固液分离设备（精选9篇）
固液分离设备 篇1
目前选煤行业用于细煤泥脱水的主要设备有压滤机、加压过滤机、沉降过滤式离心机、带式压滤机等[1,2,3]。其中压滤机和加压过滤机可作为煤泥水固液分离的把关设备, 但是这两种设备都存在一定的缺陷。压滤机单机处理量小, 产品水分高, 间断工作, 物料不连续, 设备台数多, 占地面积大;加压过滤机存在设备庞大, 占地面积大, 投资高, 系统复杂, 耗电过高, 维修费用高, 管理不方便等缺点。如果能够开发一种集压滤机和加压过滤机优点而避免其缺点的新型煤泥水固液分离设备, 将对选煤行业的发展产生深远影响, 从而对煤泥脱水回收工艺带来大的变革。
笔者在大量市场调研的基础上, 结合行业发展, 研究开发了一种高效、节能的NBO型固液分离机。该机能够实现固液彻底分离, 分离液浓度小于5 g/L, 可以直接用作循环水, 分离产品水分小于18%, 并且该机具有处理量大, 物料松散连续, 耗电量低, 维修方便, 成本低等特点。该设备是选煤厂实现煤泥固液分离、提高煤泥回收率、简化工艺流程、降低基建投资、实现节能减排的新型煤泥水把关设备。
1 NBO固液分离机的技术思路
NBO固液分离机是基于离心沉降过滤原理进行固液分离的。从离心沉降理论可知, 影响固液分离效果的主要因素包括离心因数 (或转速) 、长径比 (或转鼓长度) 、液池深度、物料性质以及药剂性质等。影响处理能力的因素包括离心因数 (或转速) 、长径比 (或转鼓长度) 、速差、螺旋导程和螺距等。造成维修困难的原因是维修更换筛篮、叶片需要转子解体, 但解体非常困难, 解体后现场也无法维修。针对这些因素和原因逐项进行分析、研究、优化, 制定了研发NBO固液分离机的技术路线。
1.1 影响固液分离效果的因素
1.1.1 离心因数
离心因数 (Fr) 是表征物料在离心力场中所受离心力大小的参数, 即物料所受离心力与重力的比值, 该值与转鼓直径成正比, 与转速的二次方成正比, 其计算公式[4]为:
式中:R———转鼓半径, m;
n———转鼓转速, r/min。
从式 (1) 可以看出, 虽然离心因数与转鼓直径成正比, 但是机型确定后, 直径是不可变参数, 因此离心因数的大小主要取决于转鼓的转速。
颗粒的离心沉降速度公式见式 (2) [5]:
式中:ur———颗粒的离心沉降速度, cm/s;
dp———颗粒直径, cm;
ρp———颗粒密度, g/cm3;
ρ———水密度, g/cm3;
R———颗粒重心处的半径, cm;
ω———颗粒旋转角速度, r/s;
μ———液体动力粘度, Pa·s。
从式 (2) 中可以看出, 颗粒沉降速度与转速的二次方成正比, 因此离心因数对固液分离效果起着决定性的作用。分离因数越大, 分离越迅速, 分离效果越好。
早期离心机的转速大多在300~800 r/min, 离心因数为200~500。随着新材料的出现和加工技术的进步, 目前离心机的转速可以达到3 000r/min以上, 离心因数可达到2 000以上。一些离心机分离因数可达到4 000~5 000。要想提高固液分离效果, 加大离心因数是最直接、最有效的措施之一。
根据经验, 煤泥属于较易分离的物料, 煤泥离心机应选取较低的离心因数。从定性的角度考虑, 这种说法没有错误。从定量的角度考虑, 煤泥的离心因数到底选择什么范围比较合适, 目前还没有可供参考的资料。从实现彻底固液分离的目的考虑, 笔者认为截留粒度应不大于1μm。根据截留粒度, 经计算所需要的离心因数为1 000。目前国内外煤泥离心机的离心因数见表1。
从表1可以看出, 目前国内离心机的分离因数一般在200~400, 国外机型的离心因数约750。在这些分离因数下, 远不能实现彻底固液分离。提高离心因数可以提高分离效果和生产能力, 但是制造难度较大, 需要重点解决主轴支承和润滑问题, 解决主要零部件加工和整机组装的同轴度问题, 提高转鼓和螺旋输送器组件的动平衡精度。从我国现有技术以及其他行业离心机达到的离心因数综合考察分析, 认为离心因数达到950~1 000是可以实现的。
1.1.2 长径比
长径比 (或转鼓长度) 决定了物料在离心机内沉降停留的时间, 提高长径比可以有效改善离心机的分离性能, 如果转鼓长度不足, 细颗粒就不可能完全沉降到底部, 也就不能彻底实现固液分离。同时长径比越大, 离心机的沉降面积越大, 离心机的处理能力可大大提高。近年来, 长径比逐渐得到世界先进离心机制造厂家的重视, 并投入大量科研经费开发大长径比离心机。目前用于煤泥脱水的沉降过滤式离心机的长径比见表2。
需要指出的是, 带筛篮的脱水型沉降过滤式离心机的长径比与通常所说的沉降离心机的长径比不同。长径比主要是表征沉降效果的指标, 一般是指转鼓沉降段长度 (含锥段, 不含过滤段) 与直径的比值。因此将沉降过滤式离心机的筛篮长度剔除后计算的长径比更能反映影响固液分离效果的实际情况。从表2可以看出, 脱水型沉降过滤式离心机的长径比非常小, 这样的长径比不可能为细小颗粒提供足够的沉降时间, 自然也就无法实现彻底地固液分离。
但是离心机长径比的提高, 必然带来转子临界频率降低、刚度降低、振动增加、动平衡难度增加等诸多不利影响。根据行业经验和习惯, 通常转鼓直径D为200~1 200 mm时, 长径比取3~4, 但由于煤浆的固液相密度差别较大, 属于易分离物料, 因此NBO固液分离机选取的长径比为2.5~3.5。随着长径比的加大, 离心机转子长度增加, 物料的处理能力也得到提高。
