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浅析滤料反冲洗再生技术

作者:波涛净水      来源:www.cddii.com     浏览:      发布时间:20/09/01

摘要:随着油田开发的不断深入,含油污水的杂质含量和油含量较高,出水水质复杂,采出液处理已成为油田开发的重要工作之一。油田每年的采出液和运行污水,处理后全部回注地层,回注水质要求很高,水质不达标直接影响油田开发效果。文中针对油田污水在处理过程中对滤料的污染,出现滤料再生困难、更换周期短等问题,介绍了一种滤料反冲洗再生技术。该技术投入成本低,能够实现滤料的有效再生,延长滤料使用期,具有应用推广价值。

随着油田开发的不断深入,原油含水率不断上升,油田采出液的来水量不断增加,油田采出水水质逐渐恶化、处理难度日渐加大,传统的含油污水处理工艺出现不适应性。造成含油污水处理过程中,过滤罐内滤料污染,再生困难、更换周期短等问题。为保证油田开发效果,寻求一种适合油田生产及目前污水水质特性的高效、快捷而又低投入、低耗运行的滤料反冲洗再生技术,是亟待解决的技术难题。

1、含油污水处理工艺现状

目前,大庆油田有限责任公司第七采油厂含油污水处理主要应用四种工艺:沉降+两级过滤、横向流除油+两级过滤、悬浮污泥过滤、双旋流+精细过滤。污水处理站过滤段现有过滤罐50座,均为双滤料过滤罐。污水处理系统现状见表1。反冲洗回收流程见图1。

表1污水处理系统现状

站名 编号 建设时间 设计能力/(104m3/d) 一次滤灌数 二次滤灌数 处理工艺
葡一联含油污水深度处理站 1# 1996 1 4 6

一级沉降+两级压力过滤

悬浮污泥过滤

2# 2010 0.5 2 0
葡二联含油污水深度处理站 1# 1992 0.5 2 4

二级沉降+两级压力过滤

双旋流+精细过滤

2# 1996 1 4 4
3# 2011 0.5 0 0
葡三联含油污水深度处理站 1995 0.5 3 3 悬浮污泥过滤
葡四联含油污水深度处理站 2004 0.3 2 2 横向流除油+两级压力过滤
台肇联含油污水深度处理站 2001 0.15 3 3 横向流除油+两级压力过滤
敖包塔含油污水深度处理站 2006 0.3 4 4 横向流除油+两级压力过滤
合计 4.75 24 26  

浅析滤料反冲洗再生技术

2、双滤料过滤罐结构及原理

2.1双滤料过滤罐结构

双滤料过滤罐罐上口为喇叭口式结构或筛框结构,见图2。过滤罐的双层滤料颗粒是上大下小,上层为石英砂,粒径0.5-1.2 mm,壁厚为400mm,下层为磁铁矿,粒径0.2-0.5mm,壁厚为400mm。滤速一般为8-12m/h。

浅析滤料反冲洗再生技术

2.2双滤料过滤罐工作原理

含油污水经提升泵进入过滤罐滤层,悬浮物被滤层拦截,滤后水通过集水系统从排水口排出。在过滤中,过滤罐的过滤流量不变,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。根据过滤水质情况,滤罐每间隔12-15h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,进行反冲洗。

2.3双滤料过滤罐反冲洗方式

目前,过滤罐反冲洗工艺技术有变频反冲洗和变强度反冲洗两种方式。变频反冲洗即在反冲洗强度不变的情况下,改变反冲洗时间,对滤料进行反冲洗。变强度反冲洗即在时间不变的情况下,改变反冲洗强度,对滤料进行反冲洗。

3、双滤料过滤罐存在问题

3.1过滤罐滤料污染严重

葡三联含油污水处理站有6座双滤料过滤罐滤料污染严重,SSF悬浮污泥过滤后的合格水,经过两级过滤罐进行过滤,水中悬浮物含量增加。

3.2过滤罐滤料流失及结构损坏现象

2012年6月,对过滤罐设备开罐情况、水质情况进行检查,在开罐检查中发现,葡一联含油污水处理站6座二次过滤罐上部进水筛筐变形,造成滤料流失20cm。葡二联1#含油污水处理站有6座过滤罐滤料流失20cm;2#污水处理站有2座过滤罐滤料流失20cm,有1座过滤罐下集水管腐蚀,1座过滤罐下集水管腐蚀罐体腐蚀漏;葡四联含油污水处理站4座过滤罐滤料污染严重;滤料流失20cm,且反冲洗憋压;台肇联含油污水处理站4座过滤罐下集水管腐蚀严重。

