污水深度处理过滤罐反冲洗工艺的优化

李海军，曾儒永，周国华

（中海石油（中国）有限公司 湛江分公司，广东 湛江 524057）

污水深度处理过滤罐反冲洗工艺的优化

李海军，曾儒永，周国华

（中海石油（中国）有限公司 湛江分公司，广东 湛江 524057）

针对油田污水深度处理设备运行一段时间后出现的过滤罐过流量下降、反冲洗后短时间内污水含油量偏高等现象，对过滤罐的反冲洗工艺进行了调整，考察了反冲洗压力、反冲洗周期、反冲洗程序对过滤罐过滤效果的影响。试验结果表明：最佳反冲洗压力为250 kPa，在此条件下滤料的更换周期长达半年之久，过流量约为310 m3/h；最佳反冲洗周期为35 min；调整后的反冲洗程序为在每次反冲洗前先不提起盖板，使滤料在压缩状态下水冲洗5 min，水冲洗完成后再开始正常的气、水反冲洗过程。调整反冲洗程序后过滤罐出口污水含油量下降了6 mg/L，平均值为8 mg/L。

过滤罐；污水深度处理；反冲洗工艺；优化

南海某油田已开采了20年，目前已进入高含水后期，采出液的含水率逐渐增大，加之国家对环保要求的提高，使油田含油污水处理后达标排放变得越来越困难。因此，该油田增加了污水深度处理设备，将生产污水进行深度处理，除去污水中的杂质和油污，以满足生产用水处理后排放及回注的要求［1-6］。依据厂家的设计要求安装污水深度处理设备后，运行初期处理效果较好［7］，运行半年后处理效果逐渐变差，主要表现在过滤罐的过流量下降，相比运行初期下降了30 m3/h；过滤罐的滤料有损失，反冲洗再生效果变差；反冲洗后短时间内污水含油量偏高，可达30 mg/L。

针对上述情况，本工作对过滤罐的反冲洗工艺进行了调整，考察了反冲洗压力、反冲洗周期、反冲洗程序对过滤罐过滤效果的影响，确定了过滤罐反冲洗的最优工艺条件。

1 原过滤罐反冲洗工艺参数

过滤罐反冲洗工艺参数为［8］：反冲洗压力200 kPa，反冲洗周期30 min，反冲洗程序采取先气冲再水冲的方式，其中气冲时间2 min，水冲时间1 min，交替进行4次，最后收尾水冲3 min。过滤罐反冲洗的流程见图1。反冲洗周期的界定：以1号过滤罐进行反冲洗作为开始，其余5个过滤罐正常进行过滤作业，直到6个过滤罐顺序反冲洗各一次为一个反冲洗周期。图1中只以3个过滤罐为例。过滤罐的设计过流量约为280 m3/h，处理后污水含油量为10 mg/L。

图1 过滤罐反冲洗的流程

2 过滤罐反冲洗工艺的优化

2.1 过滤罐反冲洗压力的确定

在过滤罐反冲洗的过程中，反冲洗压力主要影响过滤罐内部滤料的再生效果及过流量的大小［9-10］。反冲洗压力对过滤罐出口污水含油量的影响见图2。由图2可见：随着反冲洗压力的逐渐提高，污水含油量逐渐下降后略有提高；当反冲洗压力为250 kPa时，污水含油量最低。故本试验最佳反冲洗压力为250 kPa。

图2 反冲洗压力对过滤罐出口污水含油量的影响

过滤罐的过流量随反冲洗压力的变化曲线见图3。理论上反冲洗压力越小，过流量应该越大，但由图3可见：当反冲洗压力为200 kPa时，过流量最低，约为280 m3/h；当反冲洗压力为240 kPa时，过流量最高，约为320 m3/h。这是因为反冲洗压力过小时，影响了滤料的再生效果，导致滤料堵塞，造成过滤罐的过流量偏低；但反冲洗压力过大时，会损伤滤料，缩短滤料的更换周期，增加成本。综合考虑，本试验选择反冲洗压力为250 kPa。在此条件下滤料的更换周期长达半年之久，过流量约为310 m3/h。

图3 过滤罐的过流量随反冲洗压力的变化曲线反冲洗压力/kPa：a 190；b 200；c 210；d 220；e 230；f 240；g 250；h 260

2.2 过滤罐反冲洗周期的确定

过滤罐的反冲洗周期主要与过滤前水质和出水水质执行的标准有关，出水水质需满足低渗透油层注水水质标准的要求，低渗透油层注水水质参照SY/T 5329—1994《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》［11］。在反冲洗压力为250 kPa的条件下，过滤罐反冲洗周期对处理后污水含油量的影响见图4。由图4可见：当反冲洗周期为45 min时，平均污水含油量为17 mg/L；反冲洗周期为35 min和25 min时，平均污水含油量为8 mg/L；反冲洗周期为30 min时，平均污水含油量为14 mg/L。考虑到反冲洗周期为25 min时，反冲洗频率过高，会影响过滤罐内滤料的再生效果及使用寿命。故本试验反冲洗周期选择为35 min。