1.1.3 液池深度
液池深度对固液分离效果有一定的影响, 液层深度大, 有利于降低沉降液浓度, 并获得较高的固体回收率。同时离心脱水区长度减小, 干料含水量会增加;反之, 液池深度小有利于获得更小的物料含水率, 但是会影响固液分离效果, 降低固体回收率。由于液池深度的变化会引起工艺效果的改变, 因此一般液池深度调整的范围不大, 对固液分离效果的影响也不大。
1.1.4 其他影响因素
物料性质对固液分离效果影响很大, 但它是不可调参数, 不作为研究对象。添加合适的药剂也可以增加固液分离效果, 同时也增加了工艺复杂性和生产成本。因此, 增加固液分离效果的措施不能主要依靠添加药剂来解决, 应着重从脱水设备的结构参数、运行参数等方面优化解决, 而添加药剂只宜作为特殊煤质 (如严重泥化) 时的辅助手段。
1.2 影响处理能力的因素
离心因数、长径比的增加使设备处理能力大幅度提高, 同时也改善了固液分离效果。离心机转鼓的通过能力与螺旋输送器的输送能力不是同一个概念。增加转鼓通过能力的同时, 必须增加螺旋输送器的输送能力, 否则离心机无法正常运转。
速差、螺旋导程和螺距直接决定了螺旋输送器的输送能力。要提高输送能力必须增加速差, 加大导程和螺距。根据转鼓的通过能力, 计算螺旋输送器相应的输送能力和合理的速差、导程和螺距, 最终决定:速差应在60~70 r/min, 导程在550~650 mm, 采用3头或4头螺旋。
1.3 解决维修困难的措施
造成沉降过滤式离心机维修困难的主要原因是转子解体困难, 即使解体后, 筛篮、叶片也无法在现场维修更换。目前国内外脱水型沉降过滤式离心机厂商把主要精力和研究方向放在了增加耐磨强度、延长使用寿命上, 目的是尽量减少维修更换次数, 延长维修更换周期。但无论怎样, 只要磨损存在, 维修更换就必然存在, 这一难题就得不到解决。对于具有离心过滤段的机型, 无论是脱水型还是固液分离型, 最容易损坏、更换最频繁的部位是过滤段的筛网和过滤段的螺旋叶片, 而转鼓磨损和沉降段螺旋叶片的磨损较少。
为了从根本上彻底解决筛篮更换难题, 笔者设计开发了一种专利技术, 即将筛篮设计成剖分式结构, 在转子不解体的前提下, 即可方便地将筛篮拆卸下来进行更换, 更换一次的时间不超过3 h, 在半个检修班的时间内即可更换完毕。在筛篮打开的同时, 又能对螺旋叶片进行检修更换。螺旋叶片的拆卸方式采用山西恩必讴重工有限公司的另一项专利技术。为了方便解体检修, 该公司还设计了移动式解体技术, 便于沉降段的检修维护。
为了进一步降低维修更换成本, 设计采用不锈钢筛篮, 并采用专利技术的双层结构, 更换筛篮时只需更换里层的筛片即可, 无需更换托架。采用不锈钢筛篮还使开孔率增加了10%, 产品水分更低。
为了降低产品水分, 笔者采取了大直径过滤段的专利技术。采用这一技术后, 过滤段直径增大, 离心因数增大、过滤面积增大, 料层薄, 脱水效果更好。
1.4 节能措施和节能技术的应用
节能减排是我国的国策, 因此产品的节能措施和技术非常必要。在节能技术上, NBO固液分离机采取了如下措施:提高单机处理量, 吨煤电耗由6.1 k W·h降低到4.5 k W·h, 降低了25%;采用共直流母线技术, 将副电机发出的电反馈回主电机, 实现节能5%;旋转部件的连接全部采用沉头螺栓连接, 减小了风阻, 降低了能耗。
2 结束语
针对目前我国选煤工业常用细煤泥固液分离设备存在的问题, 从影响固液分离效果、处理能力、维修、降低产品水分和节能等方面进行研究, 明确了NBO固液分离机的研制思路。由山西恩必讴重工有限公司研制的NBO固液分离机样机, 其工业性实验结果达到了预期的目标。
摘要：分析了离心因数、长径比、滤池深度、速差、螺旋导程和螺距等影响细煤泥脱水回收设备分离效果及处理能力的因素, 针对不同因素及维修困难的原因, 制定了新型NBO固液分离设备的技术路线。
关键词：煤泥,脱水,离心因数,长径比,固液分离机,技术思路
参考文献
[1]符福存.SB6400型沉降过滤式离心脱水机的应用[J].煤炭加工与综合利用, 2002 (1) :21-23.
[2]张永胜, 戴红军, 李锁柱.LWZ1200×1800型沉降过滤式离心脱水机[J].煤矿机械, 2006, 27 (1) :111-113.
[3]李佰云.煤泥压滤脱水的现状及动态[J].选煤技术, 2006 (5) :69-72.
[4]赵厚增, 王启广.沉降过滤式离心机的性能改进研究[J].煤矿机械, 2009, 30 (2) :155-157.
[5]陈海员.WLG1200×2000型沉降过滤式离心机的研制[J].煤矿机械, 2009, 30 (12) :126-128.
固液分离设备 篇2
本文提出了采用悬浮填料滤池对活性污泥混合液进行固液分离的新技术.该技术所采用的.悬浮填料滤池可直接设置在生化反应池末端,取消原工艺中的二沉池.中试试验对悬浮填料滤池的固液分离效果,滤池的运行周期及冲洗方法进行了研究.试验证明,悬浮填料滤池运行稳定,在进水表面负荷高达2.0～3.0 m3/m2・h的情况下出水SS达到城镇污水处理厂污染物二级排放标准(GB18918-),工作周期可达到5天以上.悬浮填料滤池可采用曝气方法进行冲洗,操作管理简单,冲洗效果良好,便于实现自动化运行.