4、分析存在问题的原因

4.1硫化物的影响

含油污水中,S、S2-、SO42-是硫的主要存在的方式,S、SO42-都能在硫酸盐还原菌的作用下还原成S2-。水中的S2-由于其外电子云易变形,因而穿透力强,对钢铁具有更强的腐蚀性,最终使管壁穿孔,干扰正常生产。其腐蚀的产物为不溶于水的黑色胶状FeS悬浮物,这些细小的硫化物颗粒与污水中油珠或其它有机物结合,形成稳定性好、沉降特性差、穿透滤料能力强的颗粒,能使处理后的水变黑发臭、悬浮物增加,同时FeS又是一种乳化油稳定剂,进而造成现有沉降、过滤工艺很难与之适应。

4.2低温集输的影响

随着油田污水成份的日益复杂,污水过滤难度不断加大,双滤料过滤罐出现不适应性,影响过滤效果。在低温条件下集输的含油污水,小于50μm的油珠占总含油的80%以上,均属高乳化含油污水,乳化程度随着温度的降低而加剧,致使污水黏度增加。

表2水的黏度/运动黏度与水温的关系

温度/℃ 黏度/(mPa·s) 运动黏度/(mm2·s-1 温度/℃ 黏度/(mPa·s) 运动黏度/(mm2·s-1
0 1.7887 1.7887 30 0.8919 0.8054
5 1.5155 1.5156 35 0.7205 0.7248
10 1.3061 1.3065 40 0.6533 0.6584
15 1.1406 1.1416 45 0.5958 0.6017
20 1.0046 1.0064 50 0.5497 0.5546
25 0.8941 0.8968 55 0.5072 0.5146

由上表可见,污水温度的减低,滤罐内污水黏度增加,反冲洗水携带滤料中的油、硫化物、机械杂质等能力变差,这些污染物粘附在滤料表面并使滤料黏合在一起,导致滤料的黏结和过滤通道的减少,过滤器纳污能力下降和反冲洗效果变差,此过程持续足够的时间会导致滤料再生困难。

5、反冲洗再生技术的提出

针对目前常温集输污水温度降低(甚至低于原油凝固点)和硫化物等问题,使滤料脱附效果变差、常规反冲洗技术排油不畅的问题,尝试采用对反冲洗水加温进行滤料反冲洗的方式。

首先进行工艺流程改造:在每座过滤罐反冲洗进口管线上开口( 带压开孔),安装DN50管线及阀门,作为热洗水的进口;利用过滤罐反冲洗出口作为排污口。

原理及方法:用锅炉车往过滤罐打入反冲洗水(温度不低于60℃),并加入适应浓度的清洗剂,闷罐两个小时后,反冲洗水通过过滤罐出口排出,通过此方法达到滤料有效再生的目的,见图3。

浅析滤料反冲洗再生技术

通过高温热洗后,可有效去除滤料表层的油污。鉴于高温热洗滤料含杂量去除率较低,采用投加清洗剂与热洗相结合的再生方式,利用清洗剂消耗掉粘性物质,将污染物与其结合的石英砂滤料分离开,并与污染物作用产生的微量小气泡促进污染物与滤料本体分离,增进脱附效果。

6、经济效益分析

滤料使用一段时间后,往往被污染而板结,通常就将滤料更换后扔掉或烧掉,污染环境。如:全厂共有50座过滤罐,滤罐需要每年进行一次滤料再生,一座过滤罐滤料再生需资金5万元,全厂每年滤料再生费用需250万元。

采用反冲洗再生技术后,全厂50座滤罐工艺改造费用约100万元,全厂50座过滤罐年购买清洗剂需费用约30万元,总计需费用130万元。当年可节省资金120万元。第二年后,每年可节省资金220万。

7、结论

1)高温热洗方式符合油田现有工艺技术及生产运行高效、快捷的石英砂滤料再生方式。

2)高温热洗方式,试验改造工程量小,施工周期短,投资较低,适合现场运行。

3)高温热洗技术能够有效去除滤料含油量、含杂量,滤料再生效果显著。

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