雙濾料過濾器在油田污水處理中的應(yīng)用

摘要　針對低滲透油田回注污水水質(zhì)不達標(biāo)的問題, 采用GLWA270/ 016 ( S) 型雙濾料全自動過濾器, 改造臨南油田污水處理系統(tǒng)。介紹了過濾器的結(jié)構(gòu)、工作原理和主要技術(shù)參數(shù), 并與其它過濾罐進行了比較, 認(rèn)為雙濾料自動過濾器具有過流量大、濾料再生能力強的特點, 可反沖洗并控制濾料粒徑自上而下由小到大的粒度濾層。通過污水處理前后水質(zhì)指標(biāo)的對比, 說明這種過濾器可有效地保證污水水質(zhì)。

　　主題詞　污水　過濾器　應(yīng)用

　　隨著油田開發(fā)的不斷深入, 原油含水不斷上升,采油污水處理已成為注水開發(fā)油田的重要工作。目前,臨南油田污水量達5000m3/ d , 處理后全部回注到臨南油田。臨南油田為低滲透油田, 對回注水質(zhì)要求高,污水水質(zhì)不達標(biāo)直接影響油田開發(fā)效果。2000 年臨盤采油廠對臨南污水處理系統(tǒng)進行了改造, 過濾罐采用江漢石油機械廠的GLWA270/ 016 ( S) 型雙濾料全自動過濾器, 提高了污水處理后的水質(zhì), 滿足了地層注水的要求。

　　1. 污水處理流程分析
　　(1) 改造前污水處理流程及存在問題。采用重力式除油流程: 200m3 接收罐→1000m3 沉降罐→100m3緩沖罐→提升泵→核桃殼過濾罐→1000m3 注水罐→外輸泵→外輸至臨南油田。
站內(nèi)沉降分離主要依靠重力沉降(托克斯沉降分離原理) , 通過物理方法使含油污水中懸浮雜質(zhì)沉降分離, 但粒徑小的懸浮物及微小的油滴難以除去。1996年核桃殼過濾罐投產(chǎn)后, 由于污油和膠質(zhì)對核桃殼濾料危害較大, 出現(xiàn)濾料污染、板結(jié)和濾速降低、出水水質(zhì)變壞等現(xiàn)象, 雖采取加大反沖冼強度、延長反沖冼時間等措施, 濾后水仍不能滿足注水水質(zhì)要求。
(2) 改造后污水處理流程及其優(yōu)點。改造后污水處理流程: 200m3 接收罐→混合反應(yīng)器→1000m3 混凝沉降罐→100m3 緩沖罐→提升泵→雙濾料過濾罐→1000m3 注水罐→外輸泵→外輸至臨南油田。
改造后的污水處理流程, 保留了原重力式沉降流程, 增加了混合反應(yīng)器, 這樣提高了過濾器的濾前水質(zhì), 充分利用了原有設(shè)備和流程, 降低了改造費用;過濾罐采用成撬并聯(lián)安裝, 增大了污水處理量, 提高了污水過濾精度, 滿足了低滲透油田回注污水的要求;提高了污水處理的自動化程度,減輕了操作工人的勞動強度。

　　2. 結(jié)構(gòu)原理及主要參數(shù)
　　(1) 結(jié)構(gòu)。雙濾料全自動過濾器主要由過濾罐體、管匯、反沖洗泵和自動控制裝置四大部分組成, 其中過濾罐體結(jié)構(gòu)見圖1 。濾罐體內(nèi)分為濾前水腔區(qū)、濾料區(qū)、濾料墊層區(qū)和濾后水腔區(qū)三個部分。為克服反沖洗時上層濾料容易逸出的缺點, 在原設(shè)計的基礎(chǔ)上將濾前水腔區(qū)高度增加0.5m。

(2) 工作原理。污水經(jīng)提升泵進入過濾器濾層,懸浮物被濾層攔截, 濾后水通過集水系統(tǒng)從排水口排出。在過濾中, 過濾器的過濾流量不變, 被去除的懸浮物停留在濾床上, 使過濾阻力增加, 處理量降低,且影響濾后水質(zhì)指標(biāo), 所以應(yīng)根據(jù)過濾水質(zhì)情況, 濾罐每間隔12～15h 進行10min 反沖洗濾料, 以去除停留在濾床的懸浮物。通過自動控制裝置設(shè)定時間, 進行反沖洗。為補充反沖洗過程中的濾料損失, 應(yīng)定期添加濾料。
(3) 主要技術(shù)參數(shù)。單罐額定流量90m3/ h ; 設(shè)計壓力016～1MPa ; 設(shè)計溫度80 ℃; 濾前水質(zhì)指標(biāo)為懸浮物固體含量≤30mg/ L , 油含量≤20mg/ L ; 濾后水質(zhì)指標(biāo)為懸浮物固體含量≤3mg/ L , 油含量≤5mg/ L , 顆粒粒徑≤3μm (占總顆粒體積的85 %以上) ; 反沖洗離心泵為45kW。

