核桃殼濾料清洗再生技術研究

常偉，曹陽

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津300452；天津正達科技有限責任公司，天津300308）

核桃殼過濾器是海上油田生產水處理系統中的重要設備，其處理效果直接影響著注入水質。隨著油田處理水量的增大，懸浮物的產生量、污油泥的沉降量也隨之增長，核桃殼濾料在過度吸附油性雜質和懸浮物后，空隙堵塞處理能力逐漸下降變差，為保證處理指標增加了水力反洗頻次，但是出口指標卻難以達到理想的效果，此問題逐漸成為了制約現場提高水質指標的瓶頸[1,2]。

為解決核桃殼濾料污染問題，海上油田目前較為常規的處理方式為更換濾料，但此項措施較為費工費時，人員進罐操作的危險程度和勞動強度也相當大，影響甲板環境衛生，廢舊濾料須返陸地處理等等弊端。本文通過篩選合適的清洗藥劑配方，提高核桃殼濾料清洗再生效果，延長濾料的使用周期。

1 清洗劑篩選試驗研究

核桃殼濾料具有硬度高、耐磨損、抗壓性好，化學性能穩定，不溶于酸堿溶液、吸附截污能力強，濾料具備多孔多面性，親水性好，抗油浸等特點[3]，污油和懸浮物去除率高，因此在油田污水處理中被廣泛應用。但常規水力攪拌反沖洗，只能清洗掉濾料空隙間截留的雜質或者少量濾料表面附著不牢的油污，很難從根本上恢復濾料表面的吸附截污性能[4]。筆者通過對核桃殼濾料進行實驗室試驗和室外試驗，篩選出合適的清洗劑。

經過前期試驗結果[5]和查閱現有文獻資料[6,7]，堿洗核桃殼除油技術應用于化工行業各個領域，結合海上作業環境特殊性，充分利用現有設備，實驗室試驗階段確定選用十二烷基苯磺酸鈉和氫氧化鈉為主要清洗劑，并對十二烷基苯磺酸鈉和碳酸鈉、柴油清洗劑不同比例、相同總濃度（1%）的配比方案進行試驗，再生試驗效果對比，優選溶液配比濃度，試驗結果如表1 所示。

表1 污染的核桃殼濾料經過不同清洗藥劑的除油效果實驗數據

通過以上不同的藥劑清洗實驗結果可知，十二烷基苯磺酸鈉與氫氧化鈉按2∶1 比例配成濃度為1%的清洗劑除油效率最好，十二烷基苯磺酸鈉與碳酸鈉配比的清洗劑效果次之，柴油清洗效果最差。綜合考慮清洗成本，生產現場對濾料采用上述清洗藥劑配比進行試驗驗證。

2 現場試驗

生產現場試驗是在室內試驗成果的基礎上，根據核桃殼濾器操作說明書，確定最優的反洗方式和操作條件。

油田設置有六臺核桃殼濾器，每個核桃殼濾器內部下層填充7t 礫石，上層填充6.5t 核桃殼，高度為1400mm,，核桃殼粒徑1.2～1.6mm，體積約9.9m3。十二烷基苯磺酸鈉：氫氧化鈉=2∶1 比例配成濃度為1%的清洗液對核桃殼濾器A（使用2a未更換核桃殼濾料）進行清洗，通過與核桃殼濾器B（使用2a 未更換核桃殼濾料）、核桃殼濾器C（更換新濾料）進行過濾對比試驗。實驗過程中，核桃殼濾器過濾速度為100m3/h，水沖洗前攪拌器運行5min，反沖洗流量為300m3/h，反洗時間為15min。操作現場依次對新濾料水洗、舊濾料藥洗、舊濾料水洗后的核桃殼濾料過濾效果進行了實驗研究。

核桃殼濾器B、C 均運行24h 水洗后進行過濾試驗，核桃殼濾器B 為污染的舊濾料藥洗后進行過濾試驗，核桃殼濾器入口含油均為30mg/L，核桃殼濾器A、B、C 同時進行新、舊濾料對比試驗，實驗結果如圖1 所示。

由圖1 實驗結果表明，廢舊濾料經水洗運行20h 后，濾器出口含油超過25mg/L，經清洗液清洗后的舊濾料與新濾料過濾效果差別不大，在濾器運行30h 后，濾器出口含油均未超過25mg/L，藥劑清洗效果明顯優于水洗效果，其出口含油一般低于8mg/L。

對藥劑清洗后的核桃殼濾器進一步進行水洗試驗，通過水洗-過濾的重復對比試驗，監測核桃殼濾器在多次水洗后出口含油量，驗證藥劑清洗后核桃殼濾料過濾性能的穩定性，實驗結果如圖2 所示。

圖2 實驗結果顯示，廢舊核桃殼濾料經過藥洗后，過濾性能穩定，基本恢復其除油功能，隨著水洗次數的增加，濾料除油效率隨著過濾時間延長明顯降低，在水洗三十次后，濾料已嚴重污染，過濾性能較差。結合現場實際運行情況，可以初步確定藥劑清洗周期宜為30d，藥劑清洗周期內水洗周期不得超過26h。

圖1 濾料清洗后濾器出口水質含油圖

圖2 濾料不同次水洗后濾器出口水質含油圖

3 結論

3.1 十二烷基苯磺酸鈉與氫氧化鈉按2∶1 比例配成濃度為1%的清洗劑除油效率最高，較適宜海上油田使用，作業成本低，舊濾料再生效果好，基本能恢復其截污性能。

3.2 藥劑清洗效果較好，廢舊濾料經過藥洗與水洗組合沖洗，核桃殼濾器出口水質得到明顯改善，藥劑清洗周期宜為30d 左右，藥劑清洗周期內水洗周期不得超過25h。