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      石英砂+磁铁矿双层滤料滤灌污染分析与治理

      作者:波涛净水      来源:www.castilloworks.com     浏览:      发布时间:20/08/10

      摘要:石英砂+磁铁矿双层滤料过滤罐是油田污水处理中常用的过滤设备,可去除污水中的污油和细微悬浮物足球投注开户,过滤罐在含油污水处理过程中不断截留污染物,这些污染物黏附在滤料表面,导致滤料相互黏结,过滤通道减少以及表层滤料板结,在含聚污水和低温处理工况下尤为明显足球投注开户。经过多年现场摸索足球投注开户,发现采用变强度反冲洗可以有效发挥滤料的破板结作用,并辅助投加滤料反冲洗剂,可使滤料在低温工况下得到较好地再生;同时,对集输系统掺水炉采取每月集中升温5天的方式,既可保证热洗效果又能缓解滤料的污染压力足球投注开户。

      石英砂+磁铁矿双层滤料滤罐在油田污水处理中被广泛应用,近年来由于油田开采方式的不同,石英砂+磁铁矿滤罐滤料污染现象有明显加重趋势足球投注开户。滤料污染后主要表现为滤料纳污能力下降、过滤后水质变差、反冲洗憋压、反冲洗能耗增加、反冲洗效果下降,严重时影响污水水质处理。本文通过分析近几年大庆油田采油五厂某联合站污水系统砂滤罐的运行情况及滤料污染的影响因素足球投注开户,研究滤罐滤料污染的治理对策。

      1、滤料污染的主要原因

      该联合站2009年进行污水系统改造,开始投用两级共12座石英砂+磁铁矿双层滤料滤罐,进行污水的深度处理,投产后几次开罐检查时均发现有不同程度的滤料污染现象,经分析,滤料污染的原因主要有以下几点。

      (1)污水含聚,加剧了滤料的污染程度。该区块2004年开始试验注聚足球投注开户,2009年,由于部分聚驱井影响采出液见聚,污水中的聚合物浓度逐年增高(由7.8mg/L升至37.5mg/L),沉降分离困难足球投注开户,导致过滤罐进水的含油足球投注开户、悬浮物含量增加,从而加快了滤料污染的速度(图1)。

      石英砂+磁铁矿双层滤料滤灌污染分析与治理

      (2)污水温度较低,滤料再生困难。该联合站原油凝固点为32.4℃,受采油队降温集输等原因影响近几年采出液进站温度一直在35℃左右,污水温度在33-34℃左右,接近该区块原油的凝固点。污油在过滤作用下黏附在滤料表面,由于滤料反冲洗(再生)是直接利用过滤后的水进行的,滤料反冲洗温度越低足球投注开户,则滤料再生越困难足球投注开户。

      (3)反冲洗时憋压足球投注开户,反冲洗效果难以保证足球投注开户。2014年以后足球投注开户,过滤罐频繁出现反冲洗时憋压现象,压力较高时达0.25MPa,反冲洗强度不能达到设计要求,导致滤料反洗效果不能保证,又影响到过滤出水水质足球投注开户足球投注开户?藜觳,也发现有明显的筛管堵塞和滤料污染。

      (4) 滤罐进水水质较差,滤料表面板结严重。该站过滤罐滤料为石英砂+磁铁矿双层滤料,滤料级配在过滤中主要以表层过滤为主,因此,过滤进水水质越差,滤料表层截留的杂质越多,则表层的滤料板结越严重。在污水含聚的情况下足球投注开户,板结层反洗时难以破碎,并在反冲洗水的推动作用下整体上升足球投注开户,到达顶部筛管时发生筛管堵塞足球投注开户,使滤料反冲洗无法正常进行足球投注开户。

      2、滤料污染的治理

      2.1破乳剂投加位置前移

      破乳剂投加位置前移可改善污水站来水水质足球投注开户。过滤罐处理污水时,滤罐进水中含油和杂质越少足球投注开户足球投注开户,滤料截留的污油和杂质也就越少,滤罐反冲洗时这些污物也就越容易洗净,因此降低滤罐进水中污油和杂质的含量是防治滤料污染的直接方式。2009年由于污水含聚、气浮选处理效果不佳等因素影响,过滤罐进水(气浮选出口)水质较差,造成了滤罐滤料污染,为此,该联合站对原水水质进行了治理。

      首先是从采油队来液开始,部分采出液成分复杂的队中转站提前投加破乳剂,增加破乳时间足球投注开户;并在联合站沉降罐进口投加净水剂,使大部分污油在沉降罐内分层回收处理,气浮选增加收油频率;同时建立污水全过程的节点管理法。近几年联合站污水水质不断改善控制了滤料污染的源头,滤料污染情况得到了缓解(表1)。

      表1 水质变化情况统计

      时间 来液含聚浓度/(mg·L-1) 游离水放水/(mg·L-1) 气浮选进口/(mg·L-1) 核桃壳进口含油浓度/(mg·L-1) 核桃壳出口含油浓度/(mg·L-1) 深度处理后含油浓度/(mg·L-1)
      含聚浓度 含油浓度 含聚浓度 含油浓度
      2009年 37.5 20.3 570 18.7 134 58 25 21
      2010年 28 18.2 541 15.2 56 28 15 10
      2011年 27.1 16.3 382 13.7 48 25 12 10
      2012年 26.3 15.3 377 13.3 40 20 15 9
      2013年 23.4 14.2 248 11.5 52 25 15 9
      2014年 21.4 14.8 223 10.8 54 29 14 8
      2015年 19.7 13.4 202 8.4 50 28 13 7

