يقوم مصنع تشغيل المعادن بتصريف حوالي 20 مترًا مكعبًا في الساعة من مياه الشطف التي تحمل حوالي 400 ملجم/لتر من زيت المتشرد وسائل القطع. يطفو الزيت الحر إلى السطح خلال دقائق إذا تم إعطاء الماء مكانًا هادئًا للجلوس. يمكن أن يعلق الزيت المستحلب في نفس الماء لساعات دون أن يرتفع. هذا الاختلاف، وليس شكل الخزان، هو الذي يقرر ما إذا كان فاصل الزيت والماء يعمل أم لا.
إذن هذه هي النسخة المختصرة: فاصل الزيت عن الماء لا يقوم بتصفية الزيت من الماء. إنه يبطئ الماء، وينشره على نطاق واسع بما فيه الكفاية، ويمنح الطفو وقتًا كافيًا لرفع قطرات الزيت إلى السطح حيث يمكن للكاشطة أن تأخذها بعيدًا. توجد الألواح والحواجز وفقاعات الهواء والمواد الكيميائية لتسهيل هذه المهمة.
الطفو ومساحة السطح والوقت: روافع الانفصال الثلاثة
يطفو الزيت لأنه أخف من الماء. وتتراوح نسبة معظم الزيوت المعدنية والسوائل الهيدروليكية والديزل بين 0.85 و0.92 جم/سم3، في حين أن الماء عند 20 درجة مئوية يقترب من 1.00 جم/سم3. غالبًا ما تكون الفجوة من 8 إلى 15 بالمائة فقط، وهذا هو سبب بطء عملية الفصل وأهمية هندسة الخزان كثيرًا.
عادةً ما يتم تقدير سرعة صعود قطرة واحدة باستخدام قانون ستوكس:
v = g (كثافة الماء - كثافة الزيت) د 2 / 18 اللزوجة
حيث d هو قطر القطرة واللزوجة هي لزوجة الماء. شيئان يبرزان. ونظرًا لأن القطر مربع، فإن مضاعفة حجم القطرة يجعل القطرة ترتفع بمعدل أسرع أربع مرات. ونظرًا لأن اللزوجة تكمن في المقام، فإن تسخين الماء له نفس التأثير مثل جعل القطرات أكبر. الفاصل الذي يتجاهل أيًا من العاملين هو خزان ترسيب يحمل اسمًا أكثر إثارة للإعجاب.
من المدخل إلى المخرج: ما تفعله كل مرحلة من مراحل الوحدة
يتبع كل فاصل الجاذبية تقريبًا نفس التسلسل، سواء كان وحدة API خرسانية مدفونة في مصفاة أو وحدة تعبئة فولاذية مدمجة على أرضية ورشة عمل.
- مدخل الموزع أو يربك. إنه يقتل رأس السرعة من الأنبوب الوارد وينتشر التدفق بالتساوي عبر العرض الكامل للوحدة. التوزيع غير المتكافئ هو السبب الأكثر شيوعًا لقصر الدائرة الكهربائية.
- الحصى والمواد الصلبة تتسرب. يستقر الرمل والمواد الصلبة الثقيلة في قادوس في الأسفل، وعادةً ما يكون حوضًا على شكل حرف V مزودًا بصمام تصريف أو بريمة.
- حزمة لوحة أو وسائل الإعلام اندماجها. تقطع الصفائح المائلة المسافة الرأسية التي يجب أن تقطعها القطرة من عشرات السنتيمترات إلى بضعة سنتيمترات، كما أنها تعطي سطحًا للقطرات الصغيرة لتندمج عليها.
- تتراكم طبقة الزيت. يتجمع الزيت الحر على شكل طبقة سميكة تصل إلى ما يقرب من 25 إلى 50 ملم قبل أن يتم سحبه بواسطة أنبوب الكاشطة أو كاشطة الحزام أو السد القابل للتعديل.
- مخرج السد أو يربك. يتم سحب الماء من أسفل طبقة الزيت ويترك فوق سد يحدد مستوى الماء، وبالتالي عمق طبقة الزيت، داخل الوحدة.
