[发明专利]一种颗粒材料过滤中滤料优化配选方法

说明书

本发明提出了一种颗粒材料过滤中滤料优化配选方法，属于工业污水处理领域。该方法首先在每个去除悬浮物设备的来水口设立一个污水取水样点，获取污水水样并进行缓慢一次过滤后，测定该污水水样的平均粒径；根据平均粒径和不等径球状颗粒最紧密堆积多孔介质喉道之间的关系，确定滤料的种类，以及每种滤料对应的质量和喉道；最后根据喉道与球状颗粒直径间的关系，得到每种滤料对应的粒径，进而确定由不同质量和粒径的滤料所构成的滤料组合。本发明结合工业污水中悬浮物粒径特征，针对性地筛选出合适的粒径颗粒滤料，从而获取较高的悬浮物去除效果，大大提高了工业污水中悬浮物的处理效率。

技术领域

本发明涉及一种颗粒材料过滤中滤料优化配选方法，属于工业污水处理领域，以油田污水处理为主。

背景技术

在工业污水处理过程中，过滤环节已经成为必备环节，而过滤环节主要目的是为除去污水中悬浮物(粒径处于0.1～100μm)，过滤可以分为颗粒材料过滤和多孔介质材料过滤，其原理均为利用过滤材料(简称滤料)喉道对悬浮物的拦截卡堵作用和过滤材料表面对悬浮物的吸附及粘附作用。

将污水通过由多种球状颗粒材料(石英砂、铁矿石，纤维球等)以不同粒径及不同质量比(厚度比)组合堆积的多孔介质以去除污水中悬浮物的水处理技术，称为颗粒材料过滤。针对颗粒材料过滤，其主要通过颗粒滤料之间的喉道对污水中悬浮物的拦截卡堵作用去除污水中悬浮物，由此颗粒滤料之间喉道与污水中悬浮物粒径的匹配关系对滤料过滤效果起着决定性作用。当悬浮物粒径远小于颗粒滤料之间喉道时，颗粒滤料将无法充分发挥其对污水中悬浮物的拦截卡堵作用，颗粒滤料的过滤效果将大大打折扣。污水中悬浮物粒径是由来源污水特征确定的，而颗粒滤料之间喉道主要由颗粒的质量比(厚度比)、颗粒的粒径及颗粒的堆积形式决定。

颗粒的堆积形式对多孔介质的喉道大小有着直接影响作用，进而影响到对污水中悬浮物的去除效果。当球状颗粒以最紧密形式堆积时，其形成多孔介质的喉道更小，对污水中悬浮物的过滤效果要更好。在等径球状颗粒最紧密堆积多孔介质中，各球体直径相同，进行紧密堆积。图1为等径球状颗粒最紧密堆积多孔介质第一层的堆积形式示意图，各等径球状颗粒之间以最大能力地相互接触才是最紧密堆积；同时标注出第二层(第三层以上类似)球状颗粒只可能堆积的三种类型的位置，不可能再有其他位置，A位即第一层球所在位、B位即三角尖向上的空隙、C位即三角尖向下的空隙；第二层(第三层以上类似)只有在空隙B位或C位上重复堆积才是最紧密的，由此形成了仅ABC和ABA两种组合的重复形式；对等径球状颗粒多孔介质简化模型最小单元体几何结构为由4个球组成，如图2所示。而通常情况下，要达到最佳的悬浮物去除效果，滤料的堆积是以不等径球状颗粒最紧密堆积形式呈现。在颗粒材料过滤中的滤料均以最紧密方式堆积前提下，颗粒滤料之间喉道主要由颗粒的质量比(厚度比)、颗粒的粒径决定。工业污水的处理工艺制定主要依据其来源污水的水质特征，而其中涉及到污水中悬浮物的去除环节，多优先选用价格便宜、性质稳定、可重复冲洗利用的填充颗粒材料的过滤罐工艺。例如油田污水处理站目前主要以“一级沉降罐→二级沉降罐→一级石英砂滤料过滤罐→二级石英砂滤料过滤罐”的四段处理工艺为主。其中两级的石英砂滤料过滤罐主要为去除油田污水中悬浮物。

当前，颗粒材料过滤技术中颗粒的选取，多数依据经验方法为主，未能根据污水中悬浮物粒径特征针对性地筛选颗粒材料滤料。由此当前工业污水处理过程中，由于颗粒滤料筛选不恰当而达不到原设计方案中去除悬浮物的效果的现象非常普遍。在工业污水处理环节中，提高颗粒滤料过滤效果已经成为当前工业污水处理过程中亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术中未能根据污水中悬浮物粒径特征针对性地筛选颗粒材料滤料的不足之处，提出一种颗粒材料过滤中滤料优化配选方法。本发明结合工业污水中悬浮物粒径特征，针对性地筛选出合适的粒径颗粒滤料，从而获取较高的悬浮物去除效果，大大提高了工业污水中悬浮物的处理效率。

本发明提出的一种颗粒材料过滤中滤料优化配选方法，具体包括以下步骤：

1)确定污水取水样点；