1.核桃殼過濾器應用現狀　　
　　油氣田采出水處理中目前采用的核桃殼過濾器,多采用機械攪拌式反沖洗方式,即通過深入濾罐內的葉輪高速旋轉,在葉輪中心部位形成低壓區,從而造成葉輪外沿向其中心部位翻騰的流態,帶動介質的翻騰,使介質顆粒間相互碰撞、摩擦,達到除去其表面所吸附污油的目的,使介質最大限度地恢復到原始狀態。
　　雖然機械攪拌式核桃殼過濾器具有結構簡單、操作方便等諸多優點,但是從各廠家生產的核桃殼過濾器在各油田的使用情況來看仍存在一些問題。
　　一是上篩網在運行中屢屢出現堵塞甚至沖翻的情況,特別是在進口含油量較高的情況下,更容易出現這種現象。分析起來,除了進口含油量可能過高,致使油污堵塞了篩網孔隙外,還有另一個內在的原因,那就是由于葉輪旋轉形成的旋轉流態對濾罐下部的沖刷作用,使濾罐下部不易堵塞,而流體對濾罐上部的沖刷作用比下部要小得多,因而介質中的小顆粒便高速嵌入上篩網縫隙中,當上部的堵塞率達到一定程度之后,其上下部便形成了一個很大的壓差,直到將上篩網沖翻。同時,在這種方式的反沖洗過程中,其核桃殼介質是充滿整個濾罐空間,故介質中的小顆粒便很容易嵌入篩網的縫隙中,從而加劇了上篩網的堵塞現象。例如,我廠生產的GLW180/0.6-2過濾器,于1999年11月在江漢油田王一站投產運行后,2000年2月下旬,王一站工作人員反映反沖洗排污不暢,壓力表顯示壓力已達到0.7MPa,超過了設計壓力上限0.6MPa,濾罐因此時常憋壓。經打開罐體,發現黑黑的一層油浮在罐體上表面,從罐體下部放了一部分水后,露出了上篩網,拆下檢查,發現介質將整個上篩網堵塞。
　　二是由于介質采用邊攪拌邊沖洗,或者先攪拌后沖洗方式,因此需要大量的干凈水用來保證足夠的沖洗時間和強度;同時,因介質反洗不夠徹底,在介質使用一段時間后往往需要投加昂貴的化學藥劑以幫助清洗,因此還要解決由此帶來嚴重的排放問題。即便如此,鈣鹽、鎂鹽、鋇鹽和其它化學藥劑的加入,將不可避免地加快介質的板結,濾床的淤塞,最后導致介質的報廢和以高費用為代價的更換。
    為了克服常見的機械攪拌式核桃殼過濾器裝置在油田使用中出現的問題,2002年以來,在中國石化集團公司的支持下,我廠與有關油氣田、科研院校合作,吸收引進現階段國內外最先進的核桃殼介質反洗技術-體外搓洗技術,開發研制了GLC-320體外搓洗式過濾器。現將其主要參數、主要結構、工作原理、主要特點及試驗情況與應用前景作一簡要介紹。以期在油氣田水處理領域,與同行交流。
    2.GLC-320體外搓洗式過濾器簡介　　
    在油氣田水處理領域,核桃殼介質具有其它介質無法比擬的優點:化學性能穩定,硬度高,耐磨性好;直接可用濾前水反洗,可不需借助氣體和化學活性藥劑,且反洗強度低、效果好;吸附能力較強,親水性好且抗油浸。所以GLC-320體外搓洗式過濾器裝置仍然采用經過加工處理的核桃殼作為過濾介質,但徹底放棄了傳統的機械攪拌反沖洗方式設計并擁有專利權的“體外搓洗式”介質沖洗裝置,可在反沖洗時反復高速循環利用。這種沖洗作用,完全破碎了聚集在介質周圍的油粒子,使油和雜質通過分離篩網并排放出去,從而完成介質沖洗和再生。
    2.1　過濾器的主要技術參數　　
    GLC-320體外搓洗式過濾器主要參數如表1。
                     
