濾料更換對核桃殼過濾器運(yùn)行效果的影響

錢勇君，王智守，宋占強(qiáng)，代齊加，曹立紅

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300459)

0 引言

在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中，人們認(rèn)識到油田污水處理后代替地下水進(jìn)行回注是合理開發(fā)和利用水資源的正確途徑[1]。在油田污水處理環(huán)節(jié)中，含油污水一般需要經(jīng)過三級處理甚至四級處理才能達(dá)到回注標(biāo)準(zhǔn)，利用濾料的過濾能力對含油污水進(jìn)行凈化處理是絕大多數(shù)油田處理其生產(chǎn)污水的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，過濾技術(shù)水平的高低以及過濾設(shè)備質(zhì)量的好壞，直接影響整個污水處理工藝的技術(shù)水平和處理效果。通過仔細(xì)篩選過濾介質(zhì)、過濾技術(shù)能夠較大程度地處理在除油池中利用油水密度差自然上浮技術(shù)不能處理的部分分散油，此種處理方式也稱為粗?；骄郏唇柚椭閷V料表面的疏水附聚作用，使油珠在濾料表面形成油膜，隨后被濾層孔隙間水流剪力洗刷掉，形成粗顆粒油珠上浮而進(jìn)行油水分離。

核桃殼過濾器正是利用上述原理，并充分利用經(jīng)過特殊處理的野生核桃殼的多孔和大比表面積的特性，將污水中懸浮物和油珠攔截在濾料層表面或吸附在濾料表面[2]。通過在過濾器進(jìn)出口管線設(shè)置差壓變送器監(jiān)測過濾器工作情況，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行一定時間后，濾料受到污染，過濾能力下降，過濾器出水水質(zhì)惡化，差壓變送器示數(shù)變大，此時將設(shè)備停運(yùn)并利用反沖洗流程對其進(jìn)行反沖洗，使濾料恢復(fù)原有特性，實(shí)現(xiàn)濾料的再生和重復(fù)使用，而反洗水將截留物帶走，最終實(shí)現(xiàn)過濾油和機(jī)械雜質(zhì)的效果。

1 現(xiàn)狀簡介

某油田污水處理系統(tǒng)配置三套核桃殼過濾器，接收處理來自上游氣浮選機(jī)的生產(chǎn)污水，處理后進(jìn)入下一級設(shè)備，處理合格后的污水由注水增壓泵增壓注入地層，以補(bǔ)充地層能量，彌補(bǔ)地層虧空，維持注采平衡。設(shè)備設(shè)計(jì)處理參數(shù)和目前實(shí)際處理效果如表1和表2所示。

表1 某油田核桃殼過濾器設(shè)計(jì)處理參數(shù)數(shù)據(jù)表

表2 某油田核桃殼過濾器實(shí)際處理效果數(shù)據(jù)表

由于長時間使用，濾料漏失，加上偶有超標(biāo)污水進(jìn)入設(shè)備，過濾器濾料受到污染，常規(guī)反沖洗已經(jīng)不能達(dá)到對濾料的清洗作用，濾料不能完全再生，過濾效果變差，雖然設(shè)備在處理污水含油方面能夠達(dá)到處理標(biāo)準(zhǔn)，但處理后污水中懸浮物含量超標(biāo)，無法達(dá)到設(shè)計(jì)處理要求，影響注水水質(zhì)，對油田長遠(yuǎn)開采產(chǎn)生不利影響。經(jīng)現(xiàn)場作業(yè)人員取樣分析及與設(shè)備供應(yīng)商溝通交流，決定對濾器濾料進(jìn)行更換，以恢復(fù)設(shè)備過濾能力。

2 原因分析及濾料更換

2.1 原因分析

由于核桃殼過濾器是利用濾料的多孔性和大比表面積的特性，將污水中懸浮物和油珠攔截在濾料層表面或吸附在濾料表面，從而達(dá)到清除污水中懸浮物和污油的目的，因此過濾器濾料的總比表面積直接關(guān)系到其過濾效果[3]。設(shè)核桃殼過濾器濾料體積為V，則有式(1)：

