大庆油田水务公司含油污水应用技术项目部
目 录
1两级气浮池设计说明书 ................................................................................................................................... 1
1.1絮凝池 .................................................................................................................................................... 1 1.2回流比 .................................................................................................................................................... 1 1.3接触室 .................................................................................................................................................... 1 1.4分离室 .................................................................................................................................................... 2 1.5两级气浮装置的选择 ............................................................................................................................ 2 2.两级气浮池设计计算书 ................................................................................................................................... 2
2.1基础计算（溶气罐气浮） .................................................................................................................... 2
2.1.1回流水量 ..................................................................................................................................... 2 2.1.2理论空气用量[1] ......................................................................................................................... 2 2.1.3设备提供气量 ............................................................................................................................. 3 2.1.4接触室面积 ................................................................................................................................. 3 2.1.5分离室面积 ................................................................................................................................. 3 2.1.6池水深 ......................................................................................................................................... 3 2.1.7溶气罐直径 ................................................................................................................................. 4 2.2池体及校核计算 .................................................................................................................................... 4
2.2.1絮凝池 ......................................................................................................................................... 4 2.2.2接触室 ......................................................................................................................................... 4 2.2.3分离室 ......................................................................................................................................... 5 2.3 进、出水管线、排空及排渣管线和释放器设计及计算 ................................................................... 5
2.3.1 进、出水管线设计 .................................................................................................................... 5 2.4释放器设计计算 .................................................................................................................................... 6
