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标题	含油污水石英砂过滤技术改进及适应性研究
范文	梁铁玲 摘要:分析了原有石英砂滤罐在实际生产过程中陆续出现内部结构损坏、滤料流失、滤后水质变差等不同程度的问题,严重影响了正常生产和污水站的水质达标。针对石英砂滤罐改造后的效果及适应性进行技术研究和对比,提出了适应目前水处理的过滤工艺,可改善其过滤效果,满足生产需求。 关键词:污水处理过滤工艺 石英砂滤料广泛应用于油田污水深度处理中,目前油田污水深度处理站采用的石英砂过滤工艺主要有双向过滤罐、石英砂滤罐、双层滤料滤罐等。通过开罐检查情况看,过滤罐内部结构损坏、跑料严重的滤罐主要为双向过滤罐,滤料污染严重的滤罐主要集中在石英砂滤罐、双层滤料滤罐。 1.原因分析 1.1双向过滤罐结构易损坏,适应性差 采用双向过滤罐的深度污水处理站具有滤罐数量少、滤速高、占地面积小、基建投资省等特点,但存在易损坏跑料、使用周期短、维护费用高等问题。由于污水从上、下两个方向进入滤罐,过滤过程中,上下水流的冲击和滤料的碰撞作用,使双向过滤罐中部的出水筛管不断震荡,长期运行易出现疲劳现象,造成出水筛管损坏,支撑变形,导致滤料流失,从而影响滤后水水质。随着油田三次采油开发的进行,采出水含聚浓度不断升高,污水成分更加复杂,深度处理站两级双向过滤处理工艺已不能适应开发需要。 1.2石英砂滤料板结、反冲洗不彻底 石英砂过滤罐工作机理主要是吸附作用,随着采出水中聚合物浓度上升,滤罐经过长时间运行,滤层中吸附了聚合物等细小污染物,滤料板结,仅靠水力反冲洗不能完全恢复到原有状态,造成过滤效果变差。同时由于滤料表面及滤料表层孔隙内聚结沉积的胶性物质,改变了滤料的流动特性,当反洗时,这些胶性物受到反冲洗水的挤压极易粘附于筛管的缝隙中,造成反冲洗进水压力升高,流量降低,降低了反冲洗效果。 2.技术改进 为了解决深度污水处理站石英砂过滤工艺存在的问题,对不适应目前水质处理需求的双向过滤罐进行工艺改造,同时对石英砂滤罐进行内部结构改进优化,改进后的石英砂过滤工艺主要有齿状搅拌式滤罐和集污斗式滤罐两种。 2.1 齿状搅拌式滤罐 2.1.1过滤罐结构改进分析 为彻底解决石英砂滤料再生的难题,采用耐磨搅拌桨对石英砂过滤器内部结构进行了设计,其罐体结构,见图1。1-集油器,2-布水器,3-耐磨搅拌桨。 (1)增设了搅拌桨装置,通过搅拌增加滤料之间的摩擦,破坏滤料的板结层,使滤料上的油污及悬浮物与滤料剥离。同时它对低温下和聚驱污水聚合形成的板结层破坏力较强,从而克服了低温和聚驱过滤条件下石英砂过滤器反冲洗难的问题。 (2)在过滤器顶端安装集油器,以收集过滤器顶端的浮油,同时增设了布水系统,使布水更加均匀。 (3)在有限空间内,降低了集水器高度,相对增加了滤料膨化空间。 (4)调整了布水筛管的过水面积,改造后的过滤器筛管的过水面积约为反冲洗进水管的20倍,有利于反冲洗排水,从而保证了大水量反冲洗的可能,缩短了反冲洗时间;同时水流通畅也有利于降低反冲洗压力,保证反冲洗在低压条件下进行。 2.1.2滤料层序改进 齿状搅拌式滤罐在填料设计上主要是加高了垫层及重质滤料的高度,减轻了反洗时滤料的上升,有效防止滤料堵塞布水筛管现象发生。 2.2 集污斗式滤罐 2.2.1过滤罐结构改进分析 集污斗式滤罐底部为辐流式布水机构,顶部为圆锥状集污斗溢流排污机构,反冲洗时全面收集分离出的污物,污物洗出后无法再回落到滤料上,减少再次污染的机会。集污斗式滤罐采用气水联合反洗技术,在气泡的激烈湍动中,使板结的滤料松动,大大加强了滤料表面污物剥落的能力,反冲洗效率得以提高。见图2。 2.2.2 滤料层序改进 集污斗式滤罐采用单一石英砂滤料,原有石英砂滤罐多级滤料反洗后,由于滤料的混合导致缝隙变大影响过滤效果,单一滤料避免了此问题,反洗后滤层结构不变,保证过滤效果。 3.适应性研究 3.1 齿状搅拌式滤罐 3.1.1 反冲洗方式及参数 齿状搅拌式滤罐在反冲洗时采取大排量反冲洗,反冲洗强度16L/s·m2,Φ3.0m滤罐反冲洗排量400 m3/h,Φ4.0m滤罐反冲洗排量700 m3/h,反冲洗时间15min,反冲洗周期24h,单罐反冲洗水量100-175m3。