式中：A為濾料總比表面積(m2)；V為濾料的體積(m3)；Vp為孔隙的體積(m3)；Vs為單個濾料顆粒的體積(m3)；as為單個濾料顆粒的比表面積(m2)；n為濾料顆?？倲?shù)；m0清潔濾料孔隙率；d單個濾料粒徑(10-6m3)。

分析式(1)可知，隨著濾料使用時間的延長，濾料漏失造成濾料體積V降低，濾料污染引起的結(jié)團(tuán)等現(xiàn)象造成濾料孔隙率m0降低和濾料粒徑d增大，從而造成濾料總比表面積A明顯降低，導(dǎo)致過濾器過濾效果明顯下降。鑒于對設(shè)備進(jìn)行反沖洗已不能達(dá)到濾料再生的效果，對濾料進(jìn)行更換是當(dāng)前唯一可行的辦法。

2.2 濾料更換

經(jīng)過周密施工設(shè)計(jì)及現(xiàn)場準(zhǔn)備，作業(yè)人員將備用核桃殼過濾器投用，并對該受污染設(shè)備進(jìn)行隔離泄壓放空，按照圖1所示思路及步驟對核桃殼過濾器受污染濾料進(jìn)行了更換，單組設(shè)備濾料更換完畢后對另一組設(shè)備進(jìn)行更換，保證作業(yè)過程中油田污水處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行。所有設(shè)備濾料更換完畢之后對其進(jìn)行長時間加密取樣觀察，分析核桃殼過濾器過濾能力變化情況。

3 效果檢驗(yàn)

核桃殼過濾器濾料更換作業(yè)結(jié)束后，操作人員將其投入污水處理系統(tǒng)正常使用，在流程運(yùn)行狀況(處理水量、處理水質(zhì)等)維持不變的前提下，選取一組設(shè)備(核桃殼過濾器A)作為樣本對其連續(xù)兩周內(nèi)過濾效果進(jìn)行加密取樣、化驗(yàn)，與前期該設(shè)備化驗(yàn)過濾效果進(jìn)行對比分析，判斷其過濾能力變化情況。數(shù)據(jù)分析如表3所示。

從表3對比可以看出，經(jīng)過濾料更換作業(yè)后，核桃殼過濾器過濾效果得到明顯提升，在除油率和除懸率兩方面都得到明顯改善，設(shè)備平均除油率由78.6%上升到86.1%，平均除懸率由51.0%上升到70.8%。

表3 濾料更換前后設(shè)備過濾效果數(shù)據(jù)對比表

4 結(jié)語

(1)本次作業(yè)對核桃殼過濾器濾料進(jìn)行了更換，恢復(fù)了設(shè)備的過濾能力。同時在作業(yè)過程中發(fā)現(xiàn)了一些設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生的其他問題，對今后優(yōu)化設(shè)備管理制度，加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，具有良好的指導(dǎo)意義。

(2)通過連續(xù)兩周對核桃殼過濾器A進(jìn)行加密取樣、化驗(yàn)觀察，濾料更換前后該核桃殼過濾器過濾效果得到明顯改觀，設(shè)備平均除油率由78.6%上升到86.1%，平均除懸率由51.0%上升到70.8%，設(shè)備過濾能力提升明顯。

(3)通過開蓋后對罐內(nèi)濾料高度的觀察，由于罐內(nèi)出液篩管存在破損，長時間使用之下罐內(nèi)濾料存在較為明顯的漏失情況。漏失濾料進(jìn)入下游流程，對下游流程中動力泵類設(shè)備產(chǎn)生不良影響，因此定時對設(shè)備進(jìn)行開蓋檢查維保具有重要意義。

(4)罐內(nèi)濾料存在結(jié)塊硬化情況，可持續(xù)探索優(yōu)化設(shè)備反洗時的時間、藥劑濃度和反洗水量等參數(shù)的設(shè)置，提升設(shè)備反洗效果，延長濾料使用壽命。

(5)設(shè)備管理關(guān)鍵在于作業(yè)人員，應(yīng)加強(qiáng)對作業(yè)人員的作業(yè)培訓(xùn)，提高其責(zé)任心及作業(yè)技能，同時做好設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)工作。