核桃殼濾料清洗再生技術(shù)研究

常偉，曹陽(yáng)

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

核桃殼過濾器是海上油田生產(chǎn)水處理系統(tǒng)中的重要設(shè)備，其處理效果直接影響著注入水質(zhì)。隨著油田處理水量的增大，懸浮物的產(chǎn)生量、污油泥的沉降量也隨之增長(zhǎng)，核桃殼濾料在過度吸附油性雜質(zhì)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(biāo)增加了水力反洗頻次，但是出口指標(biāo)卻難以達(dá)到理想的效果，此問題逐漸成為了制約現(xiàn)場(chǎng)提高水質(zhì)指標(biāo)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(guī)的處理方式為更換濾料，但此項(xiàng)措施較為費(fèi)工費(fèi)時(shí)，人員進(jìn)罐操作的危險(xiǎn)程度和勞動(dòng)強(qiáng)度也相當(dāng)大，影響甲板環(huán)境衛(wèi)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(zhǎng)濾料的使用周期。

1 清洗劑篩選試驗(yàn)研究

核桃殼濾料具有硬度高、耐磨損、抗壓性好，化學(xué)性能穩(wěn)定，不溶于酸堿溶液、吸附截污能力強(qiáng)，濾料具備多孔多面性，親水性好，抗油浸等特點(diǎn)[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(yīng)用。但常規(guī)水力攪拌反沖洗，只能清洗掉濾料空隙間截留的雜質(zhì)或者少量濾料表面附著不牢的油污，很難從根本上恢復(fù)濾料表面的吸附截污性能[4]。筆者通過對(duì)核桃殼濾料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和室外試驗(yàn)，篩選出合適的清洗劑。

經(jīng)過前期試驗(yàn)結(jié)果[5]和查閱現(xiàn)有文獻(xiàn)資料[6,7]，堿洗核桃殼除油技術(shù)應(yīng)用于化工行業(yè)各個(gè)領(lǐng)域，結(jié)合海上作業(yè)環(huán)境特殊性，充分利用現(xiàn)有設(shè)備，實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)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(duì)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(jìn)行試驗(yàn)，再生試驗(yàn)效果對(duì)比，優(yōu)選溶液配比濃度，試驗(yàn)結(jié)果如表1 所示。

表1 污染的核桃殼濾料經(jīng)過不同清洗藥劑的除油效果實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

通過以上不同的藥劑清洗實(shí)驗(yàn)結(jié)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(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)濾料采用上述清洗藥劑配比進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)是在室內(nèi)試驗(yàn)成果的基礎(chǔ)上，根據(jù)核桃殼濾器操作說明書，確定最優(yōu)的反洗方式和操作條件。

油田設(shè)置有六臺(tái)核桃殼濾器，每個(gè)核桃殼濾器內(nèi)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(duì)核桃殼濾器A（使用2a未更換核桃殼濾料）進(jìn)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(jìn)行過濾對(duì)比試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程中，核桃殼濾器過濾速度為100m3/h，水沖洗前攪拌器運(yùn)行5min，反沖洗流量為300m3/h，反洗時(shí)間為15min。操作現(xiàn)場(chǎng)依次對(duì)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(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。

核桃殼濾器B、C 均運(yùn)行24h 水洗后進(jìn)行過濾試驗(yàn)，核桃殼濾器B 為污染的舊濾料藥洗后進(jìn)行過濾試驗(yàn)，核桃殼濾器入口含油均為30mg/L，核桃殼濾器A、B、C 同時(shí)進(jìn)行新、舊濾料對(duì)比試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1 所示。

由圖1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，廢舊濾料經(jīng)水洗運(yùn)行20h 后，濾器出口含油超過25mg/L，經(jīng)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(yùn)行30h 后，濾器出口含油均未超過25mg/L，藥劑清洗效果明顯優(yōu)于水洗效果，其出口含油一般低于8mg/L。

對(duì)藥劑清洗后的核桃殼濾器進(jìn)一步進(jìn)行水洗試驗(yàn)，通過水洗-過濾的重復(fù)對(duì)比試驗(yàn)，監(jiān)測(cè)核桃殼濾器在多次水洗后出口含油量，驗(yàn)證藥劑清洗后核桃殼濾料過濾性能的穩(wěn)定性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2 所示。

圖2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，廢舊核桃殼濾料經(jīng)過藥洗后，過濾性能穩(wěn)定，基本恢復(fù)其除油功能，隨著水洗次數(shù)的增加，濾料除油效率隨著過濾時(shí)間延長(zhǎng)明顯降低，在水洗三十次后，濾料已嚴(yán)重污染，過濾性能較差。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)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(nèi)水洗周期不得超過26h。

圖1 濾料清洗后濾器出口水質(zhì)含油圖

圖2 濾料不同次水洗后濾器出口水質(zhì)含油圖

3 結(jié)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(yè)成本低，舊濾料再生效果好，基本能恢復(fù)其截污性能。

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