摘要：隨著油田開發的不斷深入，含油污水的雜質含量和油含量較高，出水水質復雜，采出液處理已成為油田開發的重要工作之一。油田每年的采出液和運行污水，處理后全部回注地層，回注水質要求很高，水質不達標直接影響油田開發效果。文中針對油田污水在處理過程中對濾料的污染，出現濾料再生困難、更換周期短等問題，介紹了一種濾料反沖洗再生技術。該技術投入成本低，能夠實現濾料的有效再生，延長濾料使用期，具有應用推廣價值。
隨著油田開發的不斷深入，原油含水率不斷上升，油田采出液的來水量不斷增加，油田采出水水質逐漸惡化、處理難度日漸加大，傳統的含油污水處理工藝出現不適應性。造成含油污水處理過程中，過濾罐內濾料污染，再生困難、更換周期短等問題。為保證油田開發效果，尋求一種適合油田生產及目前污水水質特性的快捷而又低投入、低耗運行的濾料反沖洗再生技術，是亟待解決的技術難題。
1、含油污水處理工藝現狀
目前，大慶油田有限責任公司第七采油廠含油污水處理主要應用四種工藝：沉降+兩級過濾、橫向流除油+兩級過濾、懸浮污泥過濾、雙旋流+精細過濾。污水處理站過濾段現有過濾罐50座，均為雙濾料過濾罐。污水處理系統現狀見表1。反沖洗回收流程見圖1。
表1 污水處理系統現狀
| 站名 | 編號 | 建設時間 | 設計能力/（104m3/d） | 一次濾灌數 | 二次濾灌數 | 處理工藝 |
| 葡一聯含油污水深度處理站 | 1# | 1996 | 1 | 4 | 6 |
沉降+兩級壓力過濾 懸浮污泥過濾 |
| 2# | 2010 | 0.5 | 2 | 0 | ||
| 葡二聯含油污水深度處理站 | 1# | 1992 | 0.5 | 2 | 4 |
二級沉降+兩級壓力過濾 雙旋流+精細過濾 |
| 2# | 1996 | 1 | 4 | 4 | ||
| 3# | 2011 | 0.5 | 0 | 0 | ||
| 葡三聯含油污水深度處理站 | 1995 | 0.5 | 3 | 3 | 懸浮污泥過濾 | |
| 葡四聯含油污水深度處理站 | 2004 | 0.3 | 2 | 2 | 橫向流除油+兩級壓力過濾 | |
| 臺肇聯含油污水深度處理站 | 2001 | 0.15 | 3 | 3 | 橫向流除油+兩級壓力過濾 | |
| 敖包塔含油污水深度處理站 | 2006 | 0.3 | 4 | 4 | 橫向流除油+兩級壓力過濾 | |
| 合計 | 4.75 | 24 | 26 | |||
2、雙濾料過濾罐結構及原理
2.1 雙濾料過濾罐結構
雙濾料過濾罐罐上口為喇叭口式結構或篩框結構，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
含油污水經提升泵進入過濾罐濾層，懸浮物被濾層攔截，濾后水通過集水系統從排水口排出。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，且影響濾后水質指標。根據過濾水質情況，濾罐每間隔12-15h進行15min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定時間，進行反沖洗。
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有變頻反沖洗和變強度反沖洗兩種方式。變頻反沖洗即在反沖洗強度不變的情況下，改變反沖洗時間，對濾料進行反沖洗。變強度反沖洗即在時間不變的情況下，改變反沖洗強度，對濾料進行反沖洗。
3、雙濾料過濾罐存在問題
3.1 過濾罐濾料污染嚴重
葡三聯含油污水處理站有6座雙濾料過濾罐濾料污染嚴重，SSF懸浮污泥過濾后的合格水，經過兩級過濾罐進行過濾，水中懸浮物含量增加。
3.2 過濾罐濾料流失及結構損壞現象
2012年6月，對過濾罐設備開罐情況、水質情況進行檢查，在開罐檢查中發現，葡一聯含油污水處理站6座二次過濾罐上部進水篩筐變形，造成濾料流失20cm。葡二聯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；葡四聯含油污水處理站4座過濾罐濾料污染嚴重；濾料流失20cm，且反沖洗憋壓；臺肇聯含油污水處理站4座過濾罐下集水管腐蝕嚴重。
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，對鋼鐵具有更強的腐蝕性，使管壁穿孔，干擾正常生產。其腐蝕的產物為不溶于水的黑色膠狀FeS懸浮物，這些細小的硫化物顆粒與污水中油珠或其它有機物結合，形成穩定性好、沉降特性差、穿透濾料能力強的顆粒，能使處理后的水變黑發臭、懸浮物增加，同時FeS又是一種乳化油穩定劑，進而造成現有沉降、過濾工藝很難與之適應。
4.2 低溫集輸的影響
隨著油田污水成份的日益復雜，污水過濾難度不斷加大，雙濾料過濾罐出現不適應性，影響過濾效果。在低溫條件下集輸的含油污水，小于50μm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/運動黏度與水溫的關系
| 溫度/℃ | 黏度/(mPa·s) | 運動黏度/（mm2·s-1） | 溫度/℃ | 黏度/(mPa·s) | 運動黏度/（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，濾罐內污水黏度增加，反沖洗水攜帶濾料中的油、硫化物、機械雜質等能力變差，這些污染物粘附在濾料表面并使濾料黏合在一起，導致濾料的黏結和過濾通道的減少，過濾器納污能力下降和反沖洗效果變差，此過程持續足夠的時間會導致濾料再生困難。
5、反沖洗再生技術的提出
針對目前常溫集輸污水溫度降低（甚至低于原油凝固點）和硫化物等問題，使濾料脫附效果變差、常規反沖洗技術排油不暢的問題，嘗試采用對反沖洗水加溫進行濾料反沖洗的方式。
首先進行工藝流程改造：在每座過濾罐反沖洗進口管線上開口（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℃），并加入適應濃度的清洗劑，悶罐兩個小時后，反沖洗水通過過濾罐出口排出，通過此方法達到濾料有效再生的目的，見圖3。
通過高溫熱洗后，可有效去除濾料表層的油污。鑒于高溫熱洗濾料含雜量去除率較低，采用投加清洗劑與熱洗相結合的再生方式，利用清洗劑消耗掉粘性物質，將污染物與其結合的石英砂濾料分離開，并與污染物作用產生的微量小氣泡促進污染物與濾料本體分離，增進脫附效果。
6、經濟效益分析
濾料使用一段時間后，往往被污染而板結，通常就將濾料更換后扔掉或燒掉，污染環境。如：全廠共有50座過濾罐，濾罐需要每年進行一次濾料再生，一座過濾罐濾料再生需資金5萬元，全廠每年濾料再生費用需250萬元。
采用反沖洗再生技術后，全廠50座濾罐工藝改造費用約100萬元，全廠50座過濾罐年購買清洗劑需費用約30萬元，總計需費用130萬元。當年可節省資金120萬元。二年后，每年可節省資金220萬。
7、結論
1）高溫熱洗方式符合油田現有工藝技術及生產運行快捷的石英砂濾料再生方式。
2）高溫熱洗方式，試驗改造工程量小，施工周期短，投資較低，適合現場運行。
3）高溫熱洗技術能夠有效去除濾料含油量、含雜量，濾料再生效果顯著。
