Mechanical Dewatering of Sludge

С постепенным укреплением современной цивилизации и экологической осведомленности все больше внимания уделяется таким вопросам, как дорожное движение и экологические проблемы, вызванные строительными проектами. Использование технологии горизонтально-направленного бурения (ГНБ) для строительства является наилучшим выбором для прокладки газопроводов и оптических кабельных трубопроводов в городских районах, а также для пересечения дорог, рек, гор и неразборных зданий. Выбор ГНБ для строительства дает такие преимущества, как небольшая площадь, высокая производительность труда и минимальное нарушение ландшафта.

Перед бурением нам необходимо приготовить определенное количество шлама, который выполняет такие функции, как охлаждение и смазка буровых инструментов, транспортировка шлама и предотвращение обрушения стен. Мы часто называем его «кровью» HDD. Различные схемы подготовки шлама должны выбираться на основе различных факторов, таких как местоположение, окружающая среда, ключевые точки и продолжительность проекта. С ростом осведомленности об окружающей среде обработка и переработка шлама становятся особенно важными. Это может значительно сократить количество необходимого шлама, а также потребление воды и бентонита, тем самым снижая затраты на строительство. Более того, с экологической точки зрения, это уменьшает площадь шламовых ям и хранение и перелив больших объемов шлама, что может вызвать значительные проблемы для защиты окружающей среды и последующей утилизации шлама. Системы извлечения шлама будут все чаще использоваться в будущих проектах по строительству HDD.

1. Общий обзор механического обезвоживания шлама

Механическое обезвоживание осадка в основном включает такие методы, как обезвоживание на ленточном фильтр-прессе, центробежное обезвоживание и обезвоживание на пластинчато-рамном фильтр-прессе. Основные типы и характеристики механического обезвоживанияПроцессы полива следующие:

Обезвоживание с помощью ленточного фильтр-пресса: Низкий уровень шума, низкое энергопотребление, но большая площадь основания и высокое потребление промывочной воды, плохая окружающая среда в цехе. Требуемая влажность исходного шлама обычно ниже 97,5%, а влажность выходного шлама обычно может достигать ниже 82%.

Центробежное обезвоживание: Малая площадь основания, нет необходимости в промывочной воде, хорошая рабочая среда, но высокое энергопотребление и высокий уровень шума. Требуемая влажность исходного шлама обычно составляет от 95% до 99,5%, а влажность выходного шлама может обычно достигать 75% до 80%.

Обезвоживание с помощью рамного фильтр-пресса: Низкое содержание влаги в осадке, но большой размер и высокое потребление промывочной воды, плохая окружающая среда в цехе. Требуемое содержание влаги в подаче шлама обычно ниже 97%, а содержание влаги в выходном шламе обычно может достигать 65% - 75%.

Обезвоживание с помощью винтового пресса и валкового пресса: Малая занимаемая площадь, низкий расход промывочной воды, низкий уровень шума, хорошие условия для работы в мастерской, но небольшая производительность одной машины и высокое содержание твердого вещества в надосадочной жидкости. Требуемое содержание влаги в исходном шламе обычно составляет от 95% до 99,5%, а содержание влаги в выходном шламе обычно может достигать 75% до 80%.

2. Предварительная обработка перед механическим обезвоживанием шлама

Целью предварительной обработки перед механическим обезвоживанием шлама является улучшение производительности обезвоживания шлама и повышение производительности и обезвоживающего эффекта оборудования для механического обезвоживания. Методы предварительной обработки включают химическое кондиционирование, отмучивание, термическую обработку и методы замораживания, причем наиболее часто используемыми методами являются химическое кондиционирование и отмучивание.

Согласно «Нормам проектирования наружных водоотводов» (пункт 7.4.1):

1. Тип оборудования для обезвоживания осадка следует выбирать на основе свойств осадка и требований к обезвоживанию после технико-экономического сравнения.
2. Влажность осадка перед поступлением в обезвоживающую машину, как правило, не должна превышать 98%.
3. Сброженный ил можно отмывать перед обезвоживанием, учитывая свойства сточных вод и экономические выгоды.
4. Планировка помещения для механического обезвоживания должна соответствовать положениям главы 5 настоящего кодекса и учитывать транспортные сооружения и проходы для транспортировки шламового кека.
5. Обезвоженный шлам следует хранить в шламонакопителях или силосах, вместимость которых определяется условиями утилизации и транспортировки шлама.
6. Помещения механического обезвоживания должны быть оборудованы вентиляционными установками с кратностью воздухообмена не менее шести раз в час.
7. Фильтрация Обезвоживание шлама

Основной принцип обезвоживания фильтрацией шлама заключается в использовании разницы давления на фильтрующей среде для осуществления обезвоживания. Существует четыре метода создания разницы давления:

1. Опора на статическое давление собственного веса ила (например, обезвоживание в сушильном слое).
2. Создание вакуума с одной стороны фильтрующего материала (например, вакуумная фильтрация, обезвоживание).
3. Обезвоживание ила с помощью прессования для выдавливания воды через фильтрующую среду (например, обезвоживание с помощью фильтр-пресса).
4. Создание центробежной силы (например, центробежное обезвоживание).

Фильтрационное обезвоживание ила включает в себя рамный фильтр-пресс и ленточный фильтр-пресс. Согласно «Кодексу проектирования наружных дренажных систем»:

1. Для конструкции рамного и ящичного фильтр-пресса (пункт 7.4.5):

– Давление фильтрации должно быть от 400 до 600 кПа.