2.4.1 一级气浮的释放器 .................................................................................................................... 6 2.4.2 二级气浮的释放器 .................................................................................................................... 7 2.5 空压机及气管线设计计算 ................................................................................................................... 8
2.5.1 空压机选择 ................................................................................................................................ 8 2.5.2 气管线设计 ................................................................................................................................ 8 2.6池体材质 ................................................................................................................................................ 8 3 材料表 .............................................................................................................................................................. 8 4 设备表 ............................................................................................................................................................ 10 5 图纸 ................................................................................................................................................................ 11 6参考文献 ......................................................................................................................................................... 11
1两级气浮池设计说明书
已知条件：来水流量Q=1（3）m3/h，来水含油≤230mg/L,含悬浮物≤600mg/L,处理后出水含油≤110mg/L，含悬浮物≤350mg/L。 1.1絮凝池
絮凝时间对气浮池的处理效果有重要影响，给排水设计手册[1]上絮凝时间采用10-20min。根据前期药剂筛选实验得出，处理含油废水时，其最佳絮凝时间为15min，本装置的絮凝池按此参数进行设计。 1.2回流比
回流比过低会导致无法产生足够的微气泡，从而不能有效去除石油类、悬浮物等指标；回流比过高易导致系统的能耗高，同时需选择较大的溶气罐或溶气泵，造成初期投入较大。为达到合适的回流比，根据相关文献[3]，回流比采用40%。本设计选择50%。 1.3接触室
根据给排水设计手册[1]，建议该室内水流上升速度10-20mm/s。本设计选择滤速ν=15mm/s。
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1.4分离室
根据给排水设计手册[1]，气浮分离室应根据带气絮粒上浮分离的难以程度确定水流（向下）流速，一般取1.5-2.5mm/s。由于三元含油污水粘度较大，气泡上升速度较慢，根据相关研究表明[3]，其表面负荷率小于2.5m/h，本设计选择1.5m/h。 1.5两级气浮装置的选择
由于可参考的资料很少，两级气浮各自的溶气压力的确定比较困难，根据两级气浮的工艺原理，即一级气浮为粗筛选，二级气浮为细筛选，本设计一级气浮采用溶气泵，其溶气压力0.2-0.4MPa（可调）；二级气浮采用溶气罐方式，其溶气压力0.4MPa。 2.两级气浮池设计计算书 2.1基础计算（溶气罐气浮） 2.1.1回流水量
依据油田采出水处理设计手册[2]，气浮池的回流比30%-50%，设计回流比采用50%，即：Q回=1×0.5=0.5m3/h（1.5 m3/h），括号内数据为处理量3 m3/h的设计数据。 2.1.2理论空气用量[1]
依据水温为30℃的水，0.5MPa压力下，1m3水中空气的溶解
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量为80L，即：Q气= Q回×α×ψ=0.5×80×1.2=48L/h（144L/h），其中,α为选定溶气压力下，空气在水中的溶解度；ψ为水温校正系数（1.1-1.3）。 2.1.3设备提供气量
Q
机=
×ψ=×1.4=1.2L/min(3.6L/min)，其中,ψ
为安全与空压机的效率系数（1.2-1.5）。 2.1.4接触室面积
A接=
=
×1000=0.027m2（0.081m2）,其中，
为水流上升的平均速度,取10-20mm/s。 2.1.5分离室面积
A分=
=
×1000=0.27 m2（0.81m2），其中，
为
水流向下的平均速度,取1.5-2.5mm/s。 2.1.6池水深
H=
×t=1.5×1200/1000=1.8m，其中t为分离室内水的停
留时间，一般为10-20min。
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2.1.7溶气罐直径
D=
=
=0.079m(0.137m),由于市场上的溶气罐直
径最小为300mm，据厂家提供资料可知：
处理量为1 m3/h的溶气罐：
直径300mm 高度1500mm 进出水管径DN25 处理量为3 m3/h的溶气罐：