الترتيب مهم. إذا كان حاجز المدخل ملوثًا أو كانت مجموعة الألواح معتمة، فإن كل مرحلة أسفل مجرى النهر تعمل على الماء الخطأ، ويقوم سد المخرج ببساطة بتمرير المشكلة.
ما مدى سرعة ارتفاع قطرات الزيت فعليًا؟
الأرقام تجعل منطق التصميم واضحًا. وباستخدام قانون ستوكس مع فرق كثافة يبلغ 80 كجم/م3 في الماء عند درجة حرارة 20 درجة مئوية، ترتفع قطرة 150 ميكرون، وهي أساس التصميم الكلاسيكي لفاصل الجاذبية، بمعدل 1 مم تقريبًا في الثانية. ويستغرق السفر لمسافة متر واحد حوالي 17 دقيقة.
ولهذا السبب تكون فواصل الجاذبية طويلة وضحلة. إبقاء القطرات على مسافة 20 سم من السطح وينخفض زمن المكوث اللازم من عشرات الدقائق إلى بضع دقائق. وهذا أيضًا هو سبب وجود حزم الألواح: قم بتقصير مسار الارتفاع ويمكنك إما تقليص الخزان أو التقاط قطرات أصغر في نفس البصمة.
درجة الحرارة هي أرخص متغير للتغيير
تنخفض لزوجة الماء بشكل حاد مع ارتفاع درجة حرارته. تبلغ حوالي 1.79 مللي باسكال عند 0 درجة و 1.00 عند 20 درجة وحوالي 0.55 عند 50 درجة. ونظرًا لأن اللزوجة تقع في مقام قانون ستوكس، فإن تسخين التيار من 20 إلى 50 درجة يضاعف تقريبًا سرعة ارتفاع كل قطرة فيه، دون تغيير لوحة واحدة.
وهذا هو السبب وراء عزل أو تسخين أنظمة المياه الزيتية في المناخات الباردة، ولهذا السبب غالبًا ما يكون أداء نفس الوحدة أفضل في الصيف منه في الشتاء. إنه أيضًا تحذير. إذا تحول النبات إلى منظف أو عامل تنظيف مختلف، فإن الجزء المستحلب يمكن أن يقفز بشكل حاد، وسيبدو الفاصل كما لو أن شيئًا ميكانيكيًا قد فشل عندما لم يحدث أي شيء.
مقارنة طرق الفصل الرئيسية
يعد الفصل بالجاذبية هو العمود الفقري لمعالجة المياه الزيتية، لكنه نادرًا ما يكون القصة بأكملها. المسارات أدناه هي تلك التي يتم العثور عليها غالبًا قبل نقطة التفريغ أو خطوة إعادة الاستخدام.
| الطريق | كيف يفصل | قطرات تناسبها | البصمة |
|---|---|---|---|
| فاصل الجاذبية API | قناة طويلة وهادئة مع مدة إقامة | الزيت الحر، بشكل رئيسي فوق 150 ميكرومتر | كبير |
| CPI / PPI لوحة فاصل | تعمل الصفائح المائلة على تقصير مسار الارتفاع | زيت حر ومتفرق، حوالي 60 إلى 150 ميكرومتر | متوسط |
| تعويم الهواء المذاب | تحمل الفقاعات الصغيرة الزيت إلى السطح | زيت متفرق ومستحلب قليلاً | متوسط |
| هيدروسيكلون أو جهاز طرد مركزي | تعمل قوة التسارع العالية على تضخيم فرق الكثافة | قطرات صغيرة ولكنها كثيفة الاستخدام للطاقة | صغير |
| التخثر الكيميائي بالإضافة إلى التعويم أو تلميع الأغشية | تعمل المواد الكيميائية على تكبير القطرات ويلتقط الحاجز الباقي | مستحلب بشكل كبير وبعض الزيت المذاب | مدمج |
آلة تعويم الهواء الأفقية آلة التعويم بالهواء المذاب هي عبارة عن معدات فصل الصلبة والسائلة المستخدمة بشكل شائع في صناعة معالجة مياه الصرف الصحي. يمكن أن يزيل التعليق بشكل فعال ... عرض المنتج → يستحق تعويم الهواء المذاب نظرة فاحصة لأنه يغير الآلية بدلاً من الهندسة. فبدلاً من انتظار ارتفاع النفط من تلقاء نفسه، تلتصق الفقاعات الدقيقة بالقطرات وترفعها بسرعة لا تستطيع الجاذبية وحدها إنتاجها. فهو يزيل الزيت المشتت والمستحلب قليلاً الذي تمر عبره وحدة الجاذبية العادية مباشرة.
