滤料更换对核桃壳过滤器的运行效果

摘要：利用核桃壳过滤器对含油污水进行处理是目前大多数油田处理生产污水的重要方式，经过特殊处理的核桃壳以其大比表面及多孔吸附性作为其核心材料。但长期使用过程中，由于处理流程波动、滤料的漏失、维护保养不到位等诸多因素均可能引起设备过滤效果变差，不能达到处理标准。在此类情况下，适时对旧滤料进行补充、更换是一种重要的维护手段。渤海油田某平台配置三套核桃壳过滤器，经过长时间的使用，加之偶有超标污水进入设备，设备过滤效果大大降低，已不能达到平台处理要求，经与供应商沟通及现场调研，对设备滤料进行了更换，恢复了设备处理能力。

关键词：核桃壳过滤器；滤料；更换；污水处理

在长期的生产实践中，人们认识到油田污水处理后代替地下水进行回注是合理开发和利用水资源的正确途径[1]。在油田污水处理环节中，含油污水一般需要经过三级处理甚至四级处理才能达到回注标准，利用滤料的过滤能力对含油污水进行净化处理是绝大多数油田处理其生产污水的关键环节，过滤技术水平的高低以及过滤设备质量的好坏，直接影响整个污水处理工艺的技术水平和处理效果。通过仔细筛选过滤介质、过滤技术能够较大程度地处理在除油池中利用油水密度差自然上浮技术不能处理的部分分散油，此种处理方式也称为粗粒化附聚，即借助油珠对滤料表面的疏水附聚作用，使油珠在滤料表面形成油膜，随后被滤层孔隙间水流剪力洗刷掉，形成粗颗粒油珠上浮而进行油水分离。核桃壳过滤器正是利用上述原理，并充分利用经过特殊处理的野生核桃壳的多孔和大比表面积的特性，将污水中悬浮物和油珠拦截在滤料层表面或吸附在滤料表面[2]。通过在过滤器进出口管线设置差压变送器监测过滤器工作情况，当设备运行一定时间后，滤料受到污染，过滤能力下降，过滤器出水水质恶化，差压变送器示数变大，此时将设备停运并利用反冲洗流程对其进行反冲洗，使滤料恢复原有特性，实现滤料的再生和重复使用，而反洗水将截留物带走，最终实现过滤油和机械杂质的效果。

1现状简介

某油田污水处理系统配置三套核桃壳过滤器，接收处理来自上游气浮选机的生产污水，处理后进入下一级设备，处理合格后的污水由注水增压泵增压注入地层，以补充地层能量，弥补地层亏空，维持注采平衡。设备设计处理参数和目前实际处理效果如表1和表2所示。由于长时间使用，滤料漏失，加上偶有超标污水进入设备，过滤器滤料受到污染，常规反冲洗已经不能达到对滤料的清洗作用，滤料不能完全再生，过滤效果变差，虽然设备在处理污水含油方面能够达到处理标准，但处理后污水中悬浮物含量超标，无法达到设计处理要求，影响注水水质，对油田长远开采产生不利影响。经现场作业人员取样分析及与设备供应商沟通交流，决定对滤器滤料进行更换，以恢复设备过滤能力。

2原因分析及滤料更换

2.1原因分析

由于核桃壳过滤器是利用滤料的多孔性和大比表面积的特性，将污水中悬浮物和油珠拦截在滤料层表面或吸附在滤料表面，从而达到清除污水中悬浮物和污油的目的，因此过滤器滤料的总比表面积直接关系到其过滤效果[3]。设核桃壳过滤器滤料体积V(1)式中：A为滤料总比表面积(m)；V为滤料的体积(m3)；Vp为孔隙的体积(m3)；Vs为单个滤料颗粒的体积(m3)；as为单个滤料颗粒的比表面积(m2)；n为滤料颗粒总数；m0清洁滤料孔隙率；d单个滤料粒径(10-6m3)。分析式(1)可知，随着滤料使用时间的延长，滤料漏失造成滤料体积V降低，滤料污染引起的结团等现象造成滤料孔隙率m0降低和滤料粒径d增大，从而造成滤料总比表面积A明显降低，导致过滤器过滤效果明显下降。鉴于对设备进行反冲洗已不能达到滤料再生的效果，对滤料进行更换是当前唯一可行的办法。

2.2滤料更换

经过周密施工设计及现场准备，作业人员将备用核桃壳过滤器投用，并对该受污染设备进行隔离泄压放空，按照图1所示思路及步骤对核桃壳过滤器受污染滤料进行了更换，单组设备滤料更换完毕后对另一组设备进行更换，保证作业过程中油田污水处理系统的正常运行。所有设备滤料更换完毕之后对其进行长时间加密取样观察，分析核桃壳过滤器过滤能力变化情况。

3效果检验

核桃壳过滤器滤料更换作业结束后，操作人员将其投入污水处理系统正常使用，在流程运行状况(处理水量、处理水质等)维持不变的前提下，选取一组设备(核桃壳过滤器A)作为样本对其连续两周内过滤效果进行加密取样、化验，与前期该设备化验过滤效果进行对比分析，判断其过滤能力变化情况。数据分析如表3所示。从表3对比可以看出，经过滤料更换作业后，核桃壳过滤器过滤效果得到明显提升，在除油率和除悬率两方面都得到明显改善，设备平均除油率由78.6%上升到86.1%，平均除悬率由51.0%上升到70.8%。

4结语

(1)本次作业对核桃壳过滤器滤料进行了更换，恢复了设备的过滤能力。同时在作业过程中发现了一些设备运行中产生的其他问题，对今后优化设备管理制度，加强设备维护保养，具有良好的指导意义。(2)通过连续两周对核桃壳过滤器A进行加密取样、化验观察，滤料更换前后该核桃壳过滤器过滤效果得到明显改观，设备平均除油率由78.6%上升到86.1%，平均除悬率由51.0%上升到70.8%，设备过滤能力提升明显。(3)通过开盖后对罐内滤料高度的观察，由于罐内出液筛管存在破损，长时间使用之下罐内滤料存在较为明显的漏失情况。漏失滤料进入下游流程，对下游流程中动力泵类设备产生不良影响，因此定时对设备进行开盖检查维保具有重要意义。(4)罐内滤料存在结块硬化情况，可持续探索优化设备反洗时的时间、药剂浓度和反洗水量等参数的设置，提升设备反洗效果，延长滤料使用寿命。(5)设备管理关键在于作业人员，应加强对作业人员的作业培训，提高其责任心及作业技能，同时做好设备维护保养工作。

参考文献：

[1]谢磊，胡勇有，仲海涛.含油废水处理技术研究[J].工业水处理，2003,23(7):4-6.

[2]封莉，石杨，陈文兵，等.核桃壳滤料用于处理含油、含浊废水的试验研究[J].安全与环境学报，2003,3(4):35-37.

[3]刘德绪，岳增运，周乐英，等.多层滤料过滤技术在油田污水处理中的应用[J].油气田地面工程，1994(3):23-25,50.

作者：钱勇君 王智守 宋占强 代齐加 曹立红 单位：中海石油有限公司天津分公司