作 者：初开艳 董滨 傅钢 周增炎 屈计宁 CHU Kai-yan DONG Bin FU Gang ZHOU Zeng-yan QU Ji-ning 作者单位：初开艳,董滨,周增炎,CHU Kai-yan,DONG Bin,ZHOU Zeng-yan(同济大学环境科学与工程学院,上海,92)
傅钢,FU Gang(上海环保集团有限公司,上海,200092)
屈计宁,QU Ji-ning(上海市环境保护局,上海,200050)
固液分离设备 篇3
微电子技术发展已进入集成系统芯片和模块芯片时代，微芯片对互连技术提出了高密度互连和高信号传输率的要求，三维立体封装技术能在高度上实现多层芯片模块化封装，使体积大大减少的同时会使芯片内部的互连点变得更小，几个微米厚的互连焊点在服役过程中由于芯片的发热会转变成全金属间化合物（Intermetallic Compound，IMC），所以对稳定的全IMC焊点工艺及组织的研究具有重要的现实意义。
针对全IMC焊点的制备和组织演化以及三维封装体的结构优化设计进行了一系列研究：固液互扩散低温键合参数优化；焊点内金属间化合物演变机制及生长动力学；EBSD测试技术对不同键合阶段焊点处晶粒分布情况以及各相之间的界面边界进行分析；对键合过程中3D封装芯片产生的热应力进行模拟与评估，进而优化封装结构。
盐湖尾盐固液分离系统初步研究 篇4
近年来, 盐湖资源开发主要初级产品的工艺技术, 除了个别技术外, 缺少重大突破。主要初级产品加工后产生的尾矿中含有少量有用组分。目前, 这部分尾矿中的有用组分, 固液的处理一般采用固相—热熔蒸发法和液相—兑卤法。
(1) 固相—热熔蒸发法, 一种固液转换的工艺, 其利用一种尾矿 (废料) 固相为原料, 在某种容器内连续加入一定温度的热水将尾矿中的有用组分转换为液相, 从液相中把有用组分提取出来。该技术能将尾矿 (废料) 固相中的有用组分提取, 但该方法对设备要求高 (耐高温、耐腐蚀) 且耗能 (热能) 消耗高。
(2) 液相—兑卤法, 一种液体与同一种液体掺对的工艺, 其利用一种尾液 (废水) 为原料, 在某种容器内与比其浓度高的同种尾液 (废水) 按一定比例掺对, 得到新的物料, 再以新的物料为原料提取有用产品。该技术能将尾液中的有用组分提取, 但该方法生产周期长, 设备多, 且需要专门的场地来储存浓度高的废液。
总之, 在现有技术尾矿的回收中, 上述提到的固液分离处理, 存在不饱和溶液对堤坝的冲刷、设备要求、能源消耗等问题, 现需一种新的技术方案来解决这些问题。
尾盐固液处理系统的一个目的是要针对现有技术的不足加以改进, 提供一种连续稳定的工艺同时把尾矿中的固液回收。在最大程度上提高系统的处理能力, 使其能够高效率的对来料进行资源再回收。在最大程度上减少资源的浪费。
尾盐固液处理系统的另一个目的是要充分利用来料中的有用资源, 在最大程度上提取尽可能多的有用资源。
尾盐固液处理系统提供了一种资源再回收系统, 包括:反应单元, 其利用河水溶解尾矿固相中有用组分降低液相组分饱和度产生原料;中转单元, 其利用一定组成的母液稀释新原料中固相的浓度便于输送;除渣单元, 其利用振动机、旋流器把所述中转单元固液物料彻底分离;和收集单元, 其利用一定组成的母液与所述除渣单元液相混合自流输送出系统;固相单另输送出系统。
在尾盐固液处理的系统中, 反应单元产生的混合物料浓度不稳定 (由前系统所致) , 易产生沉积, 固在此有搅拌装置和稀释母液。由于中转单元混合物料中液相饱和度低, 经除渣单元处理后的液相若直接排出系统得到有用的水量少且会对周边堤坝造成冲洗导致损坏, 固在输送单元有一定组成的母液加入, 经混合后得优质的有用水, 经摊晒可得到优质原料。
尾盐固液分离系统的研究能够促进循环产业链的发展, 为钾肥生产提高钾资源的综合收率做贡献。同时还可以节省大笔的废盐清理费用, 为开发利用低钾废盐, 回收氯化钾开辟了新的途径, 延伸了产业链。
摘要：本文通过对盐湖尾盐固液分离系统进行初步研究, 变废为宝, 提高钾资源的利用率, 为企业带来一定效益。
关键词：盐湖,尾盐,氯化钾,氯化钠,固液分离系统
参考文献
[1]许春田, 王委, 严沾.废弃钻井液固液分离试验研究[J].工程技术 (全文版) , 2016, 62 (06) :254-254.
[2]白怀磊.固液分离设备的分类应用及技术发展趋势[J].工程技术 (文摘版) , 2016, 30 (04) :113-113.
[3]褚良银.固液分离用水力旋流器的设计[J].化工装备技术.1995 (1) :10-13.
[4]周风山, 曾光, 何纶, 张坤, 范维旺.废弃钻井完井液固液分离技术研究进展[J].钻井液与完井液, 2007 (B09) :59-64.
[5]胥思平, 朱宏武, 张宝强.固液分离水力旋流除砂器的数值模拟[J].石油机械, 2006 (3) :24-27.
[6]赵宜江, 徐南平.无机分离膜及其在微米与亚微米级固液分离中的应用[J].现代化工, 2000 (1) :22-26.
[7]盛放, 吴芬明, 李书会.磁选设备和固液分离设备的使用现状与发展前景[J].金属矿山, 2005 (5) :36-37.
[8]任鹏, 张四维, 霍国栋, 任小荣.胍胶压裂返排液固液分离试验[J].油气田环境保护, 2016 (2) :14-16.
[9]周大伟, 向晓东.环缝内衬固液分离耐磨旋流器磨损的数值模拟[J].化工进展, 2016 (2) :397-402.