حيث تناسب الجرعات الكيميائية
أقل من 20 ميكرون تقريبًا، تتصرف قطرات الزيت مثل المادة المذابة أكثر من كونها مثل الزيت العائم. تحتاج قطيرة بحجم 20 ميكرون إلى عدة ساعات لترتفع مترًا، وهو ما لا يمكن لأي خزان عملي أن يوفره. الجواب هو تنميتها: يقوم عامل التخثر بتحييد الشحنة السطحية على القطرات، ويقوم الندف ببناء القطرات المحايدة إلى كتل كبيرة بما يكفي لإزالة الجاذبية أو التعويم.
الكيمياء لا تعمل إلا إذا كانت الجرعات متسقة. تتراوح معدلات الجرعات في المياه الزيتية عادةً بين عشرات إلى مئات قليلة من الملجم/لتر، ومضخة القياس التي تنجرف بنسبة 20 بالمائة إما تهدر البوليمر أو تسمح بمرور الزيت إلى المخرج. وهذا هو السبب في أن أنظمة الجرعات المعبأة المزودة بغرفة الخلط والمضخات المعايرة تعتبر قياسية معالجة مياه الصرف الصناعي الخطوط التي تتغير فيها التغييرات المؤثرة بالتحول.
جهاز الجرعات المتكامل آلة نزح الحمأة بالضغط اللولبي عرض المنتج → ما الذي يقرر ما إذا كانت الوحدة تلبي أرقامها؟
يمكن للفاصلين المبنيين على رسومات متطابقة أن يعملا بشكل مختلف تمامًا. ومن الناحية العملية، يتم تحديد الأداء من خلال قائمة قصيرة من المتغيرات:
- معدل التحميل السطحي بالمتر المكعب لكل متر مربع في الساعة. ادفعها للأعلى وسيقل وقت الاحتفاظ بها بشكل متناسب.
- درجة حرارة ولزوجة التيار الوارد.
- توزيع حجم القطرة: حر أو مشتت أو مستحلب.
- اضطراب عند المدخل، مما يؤدي إلى إعادة كسر القطرات التي تجمعت بالفعل.
- عمق وثبات الطبقة الزيتية. طبقة منزوعة الدسم تحمل الماء، وطبقة منزوعة الدسم تحمل الزيت مع الماء.
- الحمأة والحصى المتراكمة، مما يقلل بهدوء حجم عمل الوحدة.
عنصر واحد فقط في تلك القائمة هو الخاصية الميكانيكية للفاصل. أما الباقي فهو خصائص التيار وكيفية تشغيل الوحدة.
الصيانة والحمأة التي لا يخطط لها أحد
يعتبر فاصل الماء والزيت جهازًا سلبيًا، لذا فهو يفشل بهدوء. الأعراض المعتادة يمكن التنبؤ بها:
- الزيت في المخرج: طبقة الزيت سميكة جدًا، أو فترة القشط طويلة جدًا، أو أن حاجز المخرج منخفض جدًا.
- سوء الفصل عند تدفق التصميم: قصر الدائرة الناتج عن حاجز المدخل المسدود أو حزمة اللوحة الملوثة.
- الرائحة المستمرة وبطانية الحمأة المرتفعة: تتراكم المواد الصلبة في القادوس بشكل أسرع من سحبها.
- فقدان مفاجئ للأداء دون أي تغيير ميكانيكي: عامل تنظيف جديد أو تغيير في العملية أدى إلى استحلاب الزيت.
