GLC-320體外搓洗式過(guò)濾器的研究與應(yīng)用

1.核桃殼過(guò)濾器應(yīng)用現(xiàn)狀　　
　　油氣田采出水處理中目前采用的核桃殼過(guò)濾器,多采用機(jī)械攪拌式反沖洗方式,即通過(guò)深入濾罐內(nèi)的葉輪高速旋轉(zhuǎn),在葉輪中心部位形成低壓區(qū),從而造成葉輪外沿向其中心部位翻騰的流態(tài),帶動(dòng)介質(zhì)的翻騰,使介質(zhì)顆粒間相互碰撞、摩擦,達(dá)到除去其表面所吸附污油的目的,使介質(zhì)最大限度地恢復(fù)到原始狀態(tài)。
　　雖然機(jī)械攪拌式核桃殼過(guò)濾器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便等諸多優(yōu)點(diǎn),但是從各廠家生產(chǎn)的核桃殼過(guò)濾器在各油田的使用情況來(lái)看仍存在一些問(wèn)題。
　　一是上篩網(wǎng)在運(yùn)行中屢屢出現(xiàn)堵塞甚至沖翻的情況,特別是在進(jìn)口含油量較高的情況下,更容易出現(xiàn)這種現(xiàn)象。分析起來(lái),除了進(jìn)口含油量可能過(guò)高,致使油污堵塞了篩網(wǎng)孔隙外,還有另一個(gè)內(nèi)在的原因,那就是由于葉輪旋轉(zhuǎn)形成的旋轉(zhuǎn)流態(tài)對(duì)濾罐下部的沖刷作用,使濾罐下部不易堵塞,而流體對(duì)濾罐上部的沖刷作用比下部要小得多,因而介質(zhì)中的小顆粒便高速嵌入上篩網(wǎng)縫隙中,當(dāng)上部的堵塞率達(dá)到一定程度之后,其上下部便形成了一個(gè)很大的壓差,直到將上篩網(wǎng)沖翻。同時(shí),在這種方式的反沖洗過(guò)程中,其核桃殼介質(zhì)是充滿整個(gè)濾罐空間,故介質(zhì)中的小顆粒便很容易嵌入篩網(wǎng)的縫隙中,從而加劇了上篩網(wǎng)的堵塞現(xiàn)象。例如,我廠生產(chǎn)的GLW180/0.6-2過(guò)濾器,于1999年11月在江漢油田王一站投產(chǎn)運(yùn)行后,2000年2月下旬,王一站工作人員反映反沖洗排污不暢,壓力表顯示壓力已達(dá)到0.7MPa,超過(guò)了設(shè)計(jì)壓力上限0.6MPa,濾罐因此時(shí)常憋壓。經(jīng)打開(kāi)罐體,發(fā)現(xiàn)黑黑的一層油浮在罐體上表面,從罐體下部放了一部分水后,露出了上篩網(wǎng),拆下檢查,發(fā)現(xiàn)介質(zhì)將整個(gè)上篩網(wǎng)堵塞。
　　二是由于介質(zhì)采用邊攪拌邊沖洗,或者先攪拌后沖洗方式,因此需要大量的干凈水用來(lái)保證足夠的沖洗時(shí)間和強(qiáng)度;同時(shí),因介質(zhì)反洗不夠徹底,在介質(zhì)使用一段時(shí)間后往往需要投加昂貴的化學(xué)藥劑以幫助清洗,因此還要解決由此帶來(lái)嚴(yán)重的排放問(wèn)題。即便如此,鈣鹽、鎂鹽、鋇鹽和其它化學(xué)藥劑的加入,將不可避免地加快介質(zhì)的板結(jié),濾床的淤塞,最后導(dǎo)致介質(zhì)的報(bào)廢和以高費(fèi)用為代價(jià)的更換。
    為了克服常見(jiàn)的機(jī)械攪拌式核桃殼過(guò)濾器裝置在油田使用中出現(xiàn)的問(wèn)題,2002年以來(lái),在中國(guó)石化集團(tuán)公司的支持下,我廠與有關(guān)油氣田、科研院校合作,吸收引進(jìn)現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外最先進(jìn)的核桃殼介質(zhì)反洗技術(shù)-體外搓洗技術(shù),開(kāi)發(fā)研制了GLC-320體外搓洗式過(guò)濾器?，F(xiàn)將其主要參數(shù)、主要結(jié)構(gòu)、工作原理、主要特點(diǎn)及試驗(yàn)情況與應(yīng)用前景作一簡(jiǎn)要介紹。以期在油氣田水處理領(lǐng)域,與同行交流。
    2.GLC-320體外搓洗式過(guò)濾器簡(jiǎn)介　　
    在油氣田水處理領(lǐng)域,核桃殼介質(zhì)具有其它介質(zhì)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn):化學(xué)性能穩(wěn)定,硬度高,耐磨性好;直接可用濾前水反洗,可不需借助氣體和化學(xué)活性藥劑,且反洗強(qiáng)度低、效果好;吸附能力較強(qiáng),親水性好且抗油浸。所以GLC-320體外搓洗式過(guò)濾器裝置仍然采用經(jīng)過(guò)加工處理的核桃殼作為過(guò)濾介質(zhì),但徹底放棄了傳統(tǒng)的機(jī)械攪拌反沖洗方式設(shè)計(jì)并擁有專利權(quán)的“體外搓洗式”介質(zhì)沖洗裝置,可在反沖洗時(shí)反復(fù)高速循環(huán)利用。這種沖洗作用,完全破碎了聚集在介質(zhì)周圍的油粒子,使油和雜質(zhì)通過(guò)分離篩網(wǎng)并排放出去,從而完成介質(zhì)沖洗和再生。