钻井液固液分离影响因素实验研究 篇5
一、室内实验
1. 实验材料与仪器
CPAM8012( 工业品)、Al Cl3(AR)、Fe2(SO4)3、TA6-3 程控混凝实验搅拌仪、p HS-25 精密酸度仪、HH-6型化学耗氧量测定仪、722 分光光度计等。
2. 实验方法
采用烧杯实验,在其他条件相同情况下,对体系p H值、钻井液稀释比、加药方式进行筛选评价。依据处理后水质的色度、浊度以及COD等指标进行评价。
二、实验数据及分析
1.p H值的影响
在其他情况相同下,调节不同p H值,进行固液絮凝分离实验,测定滤液的色度、浊度、COD指标。根据所测数据绘制相应关系图,如图1,图2 和图3。
由图1,图2 和图3 可看出,在p H=7 附近时,色度去除率,浊度去除率和COD去除率最佳。
2. 稀释比的影响
在p H值=7,固定无机絮凝剂浓度、有机高分子絮凝剂浓度、加药方式的情况下,调节不同稀释比,进行实验,测定滤液的色度、浊度、COD指标。根据所测数据绘制相应关系图,如图4,图5 和图6。
从图4、图5 和图6 中可知,稀释比越大其的色度、浊度和COD去除率越好。稀释加大了颗粒间的距离,减少了形成网状结构的可能性。不同的废液体系和脱水条件,最佳稀释比不同。本实验最终选定稀释比1:3。
3. 加药方式的影响
在其他测试条件相同的情况下,改变无机絮凝剂和有机絮凝剂的加药方式,根据所测数据绘制色度去除率,浊度去除率和COD去除率与加药方式的关系图,如图7、图8 和图9 中。
由图7,图8 和图9 中的曲线可知,无机絮凝剂与有机高分子絮凝剂这两种药剂同时加入的效果不如分开单独加效果好。这主要是因为先加入无机絮凝剂可以中和相反电荷,压缩双电层,降低Zeta电位,使废水脱稳,然后再加入有机絮凝剂,可以将无机絮凝剂脱稳,促进固液分离,使废水澄清,达到增大去除效果的目的。最终确定,先加无机絮凝剂后加有机高分子絮凝剂的固液分离效果最佳。结论
经过研究表明,在稀释比为1:3,加药方式为先加无机盐混凝剂后加有机高分子絮凝剂和p H值=7 时进行废弃钻井液固液分离实验取得的效果最佳。
参考文献
[1]周风山,曾光,何纶,等.废弃钻井完井液固液分离技术研究进展.钻井液与完井液,2007,(增刊):48-52.
[2]赵淑欣.利用混凝法处理油田废水的研究[J].水处理技术,1993,19(3):69-73.
废弃饱和盐水钻井液的固液分离 篇6
本工作在固液分离法的基础上,针对江汉油田的废弃饱和盐水钻井液(简称废钻井液)开展化学强化固液分离技术研究,取得了较好的处理效果。
1 实验部分
1.1 废钻井液
废钻井液取自广平-7井,其物性分析见表1。由表1可见,废钻井液体系相当稳定,属于典型的颗粒细小、粒径级配差、黏度大、水含量高且不易脱水67 000 mg/L;江汉油田钻井液是饱和盐水体系,所的黏稠状胶体。废钻井液的COD相当高,大于以矿化度、Cl-含量较高。
1.2 试剂和仪器
实验用试剂均为工业级。
MY3000-6K型混凝试验搅拌仪:潜江市梅宇仪器有限公司;ZNN-D6型旋转黏度计:青岛海通达专用仪器厂;ZNS型泥浆失水量测定仪:青岛胶南同春石油机械厂;HN202-A型数显电热恒温干燥箱:上海苏进仪器设备厂;LS601A型激光粒度分析仪:美国彪维工业公司;COD快速测定仪:上海牧晨电子技术有限公司;PHS-3G型精密酸度计:上海精密科学仪器有限公司。
1.3 实验方法
化学破胶法固液分离机理主要是消除胶体的稳定因素,即削弱胶体的水化作用和降低胶体微粒的Z电位;再利用不稳定因素,即利用微粒之间的范德华力及布朗运动,使胶体微粒不断扩大形成沉淀。实验采用使废钻井液脱稳破胶的化学处理法与使废钻井液中固相-液相分离的物理处理法相结合的化学强化机械分离处理方法。针对废钻井液优选出破胶效果较好的无机破胶剂(HWJ)和阳离子型有机破胶剂(HYJ)[5]。化学脱稳破胶后,体系采用压滤脱水法作为辅助分离手段进行工业分离。
用体积分数为10%的稀硫酸调节废钻井液pH,先加入一定量的HWJ,搅拌一段时间后加入自来水稀释,再加入一定量的HYJ,搅拌一段时间后静置破胶30 min。通过测定废钻井液COD、泥饼湿含量和滤失量考察加入破胶剂对固液分离效果的影响。
1.4 分析方法
采用泥浆失水量测定仪测定250 mL废钻井液在0.7 MPa下过滤7.5 min后滤出水的体积(滤失量,mL),并计算出水率;将失水后的泥饼在(105±2)℃下烘干,称量后计算泥饼湿含量;采用COD快速测定仪测定出水COD;采用酸度计测定废钻井液pH;采用黏度计测定弃钻井液塑性黏度。
2 结果与讨论
2.1 稀释倍数对固液分离效果的影响
废钻井液的黏稠性严重妨碍破胶剂在废钻井液内的分散和絮凝,因此,需要加入适量的水进行稀释。稀释倍数对废钻井液塑性黏度的影响见图1。由图1可见:随着稀释倍数的增大,废钻井液体系的塑性黏度急剧下降;当稀释倍数为I倍时,塑性黏度由未稀释时的84 mPa·s降至21 mPa·s;稀释倍数为2倍时,塑性黏度降至10 mPa·s。随着塑性黏度降低,破胶剂在废钻井液中的溶解分散性能得到改善,破胶剂的絮凝脱稳脱水作用得到充分发挥;但稀释倍数的增加会加大处理废钻井液的工作量,因此后续实验均按稀释倍数为1倍进行。
2.2 废钻井液pH对固液分离效果的影响
在HWJ的加入量为15 000 mg/L并以400 r/min的转速搅拌3 min、HYJ的加入量为300 mg/L并以120 r/min的转速搅拌5 min的条件下,废钻井液pH对固液分离效果的影响见表2。由表2可见:随废钻井液pH的增大,滤失量和泥饼湿含量变化不大;而出水COD明显增大。这是因为:H+浓度的增加不仅可使废钻井液中蒙脱石晶粒端面的正电荷量增加,导致膨润土胶体、悬浮颗粒整体的电荷量减小,Z电位降低,聚结稳定性降低;且随废钻井液pH降低有机高分子化合物分子上的—COO-、—O—等水化基团转化成一COOH、—OH等吸附基团,将水中的增黏剂变成了包被剂吸附到固相中,导致COD降低;废钻井液pH大于7时,水中的水化基团增加,吸附基团减少,COD增大。因此,综合考虑处理效果和设备防腐等因素,实验确定废钻井液pH为5.0～6.5较为适宜。
2.3 破胶剂加入量对固液分离效果的影响