يحتاج النفط المستخرج من السطح والحمأة المستخرجة من القاع إلى وجهة محددة. عادة ما يتم تجفيف الحمأة الزيتية من الماء قبل التخلص منها أو المعالجة المشتركة، وهذا هو المكان الذي تتعطل فيه العديد من المحطات الصغيرة، لأن الحمأة الزيتية تتصرف بشكل مختلف تمامًا عن الحمأة البلدية وتحجب معدات نزح المياه التقليدية.
آلة نزح الحمأة بالضغط اللولبي لا تستطيع آلة نزح المياه بخلاط مياه الصرف الصحي من النوع الحلزوني معالجة الحمأة ذات التركيز العالي فحسب، بل يمكنها أيضًا تركيز ونزع مياه الصرف الصحي منخفضة التركيز. المعمول بها ... عرض المنتج → اختيار فاصل للتيار الخاص بك
ابدأ بطيف القطرات، وليس معدل التدفق. إذا كان التيار يتكون في الغالب من زيت حر من أرضية الورشة، أو من حجرة غسيل المركبات، أو من خزان الوقود، فإن فاصل الجاذبية ذو الحجم الصفيحي على أساس 60 إلى 100 ميكرون سوف يقوم بهذه المهمة عادةً. إذا كان يحمل زيتًا مستحلبًا أو مبردًا آليًا أو ماءًا منتجًا منه عمليات النفط والغاز فالجاذبية وحدها لن تصل إلى حد التفريغ ويتطلب الأمر مرحلة التعويم أو المرحلة الكيميائية.
ثم تحقق من العناصر العملية: البصمة المتوفرة، وما إذا كانت الحرارة متوفرة، وكيف سيتم التعامل مع الزيت المسترد والحمأة، ومن سيقوم بتنظيف الوحدة. تتنبأ هذه الأسئلة الأربعة بتكلفة التشغيل بشكل أكثر موثوقية من أي رقم كتيبي لكفاءة الإزالة.
الأسئلة المتداولة
س1. كيف يعمل فاصل الزيت عن الماء بعبارات بسيطة؟
فهو يبطئ التدفق وينشره على سطح واسع وهادئ حتى يتمكن الطفو من رفع قطرات الزيت إلى الأعلى، حيث تقوم الكاشطة بإزالتها قبل أن يغادر الماء المخرج.
س2. ما هو حجم قطرة الزيت التي يمكن لفاصل الماء والزيت بالجاذبية إزالتها؟
عادةً ما يكون حجم وحدات الجاذبية حوالي 150 ميكرونًا من القطرات، بينما تستهدف فواصل الألواح المدمجة حوالي 60 ميكرونًا. القطرات التي يقل حجمها عن 20 ميكرون تقريبًا ترتفع ببطء شديد بالنسبة للجاذبية وحدها.
س3. ما هو الفرق بين فاصل API وفاصل لوحة الدمج؟
وكلاهما يعتمد على الجاذبية. يستخدم فاصل API قناة طويلة وهادئة، في حين تضيف وحدة لوحة التجميع لوحات مائلة تعمل على تقصير مسار الارتفاع، لذلك فهي تحتاج إلى مساحة أقل بكثير لنفس المهمة.
س 4. هل يقوم فاصل الزيت والماء بإزالة الزيت المستحلب؟
ليس بشكل موثوق. تحتاج القطرات المستحلبة التي يقل حجمها عن 20 ميكرون إلى تخثر كيميائي، أو تعويم بالهواء المذاب، أو تلميع الأغشية في اتجاه مجرى النهر في مرحلة الجاذبية.
س5. كم مرة يحتاج فاصل الزيت والماء إلى الصيانة؟
تكون عملية القشط مستمرة أو يومية، ويتم فحص الحواجز وحزم الألواح شهريًا، ويتم سحب الحمأة من القادوس قبل أن تتراكم، غالبًا أسبوعيًا على التيارات الصناعية.
س6. ما هو وقت الاحتفاظ الذي يجب أن يتمتع به فاصل الزيت والماء؟
توفر وحدات الجاذبية عادةً ما بين 10 إلى 30 دقيقة من الاحتفاظ عند تدفق التصميم، مع إبقاء معدل تحميل السطح منخفضًا بما يكفي لوصول حجم القطرة المستهدف إلى السطح.
