臥式螺旋卸料離心機研究的回顧與展望
行業(yè)動態(tài)
一、引言
廢氣鉆井液因為COD高、組成復(fù)雜，對廢氣鉆井液的處理是油氣田環(huán)境保護技術(shù)的攻關(guān)難點之一。已發(fā)展的廢氣鉆井液處理技術(shù)包括就地固化和無害化處理等，通常先經(jīng)過脫穩(wěn)和固液分離處理，再對分離出的二次廢水和廢渣進行處理，其中固液分離是發(fā)展較快的技術(shù)之一。高效低成本的固液分離工藝與設(shè)備是廢氣鉆井液無害化處理的關(guān)鍵。理想的固液分離設(shè)備應(yīng)滿足處理量大、分離出泥含水率低、分離出水的懸浮物含量低的要求。
二、鉆井廢液處理基本流程
鉆井廢液池中的廢液可分為三層，頂層為鉆井廢水，中層為固相含量逐漸增加的鉆井廢液，底層為鉆屑。
一般底層的鉆屑和中層固相含量高的鉆井廢液可直接進行無害化處理，中層固相含量低的鉆井廢液可先經(jīng)過脫穩(wěn)反應(yīng)，再進行固液分離處理，分離出的泥與鉆屑一同處理，分離出的水和廢液池上部的鉆井廢水一起處理。
廢水處理工藝包括混凝沉降-過濾-達標或回用處理等。
三、鉆井廢液固液分離處理工藝參數(shù)
鉆井廢液固液分離處理工藝參數(shù)主要包括脫穩(wěn)稀釋比例、脫穩(wěn)藥劑的種類與加量等。
3.1 鉆井廢液的稀釋比例
試驗表明，稀釋可加快鉆井廢液的固液分離，而且可提高分離泥餅的固相含量。這種現(xiàn)場一般解釋為粘稠狀態(tài)可能影響脫穩(wěn)藥劑在體系中的分散和絮凝。
3.2 脫穩(wěn)藥劑的種類和加量
鉆井廢液脫穩(wěn)藥劑通常包括三類：破膠劑、凝聚劑和絮凝劑。破膠劑是鉆井廢液特有脫穩(wěn)藥劑，一般都為無機強酸。鉆井廢液pH值越低，鉆井廢液越容易脫穩(wěn)析水，泥餅含水率越低。多數(shù)情況下調(diào)節(jié)pH值約為6，以兼顧脫水效果和設(shè)備耐腐蝕性等經(jīng)濟指標。凝聚劑和絮凝劑采用水處理藥劑，根據(jù)不同的鉆井廢液進行優(yōu)選。實踐表明，依次加入破膠劑、凝聚劑和絮凝劑的脫水效果較好。據(jù)推測可能是在強酸性環(huán)境下，大量的H+可置換出粘土顆粒表面吸附的有機高分子，并降低粘土顆粒的水化性能，降低粘土的穩(wěn)定性，加入的高價金屬離子可分別凝聚有機高分子和粘土，從而加快脫穩(wěn)速度，并提高分離出泥的固含率。
四、固液分離用臥式螺旋卸料沉降離心機
常用的固液分離設(shè)備主要由板框壓濾機、帶式過濾機、臥式螺旋卸料沉降離心機等。相比之下，臥式螺旋卸料沉降離心機具有可連續(xù)運行、運行中物料封閉、脫水泥餅固含量高等優(yōu)點，在污泥脫水中得到廣泛應(yīng)用。
4.1 臥式螺旋卸料沉降離心機的基本結(jié)構(gòu)
臥式螺旋卸料沉降離心機主要由轉(zhuǎn)鼓、螺旋和差速器組成。轉(zhuǎn)鼓由主電機拖動，螺旋由副電機通過差速器來拖動。主電機和副電機都通過變頻器采用共母線的方式來控制，不僅可實現(xiàn)能量共享，而且可有效、及時地調(diào)整差轉(zhuǎn)速，保證離心機分離效果的穩(wěn)定。高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)裝有輸料螺旋，其旋轉(zhuǎn)方向與轉(zhuǎn)鼓相同，但兩者之間由差速器產(chǎn)生一定的速度差。懸浮液從進料管進入，在離心力的作用下，懸浮液固相被沉降在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，由輸料螺旋推送到轉(zhuǎn)鼓小端，從沉渣口排出，澄清后液相從轉(zhuǎn)鼓大端溢流口流出。
