размещенные в шахматном порядке с двух сторон трубы с шагом 55 мм под углом 45° к вертикали.

47

отверстий в последних принимать в пределах 0,2—0,25% поверх­ ности фильтра).

Многократные испытания на прочность щелевых винипластовых распределительных труб при нижней промывке фильтра с расходом воды 16—17 л/с • м 2 показали, что в целом такая дренажная система

работоспособна, однако некоторые распределительные трубы лопа­

на металлический патрубок такого же диаметра стенка раструба винипластовой трубы становится более тонкой и, следовательно, менее прочной.

Для широкого использования щелевых винипластовых труб в дренажных системах фильтров необходимо разработать надежные методы соединения их между собой и присоединения к коллектору фильтра.

48

Более надежными и удобными в эксплуатации оказались фильтры с колпачковой дренажной системой без подстилающих гравийных слоев (рис. 23). Дренажная система состоит из магистрального кол­

свертикальными щелями.

Вфильтрах, загруженных песком, преимущественно применяются колпачки из фарфора, так как пластмассовые постепенно исти­ раются песком и выходят из строя. Щелевые фарфоровые колпачки конструкции ВТИ по­ казаны на рис. 24.

В СССР налажен выпуск вертикальных и горизонтальных напор­ ных фильтров со щелевыми дренажными системами. Эти фильтры изготовляются серийно и поставляются вместе с дренажными систе­ мами.

Вертикальные напорные фильтры (рис. 25) имеют максимальную фильтрующую поверхность 7 м2 , что обеспечивает их производи­ тельность от 1000 до 1700 м 3 /сут в зависимости от качества очища­ емой воды. Высота загрузки фильтра песком фракции 0,5—1,2 мм равна 1200 мм.

Так как по экономическим соображениям желательно устанавли­ вать на водоочистных станциях не более 8—10 фильтров, вертикальные напорные фильтры следует применять на станциях производитель­ ностью не более 8—-10 тыс. м3 /сут. При большей производительности