在废钻井液pH为6.5左右、加入HWJ后以400 r/min的转速搅拌3 min、加入HYJ后以120 r/min的转速搅拌5 min的条件下,破胶剂加入量对固液分离效果的影响见表3。
由表3可见:在HYJ加入量一定的情况下,随着HWJ加入量的增加,滤失量先增加后减少,泥饼湿含量先减小后增大,HWJ加入量为15 000～20 000 mg/L时,固液分离效果相对较好;在HWJ加入量一定的情况下,HYJ加入量为300 mg/L时,滤失量相对增加,泥饼湿含量减小,而HYJ加入量过大或过小固液分离效果均欠佳。这是因为HYJ加入量过低絮凝效果不显著;HYJ加入量过多,颗粒表面完全被药剂覆盖,颗粒之间难以通过架桥作用联结在一起,絮凝作用变差;另外,吸附过量的高分子助滤剂后,颗粒表面的亲水性增强。实验确定HWJ的最佳加入量为15 000 mg/L、HYJ的最佳加入量为300 mg/L。
2.4 搅拌强度对固液分离效果的影响
搅拌强度作为重要的水动力学因素,主要由搅拌速率和搅拌时间控制。在废钻井液pH为6.5左右、HWJ加入量为15 000 mg/L、HYJ加入量为300 mg/L的条件下,搅拌强度对固液分离效果的影响见表4。
1)加入HYJ后,以120 r/min的转速搅拌5 min。2)加入HWJ后,以400 r/min的转速搅拌3 min。
由表4可见:在HYJ搅拌强度一定的情况下,加入HWJ后,以400 r/min的转速搅拌3 min,滤失量最大,泥饼湿含量最小;在HWJ搅拌强度一定的情况下,加入HYJ,以120 r/min的转速搅拌5 min,出水情况及破胶效果相对较好;在搅拌时间一定的情况下,随HWJ和HYJ搅拌速率的增大,滤失量均呈现先增大后减小,泥饼湿含量先减小后增大的趋势;在搅拌速率一定的情况下,随HWJ和HYJ搅拌时间的延长,滤失量先增大后减小,泥饼湿含量先减小后增大。这是因为,搅拌速率大可使破胶剂与废钻井液充分接触,起到破胶作用,但过快又会破坏已作用的絮凝体,影响破胶效果;同样,搅拌时间适宜才能取得较好的破胶效果。实验确定HWJ的最佳搅拌强度为以400 r/min的转速搅拌3 min,HYJ的最佳搅拌强度为以120 r/min的转速搅拌5 min。
2.5 固液分离效果评价
在上述实验确定的最佳条件下,固液分离效果评价见表5。由表5可见:固液分离效果明显,分离后出水率为68.2%,高于文献[6,7]中废弃聚合物盐水加重钻井液的脱水率(57%);泥饼湿含量为55.8%,低于美国Louisiana州大学的实验室研究和放大中试研究的泥饼湿含量(59%)[8,9];同时出水COD明显降低。
将分离后的泥饼进行返浆实验评价。实验结果表明泥饼配浆的黏度小、失水大,停止搅拌后固体小颗粒自然沉降,不会返浆。
3 结论
a)采用化学破胶脱稳和压滤机械分离的化学强化固液分离技术处理废钻井液。最佳固液分离工艺为:调节废钻井液的pH为6.5左右,先加入HWJ,HWJ的加入量为15 000 mg/L,以400 r/min的转速搅拌3 min,稀释1倍后,再加入HYJ,HYJ的加入量为300 mg/L,以120 r/min的转速搅拌5 min。
b)固液分离结果表明,分离后出水率达68.2%,而泥饼湿含量只有55.8%,废钻井液的COD由67 886.8 mg/L降至8 898.9 mg/L。
参考文献
[1] 张建成.废弃钻井液的处理技术.化工之友,2007,7(4) :10-11
[2] 吴新国,吴新民,屈撑国.废弃钻井液处理技术及其发展动向.化工环保,1997,17(2) :79-83
[3] 叶雅文.国外钻井泥浆处理水平调查.油气田环境保护,1993,3(1) :48-55
[4] 周厚安.钻井污水处理技术和设备进展.重庆环境科学,1996,18(1) :30-34
[5] 卢红霞,刘福胜,于世涛等.阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的制备及其絮凝性能.化工环保,2007,27(4) :374-378
[6] 黎钢,朱墨,钱家麟.用固液分离方法处理水基废弃钻井液.钻井液与完井液,1999,16(3) :22-24
[7] 黎钢,朱墨,钱家麟.固液分离法处理废弃钻井液的技术与现状.工业水处理,1997,17(1) :13-17
[8] 周凤山,曾光,何纶等.废弃钻井完井液固液分离技术研究进展.钻井液与完井液,2007,21(2) :59-64
固液分离设备 篇7
固液分离器是一体化氧化沟的关键组成部分, 其效果直接决定一体化氧化沟的出水水质是否达标, 因此, 它是一体化氧化沟的关键技术之一。新一代一体化氧化沟采用“沟内分离+沟外沉淀”型式的固液分离器 (图1) , 该固液分离器有以下特点:
(1) 实现了污泥的自动回流, 且分离器沟内部分能更好地避免积泥。
(2) 沟内分离器属于动态分离, 沟外分离器属于静态分离, 由于污泥浓度上沟外分离器要低于沟内分离器, 因此沟外分离器的污泥沉降性能要差于沟内分离器的, 而静态分离的良好流态却正好弥补了这一不足[1]。
(3) 沟外分离器与沟内部分紧密相连, 因此其内部具有较高的溶解氧浓度, 有效地避免了发生污泥层内部反硝化而造成污泥上浮的可能性。
2 固液分离器机理探讨
2.1 沟内固液分离机理探讨
折板型固液分离组件的固液分离器内混合液流态示意见图2[2]。
由图2可知, 固液分离器共分为4个区:主流区、过渡区、固液分离工作区和清水区, 主流区即位于固液分离器底部的氧化沟混合液的流动区, 其主要作用是输送待分离的混合液进入固液分离器, 沉淀后的污泥又经此进入氧化沟中随混合液继续循环。由于过水断面面积变小, 由物料平衡原理知, 固液分离器底部主流区混合液的平均流速要大于氧化沟内混合液的平均流速。过渡区的主要作用是消能。当混合液流经过渡区时, 由于固液分离器组件的阻力以及液流本身的内摩擦力, 混合液的能量迅速降低, 使向上的流速降低。固液分离工作区是污泥与水分离的实际区域。污泥絮凝体在这里形成少, 主要在重力作用下沉降到组件上, 再由组件滑落到固液分离器底部, 澄清后的污水进入清水区。清水区将固液分离工作区与出水区域分割, 使固液分离工作区的分离过程不受出水水流影响[3]。