臥式螺旋卸料沉降離心機按流動方式分為并流式臥式螺旋卸料沉降離心機和逆流式臥式螺旋卸料沉降離心機。并流式臥式螺旋卸料沉降離心機的液相出口在進料口的另一側(cè)。逆流式臥式螺旋卸料沉降離心機的液相出口與進料口位于離心機的同一側(cè)。
影響臥式螺旋卸料沉降離心機處理效果的因素主要包括離心機設(shè)備的固有參數(shù)和設(shè)備操作參數(shù)。
4.2 離心機的設(shè)備參數(shù)
離心機的設(shè)備參數(shù)主要包括轉(zhuǎn)鼓直徑、轉(zhuǎn)鼓長度、離心機轉(zhuǎn)速、差速比等，另外離心機功率也是重要的技術(shù)經(jīng)濟指標，離心機尺寸也是必需考慮的重要指標。
轉(zhuǎn)鼓直徑越大、轉(zhuǎn)速越高，表明離心因數(shù)越大，越有利于離心分離。轉(zhuǎn)鼓越長，泥餅在離心機中的停留時間越長，則離心出泥餅的含水率越低，固相收率越高。但轉(zhuǎn)鼓直徑過長、長度過長，對設(shè)備的加工要求更高。
長徑比是臥式螺旋卸料沉降離心機的重要參數(shù)，長徑比越大，越有利于提高固相收率、降低泥餅含水率。在一定的長徑比條件下，盡可能選擇轉(zhuǎn)速較高的離心機，以提高固液分離效率。國產(chǎn)離心機的長徑比可達4.0～4.5，分離因數(shù)達到2500～3500，可分離固相顆粒當量粒徑大于3μm、質(zhì)量濃度小于10%或體積濃度小于70%、固液密度差大于0.05g/cm3的懸濁液。
4.3 離心機的操作參數(shù)
離心機的操作參數(shù)主要包括進料速度、轉(zhuǎn)鼓運行轉(zhuǎn)速（頻率）、螺旋推料器的轉(zhuǎn)速（頻率）。污泥脫水用的臥式螺旋離心機通常采用變頻控制，根據(jù)各自電機的頻率可換算到轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速和螺旋推料器的轉(zhuǎn)速。
提高轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速有助于提高固液分離效率，但受設(shè)備固有性能的影響，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速必須控制在設(shè)計轉(zhuǎn)速以下，通?？稍谠O(shè)計轉(zhuǎn)速的80%左右下運行。
轉(zhuǎn)鼓與螺旋推料器的轉(zhuǎn)速直接影響離心機的排渣速度。螺旋推料器的轉(zhuǎn)速越低，泥餅的停留時間越長，固相收率和泥餅固相含量越高。但螺旋推料器的轉(zhuǎn)速不能太低，當轉(zhuǎn)速太低時，即使泥餅固相含量很高，則固相收率反而降低，嚴重時還容易發(fā)生堵料，失去固液分離能力。
五、結(jié)論與展望
①鉆井廢液脫穩(wěn)處理是固液分離的前提，脫穩(wěn)后的絮體顆料越大、越密實，越有利于固液離心分離。
②鉆井廢液固液分離用的臥式螺旋卸料沉降離心機宜采用大長徑比、高轉(zhuǎn)速的機型，以提高固相收率和泥餅固相含量。
③采用臥式螺旋卸料沉降離心機對鉆井廢液脫水時，應(yīng)控制合適的進料速度、轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速和差速比，以便在提高固相收率和泥餅固相含量的同時獲得較大處理能力。
④應(yīng)用臥式螺旋卸料沉降離心機進行鉆井廢液脫水處理時，應(yīng)考慮設(shè)備的尺寸、功率、振動等參數(shù)對使用的限制。
⑤在優(yōu)化臥式螺旋離心技術(shù)的同時，應(yīng)積極尋求開發(fā)新型的固液分離設(shè)備，保留臥式螺旋離心設(shè)備連續(xù)、高效、封閉運行等優(yōu)點，努力降低設(shè)備功耗、振動噪聲，并減少設(shè)備體積、減輕設(shè)備重量。
