摘 要:文章介绍了双向过滤器的基本原理、结构、设计参数及在大庆油田进行污水处理的应用情况,分析存在问题与原因,提出了可行的两种改造方案。
关键词:双向过滤器;污水处理;基本原理;结构;应用情况;问题;改造方案
双向过滤器自1991 年在大庆油田投入使用以来,共建设有19 个污水站,应用了181 台,为大庆油田的污水处理做出了突出的贡献。但随着时间的推移,这些双向过滤器在应用中也逐渐暴露出一些问题。对此我们对双向过滤器在大庆油田的应用情况进行了调查。
1 基本原理及结构
双向过滤器是采用上下同时进水,经滤层过滤后从罐体中间出水的结构来达到过滤目的的一种过滤器,如图1 所示。在实际应用中,经常采用二级串联使用,即一次、二次过滤。为防止滤料被下进水冲起,上下进水的流速应达到一定的比率,通常这一比率是通过微机控制电动阀门的开度来完成的。过滤到一定周期后,需要对滤罐进行反洗,使滤料再生,反洗的过程一般也是由微机控制完成的。
双向过滤器采取双向过滤方式,具有滤速高,占地小的优点;采用的滤料级配使其具有拦污容量大,过滤周期长的优点;采用微机控制可降低工人的劳动强度,提高过滤效果,避免人为的操作失误对设备造成损坏。
2 设计参数
双向过滤器在应用中常采用二级过滤形式,典型的设计参数如表1 :
3 应用现状
通过对大庆油田采油一厂至六厂所有采用双向过滤器的污水站进行的调查。听起各站的站长、岗长、技术员和值班人员的介绍、现场勘查、实际操作、测量等多种调查手段,力求真实完整地反映双向过滤器在大庆油田的应用现状。
4 运行中存在的问题
4.1 出水指标:双向过滤器主要应用在油田污水的深度处理方面,出水含油量应低于8mgPL ,悬浮物含量低于3mgPL。某些站存在着出水水质不合格的现象,有的站出于过滤器内部滤料全部跑失,甚至出现了出水和来水水质一样的现象。
4.2 自动化方面:过滤时要保证115∶1 的滤速比,没有自动控制系统就难以执行。由于是并联运行,如果1 台过滤器出现了问题,其他的过滤器也将保证不了这个滤速比,也就难以保证滤后水的水质。而现在油田的双向过滤器的自动控制存在着不同程度的问题:自动控制的电机损坏频繁,易损件多,价格高,以电动球阀为例:其皮带轮每几个月就要更换1 次,最小规格的也就是最便宜就300 多元,贵的要上千元;信号传递不稳定,有失真现象;微机控制程序经常出现故障,例如软件问题,当软件出现问题后,很难找到原软件设计人员,由于不兼容,只得重新开发,费用昂贵,即使找到原软件设计人员,至少也要花费2 万多元来更新。当自动化系统出现故障,工人只能凭借经验来手动操作,难以保证出水水质。
4.3 过滤器维修频繁,过滤器中的筛筐和中部的出水筛管损坏频繁,具体表现为变形,与罐体焊接处被撕裂。
4.2 无烟煤滤料易破碎,有穿过筛管和筛筐的现象,造成水质的不合格,有的站的出水中含有肉眼可见的黑色杂质。破碎的无烟煤还阻塞筛管和筛筐的现象,造成过滤器内部水流阻力的增加,水头损失升高,滤速降低,处理量降低。
4.5 过滤器在过滤和反冲时有跑料现象,导致跑料的直接原因就是筛筐和筛管的损坏。
4.6 过滤器上的阀门存在关不严的现象,主要是从滤罐中跑出来的滤料对阀门的磨损作用和阀门开动频繁所造成的,有的站1a 更换各类阀门100 多件。
5 双向过滤器的改造方案
经过缜密的调查和研究后,在保证油田回注水水质和节省资金的前提下,提出了以下两种改造方案:
5.1 由于双向流过滤器的罐体较高,利用这一特征,我们将整个罐体分为两个部分,上下两部分均用核桃壳滤料,并且加两个搅拌器,具体形式如图所示。这种方案可达到40mPh的滤速,高于双向过滤器的滤速。
具体的改造内容是:在罐体中间位置加一封头,将罐体分为上下2 个部分,增加2 个搅拌器,改造原来的上下进水管及出水筛管。同时增加进水筛管1 个。
这种方案的优点是滤速高,核桃壳滤料的处理效果稳定,技术成熟。缺点是下罐搅拌器的密封问题较难解决,另外侧向搅拌技术有待试验。
5.2 将罐体分为两个部分,上部分滤料采用核桃壳滤料,在上部加1 个搅拌器;下部分滤料采用石英砂或多层滤料(石英砂+ 磁铁矿) ,不加搅拌器。
具体的改造内容是:在罐体中间焊一封头,将罐体为分上下2 个部分,在上罐采用核桃壳滤料,增加1 个搅拌器,在下罐采用石英砂滤料,改造原来上下进水管及出水筛管。同时增加进水筛管1 个。这种方案的优点是滤速高, 可达30mPh ,能满足原有设计处理量的要求。
这2 种方案,均无须扩建,改造的工作量小,可充分利用原来的土建设施,机电设备,泵阀等,节省资金;在技术方面,核桃壳和石英砂滤料在油田的应用效果很好,技术成熟,出水水质可以达到大庆油田含油污水深度处理的指标要求,处理量高于原双向过滤器,提高82 %(或36 %) ,相当于再建半个站。
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