首先, 混合液在流经组件进入沉淀工作区时, 流动方向发生几次改变, 其竖直方向上的上升流速就极大地被削弱了, 与此同时, 混合液在上升过程中, 其中的污泥通过絮凝作用, 体积和比重均变得越来越大, 下降流速也相应提高, 这就为固液分离创造了条件。其次, 分离后的污泥通过絮凝作用, 体积逐渐变大, 在其沉降过程中, 不断受到从主沟进入到分离器内的液流向上的冲击力, 当这一冲击作用与污泥的重力达到平衡时, 污泥便悬浮在分离器中, 形成一个悬浮污泥层。当混合液由下向上通过悬浮层时, 混合液中的污泥颗粒便被悬浮污泥层“网捕”下来, 犹如过滤一般[4]。
总的说来, 固液分离器分离机理包括两个方面, 一是混合液进入固液分离器经消能后, 流速减小, 污泥絮凝后靠重力与水分离, 另外一方面是由于悬浮于分离器中的污泥层对混合液的“过滤”作用, 使泥水分离。前者是前提, 是关键;后者是很好的补充、加固, 是固液分离器获得良好处理效果的重要保证。
2.2 沟外固液分离探讨
沟外固液分离器借鉴传统二沉池的设计思路, 其内污泥颗粒的沉淀规律与二沉池固液分离的基本原理相同。沟外固液分离的基本原理是悬浮颗粒在水中的沉淀, 即斯托克斯定律。
(1) 沟外固液分离器与普通二沉池相似, 有4个区:清水区、絮凝区、成层沉降区、压缩区。一般存在着两个界面:泥水分离界面和压缩界面。
(2) 沟内固液分离器的上清液流出进入沟外固液分离器后, 立即被池水稀释, 固体浓度大大降低, 并形成1个絮凝区。絮凝区上部是清水区, 絮凝区与清水区之间有一泥水界面。
(3) 絮凝区后是1个成层沉降区, 在此区内, 固体浓度基本不变, 沉速也基本不变, 絮凝区中絮凝效果的好坏, 直接影响成层沉降区中泥花的形态、大小和沉速。
(4) 靠近池底处形成污泥压缩区。压缩区与成层沉降区之间有一明显界面, 固体浓度发生突变。运行正常的、沉降性能良好的活性污泥, 在污泥压缩区的积存量是很少的。
3 不同组件固液分离效果试验
以上机理和现有的研究表明:一体化氧化沟固液分离器沟内分离起主要作用, 因此, 这里主要研究不同形式组件对沟内分离的影响[5]。
3.1 试验条件及方案
本次试验选取利于一体化氧化沟固液分离器运行的条件, 即小试装置流量Q=3.0～4.8 m3/d, 主沟内流速V=0.2～0.3 m/s, 溶解氧DO=1.5～2.0 mg/L, 水力停留时间HRT=6～8 h, 表面负荷SOR=65～95 m3/ (m2·d) , 污泥体积指数SVI=70～80 mL/g, 混合液悬浮固体浓度MLSS=2 500～3 000 mg/L进行试验。
按以下三种情况进行不同组件固液分离效果的考察实验:
(1) 沟内分离器内放置直板分离组件;
(2) 沟内分离器内放置斜板分离组件;
(3) 沟内分离器内放置折板分离组件。
3.2 试验结果
各种不同形式固液分离组件的固液分离效率试验结果见表1。
由表1 可看出:
(1) 随着表面负荷的增大, 各种固液分离组件的固液分离器的总分离率均是逐渐下降的。
(2) 在同一表面负荷的情况下, 总的固液分离效果由好变差按顺序均是:折板→斜板→直板固液分离组件, 在各种表面负荷情况下, 折板型固液分离组件的固液分离效果均是最好的。
(3) 放置直板固液分离组件时沟内固液分离器的固液分离效率随着表面负荷的增大由59.37%减小到37.14%。放置斜板固液分离组件时, 随着表面负荷的增大, 沟内固液分离器的固液分离效率由97.79%降低到71.16%, 相应的沟外固液分离器的固液分离效率则由2.21%增加到28.84%。
(4) 放置折板固液分离组件时, 随着表面负荷的增大, 沟内固液分离器的固液分离效率由98.61%降低到75.25%, 相应的沟外固液分离器的固液分离效率则由1.39%增加到24.75%。
3.3 中试工程固液分离效果
通过前面的试验并进行观察, 发现沟内放置折板固液分离组件时, 固液分离器的整个系统固液分离效果最好, 故在中试工程中采用折板固液分离组件进行试验 (中试工程设计规模120 m3/d) 。自2006年5月份正式运行以来, 这期间进水水质、水量、氧化沟中的污泥浓度、污泥的沉降性能、 固液分离器的表面负荷、水温等都在不断变化, 但侧沟出水SS却一直较稳定, 2006年5、6、7、9月的平均试验数据如表2。
由表2可看出, 折板型固液分离器几个月运行期间, 整个系统的SS去除率平均为95.47%, 出水SS均值都能达到GB 18918—2002一级B标准 (SS≤20 mg/L) 。在整个系统的固液分离效果中, 沟内固液分离器的分离率 (平均) 占整个系统的91.74%, 而沟外固液分离器则占整个系统的8.26%, 说明在固液分离器中沟内固液分离器起主要作用。
4 结论
(1) 通过对不同形式固液分离组件的小试试验发现, 折板型固液分离组件具有最好的固液分离效果。
(2) 在整个系统固液分离效率中, 折板型固液分离器系统表面负荷越大, 即当沟外表面负荷从35 m3/ (m2·d) 增加到50 m3/ (m2·d) , 沟内表面负荷从50 m3/ (m2·d) 增加到80 m3/ (m2·d) 时, 沟外固液分离器的分离效率也随之增大, 由1.39%增加到24.75%, 而相应的沟内固液分离器所占的比例则由98.61%减小到75.25%。
(3) 2006年5、6、7、9月中试工程试验数据表明:设置折板组件的沟内固液分离器+沟外沉淀的分离器具有很强的适应能力和相当稳定的泥水分离效果;在整个系统的固液分离效果中, 沟内固液分离器的分离率占整个系统的91.74%, 而沟外固液分离器则只占8.26%。
摘要：通过小试试验得出一体化氧化沟中折板型固液分离组件具有最好的固液分离效果, 又通过120 m3/d中试工程表明设置折板组件的沟内固液分离器+沟外沉淀分离器出水SS大部分时间小于20 mg/L, 达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准 (SS≤20 mg/L) 。同时, 对固液分离器固液分离的机理进行了探讨。
关键词：一体化氧化沟,固液分离,机理
参考文献
[1]邓荣森.氧化沟污水处理理论与技术[M].北京:化学工业出版社, 2006:118-130.
