孫 俊

（遼河油田錦州采油廠，遼寧盤錦 121209）

關(guān)鍵字 含油污水 核桃殼 篩管

1 前言

近幾年，錦州采油廠集輸系統(tǒng)中污水處理困難程度不斷增加，過濾罐后的水質(zhì)及過水量未達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計要求。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)污水系統(tǒng)中過濾裝置內(nèi)存在頂部篩管布水不均，強度不夠焊口開焊，過濾罐內(nèi)濾料板結(jié)等現(xiàn)象。增大反洗水量、延長反洗時間后，效果依舊不理想，填換、清洗板結(jié)濾料等措施不但工藝繁瑣，還大大增加了生產(chǎn)成本，2016 年全年填換、清洗濾料費用就達(dá)到79 萬元。因此，我們通過抓住關(guān)鍵環(huán)節(jié)，從內(nèi)部改造和外部改造兩方面著手進(jìn)行控制從而徹底解決污水處理的生產(chǎn)問題并降低其處理成本。

通過對過濾罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)和濾料清洗工藝的調(diào)查研究，優(yōu)化頂部篩管布局，更換底部篩板和加堿反洗工藝，不僅改善了過濾效果，還解決了濾料板結(jié)的問題，縮短了反洗時間，降低了生產(chǎn)成本。將堿洗濾料工藝加入反洗流程中，簡化了工藝，縮短了97%的清洗時間，縮減了99%的單罐清洗濾料成本。經(jīng)計算，核桃殼過濾器整體改造之后，全年可節(jié)約成本141.75 萬元，經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。

2 主要研究內(nèi)容及技術(shù)創(chuàng)新點

2.1 污水過濾器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

錦州采油廠集輸系統(tǒng)污水處理裝置過濾器由6 個一組并聯(lián)組成，主要濾料為核桃殼，日處理量約為2000m3/d，過濾罐壓差≤0.15MPa，出水指標(biāo)：含油＜5mg/L，含懸浮物＜5mg/L。過濾器是一種過濾分離設(shè)備，主要原理是濾料過濾。內(nèi)部核桃殼濾料的特點是比表面積大、吸附污油能力強，能夠有效去除含油污水水中的油和懸浮物。該設(shè)備正常運行時，水流自上而下，經(jīng)布水器、濾料層、集水器完成過濾。反洗時，攪拌器翻轉(zhuǎn)濾料，水流自下而上，使濾料得到徹底清洗再生。

2.1.1 過濾器內(nèi)部工藝缺陷

由于過濾器處理量不能滿足生產(chǎn)需要，表現(xiàn)為反洗的時間和效果均不理想，因此對過濾罐內(nèi)部工藝結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析：

1.進(jìn)口布水篩管面積大于匯管面積，導(dǎo)致過濾器偏流，影響過濾效果。原核桃殼過濾器進(jìn)水水排以一根φ219，長3m 的母管為依托，從母管 上、左、右方向分別支出60根φ100，長0.3m 的篩管，篩管截面積過大。進(jìn)水從母管到篩管流速迅速降低，使進(jìn)水中的油、懸浮物、藥物垢以及細(xì)菌等物質(zhì)容易附著在篩管表面上，無法沖刷掉，日積月累，篩管將嚴(yán)重堵塞。此時只能通過反洗時增大反洗水量和壓力、延長反洗時間來處理，單罐反洗時間延長至90-120min，反洗水量增加至180-250m3，過濾器反洗所用水會重新進(jìn)入流程進(jìn)行處理。這種方法增加了單方水處理成本，且處理效果未達(dá)到要求。

2.篩板總面積過大，易開焊漏料。核桃殼過濾器底部篩板由8 塊大小不同的篩板組成，通過焊接式固定在橫梁槽鋼上，形成一塊整體大篩板，總面積為7 m2。由于篩板總面積過大，正反洗進(jìn)水對篩板瞬間沖擊力都極大，容易造成篩板間隙過大和嚴(yán)重變形，甚至出現(xiàn)裂紋和斷裂，使罐內(nèi)濾料出現(xiàn)泄漏及越級現(xiàn)象，每月需開罐向內(nèi)補充近1t 核桃殼濾料，不但繁瑣而且增加了生產(chǎn)成本。

3.篩管數(shù)量多，清洗堵塞篩管增加清洗難度和清洗成本，影響生產(chǎn)。進(jìn)出口篩管成對布置，為保證過水面積，每根支管上均布置4 根篩管，共計內(nèi)部篩管數(shù)量48 根，人工清洗時需進(jìn)入過濾罐內(nèi)部，逐個拆卸，拿出清洗后再進(jìn)行安裝。操作難度大，時間長。

2.1.2 改進(jìn)措施及效果

1.過濾罐內(nèi)部工藝優(yōu)化，提高過濾效果。過濾罐內(nèi)部工藝優(yōu)化方案：將原有進(jìn)口匯管上的閑置篩管拆除，改為兩端各兩根與其平行縱向相對φ159 篩管，從進(jìn)口匯管中點分別向左右兩側(cè)延伸φ159 長為0.85m 的分支管，使匯管形成十字形，兩端各增加一組頂部篩管和底部法蘭。優(yōu)化后將原有的60 根篩管減少到10 根，每根篩管直徑由φ100增加到φ159，篩管的截面積等同于新加進(jìn)口匯管截面積。這樣改造的結(jié)果一是保證進(jìn)出過濾罐的流速，防止憋壓，避免水中的含油懸浮物附著在篩管表面上；二是篩管分布角度更加合理，過濾器運行時布水均勻無死角，過濾效果及處理量達(dá)到生產(chǎn)要求。

