淺析濾料反沖洗再生技術(shù)

李小微（大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

淺析濾料反沖洗再生技術(shù)

李小微（大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

隨著油田開(kāi)發(fā)的不斷深入，含油污水的雜質(zhì)含量和油含量較高，出水水質(zhì)復(fù)雜，采出液處理已成為油田開(kāi)發(fā)的重要工作之一。油田每年的采出液和運(yùn)行污水，處理后全部回注地層，回注水質(zhì)要求很高，水質(zhì)不達(dá)標(biāo)直接影響油田開(kāi)發(fā)效果。文中針對(duì)油田污水在處理過(guò)程中對(duì)濾料的污染，出現(xiàn)濾料再生困難、更換周期短等問(wèn)題，介紹了一種濾料反沖洗再生技術(shù)。該技術(shù)投入成本低，能夠?qū)崿F(xiàn)濾料的有效再生，延長(zhǎng)濾料使用期，具有應(yīng)用推廣價(jià)值。

濾罐 濾料 兩級(jí)過(guò)濾 高溫?zé)嵯?反沖洗

隨著油田開(kāi)發(fā)的不斷深入，原油含水率不斷上升，油田采出液的來(lái)水量不斷增加，油田采出水水質(zhì)逐漸惡化、處理難度日漸加大，傳統(tǒng)的含油污水處理工藝出現(xiàn)不適應(yīng)性。造成含油污水處理過(guò)程中，過(guò)濾罐內(nèi)濾料污染、再生困難、更換周期短等問(wèn)題。為保證油田開(kāi)發(fā)效果，尋求一種適合油田生產(chǎn)及目前污水水質(zhì)特性的高效、快捷而又低投入、低耗運(yùn)行的濾料反沖洗再生技術(shù)，是亟待解決的技術(shù)難題。

1 含油污水處理工藝現(xiàn)狀

目前，大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠含油污水處理主要應(yīng)用四種工藝：沉降+兩級(jí)過(guò)濾、橫向流除油+兩級(jí)過(guò)濾、懸浮污泥過(guò)濾、雙旋流+精細(xì)過(guò)濾。污水處理站過(guò)濾段現(xiàn)有過(guò)濾罐50座，均為雙濾料過(guò)濾罐。污水處理系統(tǒng)現(xiàn)狀見(jiàn)表1。反沖洗回收流程見(jiàn)圖1。

表1 污水處理系統(tǒng)現(xiàn)狀

續(xù)表1 污水處理系統(tǒng)現(xiàn)狀表

圖1 反沖洗回收流程

2 雙濾料過(guò)濾罐結(jié)構(gòu)及原理

2.1雙濾料過(guò)濾罐結(jié)構(gòu)

雙濾料過(guò)濾罐罐上口為喇叭口式結(jié)構(gòu)或篩框結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖2。過(guò)濾罐的雙層濾料顆粒是上大下小，上 層 為 石 英 砂 ， 粒 徑 0.5～1.2mm， 壁 厚 為 400mm ，下 層 為 磁 鐵 礦 ， 粒 徑 0.2～0.5mm， 壁 厚 為 400mm 。濾速一般為 8～12m/h。

2.2雙濾料過(guò)濾罐工作原理

含油污水經(jīng)提升泵進(jìn)入過(guò)濾罐濾層，懸浮物被濾層攔截，濾后水通過(guò)集水系統(tǒng)從排水口排出。在過(guò)濾中，過(guò)濾罐的過(guò)濾流量不變，被去除的懸浮物停留在濾床上，使過(guò)濾阻力增加，處理量降低，且影響濾后水質(zhì)指標(biāo)。根據(jù)過(guò)濾水質(zhì)情況，濾罐每間隔 12～15h 進(jìn)行 15min 反沖洗濾料，以去除停留在濾床的懸浮物。通過(guò)自動(dòng)控制裝置設(shè)定時(shí)間，進(jìn)行反沖洗。