同时利用搅拌桨将上层板结的滤料松散,增加滤料之间的摩擦碰撞,使滤料得到彻底的清洗,适于滤床上部清洗及滤饼清洗,反洗效果好,滤层翻动小。 3.1.2改造技术投资及运行效果 齿状搅拌式滤罐单罐改造投资23万元,滤后水质好,反洗排量大,滤料清洗干净,反洗效果好。但由于单罐反洗水量大,达到100-175 m3,处理站每天的反冲洗水量超过2000m3,而污水站通常采取集中反冲洗方式,因此需要对污水站的回收水池进行扩建,滤罐改造配套工艺投资增加。采用该滤罐改造的深度污水处理站A站运行近1年,运行效果较稳定,取得较好的改造效果。通过对滤罐出水水质进行跟踪化验,含油合格率达到100%,悬浮物合格率为80.0%,能够达到深度污水处理站的水质要求,即滤后水含油≤5.0mg/L,悬浮物含量≤5.0mg/L。反冲洗排量增大,反洗效果好。改造后滤罐反洗时排量能够达到设计要求,强度达到15L/m2·s以上,滤料再生能力增强。 3.2 集污斗式滤罐 3.2.1 反冲洗方式及参数 集污斗式滤罐在反冲洗时采取气水联合反冲洗,是利用气泡在水中上升泄压,气泡的流动速度比水相对快的原理,加大滤床与水,滤料与滤料之间的摩擦碰撞强度,使粘附于滤料上的污物剥离的更彻底。压缩空气的加入增大了滤料表面的剪力,使得通常水冲洗时不易剥落的污物在气泡急剧上升的剪力下得以剥落,从而提高了反冲洗效果。气水联合反冲洗的排量小,水洗强度为4 L/s·m2,气洗排量为10-15m3/h,反冲洗周期48-96h,反冲洗时间30min,单罐反冲洗排量100 m3/h,单罐反冲洗水量50m3。采用集污斗式滤罐改造的深度污水处理站B站投产初期滤罐反冲洗周期为96h,对滤后水质进行跟踪发现含油和悬浮物都不能达标,为此我们对滤罐的反冲洗周期进行缩短至72h和48h,并对水质进行跟踪,最后确定了目前的最佳反冲洗周期为48h。整个反洗过程中,从顶部观察孔可以看到,只从滤罐底部进水而不加气时,过滤时存留在水体表面一层浮油从集污斗溢流口溢流出去,出水稍显浑浊,中间夹带有一些比较大的黑色絮体,感觉油污和悬浮杂质不多。当加入适量空气后,溢流口溢流出水明显变得很浑浊,并且有很多黑色的大小不等的絮体,并且表面浮出有大量油污,随着空气量的进一步加大,溢流出的水越浑浊。可以明显看出,在用少量的水洗涤过程中,加入适量的空气后,滤层中截留的油污和悬浮杂质才能被比较彻底的洗排出来。滤罐运行半年后,经开罐检查,滤料除表层有黑色油污外,表层以下滤料非常干净,保持石英砂滤料原来颜色,说明滤料再生效果好,运行周期长。 3.2.2 改造技术投资及运行效果 集污斗式滤罐一次性投资高,单罐改造投资46万元,在反冲洗时加入了压缩空气,由于气泡在滤层中的运动,减少了水冲洗时滤料颗粒间相互接触的阻力,水洗强度可大大降低,从而节省了冲洗的水耗,运行费用低,节能效果好。由于反冲洗周期长,反洗水量小,需要的回收水池容积小。同时,由于压缩空气的加入,气泡在颗粒滤料中爆破,使得滤料颗粒间的碰撞摩擦加剧,并加强了水冲洗时对滤料颗粒表面的剪切作用使得滤层翻动大,成床时间长。反冲洗周期确定后对滤罐出水水质进行跟踪化验结果显示,改造后的滤罐出水水质含油合格率达到90.9%,悬浮物合格率为63.6%。改造后滤罐反冲洗彻底,罐内杂质可基本排出。 4.结束语 过滤作为污水处理关键环节,应充分考虑油田开发方式和来水水质变化因素,及时调整过滤工艺,优化过滤罐内部结构,确保滤罐正常运行。应用表明,两种过滤方式均具备较好的适应性,能达到水质处理要求。但气水联合反冲洗现场操作较为复杂。过滤工艺的改造还应考虑对其配套反冲洗、回收水工艺进行改进,采用自控系统对反冲洗参数进行随机调整,实行分批次连续反冲洗、连续回收,从而减轻工人劳动强度,并减少配套设施建设投资。◆ 参考文献: [1] 于晓.杏北油田水驱污水处理工艺流程改进及简化探讨.大庆油田公司地面技术研讨会,2006.
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