摘要：隨著油田開(kāi)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(kāi)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(kāi)發(fā)效果。文中針對(duì)油田污水在處理過(guò)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(wèn)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(kāi)發(fā)的不斷深入，原油含水率不斷上升，油田采出液的來(lái)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(guò)程中，過(guò)濾罐內(nèi)濾料污染，再生困難、更換周期短等問(wèn)題。為保證油田開(kāi)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(guò)濾、橫向流除油+兩級(jí)過(guò)濾、懸浮污泥過(guò)濾、雙旋流+精細(xì)過(guò)濾。污水處理站過(guò)濾段現(xiàn)有過(guò)濾罐50座，均為雙濾料過(guò)濾罐。污水處理系統(tǒng)現(xiàn)狀見(jiàn)表1。反沖洗回收流程見(jiàn)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(guò)濾 懸浮污泥過(guò)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(guò)濾 雙旋流+精細(xì)過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)濾
合計(jì)			4.75	24	26

2、雙濾料過(guò)濾罐結(jié)構(gòu)及原理

2.1 雙濾料過(guò)濾罐結(jié)構(gòu)

雙濾料過(guò)濾罐罐上口為喇叭口式結(jié)構(gòu)或篩框結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖2。過(guò)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(guò)濾罐工作原理

含油污水經(jīng)提升泵進(jìn)入過(guò)濾罐濾層，懸浮物被濾層攔截，濾后水通過(guò)集水系統(tǒng)從排水口排出。在過(guò)濾中，過(guò)濾罐的過(guò)濾流量不變，被去除的懸浮物停留在濾床上，使過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)濾罐反沖洗方式

目前，過(guò)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(guò)濾罐存在問(wèn)題

3.1 過(guò)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(guò)濾罐濾料污染嚴(yán)重，SSF懸浮污泥過(guò)濾后的合格水，經(jīng)過(guò)兩級(jí)過(guò)濾罐進(jìn)行過(guò)濾，水中懸浮物含量增加。

3.2 過(guò)濾罐濾料流失及結(jié)構(gòu)損壞現(xiàn)象

2012年6月，對(duì)過(guò)濾罐設(shè)備開(kāi)罐情況、水質(zhì)情況進(jìn)行檢查，在開(kāi)罐檢查中發(fā)現(xiàn)，葡一聯(lián)含油污水處理站6座二次過(guò)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(guò)濾罐濾料流失20cm；2#污水處理站有2座過(guò)濾罐濾料流失20cm，有1座過(guò)濾罐下集水管腐蝕，1座過(guò)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(guò)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(guò)濾罐下集水管腐蝕嚴(yán)重。

4、分析存在問(wèn)題的原因

4.1 硫化物的影響

含油污水中，S、S^2-、SO₄^2-是硫的主要存在的方式，S、SO₄^2-都能在硫酸鹽還原菌的作用下還原成S^2-。水中的S^2-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(guò)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(guò)濾難度不斷加大，雙濾料過(guò)濾罐出現(xiàn)不適應(yīng)性，影響過(guò)濾效果。在低溫條件下集輸?shù)暮�油污水，小�?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(jiàn)，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(guò)濾通道的減少，過(guò)濾器納污能力下降和反沖洗效果變差，此過(guò)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(wèn)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(wèn)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(guò)濾罐反沖洗進(jìn)口管線上開(kāi)口（帶壓開(kāi)孔），安裝DN50管線及閥門(mén)，作為熱洗水的進(jìn)口；利用過(guò)濾罐反沖洗出口作為排污口。

原理及方法：用鍋爐車(chē)往過(guò)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(guò)過(guò)濾罐出口排出，通過(guò)此方法達(dá)到濾料有效再生的目的，見(jiàn)圖3。

通過(guò)高溫?zé)嵯春螅�可有效去除濾料表層的油污。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(kāi)，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(guò)濾罐，濾罐需要每年進(jìn)行一次濾料再生，一座過(guò)濾罐濾料再生需資金5萬(wàn)元，全廠每年濾料再生費(fèi)用需250萬(wàn)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(wàn)元，全廠50座過(guò)濾罐年購(gòu)買(mǎi)清洗劑需費(fèi)用約30萬(wàn)元，總計(jì)需費(fèi)用130萬(wàn)元。當(dāng)年可節(jié)省資金120萬(wàn)元。二年后，每年可節(jié)省資金220萬(wàn)。

7、結(jié)論

1）高溫?zé)嵯捶绞椒�合油田現(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�，試�?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。