油田水處理設(shè)備過濾裝置的結(jié)構(gòu)與改進

臧　芳　　李海燕（.安潔士石油技術(shù)（上海）有限公司大慶分公司，黑龍江 大慶 63000；.大慶高新區(qū)隆迪石化科技有限公司，黑龍江 大慶 63000）

油田水處理設(shè)備過濾裝置的結(jié)構(gòu)與改進

臧芳1李海燕2
（1.安潔士石油技術(shù)（上海）有限公司大慶分公司，黑龍江 大慶 163000；2.大慶高新區(qū)隆迪石化科技有限公司，黑龍江 大慶 163000）

摘要：本文介紹了過濾裝置在油田含油污水處理中的重要性，油田水處理使用的石英砂過濾裝置、雙濾料過濾裝置、核桃殼過濾裝置的結(jié)構(gòu)、工作原理及特點。指出過濾裝置在處理含聚污水時存在反沖洗憋壓、濾料清洗不干凈等問題，過濾裝置改進的重點是布水器、集水器的結(jié)構(gòu)及反洗方式，以滿足含聚污水處理要求，提高油田水處理設(shè)計的技術(shù)水平。關(guān)鍵詞：油田水處理；過濾裝置；濾料；過濾；反洗

大慶油田屬于注水開發(fā)油田，目前已進入高含水開發(fā)期，部分采油廠已進入特高含水期，采出液含水高達94%左右。含油污水一般經(jīng)過二段（混凝沉降和過濾）或三段處理（混凝沉降、浮選和過濾）的常規(guī)處理流程，才能達到相應(yīng)的注水水質(zhì)指標(biāo)。過濾段的工藝原理是利用濾料介質(zhì)對污水中的懸浮物和油的截留分離的過程。過濾工藝段是污水處理流程中的重要環(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。

目前，大慶油田水處理過濾設(shè)備以壓力過濾罐為主。油田污水處理過程中過濾工藝流程處理設(shè)備主要有石英砂過濾裝置、雙介質(zhì)過濾裝置和核桃殼過濾裝置。

1石英砂過濾裝置

石英砂過濾裝置是以石英砂為過濾介質(zhì)的設(shè)備，目前在過濾處理流程中是應(yīng)用比較廣泛的過濾技術(shù)。石英砂過濾裝置主要由罐體、布水器，濾料層及集水器等結(jié)構(gòu)組成。石英砂過濾裝置的濾料介質(zhì)為粒度均勻的石英砂。在正常過濾工作時，污水由上部的布水器進入裝置內(nèi)，向下流經(jīng)濾料介質(zhì)層、集水器完成過濾處理流程，水中的懸浮物及油粒被過濾介質(zhì)攔截去除，從而使處理后的水的濁度降低，達到處理指標(biāo)的要求。反洗時，水流自下而上，使濾料得到徹底清洗再生。

石英砂過濾裝置具有如下特點：（1）過濾裝置設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、操作維修方便；（2）可以實現(xiàn)自動、手動控制；（3）處理流量大、反沖次數(shù)少、過濾效率高、阻力小等特點。過濾裝置過濾介質(zhì)是粒度均勻的石英砂，反洗時泥垢等污染物很快被沖走，耗水量少。在正常過濾時，使待處理的污水通過過濾介質(zhì)的吸附、截留，去除雜質(zhì)，從而達到過濾出水水質(zhì)要求。其過濾精度高，最高可達到0.005m，可有效去污水中懸浮物和油粒。

石英砂過濾裝置其在運轉(zhuǎn)初期除油效果好，出水水質(zhì)得到了明顯改善。但隨著油田采油技術(shù)的不斷發(fā)展，水中聚合物增加，水質(zhì)粘度增大，過濾裝置運行中出現(xiàn)濾料反洗再生不徹底、跑料、濾罐弊壓、過濾出水水質(zhì)不合格等問題。過濾處理流程中單一的石英砂過濾技術(shù)已被淘汰，采多介質(zhì)的無煙煤、磁鐵、石英砂濾料的深床過濾技術(shù)，目前在油田污水處理中得以廣泛應(yīng)用。

2雙介質(zhì)過濾裝置

雙介質(zhì)過濾裝置是由應(yīng)用較早的過濾處理流程中的單一石英砂過濾裝置發(fā)展完善而來。由于石英砂過濾裝置在過濾處理流程中僅對懸浮物的截留處理效果較好，因此適用于清水過濾，而對于含油污水處理效果差不適用。針對過濾處理流程中的石英砂過濾技術(shù)的缺點，經(jīng)研究設(shè)計出了同時能對油和懸浮物有良好截留去除作用的雙介質(zhì)過濾技術(shù)，即雙介質(zhì)過濾裝置。