图4 过滤罐反冲洗周期对处理后污水含油量的影响反冲洗周期/min：25；30；35；45

2.3 过滤罐反冲洗程序的调整

试验中发现每个过滤罐在反冲洗完成后投用的十几秒内均会出现短暂的处理后污水含油量略高的状况，污水含油量会高达14 mg/L。这与过滤罐的反冲洗程序有关，过滤罐正常过滤及反冲洗状态的原理图［12］见图5。

图5 调整前过滤罐正常过滤及反冲洗状态的原理图

由图5可见，过滤罐的反冲洗程序是先将盖板提起，然后采用先气冲再水冲的方式进行冲洗，气、水冲洗后，过滤罐内滤料处于杂乱状态，反冲洗过程中会存在一定的死角，部分杂质、油污未被彻底清除，导致过滤罐投用后滤料周围松动的油污被携带至过滤罐出口，使污水含油量升高。针对此种情况，调整了反冲洗程序，在每次反冲洗前先不提起盖板，使滤料在压缩状态下水冲洗5 min，这样将过滤滞留的油污和杂质排挤到滤料的外部，通过水冲洗将其除去，水冲洗完成后再开始正常的气、水反冲洗过程。过滤罐反冲洗程序调整前后污水含油量的比较见图6。由图6可见，过滤罐反冲洗程序调整后，污水含油量平均降低了6 mg/L，平均为8 mg/L。

图6 过滤罐反冲洗程序调整前后污水含油量的比较调整前；调整后

3 结论

a）在油田污水深度处理过程中，随着过滤罐反冲洗压力的逐渐提高，污水含油量逐渐下降后略有提高；最佳反冲洗压力为250 kPa，在此条件下滤料的更换周期长达半年之久，过流量约为310 m3/h。

b）最佳反冲洗周期为35 min。

c）调整的反冲洗程序为在每次反冲洗前先不提起盖板，使滤料在压缩状态下水冲洗5 min，水冲洗完成后再开始正常的气、水反冲洗过程。调整反冲洗程序后过滤罐出口污水含油量下降了6 mg/ L，平均为8 mg/L。

［1］ 田军，谢阳. 油气田采出水深度处理和利用技术［J］.油气田地面工程，1998，17（6）：28 - 31.

［2］ 杨胜，刘向荣，田鲁兴. 污水深度处理系统在油田污水处理中的应用［J］.油气田环境保护，2002，12 （3）：29 - 32.

［3］ 陈进富.油田采出水处理技术与进展［J］. 环境工程，2000，8（1）：18 - 20.

［4］ 杨云霞，张晓健. 我国主要油田污水处理技术现状及问题［J］. 油气田地面工程，2001，20（1）：4 - 5.

［5］ 冯鹏邦. 浮选柱用于油田回注水处理的研究［J］. 油气田环境保护，1994，4（1）：4 - 7.

［6］ 张钧编.海上采油工程手册［M］. 北京：石油工业出版社，2001：941 - 953.

［7］ 邹启贤，陆正禹. 油田污水处理综述［J］. 工业水处理，2001，21（8）：1 - 3.

［8］ 向学会.污水站过滤罐反冲洗参数优化［J］.油气田地面工程，2011（4）：51 - 52.

［9］ 邵军. 污水处理站反冲洗自控技术［J］. 油气田地面工程，2005，24（7）：24 - 27.

［10］ 卢瑜林.核桃壳滤料污染后的清洗再生［J］. 油气田地面工程， 2004，23（2）：25 - 28.

［11］ 胜利石油管理局地质科学研究院.SY/T 5329—1994碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法［S］.北京：中国标准出版社，1994.

［12］ 于静辉，李清德，邢晓.自动反冲洗过滤器控制系统的改进［J］.液压与气动，2002，12（8）：44 - 45.

（编辑 祖国红）

Process Optimization of Filter Tank Backwashing for Wastewater Advanced Treatment

Li Haijun，Zeng Ruyong，Zhou Guohua
（Zhanjiang Branch of CNOOC，Zhanjiang Guangdong 524057，China）

Aiming at the device problems in advanced treatment of oilfi eld wastewater，such as the excess fl ow decrease of fi lter tank in operation and the higher oil content of the effl uent after backwashing for a short time，the backwashing process of filter tank was adjusted and the effects of backwashing pressure，backwashing cycle and backwashing procedure on filtration were investigated. The test results indicate that：The optimum backwashing pressure is 250 kPa，under which the replacement cycle of fi lter materials is up to half a year and the excess fl ow is about 310 m3/h；The optimum backwashing period is 35 min. The backwashing process is adjusted as follows：Before each time of backwashing，the compressed fi lter materials are water-washed for 5 min with the cover closed，after that the normal gas-water backwashing process can be started. After the adjustment，the oil content of the fi lter tank effl uent is decreased by 6 mg/L and the average value is 8 mg/L.

fi lter tank；wastewater advanced treatment；backwashing process；optimization

X703

A

1006 - 1878（2015）01 - 0055 - 04

2014 - 07 - 24；

2014 - 10 - 15。

李海军（1987—），男，黑龙江省海林市人，大学，助理工程师，电话 13828260742，电邮 xingehaijun2008@163.com。