摘 要 针对目前油田应用的搅拌式核桃壳过滤器广泛存在的问题,提出采用改进的泵循环式核桃壳过滤器。通过在大庆油田某污水站的现场实验,研究了泵循环再生式核桃壳过滤器除油去浊性能。实验结果表明,循环式过滤器除油去浊能力明显优于石英砂过滤器,达到油田污水排放标准;该过滤器有效解决了反洗水量大、易跑料、对罐体冲击大等搅拌式过滤器的问题。
关键词 核桃壳过滤器 泵循环 再生 滤料 反冲洗
中图分类号 TH3 文献标识码 B 文章编号 1008-9411(2007)05-0033-02
前 言
为了满足各种油层条件对注入水质的要求,近年来开发出多种过滤器在各油田应用。其中使用核桃壳过滤器处理含油污水是污水处理技术发展的一种趋势[1]。与石英砂过滤器比较,有更为突出的优点:
核桃壳过滤器属于轻质滤料过滤器;这种过滤器的基本结构和过滤原理与石英砂过滤器相同,区别是作为滤料的核桃壳的密度较小,一般在1.2g/cm³左右;由于滤料较石英砂滤料轻,反冲洗时在水流作用下滤层成为沸腾床,由滤料间隙形成的微孔被解除,吸附的悬浮物得以脱附;因此,这种过滤器属于非固定孔隙过滤器,反洗再生能力较强,过滤性能稳定,适合于中高渗透率地层水质要求的采出水过滤。
但目前广泛应用的搅拌式核桃壳过滤器存在以下一些问题,如反洗压力过高,对过滤器内部结构冲击较大;滤料反洗不彻底,使出水水质受到影响,容易出现堵罐和跑料等现象。在大庆油田某污水站改造工程中,将原有的φ2.0m双向石英砂过滤器改为泵洗循环再生式核桃壳过滤器。其具有滤速高、反冲洗彻底、反冲洗水量少、出水水质较好等特点。不仅克服了搅拌式核桃壳过滤器存在的问题,而且提高了出水水质。泵洗循环再生式过滤器技术国外于80年代开始使用,现在,欧美等发达国家已广泛使用泵循环再生式核桃壳过滤器,该技术代表了过滤器反洗再生技术的发展方向[2,3]。
1 泵循环再生式过滤器的工作原理
1.1 工作原理
污水站改造工程中使用的泵洗式循环再生核桃壳过滤器采用内循环方式。内循环方式是利用泵将核桃壳滤料送入过滤器内的搓洗器中,直接在过滤器内完成对滤料的再生处理。该循环方式的特点是反洗再生充分,出水质量稳定且结构简单,没有附加的管路和阀件,简化了控制系统,使得设备的使用、维护方便,节省了设备投资[4]。启动循环再生泵,使得罐内液体经过循环再生泵进入再生器中心喷管对滤床进行喷射,将滤料翻起“液化”,使油和杂质与滤料分离。再生器的独特设计可使含油及杂质的滤料在高速水流的作用下,从切线方向进入再生器,在再生器狭小的空间内高速碰撞摩擦,保证介质在无任何化学药剂辅助的情况下达到充分的再生,其内部高能流化的水流场可以使溶解物、油与核桃壳高效分离。
过滤后的污水经循环再生泵进入中心喷管的油和杂质通过中心滤网,从排污口排出,而进入中心喷管的滤料,由于中心滤网的截留,被保留在过滤器内。再生泵停止工作后,分散的滤料由于重力的作用而沉降聚集成床。排除过滤器中的残留污水,并用滤后水冲洗过滤器,从而滤床得以恢复。再生过程完成后,过滤器进入正常的过滤过程。
1.2 过滤器的结构
主要由罐体、电机、循环再生泵、再生器和汇管阀件等组成。见图1。
2 实验部分
2.1 实验内容
深度污水站共有6座过滤罐,一次滤罐为Φ2.0m搅拌式核桃壳过滤器;二次滤罐为Φ2.0m石英砂过滤器,二者串联使用。针对一次过滤罐内部构造损坏、滤料流失等问题,实验将一次滤罐改造为泵循环再生式核桃壳过滤器。该过滤器采用内循环方式。实验流程为,上游来含油污水先经过一次核桃壳过滤器处理,经增压泵增压之后,进入二次石英砂过滤器过滤器处理,过滤后的水送往注水站。改造内容还包括,对过滤器反冲洗流程进行改造,即采用滤后水进行反冲洗。实验流程见图2:
2.2 主要设备技术性能参数