直径300mm 高度2000mm 进出水管径DN25 2.2池体及校核计算 2.2.1絮凝池
混凝时间一般采用10-20min，本设计采用15min，其参数计算及校核见下表：
处理量 单位：（m3/h） 1 3 1 1 0.3 0.5 宽度 长度 深度 超高 混凝时间（校核） 单位：min 0.8 1.6 0.2 0.2 14.4 16 单位:m 2.2.2接触室
依据基础计算中数据，对接触室的尺寸及设计参数进行校核，具体数据见下表：
处理量
计算面积 宽度 长度 4
深度 校核面积 校核上升流速 单位：（m3/h） 1 3 单位:m2 0.027 0.081 1 1 单位:m 0.05 0.1 0.55 1.4 单位：m2 0.1 0.1 mm/s 8.34 12.5 2.2.3分离室
依据基础计算中数据，对分离室的尺寸及设计参数进行校核，具体数据见下表：
处理量 计算面积 宽度 长度 深度 停留时间 校核表面负荷 单位：min 1.8 1.8 28.8 24 单位：（m3/h） 单位:m2 单位:m m/h 1 3 0.27 0.81 1 1 0.8 2 1.9 2.25
从上表可以看出，分离室的表面负荷满足小于2.5m/h的要求。 2.3 进、出水管线、排空及排渣管线和释放器设计及计算 2.3.1 进、出水管线设计 2.3.1.1 进水管线
进水管线位于池体侧面，距顶端300mm处，根据流量Q=1（3） m3/h，查《给水排水设计手册 第1册 常用资料》，选择进水管线
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尺寸为DN32（40），并在管线合适位置安装流量计、压力表等。 2.3.1.2 气浮后出水管线
与进水管线尺寸相同都为DN32（40），位于池体底部上方150mm处。
2.3.2 排空及排渣管线
选择排空管尺寸为DN100，与池底平齐，且与排渣管线在相同方向布置。
选择排渣管尺寸为DN100，与池顶相距300mm，与排渣渠连接，且与排空管线在相同方向布置。 2.4释放器设计计算 2.4.1 一级气浮的释放器
一级气浮采用溶气泵装置，根据该泵的使用说明书，其溶气水释放管路布置方式依据处理槽的形状，在长方形处理槽的溶气室横放直管，根据直管的长度：
1. 短管直接在末端安装较大口径弯头（弯头必须朝上安装），直接排放溶气水。
2. 长直管每隔20-30cm钻10-15mm直径的孔排放溶气水。 本设计释放器采用DN25的 UPVC管，长800mm，每隔20cm钻10mm孔，其中直管两端的孔距管端为100mm，共计4个孔。
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2.4.2 二级气浮的释放器
二级气浮采用溶气罐方式，其溶气释放器是压力溶气气浮净水系统中的关键装置。压力溶气水只有通过该装置降压消能后，才能释放出大量的微细气泡，释放器性能的好坏，涉及到气泡释放量的多寡，气泡的微细度及气泡尺寸的分配律等，它直接影响气浮法净水的效果及电能的消耗。
常见的溶气释放器有TS、TJ、TV型三种，该系列溶气释放器都具有以下先进技术性能：
1. 在0.20MPa的低压下，即能有效地工作； 2. 释出气泡的平均直径仅在20～30微米； 3. 释气率高达99％以上。 2.4.2.1释放器选型
依据回流水量0.5m3/h（1.5 m3/h）选择溶气释放器，由于TJ和TV型单个释放器出流量较大，只能选择TS型释放器。
处理量为1 m3/h气浮池，选择1个TS-I型释放器，其工作参数如下：溶气压力0.4MPa，流量为0.42 m3/h。
处理量为3m3/h气浮池，选择2个TS-II型释放器，其工作参数如下：溶气压力0.4MPa，流量为0.93 m3/h。
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2.5 空压机及气管线设计计算 2.5.1 空压机选择
根据基础计算中的设备提供气量可知，选择空压机压力范围为0-1.0MPa，流量范围为1.2-3.6L/min。 2.5.2 气管线设计
气管线采用6*4mm，材质TPU，工作压力0.5-1.5MPa，颜色为蓝色，长度10m。 2.6池体材质
根据国家标准《优质碳素结构钢》（GB/T 699-1999），本设计气浮池池体采用优质碳素结构钢，牌号20钢， 厚度5mm；池体加固采用10号槽钢，其它部分加固采用厚度为8mm的20钢板。 3 材料表
序号 1 2 3 名称 进出水管线 排空及排渣管线 钢板 规格及型号 DN32 DN100 20钢，5mm厚 材料 UPVC UPVC 数量 20m 20m 备注 制作1m3/h池体结构 制作3m3/h池体结优质碳素0.9t 结构钢 4 钢板 20钢，5mm厚 8
优质碳素1.53t
结构钢 5 钢板 20钢，8mm厚 构 优质碳素0.045t 制作1m3/h池体加结构钢 固结构 6 钢板 20钢，8mm厚 优质碳素0.125t 制作3m3/h池体加结构钢 固结构 制作1m3/h池体加固结构 制作3m3/h池体加固结构 1套 厂家定制 7 槽钢 10号 普通碳素7m 结构钢 8 槽钢 10号 普通碳素13m 结构钢 9 溶气罐 直径300mm 高度1500mm 碳钢 10 溶气罐 直径300mm 高度2000mm 碳钢 1套 厂家定制 11 12 13 14 15 16 17 18 19
释放器 释放器 溶气管线 压力表 气体流量计 气体流量计 管道混合器 管道混合器 阀门 TS-I TS-II DN25 0.8MPa 0.1-1L/min 0.3-3L/min DN32 DN40 DN20 9
不锈钢 不锈钢 UPVC 不锈钢 1个 2个 2m 4块 1个 1个 1个 1个 3个 采购 采购 20 21 22 23 24 25 26 27 阀门 蝶阀 回流管线 回流管线 球阀 球阀 转子流量计 转子流量计 DN25 DN100 DN20 DN25 DN32 DN40 0.2-2m3/h 0.4-4m3/h 不锈钢 UPVC 不锈钢 不锈钢 UPVC UPVC 玻璃 玻璃 3个 10个 5m 5m 3个 3个 1个 1个 排空及排渣用 回流水泵进出水管线 回流水泵进出水管线
4 设备表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 名称 空压机 溶气泵 溶气泵 回流水泵 回流水泵 刮渣机 刮渣机 加药搅拌机 加药搅拌机 规格及型号 Q=0.5m3/h；H=40m Q=1.0m3/h；H=40m Q=1.0m3/h；H=39m Q=2.0m3/h；H=45m N=0.75kW N=0.75kW n=50rpm n=50rpm 数量 1套 1套 1台 1台 1台 1台 1台 1台 备注 已有 包含气液分离罐 包含气液分离罐 10
5 图纸 A3图纸一张 6参考文献
[1] 《给水排水设计手册 第3册 城镇给水》第二版
[2] 冯永训. 油田采出水处理设计手册[M]. 北京：中国石化出版社，2013. [3]王庆吉，赵秋实.大庆油田气浮选处理工艺应用现状及其试验
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