    2.1　過(guò)濾器的主要技術(shù)參數(shù)　　
    GLC-320體外搓洗式過(guò)濾器主要參數(shù)如表1。
                     
    2.2　過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)　　
    GLC-320體外搓洗式過(guò)濾器主要由過(guò)濾罐(filter1、filter2)、閥門(01～15)、搓洗罐外殼(16)和分離網(wǎng)(17)、介質(zhì)泵(18)、管線(19)、儀器儀表系統(tǒng)(20)和電器控制系統(tǒng)(21)等部分組成。所有構(gòu)件置于一個(gè)撬塊上,如圖1、2所示。
    2.3　過(guò)濾器的工作原理　　
    GLC-320體外搓洗式過(guò)濾器的運(yùn)行是根據(jù)過(guò)濾機(jī)理,在電氣控制系統(tǒng)和儀器儀表系統(tǒng)的控制下完成的。其控制兼有壓差控制和定時(shí)控制雙重功能。隨著時(shí)間的延長(zhǎng),當(dāng)濾層壓差達(dá)到一定值時(shí),即進(jìn)入反洗狀態(tài);當(dāng)壓差未達(dá)到設(shè)定值但過(guò)濾時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí),設(shè)備也進(jìn)入反洗狀態(tài),在反洗過(guò)程中也受壓差控制和時(shí)間控制。當(dāng)反洗壓差達(dá)到一定值即停止反洗,當(dāng)或達(dá)到設(shè)定時(shí)間時(shí)停止反洗,并進(jìn)入下一流程。其運(yùn)行過(guò)程為過(guò)濾→搓洗→反洗→清洗→延時(shí),并循環(huán)往復(fù)。各流程段分述如下:
    2.3.1　過(guò)濾　　
    過(guò)濾期間,前級(jí)供水泵向過(guò)濾器提供污水,進(jìn)口閥門[(01)或(04)]和出口閥門[(08)或(12)]打開(kāi),進(jìn)入的水通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)時(shí),懸浮物、油和污物被過(guò)濾出來(lái),留在濾床上,凈水則通過(guò)篩網(wǎng)流出濾罐,過(guò)濾介質(zhì)被篩網(wǎng)擋住。
              
                       
    2.3.2　搓洗
    搓洗的目的在于擊碎濾床,形成介質(zhì)和水的流體,并分離介質(zhì)上吸附的油和污物。
    搓洗時(shí),介質(zhì)泵(18)啟動(dòng),泵進(jìn)出口管線閥門[(02)和(07)]或[(03)和(13)]打開(kāi),污水和介質(zhì)從濾罐的上部流出,經(jīng)過(guò)介質(zhì)泵進(jìn)入搓洗罐,然后返回過(guò)濾罐。
    2.3.3　反洗
    介質(zhì)經(jīng)搓洗循環(huán)后,反洗排污閥門(10)打開(kāi),過(guò)濾器開(kāi)始反沖洗。
    在反沖洗過(guò)程中,被搓洗分離出來(lái)的油和污物隨反沖洗水從搓洗罐內(nèi)的篩網(wǎng)排出,反沖洗流量由流量控制閥控制。介質(zhì)則被搓洗罐內(nèi)的篩網(wǎng)擋住,隨另一部分水流回罐內(nèi)。在反沖洗過(guò)程中,介質(zhì)泵的用水來(lái)自過(guò)濾器濾前或?yàn)V后的供水泵。
                    
    2.3.4　清洗　　
    反洗結(jié)束以后,管道內(nèi)仍停留有部分介質(zhì)。這時(shí),介質(zhì)泵(18)仍然打開(kāi),泵出口管線閥門[(02)或(03)]和介質(zhì)回收閥門[(06)或(14)]打開(kāi)。在設(shè)定的時(shí)間內(nèi),介質(zhì)被清洗過(guò)濾罐內(nèi),然后進(jìn)入延時(shí)流程。
    2.3.5　延時(shí)　　