[2]王喜良, 黄云平, 周兴龙, 等.斜板沉降固液分离理论及设备进展[J].金属矿山, 1999 (2) :21-24.
[3]Abusam A, Keesman K J, Van straten G.Forward and back-ward uncertainty propagation:an oxidation ditch modellingexample[J].Water Research, 2003, 37 (1) :429.
[4]邓荣森, 李烈锋, 王涛, 等.侧沟式固液分离器强化污水回流研究[J].重庆建筑大学学报, 2004, 26 (4) :66-69.
固液分离设备 篇8
1 材料与方法
1.1 发酵液。
实验用的发酵液, 是利用克雷伯氏肺炎杆菌 (具荚膜) 以甘油、葡萄糖为底物发酵结束经灭菌后的固液混合物。
1.2 实验设备与化学试剂。
1.2.1本实验采用杯罐实验法, 所用实验设备如下:量筒、烧杯、布氏漏斗、抽滤瓶、水循环真空泵、高效液相色谱、台式高速离心机、721型分光光度计、PH测定仪。1.2.2化学试剂:分析纯硫酸、分析纯无水乙醇、分析纯氢氧化钠
1.3 分析方法。
发酵液中的甘油, 1, 3-PD, 2, 3-丁二醇以及琥珀酸、乳酸、乙酸, 采用SHZMADZU HPLC测定, 色谱柱为Aminex HPX-87H柱, 柱温65℃, 流动柱为浓度0.005mol/l的H2SO4流速为0.8ml/min;检测器为RID-10A型折光谱检测器。
滤液中的残蛋白以考马斯亮蓝染色法测定
1.4 实验方法
向灭活后发酵液中加入无水乙酸和Na OH, 充分搅拌后静置, 等絮凝后加入1%的珍珠岩进行抽滤, 滤液取样分析收率。
2 结果与讨论
2.1 单纯加N2OH
向灭活后的发酵液加入Na OH调整PH至10～11, 充分搅拌后静置, 溶液颜色变深, 粘度降低但没有明显的固液分离现象, 加入1%的珍珠岩充分搅拌后抽滤, 滤液浑浊, 此现象说明单纯的Na OH不能使菌体蛋白沉淀而从体系中分离。
2.2 单纯加入无水乙醇
向来灭活后的发酵液加入1:1体积比的无水乙醇, 充分搅拌后静置, 出现絮凝现象, 再加入1%的珍珠岩搅拌后抽滤, 滤液澄清透明, 残蛋白合量为0.175g/L, 滤液取样分析, 计算产品收率为99%以上。说明本方法, 针对荚膜难以处理是可选方案, 具有实用价值。
2.3 加入无水醇, 同时加入Na OH调PH值
向灭活后的发酵液中加入1:0.6的乙醇, 同时加Na OH调PH值至10～11, 充分搅拌后静置, 产生絮凝, 再加入1%的珍珠岩进行抽滤, 滤液澄清透明, 残蛋白合量为0.125g/L, 滤液取样分析, 计算产品收率为99%以上, 说明本方法比2.2法更为经济实用。
3 结论
本方法又称为有机溶剂沉淀法, 即加入有机溶剂于蛋白质溶液中产生多种效应, 这些效应结合起来, 使蛋白沉淀, 加入Na OH也是利用其对蛋白质的破坏作用, 在有机溶剂乙醇和Na OH的协同作用下将具有荚膜的均一的混合体分散开, 达到固液分离的目的, 本方法为解决克雷伯氏肺炎杆菌发醇生产1, .3-丙二醇的固液分离提供了一种有效的解决方案且产品的回收率较高, 可达99%以上, 且使用的乙醇是可回收再利用的, 具有一定的经济使用价值。
摘要：1, 3-丙二醇 (1, 3-porpandiol, 简写为1, 3-PD) 是一种重要的化工原料, 它不仅是良好的溶剂、抗冻剂、保护剂, 而且还可参与多种化学合成反应, 利用1, 3-PD生产的新型聚酯纤维具有优良的回弹性, 染色性、抗污染性和生物降解性等优良品质, 在服装、工程塑料、地毯等领域应用潜力巨大。
关键词：1, 3-丙二醇,发酵液
参考文献
[1]witt U.muller R-J, widdencke H.et al.Syntheses, properties and biodegradability of polyesters based on1, 3-pnopanediot[J].