– Цикл фильтрации не должен превышать 4 часов.

– Каждый фильтр-пресс может быть оснащен одним насосом подачи шлама, желательно плунжерным.

– Объем сжатого воздуха должен быть не менее 2 м³/мин на кубический метр фильтровальной камеры.

2. Для конструкции ленточного фильтр-пресса (пункты 7.1.4 и 7.4.4):

– Количество сооружений по обработке осадка должно быть не менее двух, рассчитанных на одновременную работу, с одной машиной по обезвоживанию осадка в качестве резервной.

– Фильтр-пресс должен быть оборудован воздушным компрессором, как минимум с одним резервным..

– Промывочные насосы должны быть настроены на давление от 0,4 до 0,6 МПа и расход, рассчитанный из расчета от 5,5 до 11 м³ на метр ширины ленты в час, с как минимум одним резервным насосом.

– Нагрузку по обезвоживанию осадка следует определять на основе данных испытаний или аналогичного опыта эксплуатации при влажности кека осадка от 75% до 80%.

4. Центробежное обезвоживание шлама

Основной принцип центробежного обезвоживания ила заключается в использовании вращения центрифуги для разделения твердой и жидкой части ила. Согласно «Норме проектирования наружных дренажных систем» (пункт 7.4.7), для канализационного ила с использованием горизонтальной винтовой центрифуги для обезвоживания, коэффициент разделения должен быть менее 3000g (g — ускорение силы тяжести). Пункт 7.4.8 определяет, что перед центробежной обезвоживающей машиной должен быть установлен резак ила, при этом размер частиц ила не должен превышать 8 мм.

Метод 1: Обработка цемента для затвердевания

Метод обработки цементным затвердеванием лишь задерживает загрязнение окружающей среды, а не устраняет проблему вторичного загрязнения полностью. Многие местные департаменты охраны окружающей среды прямо запретили этот метод обработки маслянистого шлама.

Метод 2: Десорбционная обработка химическими реагентами

Метод десорбционной обработки химическими реагентами неэффективен для систем сульфированного маслянистого шлама. Теоретически он осуществим для систем несульфированного маслянистого шлама, но его сложно реализовать на практике. Успех этого метода во многом зависит от технических навыков и преданности операторов, и он несет в себе значительные риски вторичного загрязнения окружающей среды.

Метод 3: Переработка нефтесодержащих шламов путем сжигания

Метод сжигания для обработки масляного шлама использует теплоту самого масляного шлама вместе с другими вспомогательными видами топлива для достижения совместного сжигания. В этом процессе все органические вещества, патогены и другие токсичные и вредные материалы в масляном шламе окисляются и пиролизуются при высоких температурах от 850°C до 1000°C, полностью уничтожая их токсичные свойства. Этот метод в настоящее время считается основательным подходом к сокращению объема, безвредности и восстановлению ресурсов. Однако он имеет высокие затраты на обработку и несет потенциальные риски загрязнения диоксинами во время процесса сжигания.

Метод 4: Технология высокотемпературной анаэробной термодесорбционной экстракции

Метод высокотемпературной анаэробной термодесорбционной экстракции использует принцип критического температурного дрейфа потери веса, характерного для термической нестабильности органических веществ. В среде с дефицитом кислорода маслянистый шлам нагревается для разрыва связей органических веществ, делая их нетоксичными. Первоначально легкая сырая нефть и вода испаряются при низких температурах. Затем тяжелая сырая нефть подвергается термической деградации в высокотемпературной зоне, превращаясь в легкую сырую нефть, которая затем испаряется из твердой фазы маслянистого шлама. Различные органические компоненты имеют различные зоны термической потери веса. Благодаря непрерывной термической десорбции из зон низкой температуры в зоны высокой температуры метод в конечном итоге отделяет сырую нефть и другие органические вещества от частиц песка и гравия. Газообразная фаза, полученная в этом процессе, после охлаждения образует три фазы:

– Неконденсирующаяся газовая фаза включает горючие газы, такие как водород, метан и оксид углерода.

– Жидкая фаза включает такие вещества, как бензин, дизельное топливо, восковые углеводороды, смолу и воду.

– Твердая фаза состоит из безвредных частиц песка и гравия.

Весь процесс термодесорбционной экстракции не приводит к вторичному загрязнению.

Компания Guanneng может предоставить комплексное оборудование для обработки масляного шлама, что позволит извлечь нефть и воду. Технология горячей промывки для обработки масляного шлама может обеспечить более низкие затраты на утилизацию твердых веществ при максимальном извлечении нефти.

Добавление поверхностно-активных веществ к маслянистым шламовым материалам может изменить поверхностное натяжение между нефтью, воды и частиц шлама, тем самым снижая вязкость раствора и облегчая разделение материалов. Метод горячей промывки имеет ряд преимуществ, включая хорошую эффективность очистки, низкое потребление энергии, низкие затраты на очистку и короткие циклы обработки. Эти характеристики делают его ведущим направлением в разделении маслянистого шлама.

Учитывая различные характеристики маслянистого шлама на различных нефтяных месторождениях внутри страны, крайне важно выбрать и смешать стабильные и эффективные поверхностно-активные вещества. Кроме того, для эффективной обработки необходимо определить соответствующие условия процесса и разработать соответствующее оборудование для обработки маслянистого шлама.