圖2 雙濾料過(guò)濾罐結(jié)構(gòu)示意圖

2.3雙濾料過(guò)濾罐反沖洗方式

目前，過(guò)濾罐反沖洗工藝技術(shù)有變頻反沖洗和變強(qiáng)度反沖洗兩種方式。變頻反沖洗即在反沖洗強(qiáng)度不變的情況下，改變反沖洗時(shí)間，對(duì)濾料進(jìn)行反沖洗。變強(qiáng)度反沖洗即在時(shí)間不變的情況下，改變反沖洗強(qiáng)度，對(duì)濾料進(jìn)行反沖洗。

3 雙濾料過(guò)濾罐存在問(wèn)題

3.1過(guò)濾罐濾料污染嚴(yán)重

葡三聯(lián)含油污水處理站有6座雙濾料過(guò)濾罐濾料污染嚴(yán)重，SSF懸浮污泥過(guò)濾后的合格水，經(jīng)過(guò)兩級(jí)過(guò)濾罐進(jìn)行過(guò)濾，水中懸浮物含量增加。

3.2過(guò)濾罐濾料流失及結(jié)構(gòu)損壞現(xiàn)象

2012年 6月，對(duì)過(guò)濾罐設(shè)備開(kāi)罐情況、水質(zhì)情況進(jìn)行檢查，在開(kāi)罐檢查中發(fā)現(xiàn)，葡一聯(lián)含油污水處理站6座二次過(guò)濾罐上部進(jìn)水篩筐變形，造成濾料流失 20cm。葡二聯(lián) 1#含油污水處理站有 6 座過(guò)濾罐濾料流失 20cm；2#污水處理站有 2 座過(guò)濾罐濾料流失 20cm，有 1 座過(guò)濾罐下集水管腐蝕，1 座過(guò)濾罐下集水管腐蝕罐體腐蝕漏；葡四聯(lián)含油污水處理站 4座過(guò)濾罐濾料污染嚴(yán)重，濾料流失 20cm，且反沖洗憋壓；臺(tái)肇聯(lián)含油污水處理站4座過(guò)濾罐下集水管腐蝕嚴(yán)重。

4 分析存在問(wèn)題的原因

4.1硫化物的影響

含 油 污 水 中 ， S、S2-、 SO42-是 硫 的 主 要 存 在 的方 式 ，S、 SO42-都 能 在 硫 酸 鹽 還 原 菌 的 作 用 下 還 原成 S2-。 水 中 的 S2-由 于 其 外 電 子 云 易 變 形 ， 因 而 穿透力強(qiáng)，對(duì)鋼鐵具有更強(qiáng)的腐蝕性，最終使管壁穿孔，干擾正常生產(chǎn)。其腐蝕的產(chǎn)物為不溶于水的黑色膠狀 FeS懸浮物，這些細(xì)小的硫化物顆粒與污水中的油珠或其它有機(jī)物結(jié)合，形成穩(wěn)定性好、沉降特性差、穿透濾料能力強(qiáng)的顆粒，能使處理后的水變黑發(fā)臭、懸浮物增加，同時(shí) FeS又是一種乳化油穩(wěn)定劑，進(jìn)而造成現(xiàn)有沉降、過(guò)濾工藝很難與之適應(yīng)[1]。

4.2低溫集輸?shù)挠绊?/p>

隨著油田污水成份的日益復(fù)雜，污水過(guò)濾難度不斷加大，雙濾料過(guò)濾罐出現(xiàn)不適應(yīng)性，影響過(guò)濾效果。在低溫條件下集輸?shù)暮臀鬯∮?50μm的油珠占總含油的 80%以上，均屬高乳化含油污水，乳化程度隨著溫度的降低而加劇，致使污水黏度增加。

表2 水的黏度/運(yùn)動(dòng)黏度與水溫的關(guān)系

由上表可見(jiàn)，污水溫度的減低，濾罐內(nèi)污水黏度增加，反沖洗水?dāng)y帶濾料中的油、硫化物、機(jī)械雜質(zhì)等能力變差，這些污染物粘附在濾料表面并使濾料黏合在一起，導(dǎo)致濾料的黏結(jié)和過(guò)濾通道的減少，過(guò)濾器納污能力下降和反沖洗效果變差，此過(guò)程持 續(xù) 足 夠 的 時(shí)間會(huì)導(dǎo) 致 濾 料 再 生困難[2]。

