核桃壳过滤器设计参数试验研究-上海联兵环保免费电话：400-600-5030

摘要　在辽河油田分别对核桃壳过滤器的纳污能力、过滤周期、反洗强度、反洗时间等参数进行了现场试验,提出了过滤器的成熟期和有效过滤期两个阶段的界限,并对核桃壳过滤器是否加入清洗剂反洗进行了试验对比。试验结果表明,单位体积核桃壳在一个周期内的纳污能力为34.8kg/m³,反冲洗周期为15h,反冲洗强度为9.1L/m².s,冲洗时间20min,出水含油量低于10mg/L,出水悬浮物含量低于20mg/L,加入清洗剂清洗,反洗效果明显比不加清洗剂要好。
主题词　核桃壳滤料　过滤器　设计参数　现场试验
核桃壳滤料具有亲水疏油性能,处理含油废水后容易洗涤再生,因此已广泛应用于油田的含油污水处理工程中。目前,国内有许多单位可以生产这种设备,竞争非常激烈。各单位为了增大市场占有率,都在想办法提高产品质量和出水效果,但实际结果却不太令人满意。水受污染的原因很多,水中污染物的组分也非常复杂。处理不同类型的污水需要选择不同的水处理设备,而同一类污水,由于组分及各组分所占比例不同,采用相同设备时,设计参数应当不一样。同一设备在运行初期和运行稳定期出水水质有明显差别。笔者认为,产品的设计参数应当以试验为基础。
核桃壳过滤器是一种压力容器,在行业标准SY/T0006—98《油田采出水处理设计规范》中规定了滤速(20~30m/h)、反洗强度(5~10L/m².s)、过滤周期(12~24h)、反洗时间(15~20min)。这些参数的选择范围都较大,需要制造厂根据水质的实际情况确定。为了研究这个问题,笔者做了系列试验。
试　验　内　容
在辽河油田“欢三联”某试验装置中,使用900mm核桃壳过滤器,设计流量20m³/h,滤料装填高度1.3m,体积0.8m³,采用机械搅拌,用原水反冲洗(温度65℃左右)。试验累计过滤水量14000m³,记录了压差等运行参数,通过对记录和化验数据的整理分析,试图界定这一设备的一些重要运行参数,供设计和生产部门参考。
试验结果及分析
1.滤料的成熟期
新装填的核桃壳吸附性能非常强,在过滤器运行初期,出水水质普遍较好,这一阶段称为设备的“成熟期”,它不应当成为设备的考察期。设备经过“成熟期”后运行较稳定,这时可以考察设备的各项参数,这一阶段称为“有效过滤期”。一般来说,成熟期和有效过滤期的界限比较明显,有效过滤期压力上升较快,反洗后压力降幅较小,反洗周期短;有效过滤期出水水质明显差于成熟期。
图1所示为压差、水质与累积过滤水量分布情况。从图1可见,当水量达到6378m³时,压差超过0.1MPa,出水水质开始变差,油含量从5mg/L左右上升到10mg/L,悬浮物从10mg/L左右上升到15mg/L左右,个别数据更高。笔者认为此时过滤成熟期已经完成。

2.纳污能力和反洗周期
成熟期后,当过滤压差为0.15MPa左右时进行反冲洗,过滤器又累积过滤水量7200m³,共运行288h,反冲洗19次,最长间隔时间44h,最短间隔时间9h,平均间隔时间为15h。按平均值计算,单位体积滤料在过滤周期内的截污量为0.44kg/m³(油)和1.15kg/m³(悬浮物),两者合计得出该过滤器的纳污能力为34.8kg/m³。
3.出水水质与进水水质
图2所示为出水油含量及其去除率与进水油含量的关系。从图2可以看出,出水含油可以稳定在10mg/L以下,与去除率无明显的相关性。从图3可以看出,出水悬浮物含量及其去除率同进水悬浮物的关系,除特殊情况外,出水悬浮物可控制在20mg/L以下,去除率与进水悬浮物含量呈近似相关性。

以上情况说明,进水悬浮物含量越高,滤层不能截留的悬浮物含量也越高,而出水中含油量却相对稳定。
4.滤速与压差
通过试验得出成熟期后滤速与压差的关系,同一滤速下,压差的变化实际代表了过滤周期内压差的变化,过滤时间越长压差越大。设计时可将0.1MPa作为正常值,将0.15MPa作为反冲洗控制值。
5.反洗时间
反冲洗采用滤前水,水量20m³/h,相应反冲洗强度为9.1L/m².s。观察反冲洗出水情况发现,当不加清洗剂时,反洗0~5min,反冲洗出水黑浊;反洗5 ~ 10min后,反冲洗水逐渐变清;10min后,反洗出水无明显变化。加清洗剂反冲洗时,需反洗20min,而反洗后过滤出水水质明显好于前者。图1中,当累积滤水量为9000m³时,由于使用了5mg/L清洗剂,过滤出水水质又接近初始值,说明使用清洗剂时,反冲洗效果较好。结论与建议
(1)试验结果表明,核桃壳过滤器截污能力为34.8kg/m³,反冲洗周期为15h;压力差0.1MPa为正常值, 0.15MPa作为反冲洗控制值;采用5mg/L滤料清洗剂进行反冲洗,反冲洗强度为9.1L/m².s,历时20min。过滤出水含油量可以稳定在10mg/L以下,悬浮物含量稳定在20mg/L以下。
(2)核桃壳过滤器的设计参数必须有针对性,因为不同油田,甚至同一油田的不同区块的采油废水的性质都不一样,其运行参数的选择必须以试验为基础,否则达不到预期效果。建议设计和制造单位要重视采油污水的复杂性和个性,多做试验研究,设计和制造出有针对性的水处理设备。
(3)核桃壳过滤器的设计参数、运行参数应以有效过滤期的试验参数为准。

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