核桃壳过滤器直径2.0m;处理量,100m³/h;工作压力,0.6MPa;循环再生泵功率,P=50kw;反冲洗周期,T=24h;滤料粒径1.2~1.6mm,采用脱脂和化学处理的滤料,主要去除水中的大部分油。
2.3 测试方法
本实验主要检测油含量和水中悬浮物含量。测定采用美国超谱公司产TOG/I’PH红外分析仪、上海光谱仪器有限公司产的723型分光光度计测定。
2.4 核桃壳过滤器的运行情况
核桃壳滤料具有亲水性好、抗油浸、吸附截污能力强、除油率高(70%~90%)、耐磨性好、硬度高、抗压能力强、化学稳定性好等良好性能,因此核桃壳过滤器可以同时除去含油污水中的大颗粒物质及大部分的油类物质。泵循环再生式核桃壳过滤器在运行过程中,再生装置及泵运行状况良好。
设备正常运行前,检查各转动部件是否灵活,阀门工作是否正常,有无异常噪音,人孔、阀门、视镜等是否漏水。确认设备无上述问题,即可进行正常运行。打开进水阀、排气阀,待排气阀出现水溢出时,开启出水阀关闭排气阀。原水流经滤层,原水中的油和悬浮固体被滤层拦截,滤后水通过筛板从出水口排出。在过滤过程中,设备进入过滤运行状态,每间隔12h,排气阀开启放气,以排除容器顶部积聚的浮油和气体。
3 实验效果与讨论
从表1可以看出,来水平均含油14.96mg/L,经泵循环再生核桃壳过滤器处理后,出口平均含油3.57mg/L,平均去除率达到76%;对于二次石英砂过滤器,它的进水即为核桃壳过滤器的出水(见工艺流程图),它的入口平均含油3.57 mg/L,出口平均含油2.19 mg/L,平均去除率仅为38.7%。可见泵循环再生核桃壳过滤器处理效果要远好于石英砂过滤器。再看二者反洗再生能力。核桃壳滤罐的滤料平均含油从反洗前0.72g/kg降到反洗后的0.13g/kg,平均除油率81.9%;而石英砂滤罐的滤料则由1.01 g/kg降到0.627 g/kg,平均除油率34.9%。
由此说明,核桃壳过滤器反洗再生能力远好于石英砂过滤器。另外从取样的情况看,泵循环再生式过滤罐反洗时没有滤料颗粒,而二次石英砂罐从反洗取样内发现有少量的滤料颗粒。
3.1 泵循环再生式核桃壳过滤器与搅拌式核桃壳过滤器的对比情况
两种过滤器的过滤方式基本相同,但滤料的再生过程存在着差异,见表2:
由表2可见,泵循环再生式与搅拌式相比,反洗时可节省50%的反冲洗水量,同时反洗时间缩短一半,而且反洗流程简化,减少了反冲洗水泵、反冲洗水罐、及管线阀门等,且在过滤及再生过程中不加任何辅助药剂。核桃壳滤料不易堵塞流失,介质损失较小,年损失率小于2%。滤料再生的时间较短,仅为11min。泵循环再生式过滤器避免了搅拌式过滤器直接在罐内进行机械搅拌对罐内部结构造成的破坏[2]。
4 结论和建议
4.1 结 论
泵循环再生核桃壳过滤器与石英砂过滤器对比:泵循环核桃壳过滤器分别在除油去浊、反洗再生能力远高于石英砂过滤器,同时杜绝了跑料现象的发生。泵循环再生核桃壳过滤器与搅拌式核桃壳过滤器对比:泵循环式具有反洗水量少、反洗再生能力强、节省设备投资、不对罐体内部结构破坏及去除率高等优点。因此在油田含油污水处理过程中,泵循环再生式核桃壳过滤器具有较好的优点。
4.2 存在问题和改进意见
过滤器顶部盘根密封不好,或不能及时排除盘根漏水,冬季易造成冻堵;盘根漏水排放管及排气管应做好保温伴热,使水流通畅。整套装置自动化程度不高,例如需要人工通过视镜来检测液位,设备运行要靠手动实现;建议增加自动液位监测仪表,增加PLC自动控制系统。
上海联兵环保科技有限公司
地址：上海市松江区工业区茸北分区茸阳路69号
总机：021-51691929
传真：021-57784244
免费电话：400-600-5030
技术支持：13641659499
E-mail：zhanglianbing@126.com
http://www.shlbhb.com
最近更新