    在延時(shí)階段,所有過(guò)濾器閥門都關(guān)閉,濾罐內(nèi)的介質(zhì)得以沉淀下來(lái),并蓋住出口管道,為接下來(lái)的正常過(guò)濾作好準(zhǔn)備。
    2.4　技術(shù)關(guān)鍵　　
    (1)由兩臺(tái)過(guò)濾罐共用一臺(tái)搓洗罐,實(shí)現(xiàn)介質(zhì)的反洗。反洗時(shí)介質(zhì)通過(guò)介質(zhì)泵提升進(jìn)入搓洗罐,水力搓洗將介質(zhì)上截留的油和懸浮物固體顆粒脫落,污物從搓洗罐排污口排出,介質(zhì)則經(jīng)搓洗罐進(jìn)口—搓洗罐內(nèi)—搓洗罐介質(zhì)出口—控制閥—過(guò)濾罐—控制閥—介質(zhì)泵—搓洗罐進(jìn)口進(jìn)行循環(huán)搓洗再生;
    (2)反洗時(shí),反洗用水從過(guò)濾罐底部不斷補(bǔ)充,當(dāng)反洗完成后補(bǔ)充用水才得以停止;
    (3)介質(zhì)在反洗完成后,設(shè)有一介質(zhì)回收管路(見(jiàn)上文的清洗流程),可以避免介質(zhì)在管線內(nèi)的停留;
    (4)搓洗罐內(nèi)安裝的篩網(wǎng)具有一定的抗壓強(qiáng)度。由于通過(guò)搓洗罐內(nèi)的水經(jīng)過(guò)介質(zhì)泵的提升仍含有一定量的介質(zhì)。因此,搓洗罐內(nèi)安裝的篩網(wǎng)必須要有一定的抗壓強(qiáng)度才能承受住較高的水壓造成的沖擊作用。
    2.5　技術(shù)優(yōu)點(diǎn)　　
    (1)采用單一的核桃殼濾床,無(wú)需其它介質(zhì);
    (2)每次反沖洗循環(huán)后,過(guò)濾介質(zhì)和濾床回到原工作狀態(tài);
    (3)由于介質(zhì)在介質(zhì)沖洗裝置里不停地循環(huán),因此介質(zhì)不會(huì)膠結(jié)或板結(jié)在一起,無(wú)需人工沖洗濾床、更換濾料和有關(guān)的停機(jī),費(fèi)用大大降低;
    (4)每次反沖洗時(shí),過(guò)濾器罐體和管道隨核桃殼沖洗干凈,消除了死角,防止了細(xì)菌滋生;
    (5)獨(dú)特的反沖洗方法可使用工業(yè)用水來(lái)進(jìn)行反沖洗。無(wú)需一定用濾后水進(jìn)行反沖洗;
    (6)反沖洗用水量?jī)H為處理量的5%左右,可顯著減少存貯反沖洗用水和為獲得反沖洗用水產(chǎn)生的處理的費(fèi)用;
    (7)由于反沖洗徹底,不需要加入昂貴的化學(xué)藥劑,可節(jié)省藥劑、采購(gòu)藥劑的人力以及因投加藥劑增加的水處理費(fèi)用;
    (8)在正常工作條件下,不需要更換介質(zhì),只需每年加入大約10%的介質(zhì)以補(bǔ)充損耗,成本很低;
    (9)裝置緊湊,占用體積小。
    3　試驗(yàn)情況與應(yīng)用前景
    GLC-320體外搓洗式過(guò)濾器于2002年初完成樣機(jī)試制,在進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)后,于當(dāng)年10月在某油氣田進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn)?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表2?！　?BR>    現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明,GLC-320體外搓洗式過(guò)濾器達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,能滿足處理油氣田含油污水的需要。具有工藝流程先進(jìn)、布局緊湊、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)在油田連續(xù)使用證明,介質(zhì)沒(méi)有出現(xiàn)板結(jié)的現(xiàn)象,表明這種介質(zhì)的沖洗方式合理,介質(zhì)的清洗是徹底的。加上采用了先進(jìn)的防腐工藝,裝置運(yùn)行至今,經(jīng)受了多種介質(zhì)腐蝕的考驗(yàn),一直運(yùn)行正常。它除用于陸上油氣田含油污水處理外,對(duì)要求占地小的海上油氣田比機(jī)械攪拌式核桃殼過(guò)濾器裝置更有優(yōu)勢(shì),對(duì)工業(yè)水處理的其它領(lǐng)域也有廣泛的使用價(jià)值?？偠灾?這種裝置是值得推廣的環(huán)保設(shè)備。