工藝調(diào)整后一個過濾罐反洗時間為45-60 分鐘，反洗水量100-150m3，污水系統(tǒng)中一天較原方案可減少反洗用水480-600m3。

表1 核桃殼過濾器改造前后生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比

表2 不同加堿濃度及其過濾效果

2.底部篩管結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提高強度，減少濾料漏失。將孔徑0.2mm 的篩板更換為篩管結(jié)構(gòu)，主要結(jié)構(gòu)為：一根φ219 母管，在母管周圍魚翅形分布22 根長短不同φ50 短管交錯打孔管，管外連接著φ80 篩管。打孔截面積與母管相同[1]。這樣反洗時水自下向上多角度噴射，減少反洗水對篩管單點的沖擊。這樣做的結(jié)果是使整套篩管在反洗時，不易變形和震動，反洗均勻無死角，能夠長時間運行穩(wěn)定，濾料運行時不漏失，提高過濾罐的運行效率。

2.2 堿洗的反洗工藝研究

2.2.1 存在問題

由于錦州油田的開發(fā)不斷深入，污水中化學(xué)物質(zhì)增加，處理難度不斷升高。具體表現(xiàn)為現(xiàn)有的過濾系統(tǒng)濾料板結(jié)嚴(yán)重，導(dǎo)致反洗頻次增加，處理污水效果差，耗電量和耗水量也持續(xù)增加。

2016 年對采油廠污水系統(tǒng)過濾罐內(nèi)濾料進(jìn)行清洗，共清洗兩次花費60 萬元，但是板結(jié)濾料依舊存在，生產(chǎn)問題仍無法得到解決。截至2016 年年底六個核桃殼過濾器內(nèi)濾料全部更換，共花費13.86 萬元。

2.2.2 改進(jìn)措施及效果

通過在污水處理系統(tǒng)的實驗發(fā)現(xiàn)，堿可以破壞過濾罐濾料上附著物的表面張力，降低其吸附性，能有效解決濾料板結(jié)問題。為此，在污水過濾系統(tǒng)前端新建一套過濾罐自動加堿清洗裝置，在反洗工藝流程中增加堿洗流程，可以提高過濾器整體的反洗效果，降低濾料的反洗時間。

通過實驗確定反洗最佳加堿濃度。在對比加堿濃度和進(jìn)出口壓差，以及出口含油和懸浮物后，確定最佳濃度為0.40%-0.60%，濃度過低，無法去除過濾罐濾料表面附著物，濃度過高會腐蝕金屬結(jié)構(gòu)配件，最終選擇加堿濃度0.40%，每次單罐加堿量為0.30t。

現(xiàn)場試驗表明：改工藝操作簡單，效果顯著，無需開罐操作，對原生產(chǎn)工藝無不良后果。在原有PLC 上經(jīng)過編程即可自動完成過濾罐反洗，單罐清洗時間由48 小時減少為1.3 小時，有效節(jié)省清洗時間。經(jīng)過堿洗后，現(xiàn)有核桃殼過濾罐單罐日處理量由2100m3增加到3300m3，單罐清洗成本從5 萬元降至0.05 萬元。堿洗以后，廢液進(jìn)入后端軟化系統(tǒng)繼續(xù)利用，未對環(huán)境造成污染。

全年加堿反洗成本=（加堿量×堿單價+加堿量×加堿濃度×酸單價）×12

=（0.30×1421.56+0.30×0.004×630.79）×12

=0.51 萬元

節(jié)約成本=舊清洗濾料成本+更換濾料成本-加堿反洗成本

=60+13.86-0.51

=73.35 萬元

3 現(xiàn)場應(yīng)用情況及經(jīng)濟(jì)效益分析

核桃殼過濾器改造前由于出水指標(biāo)達(dá)不到生產(chǎn)需求，通過增加前段加藥量等措施進(jìn)行水處理，所以單方水處理價格上升為0.72 元，改造后單方處理價格降為0.50 元。

節(jié)約成本=改造前后單方水處理價格差值×全年處理水量

=（0.72-0.50）×6415941×10-4

=141.15 萬元

經(jīng)濟(jì)效益=節(jié)約成本-投入資金

=141.15-70

=71.15 萬元

4 結(jié)論與建議

1.污水處理系統(tǒng)過濾罐工藝優(yōu)化通過對其頂部篩管以及底部篩板的合理改造，使其內(nèi)部達(dá)到布水均勻無死角的效果，保證了過濾水質(zhì)，改善了反洗效果，降低了維修費用及清理費用，可以對該措施進(jìn)行推廣利用。

2.過濾罐加堿反洗工藝屬能有效去除濾料附著物，降低濾料污染，減少濾料板結(jié)問題發(fā)生。同時也減少了過濾罐清洗時間，降低濾料清洗成本，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益，有很好的推廣意義。