摘要：隨著油田開發(fā)的不斷深入，含油污水的雜質(zhì)含量和油含量較高，出水水質(zhì)復(fù)雜，采出液處理已成為油田開發(fā)的重要工作之一。油田每年的采出液和運(yùn)行污水，處理后全部回注地層，回注水質(zhì)要求很高，水質(zhì)不達(dá)標(biāo)直接影響油田開發(fā)效果。文中針對(duì)油田污水在處理過程中對(duì)濾料的污染，出現(xiàn)濾料再生困難、更換周期短等問題，介紹了一種濾料反沖洗再生技術(shù)。該技術(shù)投入成本低，能夠?qū)崿F(xiàn)濾料的有效再生，延長(zhǎng)濾料使用期，具有應(yīng)用推廣價(jià)值。
隨著油田開發(fā)的不斷深入，原油含水率不斷上升，油田采出液的來水量不斷增加，油田采出水水質(zhì)逐漸惡化、處理難度日漸加大，傳統(tǒng)的含油污水處理工藝出現(xiàn)不適應(yīng)性。造成含油污水處理過程中，過濾罐內(nèi)濾料污染，再生困難、更換周期短等問題。為保證油田開發(fā)效果，尋求一種適合油田生產(chǎn)及目前污水水質(zhì)特性的快捷而又低投入、低耗運(yùn)行的濾料反沖洗再生技術(shù)，是亟待解決的技術(shù)難題。
1、含油污水處理工藝現(xiàn)狀
目前，大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠含油污水處理主要應(yīng)用四種工藝：沉降+兩級(jí)過濾、橫向流除油+兩級(jí)過濾、懸浮污泥過濾、雙旋流+精細(xì)過濾。污水處理站過濾段現(xiàn)有過濾罐50座，均為雙濾料過濾罐。污水處理系統(tǒng)現(xiàn)狀見表1。反沖洗回收流程見圖1。
表1 污水處理系統(tǒng)現(xiàn)狀
| 站名 | 編號(hào) | 建設(shè)時(shí)間 | 設(shè)計(jì)能力/（104m3/d） | 一次濾灌數(shù) | 二次濾灌數(shù) | 處理工藝 |
| 葡一聯(lián)含油污水深度處理站 | 1# | 1996 | 1 | 4 | 6 |
沉降+兩級(jí)壓力過濾 懸浮污泥過濾 |
| 2# | 2010 | 0.5 | 2 | 0 | ||
| 葡二聯(lián)含油污水深度處理站 | 1# | 1992 | 0.5 | 2 | 4 |
二級(jí)沉降+兩級(jí)壓力過濾 雙旋流+精細(xì)過濾 |
| 2# | 1996 | 1 | 4 | 4 | ||
| 3# | 2011 | 0.5 | 0 | 0 | ||
| 葡三聯(lián)含油污水深度處理站 | 1995 | 0.5 | 3 | 3 | 懸浮污泥過濾 | |
| 葡四聯(lián)含油污水深度處理站 | 2004 | 0.3 | 2 | 2 | 橫向流除油+兩級(jí)壓力過濾 | |
| 臺(tái)肇聯(lián)含油污水深度處理站 | 2001 | 0.15 | 3 | 3 | 橫向流除油+兩級(jí)壓力過濾 | |
| 敖包塔含油污水深度處理站 | 2006 | 0.3 | 4 | 4 | 橫向流除油+兩級(jí)壓力過濾 | |
| 合計(jì) | 4.75 | 24 | 26 | |||
2、雙濾料過濾罐結(jié)構(gòu)及原理
2.1 雙濾料過濾罐結(jié)構(gòu)
雙濾料過濾罐罐上口為喇叭口式結(jié)構(gòu)或篩框結(jié)構(gòu)，見圖2。過濾罐的雙層濾料顆粒是上大下小，上層為石英砂，粒徑0.5-1.2 mm，壁厚為400mm，下層為磁鐵礦，粒徑0.2-0.5mm，壁厚為400mm。濾速一般為8-12m/h。
2.2 雙濾料過濾罐工作原理
含油污水經(jīng)提升泵進(jìn)入過濾罐濾層，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，過濾罐的過濾流量不變，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)。根據(jù)過濾水質(zhì)情況，濾罐每間隔12-15h進(jìn)行15min反沖洗濾料，以去除停留在濾床的懸浮物。通過自動(dòng)控制裝置設(shè)定時(shí)間，進(jìn)行反沖洗。
2.3 雙濾料過濾罐反沖洗方式
目前，過濾罐反沖洗工藝技術(shù)有變頻反沖洗和變強(qiáng)度反沖洗兩種方式。變頻反沖洗即在反沖洗強(qiáng)度不變的情況下，改變反沖洗時(shí)間，對(duì)濾料進(jìn)行反沖洗。變強(qiáng)度反沖洗即在時(shí)間不變的情況下，改變反沖洗強(qiáng)度，對(duì)濾料進(jìn)行反沖洗。
3、雙濾料過濾罐存在問題
3.1 過濾罐濾料污染嚴(yán)重
葡三聯(lián)含油污水處理站有6座雙濾料過濾罐濾料污染嚴(yán)重，SSF懸浮污泥過濾后的合格水，經(jīng)過兩級(jí)過濾罐進(jìn)行過濾，水中懸浮物含量增加。