[2]修志龙, 微生物发酵法生产1, 3-丙二醇的研究进展[J]、微生物学报2000, 27 (4) :300-302。
固液分离设备 篇9
1.1 卤水的化学平衡体系的分类。
据卤水的化学组成，首采矿区盐层卤水存在K+、Na+、Ca2+、Mg2+/Cl--H2O五元体系，K+、Na+、Mg2+/Cl--H2O四元体系及K+、Na+、Mg2+/Cl-，SO42--H2O五元体系三种类型，其中主要为K+、Na+、Mg2+/Cl--H2O四元体系，但需把Ca2+换算成等摩尔的Mg2+。在首采矿区北部局部地区分布有K+、Na+、Ca2+、Mg2+/Cl--H2O五元体系，在首采矿区西南部地区分布有K+、Na+、Mg2+/Cl-，SO42--H2O五元体系，因此一般情况K+、Na+、Mg2+/Cl--H2O四元体系即可满足该地区的地质研究和开发工作的需要。
1.2 卤水的析盐作用的分类。
首采矿区盐层晶间卤水，镁含量相对较高，钾含量相对较低，卤水组成分点可落在四元体系K+、Na+、Mg2+/Cl--H2O的NaCl结晶区。在大多数情况下，结晶路线不经过钾石盐结晶区，而直接进入光卤石结晶区；只在少数情况下其结晶路线可经钾石盐结晶区，但经历距离很短，钾石盐析出不多，其析盐顺序可简单归纳为：石盐-光卤石-水氯镁石。
卤水的析盐阶段，可根据卤水的等温蒸发试验，也可根据察尔汗大量实际资料统计分析确定。可以看到，随着卤水盐度的增高，由于石盐矿物的大量结晶，水中的Na+含量迅速减少，而Mg2+一直升高，K+含量也在逐渐增加。但到卤水盐度大约为370g/dm3时，达到饱和，析出光卤石，K+转向逐渐降低。根据等温蒸发试验资料，察尔汗盐湖卤水水氯镁石开始结晶的盐度，应该是445g/dm3。综合上述，根据卤水析盐顺序，卤水盐度和离子含量的变化，可将卤水分别划分为3种不同析盐阶段的产物，即：高钾石盐水、光卤石水和近水氯镁石水。
2 卤水体系中各离子的相互关系
首采矿区卤水与盐层共存，构成了K+、Na+、Mg2+/Cl--H2O四元水盐体系，体系内任一一组分的含量变化都受到其他组分含量的影响与制约。为了表示不同矿化度卤水中各离子间的相互作用及关系，采用所辖开采区及外围不同深度的水质分析资料，他们的变化规律为：随着卤水矿化度的增高，Mg2+含量单调增加，Na+含量单调减少，K+含量开始随着矿化度的升高而增加，当增加到一定的程度时，由于Mg2+含量的急剧增高，含钾矿物的析出，K+又逐渐减少，即K+含量变化有一定的范围值。达布逊湖湖表面卤水天然蒸发过程的进行，卤水不断浓缩，矿化度逐渐增高，Mg2+、Cl-含量在减少，K+含量也经历了一个由增大到减少的过程。Mg2+、Cl-、K+曲线变化经历三个阶段：首先，Mg2+、Cl-、K+以近于相同的斜率增加；其次，当Mg2+含量达到60g/L左右时Mg2+、Cl-以更大斜率增加，因镁的盐析作用使钾以较大的斜率减小；再则，当Mg2+含量达到100g/L左右时，Mg2+、Cl-以较小斜率增加，这时因光卤石的析出，卤水中的钾含量很少。曲线的变化分别代表了卤水演化过程的三个阶段。卤水化学成分的空间分异特征，使不同矿化度的卤水呈层状分布，因此各离子含量在垂直向上的变化也与上面的规律相吻合。
3针对卤水的Mg2+、K+相关性分析
在卤水四元体系中，Mg2+与Na+、Cl-均表现出明显的相关关系。针对卤水Mg2+与K+的关系如何呢？为了回答这个问题，可利用原青海钾肥厂水采大盐田一期工程开采区及外围晶间卤水中Mg2+概率分布及Mg2+与K+的相关性进行分析。结果表明，卤水系统中Mg2+与K+呈线性相关。具体有以下三种类型：第一，Mg2+含量在9-60(g/L）之间的晶间卤水，Mg2+与K+呈正相关。表明随着Mg2+含量的升高，K+含量增加，它代表了钾的不饱和阶段，该阶段卤水为研究区的主体。第二，Mg2+含量在60-95(g/L）之间的晶间卤水，Mg2+与K+呈负相关。表明随着Mg2+含量的增高，Mg2+的盐析作用使K+含量逐渐减少，它代表了含钾矿物的析出阶段的水为高钾光卤石水，该阶段是固液转化的回归点。第三，Mg2+含量在95-120(g/L）之间的晶间卤水，Mg2+与K+呈负相关。随着Mg2+含量增大，卤水中的K+含量减少，此阶段的卤水属于近水氯镁石水（俗称“老卤”），此阶段应该考虑老卤水的再利用。
4 模拟因子水溶剂的选择
4.1
Mg2+既是卤水中含量最高的主要阳离子，又是四元水盐体系中控制其他离子含量变化的主要成分。
4.2
Mg2+浓度变化规律性强，伴随着主导性Mg2+的含量，能反映卤水体系的总体变化趋势。
4.3
Mg2+含量变化可以反应卤水的各个析盐阶段，在盐湖各个不同阶段的卤水中，Mg2+均以液体存在，在卤水的演化过程中，Mg2+浓度变化影响较小，易于模拟。
4.4
Mg2+易于通过一定数学关系转化为其他主要化学成分。Mg2+与矿化度、比重、Cl-、Na+均呈明显的线性关系。
5 固液转化遇到问题的处理思路
首采矿区富集的固体矿具有易溶性与互换性，开采区晶间卤水的溶质运移问题是最显著的一个特征，就必须考虑固液相之间的物理化学作用所引起的溶质浓度的变化。
首采矿区含水层骨架主要为石盐、光卤石和钾石盐以薄层状、浸染状分布其中，盐层中的富钾卤水在天然状态下近于停滞，卤水与介质处于化学平衡状态。人为开采打破了原有平衡状态，使不同地段饱和程度不同，组成不同的晶间卤水混合或发生空间位移，从而引起化学平衡移动，产生固液交换。
固液转化模拟以Mg2+为主的水溶剂，就是拟定过饱和的老卤来掺兑一定比例淡水作为溶剂（俗称"镁溶剂"），具有科学理性的选择，在固液转化实际操作中涉及到两种不同溶解方法：一种是漫灌；另一种是渠灌。漫灌为纵向覆盖式溶解，溶解力度大、范围广，但在操作中不利于现有基础设施的维护及区域开采，而且其操作范围广、需水量大、蒸发量大不利于控制；然而横向溶解的渠灌操作性强、耗水量比较稳定、便于局部区域性开采。但是在实际运用中是否取得内在理想的效果，最根本的问题是镁溶剂溶解的固体钾要回归到四元水盐体系相图这一理论，并且钾石盐结晶区较短或者没有，是成功标志的所在，有待下一步在实践中加以论证与报告。
摘要：察尔汗盐湖首采矿区固体钾资源的固液转化,模拟以Mg2+为主的水溶剂,并提出在固液转化中遇到问题的处理思路。
关键词：固体钾矿,转化液体,模拟因子,Mg2+水溶剂,实际运用,理性对策
参考文献