雙介質(zhì)過濾裝置主要由罐體、布水器、攪拌器、濾料層及集水器等結(jié)構(gòu)組成。過濾時，按工作流程要求，在罐體充滿水后，含油污水從上部的布水器進入過濾裝置進行均勻布水，經(jīng)不同粒徑級配的雙介質(zhì)濾料組成的濾層，污水中的油和懸浮物被不同粒徑級配的濾層逐級攔截去除，濾后水通過集水器從出水口排出。在過濾循環(huán)中，被去除的懸浮物和油停留在濾床上，使過濾阻力增加，引起濾后出水的流量和水質(zhì)下降，然后過濾裝置進入反沖洗流程，反洗時，通過攪拌器對濾料進行攪拌作用，使濾料介質(zhì)間相互搓洗，從而去除濾料表面的雜質(zhì)，使濾料再生。

雙介質(zhì)過濾裝置采用多種不同粒徑的兩種濾料為介質(zhì)（多為石英砂+磁鐵礦），按不同處理流程要求合理地選擇粒徑的級配，充分利用不同比重、材質(zhì)、粒徑下，過濾介質(zhì)的截留去污能力。分布在上層的濾料介質(zhì)粒徑最小，顆粒間的孔隙較小與下層孔隙較大的濾料分層配置，較好地發(fā)揮整個過濾介質(zhì)濾層的吸附截留能力，且同時具有對污水中的油和懸浮物的雙重去除效果。過濾裝置反沖洗采用低壓穩(wěn)流攪拌式或氣水聯(lián)合反沖洗方式，大大增加了反沖洗效果，同時有效的避免了濾料反洗時跑料現(xiàn)象的發(fā)生。

雙介質(zhì)過濾裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、過濾速度快、過濾精度高、截污容量大、自動化程度高、反洗時間短、使用壽命長等優(yōu)點。適用于含油污水處理，已廣泛應(yīng)用于油田各類水處理站。

3核桃殼過濾裝置

核桃殼過濾技術(shù)是80年代中后期在國內(nèi)過濾處理流程中發(fā)展起來，該過濾技術(shù)是利用核桃殼比表面積大、吸附力強、截污量大的特性，去除水中的油和懸浮物。裝置具有濾速處理量高、截污量大、反洗強度低等優(yōu)點，核桃殼過濾裝置一般采用機械攪拌反洗方式，反沖洗效果好，對污水中油的具有極強的去除能力，因此核桃殼過濾裝置已經(jīng)被廣泛用于油田污水處理過濾流程中的一級過濾階段。

核桃殼過濾裝置主要由攪拌器、布水器、濾料層、集水器和殼體等結(jié)構(gòu)組成。正常工作時，水從裝置上部的進水管流入，，經(jīng)布水器的均勻布水、再經(jīng)濾料層、由集水器由收集后從裝置出水口流出，完成過濾。當(dāng)工作完成一個周期后，裝置需進行反洗時，反洗時先小流量沖洗，同時開啟攪拌器，使濾料間能相互搓洗徹底，攪拌幾分鐘后，停止攪拌器，進入大流量沖洗，從而使濾料得到徹底清洗再生，延長濾料的使用壽命。

4過濾裝置的現(xiàn)狀與改進

近年來隨著油田采油技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是在驅(qū)采油技術(shù)中，聚合物含量在含油污水中大量增加。含油污水中的聚合物的加速了污水中油的粗粒化，增大了污水的粘度，從而使油污與濾料之間的粘附力加大，致使大量的懸浮物與油滴吸附在濾料介質(zhì)的表層，表層濾料的密度變小。在反洗時，密度變小的表層濾料在相同的反沖洗強度下及攪拌設(shè)備的作用下，濾料的膨脹高度大副加大，高度膨脹的濾料，易粘附在布水器的篩管上，導(dǎo)致反洗弊壓，大大降低了反洗效果。這種情況隨著含油污水中聚合物的增加，而變得越來越嚴(yán)重地影響反洗時，濾料的再生效果，致使濾料使命壽命大大降低。

針對含聚污水的特點，濾罐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不合理是造成反沖洗憋壓、濾料清洗不干凈等問題的關(guān)鍵因素。今后在過濾處理流程，改進過濾裝置的布水、集水的結(jié)構(gòu)及濾料介質(zhì)的反洗再生效果，提高過濾裝置的效率是重點，以滿足含聚污水處理要求，提高油田水處理設(shè)計的技術(shù)水平。

參考文獻

[1]張文.油田污水處理技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].油氣地質(zhì)與采收率，2010，17（02）.

中圖分類號：TE99

文獻標(biāo)識碼：A