5 反沖洗再生技術(shù)的提出

針對(duì)目前常溫集輸污水溫度降低（甚至低于原油凝固點(diǎn)）和硫化物等問(wèn)題，使濾料脫附效果變差、常規(guī)反沖洗技術(shù)排油不暢的問(wèn)題，嘗試采用對(duì)反沖洗水加溫進(jìn)行濾料反沖洗的方式。

首先進(jìn)行工藝流程改造：在每座過(guò)濾罐反沖洗進(jìn)口管線上開(kāi)口 （帶壓開(kāi)孔），安裝DN50管線及閥門(mén)，作為熱洗水的進(jìn)口；利用過(guò)濾罐反沖洗出口作為排污口。

原理及方法：用鍋爐車(chē)往過(guò)濾罐打入反沖洗水（溫度不低于 60℃），并加入適應(yīng)濃度的清洗劑，悶罐兩個(gè)小時(shí)后，反沖洗水通過(guò)過(guò)濾罐出口排出，通過(guò)此方法達(dá)到濾料有效再生的目的，見(jiàn)圖3。

圖3 濾罐反沖洗工藝增加熱洗流程示意圖

通過(guò)高溫?zé)嵯春螅捎行コ秊V料表層的油污。鑒于高溫?zé)嵯礊V料含雜量去除率較低，采用投加清洗劑與熱洗相結(jié)合的再生方式，利用清洗劑消耗掉粘性物質(zhì)，將污染物與其結(jié)合的石英砂濾料分離開(kāi)，并與污染物作用產(chǎn)生的微量小氣泡促進(jìn)污染物與濾料本體分離，增進(jìn)脫附效果。

6 經(jīng)濟(jì)效益分析

濾料使用一段時(shí)間后，往往被污染而板結(jié)，通常就將濾料更換后扔掉或燒掉，污染環(huán)境。全廠共有 50座過(guò)濾罐，濾罐需要每年進(jìn)行一次濾料再生，一座過(guò)濾罐濾料再生需資金5萬(wàn)元，全廠每年濾料再生費(fèi)用需 250萬(wàn)元。

采用反沖洗再生技術(shù)后，全廠 50座濾罐工藝改造費(fèi)用約100萬(wàn)元，全廠50座過(guò)濾罐年購(gòu)買(mǎi)清洗劑需費(fèi)用需30萬(wàn)元，總計(jì)需費(fèi)用 130萬(wàn)元。當(dāng)年可節(jié)省資金 120 萬(wàn)元。第二年后，每年可節(jié)省資金220萬(wàn)。

7 結(jié)論

1）高溫?zé)嵯捶绞椒嫌吞铿F(xiàn)有工藝技術(shù)及生產(chǎn)運(yùn)行高效、快捷的石英砂濾料再生方式。

2）高溫?zé)嵯捶绞剑囼?yàn)改造工程量小，施工周期短，投資較低，適合現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行。

3） 高溫?zé)嵯醇夹g(shù)能夠有效去除濾料含油量、含雜量，濾料再生效果顯著。

[1]張學(xué)元.油氣工業(yè)中細(xì)菌的腐蝕與防護(hù)[J].石油與天然氣化工,1999:52-56.

[2]嚴(yán) 煦 世.給 水 工 程 [M].北 京:中 國(guó) 建 筑 工 業(yè) 出 版 社, 1999:306-320.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.003.009

2012-11-16）

李小微，2008年畢業(yè)于東北石油大學(xué) （油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè)），從事 采 油 技 術(shù) 工 作 ， E-mail： xiaowei.lee@163.com， 地 址 ： 黑龍江省 大 慶 油 田 有 限 責(zé) 任 公 司 第 七 采 油 廠 1#大 學(xué) 生 公 寓 212 室 ，163517。