3.2 過濾罐濾料流失及結(jié)構(gòu)損壞現(xiàn)象
2012年6月，對(duì)過濾罐設(shè)備開罐情況、水質(zhì)情況進(jìn)行檢查，在開罐檢查中發(fā)現(xiàn)，葡一聯(lián)含油污水處理站6座二次過濾罐上部進(jìn)水篩筐變形，造成濾料流失20cm。葡二聯(lián)1#含油污水處理站有6座過濾罐濾料流失20cm；2#污水處理站有2座過濾罐濾料流失20cm，有1座過濾罐下集水管腐蝕，1座過濾罐下集水管腐蝕罐體腐蝕漏；葡四聯(lián)含油污水處理站4座過濾罐濾料污染嚴(yán)重；濾料流失20cm，且反沖洗憋壓；臺(tái)肇聯(lián)含油污水處理站4座過濾罐下集水管腐蝕嚴(yán)重。
4、分析存在問題的原因
4.1 硫化物的影響
含油污水中，S、S2-、SO42-是硫的主要存在的方式，S、SO42-都能在硫酸鹽還原菌的作用下還原成S2-。水中的S2-由于其外電子云易變形，因而穿透力強(qiáng)，對(duì)鋼鐵具有更強(qiáng)的腐蝕性，使管壁穿孔，干擾正常生產(chǎn)。其腐蝕的產(chǎn)物為不溶于水的黑色膠狀FeS懸浮物，這些細(xì)小的硫化物顆粒與污水中油珠或其它有機(jī)物結(jié)合，形成穩(wěn)定性好、沉降特性差、穿透濾料能力強(qiáng)的顆粒，能使處理后的水變黑發(fā)臭、懸浮物增加，同時(shí)FeS又是一種乳化油穩(wěn)定劑，進(jìn)而造成現(xiàn)有沉降、過濾工藝很難與之適應(yīng)。
4.2 低溫集輸?shù)挠绊?
隨著油田污水成份的日益復(fù)雜，污水過濾難度不斷加大，雙濾料過濾罐出現(xiàn)不適應(yīng)性，影響過濾效果。在低溫條件下集輸?shù)暮臀鬯∮?0μm的油珠占總含油的80%以上，均屬高乳化含油污水，乳化程度隨著溫度的降低而加劇，致使污水黏度增加。
表2 水的黏度/運(yùn)動(dòng)黏度與水溫的關(guān)系
| 溫度/℃ | 黏度/(mPa·s) | 運(yùn)動(dòng)黏度/（mm2·s-1） | 溫度/℃ | 黏度/(mPa·s) | 運(yùn)動(dòng)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 |
由上表可見，污水溫度的減低，濾罐內(nèi)污水黏度增加，反沖洗水?dāng)y帶濾料中的油、硫化物、機(jī)械雜質(zhì)等能力變差，這些污染物粘附在濾料表面并使濾料黏合在一起，導(dǎo)致濾料的黏結(jié)和過濾通道的減少，過濾器納污能力下降和反沖洗效果變差，此過程持續(xù)足夠的時(shí)間會(huì)導(dǎo)致濾料再生困難。
5、反沖洗再生技術(shù)的提出
針對(duì)目前常溫集輸污水溫度降低（甚至低于原油凝固點(diǎn)）和硫化物等問題，使濾料脫附效果變差、常規(guī)反沖洗技術(shù)排油不暢的問題，嘗試采用對(duì)反沖洗水加溫進(jìn)行濾料反沖洗的方式。
首先進(jìn)行工藝流程改造：在每座過濾罐反沖洗進(jìn)口管線上開口（帶壓開孔），安裝DN50管線及閥門，作為熱洗水的進(jìn)口；利用過濾罐反沖洗出口作為排污口。
原理及方法：用鍋爐車往過濾罐打入反沖洗水（溫度不低于60℃），并加入適應(yīng)濃度的清洗劑，悶罐兩個(gè)小時(shí)后，反沖洗水通過過濾罐出口排出，通過此方法達(dá)到濾料有效再生的目的，見圖3。
通過高溫?zé)嵯春螅捎行コ秊V料表層的油污。鑒于高溫?zé)嵯礊V料含雜量去除率較低，采用投加清洗劑與熱洗相結(jié)合的再生方式，利用清洗劑消耗掉粘性物質(zhì)，將污染物與其結(jié)合的石英砂濾料分離開，并與污染物作用產(chǎn)生的微量小氣泡促進(jìn)污染物與濾料本體分離，增進(jìn)脫附效果。
6、經(jīng)濟(jì)效益分析
濾料使用一段時(shí)間后，往往被污染而板結(jié)，通常就將濾料更換后扔掉或燒掉，污染環(huán)境。如：全廠共有50座過濾罐，濾罐需要每年進(jìn)行一次濾料再生，一座過濾罐濾料再生需資金5萬元，全廠每年濾料再生費(fèi)用需250萬元。
采用反沖洗再生技術(shù)后，全廠50座濾罐工藝改造費(fèi)用約100萬元，全廠50座過濾罐年購買清洗劑需費(fèi)用約30萬元，總計(jì)需費(fèi)用130萬元。當(dāng)年可節(jié)省資金120萬元。二年后，每年可節(jié)省資金220萬。
7、結(jié)論
1）高溫?zé)嵯捶绞椒嫌吞铿F(xiàn)有工藝技術(shù)及生產(chǎn)運(yùn)行快捷的石英砂濾料再生方式。
2）高溫?zé)嵯捶绞剑囼?yàn)改造工程量小，施工周期短，投資較低，適合現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行。
3）高溫?zé)嵯醇夹g(shù)能夠有效去除濾料含油量、含雜量，濾料再生效果顯著。