3. 雙濾料過濾器與其它過濾罐的比較
　　雙濾料全自動過濾器填加的不是單一濾料, 而是填裝無煙煤、石英砂和金剛砂等濾料, 組成不同密度的上下兩層濾料。根據(jù)水質(zhì)要求, 濾料采用不同的級配比, 上層為密度較小, 料徑較小的輕質(zhì)濾料, 下層為密度較大, 粒徑較大的濾料。由于兩種濾料的密度差較大, 在水中下降速度也不同, 密度大的下沉快,密度小的下沉慢。其優(yōu)點是: 經(jīng)過多個周期反沖洗后,仍能保持“輕、細(xì)”的濾料在上, “重、粗”的濾料在下的分層, 形成濾料粒徑自上而下由小到大的粒度階梯濾層, 提高了過濾水的穿透能力, 最大限度地發(fā)揮了不同密度、不同級配指標(biāo)下濾層的截污能力。通過自動裝置設(shè)定每12h 反沖洗一次(15min) , 使濾料再生徹底, 保證其過濾性能。雙濾料全自動過濾器與單一濾料的過濾罐相比, 具有過濾量大、濾料再生能力強的特點。單一石英砂過濾罐是以石英為濾料, 截污能力差, 粒徑0.6～3.5mm 不等, 上層0.6～1.2mm ,中層1.2～2mm , 下層2～3.5mm。經(jīng)過一個周期反沖洗后, 根據(jù)石英砂的料徑大小分層, 自上而下形成粒徑逐漸增大的濾層。核桃殼過濾罐主要存在著濾料易受污油和膠質(zhì)污染, 濾料價高、再生困難, 反沖洗效果差的問題。

4. 運行情況及經(jīng)濟效益
　　在采用了雙濾料全自動過濾器后, 污水處理量和污水水質(zhì)均達到設(shè)計要求。過濾水懸浮固體含量、油含量、SRB 等均已達到《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法( SY/ T5329 —94) 》水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn), 減少了地層污染, 滿足了臨南油田對回注污水要求。其經(jīng)濟效益表現(xiàn)在下面幾個方面:
(1) 作業(yè)大修井減少從近年水井解堵、作業(yè)大修調(diào)查情況看, 臨南油田作業(yè)大修水井逐年增多。僅1999 年全年大修水井29 井次, 其中因結(jié)垢、腐蝕嚴(yán)重而大修的井27 井次, 占93 %以上。在雙濾料全自動過濾器投產(chǎn)后, 回注污水水質(zhì)提高, 作業(yè)大修井明顯減少, 2001 年1～10 月作業(yè)大修井5 口, 減少因結(jié)垢、腐蝕的井22 井次, 節(jié)約作業(yè)經(jīng)費750 萬元, 水井作業(yè)周期由原來最短84d 延長至最短312d , 多數(shù)井目前尚沒作業(yè)。
(2) 系統(tǒng)效益提高回注水水質(zhì)主要指標(biāo)懸浮物和含油達到注入水標(biāo)準(zhǔn), 減少了地層堵塞, 注水壓力不在升高, 提高了注水量, 保證產(chǎn)能需要, 為油田的穩(wěn)產(chǎn)創(chuàng)造了條件, 同時減緩了污水的腐蝕程度, 延長了注水設(shè)備及注水管線的使用壽命。
(3) 目前運行近一年, 尚沒補充濾料。

5. 結(jié)論及建議
(1) 雙濾料過濾器與其它污水處理設(shè)備相比具有結(jié)構(gòu)緊湊、流程簡單、過濾效率高、濾料使用壽命長等優(yōu)點, 對實現(xiàn)低滲透油田回注污水水質(zhì)達標(biāo), 簡化污水處理流程, 降低生產(chǎn)成本等具有重要意義, 在油田污水處理站可推廣應(yīng)用。
(2) 在雙濾料過濾器的反沖洗作業(yè)中, 因為濾料損失等原因使水質(zhì)變差, 需加強管理, 定期添加濾料,以保證雙濾料過濾器的正常運行。
(3) 雙濾料過濾器的運行受進水水質(zhì)影響較大,污水處理工藝中混凝沉降效果直接影響濾前水質(zhì), 需控制進水水質(zhì), 完善工藝流程, 保證濾后水質(zhì)指標(biāo)。