双滤料过滤器在污水处理系统中的应用方法

　　随着油田开发的不断深入,原油含水不断上升,污水处理已成为油田开发的一大难题。目前,纯梁首站污水量达20000m³/d,处理后全部回注到纯化及梁家楼油田。其中纯化油田为低渗透油田,日注污水6000 m³,在首站污水系统改造前污水水质不达标。1997年,胜利石油管理局纯梁采油厂对首站污水处理系统进行了改造,从江汉石油管理局机械厂购进了GLWA300/0.6 (S)型双滤料全自动过滤器,提高了污水处理后的水质,满足了地层注水的要求。

　　污水处理流程分析

1、改造前污水处理流程及存在问题　　重力式除油流程:　  　5000m³一次沉降罐来水→2000m³一次除油罐→1000m³二次除油罐→300m³缓冲罐→外输泵→外输。　　原压力过滤流程:
  　　300m³缓冲罐→纯化过滤泵房→砂滤罐→外输泵→外输至纯化油田。　　首站沉降分离主要依据托克斯沉降分离原理,通过物理、化学等方法达到含油污水中悬浮杂质分离的目的,但粒径小的悬浮物及微小的油滴含量仍很高。1985年,首站石英砂过滤罐投产,它作为水质净化处理的最后一级,在投产初期满足了纯化油田低渗透地层注水水质的要求。但在一段时间后,由于污油和胶质对石英砂滤料危害较大,出现滤料污染、结板和滤速降低、出水水质变坏等现象,虽采取加大反冲洗强度、延长反冲洗时间等措施,但经粗滤化罐后的滤后水仍不能满足要求。

2、改造后污水处理流程及其优点　　改造后污水处理流程:　　300m³缓冲罐→纯化过滤泵房→砂滤罐→300m³污水罐→外输泵→双滤料全自动过滤器→外输至纯化油田。　　改造后的优点:一是保留了原重力式除油流程和原砂滤罐过滤流程,这样既提高了双滤料全自动过滤器的滤前水质,又充分利用了原有设备和流程,降低了改造费用;二是在砂滤罐后并联安装了2套GLWA300/0.6 (S)型双滤料全自动过滤器,增大了污水处理量,提高了污水过滤精度,满足了低渗透油田回注污水的要求;三是提高了污水处理的自动化程度,减轻了操作工人的劳动强度。

　　结构原理及主要参数

1、结构　　双滤料全自动过滤器主要由过滤罐体、管汇、反冲洗泵和自动控制装置四大部分组成,其中过滤罐体结构如图1所示。滤罐体内分为滤前水腔区、上下层滤料区和滤后水腔区三个部分。

2、工作原理　　污水流经双滤料全自动过滤器滤层,悬浮物被滤层拦截,滤后水通过集水系统从排水口排出。在过滤循环中,过滤器的过滤流量不变(在正常运行时,提高或降低流量会使污物泄漏,影响过滤性能)。设备在过滤状态下,每隔2h开启排气管线阀门10min,以排除容器顶部聚集的气体。过滤循环中,被去除的悬浮物停留在滤床上,使过滤阻力增加,处理量降低,且影响滤后水质指标,所以应根据过滤水质情况,滤罐每间隔8~24h进行15min反冲洗滤料,以去除停留在滤床的悬浮物。通过自动控制装置设定时间,进行自动切换反冲洗。为补充反冲洗过程中的滤料损失,每年定期添加一次滤料。

3、主要技术参数　　单罐额定流量: 300m³/h;　　设计压力: 0.6MPa;　　设计温度: 80℃;　　滤前水质指标:悬浮物固体含量≤65mg/L,　　油含量≤170mg/L;　　滤后水质指标:悬浮物固体含量≤3mg/L,油　　含量≤5mg/L,颗粒粒径≤3μm;　　反冲洗离心泵: 10SH—9 (配75kW防爆电动机)。　　过滤器与石英砂过滤罐的比较双滤料全自动过滤器填加的不是单一滤料,而是填装无烟煤、石英砂和金刚砂等滤料,组成不同密度的上下两层滤料。根据水质要求,上下两层滤料的搭配不同,上层为密度较小、粒径较大的轻质滤料,下层为密度较大、粒径较小的滤料。由于两种滤料的密度差较大,在水中下降速度也不同,密度大的下沉快,密度小的下沉慢。其优点是:经过多个周期反冲洗后,仍能保持“轻、粗”的滤料在上,“重、细”的滤料在下的分层,形成滤料粒径自上而下由大到小的反粒度滤层,提高了过滤水的穿透能力,最大限度地发挥了不同密度、不同级配指标下滤层的截污能力。通过自动装置设定每8h反冲洗一次(15min),使滤料再生彻底,保证其过滤性能。　　双滤料全自动过滤器与砂滤罐相比,具有过滤量大、滤料再生能力强的特点。石英砂过滤罐是以石英砂为滤料,粒径0.6~4mm不等,上层0.6~1.2mm,中层1.2~2mm,下层2~4mm。经过一个周期反冲洗后,根据石英砂的粒径大小分层,自上而下形成粒径逐渐增大的滤层。石英砂过滤罐主要存在着滤料易受污油和胶质污染,反冲洗效果差的问题。

　　运行情况及经济效益

1、运行情况　　1997年在采用了双滤料全自动过滤器后,污水处理量和污水水质均达到设计要求。过滤水悬浮固体含量、油含量、硫酸盐还原菌等均已达到胜利石油管理局污水水质标准,减少了地层污染,满足了纯化油田的回注污水要求。污水经双滤料过滤器过滤前后的水质指标对比情况见表1。

2、经济效益　　(1)大修井减少　从近年大修井调查情况看,纯化油田大修井逐年增多,且水井所占比例越来越大。仅1997年全年大修水井29井次,其中因结垢、腐蚀严重而大修的井24井次,占80%以上。在双滤料全自动过滤器投产后,回注污水水质提高,大修井明显减少, 1998、1999年共计减少因结垢、腐蚀而大修的井20井次,节约资金800万元。　　(2)作业次数减少　首站双滤料全自动过滤器，污水处理系统改造前,污水中SRB菌含量和平均腐蚀率等严重超标,水井作业频繁。流程改造后,水井作业周期由90天延长至195天, 1998、1999年共计减少水井作业次数40井次,节约资金560万元。　　(3)经济效益提高　双滤料全自动过滤器污水处理流程改造费用300万元,每年折旧15%,滤料费用及反冲洗泵用电费每年需2万元,则年经济效益为(800+560)÷2-300×15%-2=633万元。　　(4)系统效益提高　污水水质提高后,减缓了污水的腐蚀程度,延长了注水设备及注水管线的使用寿命。同时,减少了地层堵塞,提高了注水量,从而保证了地层能量,为纯化油田的持续稳产打下了基础。　　(5)社会效益显著　实施了过滤后污水回注,减少了地下的环境污染,保护了地下水资源。

　　结论及建议　　(1)双滤料过滤器与其它污水处理设备相比具有流程简单、除油效率高、使用寿命长等优点,对实现低渗透油田回注污水水质达标,简化污水处理流程,降低生产成本等具有重要意义,在油田污水处理站可推广应用。　　(2)在双滤料过滤器的反冲洗作业中,因为滤料损失等原因使水质变差,所以需加强管理,每年定期添加滤料,以保证双滤料过滤器的正常运行。　　(3)双滤料过滤器的运行受进水水质影响较大,如果能进一步提高和控制进水水质,完善工艺流程,水质指标还可提高。