      2.2采用变强度并辅助投加滤料反冲洗剂

      采用变强度并辅助投加滤料反冲洗剂方式,提高反冲洗破板结能力和低温滤料再生效果。反冲洗的目的是去除过滤料表面附着污物,提升滤罐的反冲洗效果可以有效地遏制滤料污染足球投注开户,延长滤料的使用时间。反冲洗的两个基本参数是反冲洗强度和滤层膨胀度:反冲洗强度含义为单位面积滤层上所通过的冲洗流量,以L/(s·m2)计;水流自下而上反冲时,滤料层便逐渐膨胀起来,滤层膨胀后所增加的厚度与膨胀前之比,称为滤层膨胀度。膨胀率过小,下层滤料浮不起来;膨胀率过大足球投注开户,因滤料颗粒较小,它们之间碰撞摩擦概率碱小足球投注开户,还会使上层滤料流失,承托层发生移动。

      而反冲洗的机制为反冲洗时水流和滤料产生“水流剪切”和“颗粒碰撞”,这是使污染物由滤料表面脱落的两种作用。经研究认为,要提高反冲洗效果,应在不同阶段以不同的作用为主,即先以“颗粒碰撞”为主进行污染物脱附,再以“水流剪切”为主进行清洗去除污染物足球投注开户。研究认为,发挥碰撞作用的滤层膨胀率在20%左右为宜足球投注开户足球投注开户;发挥剪切作用反冲洗膨胀率在30%-40%左右。

      联合站砂滤罐由于自动反冲洗系统无法投运,一直采用定强度反冲洗足球投注开户足球投注开户,根据上述理论定强度反冲洗效果不如变强度反冲洗。为提高反冲洗效果该站进行反冲洗方式的调整足球投注开户,采取手动两阶段变频反冲洗。一阶段以碰撞机理为主,反冲洗强度在8L/(s·m2)左右。二阶段主要采取以水力剪切机理为主、碰撞机理为辅的办法,使用大反冲洗强度进行清洗。反冲洗强度在16L/(s·m2)左右。即在反冲洗前先手动调整其中一台变频泵频率,小排量的对滤罐进行前期5-8min小强度反冲洗,之后再启动2台反冲洗泵,将反冲洗排量调整到720m3/h,进行大强度反冲洗。

      联合站变频反冲洗参数见表2足球投注开户。

      表2 联合站变频反冲洗参数

      波段 时间/min 流量/(m3·h-1) 频率/Hz 作用
      1 5 360 25-28 颗粒碰撞
      2 10 720 50 水流剪切

      反冲洗方式调整后的强度对比见图2。

      石英砂+磁铁矿双层滤料滤灌污染分析与治理

      滤料清洗剂是以水为溶剂,以低温情况下仍能发挥稳定除油、除杂质性能的稳定活性剂为主要成分辅以其他成分的药剂足球投注开户,主要用于清洗污染后的过滤罐滤料。2014年上半年的开罐检查过程中发现各滤罐内部结构完好,无跑料现象足球投注开户,但滤罐上层的浮油较多,且滤料存在较为严重的污染现象。为此在反冲洗罐顶投加滤料反冲洗剂,进行滤料清洗足球投注开户,清洗后各滤罐反冲洗压力均有不同程度的下降(下降值为0.07MPa)足球投注开户,反冲洗流量、强度均有不同程度的上升。

      按该方式运行后,很少发生滤料反冲洗憋压现象,同时也证明了采用先小排量后大排量的变强度反冲洗并辅助投加滤料反冲洗剂方式,能够快速使滤料的板结层破碎,有效抵制了反洗憋压的发生,可使过滤罐滤料在低温运行工况下得到较好地再生足球投注开户。

      2.3 集中提温热洗

      定期提温、集中热洗,解决降温集输与滤罐反冲洗之间的矛盾。在原水水质较好的情况下足球投注开户,石英砂+磁铁矿滤罐污水处理温度较低,短时间内对处理水质影响不大,但污水温度低对滤料再生影响较大足球投注开户。污水温度低增加了污水内污油的黏度,污油附着在滤料表面,反冲洗时难以清除足球投注开户,长时间累积易造成滤料污染。滤料污染到一定程度后,滤料被污油、杂质等黏结堵塞,污水进入滤罐经过滤料布水不再均匀而形成水线,污水出现短路使杂质等穿透滤料,造成出水水质超标,影响油田的长期开发足球投注开户。因此2012年该站进行了升温反冲洗试验,利用1周时间采用转油站集中提温的方式,摸索高温反冲洗水对滤料的恢复影响足球投注开户。措施后,该站来液温度由34℃升至42℃,末端反冲洗水温由32℃升至39℃,试验结束后足球投注开户,开罐取样,对比前后滤料变化情况。提温前:滤料呈浓黑色、黏稠块状,滤料中含油浓度较高足球投注开户;提温后:滤料呈黑褐色散状颗粒,略见到滤料本色。

      提温前后滤料的变化表明:高温水能够较好地提高滤料的再生,对提高水质过滤效果起到了一定的积极作用。因此,为了保证在降温集输期间兼顾水质有效运行,应采取定期提温的做法。

      3、结论

      通过对该污水站进行一系列的探索与试验发现,过滤罐是整个污水处理系统的最后环节,只有治理好上游的每一个环节,才能有效地发挥过滤的作用足球投注开户;变强度反冲洗可以有效发挥破板结作用足球投注开户,并辅助投加滤料反冲洗剂,可使滤料在低温工况下得到较好地再生;采取集输系统掺水炉每月集中升温5天的方式足球投注开户足球投注开户,既可保证热洗效果又能缓解滤料的污染压力。

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