    2.2　過濾器的結構　　
    GLC-320體外搓洗式過濾器主要由過濾罐(filter1、filter2)、閥門(01～15)、搓洗罐外殼(16)和分離網(17)、介質泵(18)、管線(19)、儀器儀表系統(20)和電器控制系統(21)等部分組成。所有構件置于一個撬塊上,如圖1、2所示。
    2.3　過濾器的工作原理　　
    GLC-320體外搓洗式過濾器的運行是根據過濾機理,在電氣控制系統和儀器儀表系統的控制下完成的。其控制兼有壓差控制和定時控制雙重功能。隨著時間的延長,當濾層壓差達到一定值時,即進入反洗狀態;當壓差未達到設定值但過濾時間達到設定值時,設備也進入反洗狀態,在反洗過程中也受壓差控制和時間控制。當反洗壓差達到一定值即停止反洗,當或達到設定時間時停止反洗,并進入下一流程。其運行過程為過濾→搓洗→反洗→清洗→延時,并循環往復。各流程段分述如下:
    2.3.1　過濾　　
    過濾期間,前級供水泵向過濾器提供污水,進口閥門[(01)或(04)]和出口閥門[(08)或(12)]打開,進入的水通過過濾介質時,懸浮物、油和污物被過濾出來,留在濾床上,凈水則通過篩網流出濾罐,過濾介質被篩網擋住。
              
                       
    2.3.2　搓洗
    搓洗的目的在于擊碎濾床,形成介質和水的流體,并分離介質上吸附的油和污物。
    搓洗時,介質泵(18)啟動,泵進出口管線閥門[(02)和(07)]或[(03)和(13)]打開,污水和介質從濾罐的上部流出,經過介質泵進入搓洗罐,然后返回過濾罐。
    2.3.3　反洗
    介質經搓洗循環后,反洗排污閥門(10)打開,過濾器開始反沖洗。
    在反沖洗過程中,被搓洗分離出來的油和污物隨反沖洗水從搓洗罐內的篩網排出,反沖洗流量由流量控制閥控制。介質則被搓洗罐內的篩網擋住,隨另一部分水流回罐內。在反沖洗過程中,介質泵的用水來自過濾器濾前或濾后的供水泵。
                    
    2.3.4　清洗　　
    反洗結束以后,管道內仍停留有部分介質。這時,介質泵(18)仍然打開,泵出口管線閥門[(02)或(03)]和介質回收閥門[(06)或(14)]打開。在設定的時間內,介質被清洗過濾罐內,然后進入延時流程。
    2.3.5　延時　　
    在延時階段,所有過濾器閥門都關閉,濾罐內的介質得以沉淀下來,并蓋住出口管道,為接下來的正常過濾作好準備。
    2.4　技術關鍵　　
    (1)由兩臺過濾罐共用一臺搓洗罐,實現介質的反洗。反洗時介質通過介質泵提升進入搓洗罐,水力搓洗將介質上截留的油和懸浮物固體顆粒脫落,污物從搓洗罐排污口排出,介質則經搓洗罐進口—搓洗罐內—搓洗罐介質出口—控制閥—過濾罐—控制閥—介質泵—搓洗罐進口進行循環搓洗再生;
    (2)反洗時,反洗用水從過濾罐底部不斷補充,當反洗完成后補充用水才得以停止;
    (3)介質在反洗完成后,設有一介質回收管路(見上文的清洗流程),可以避免介質在管線內的停留;
    (4)搓洗罐內安裝的篩網具有一定的抗壓強度。由于通過搓洗罐內的水經過介質泵的提升仍含有一定量的介質。因此,搓洗罐內安裝的篩網必須要有一定的抗壓強度才能承受住較高的水壓造成的沖擊作用。
    2.5　技術優點　　
    (1)采用單一的核桃殼濾床,無需其它介質;
    (2)每次反沖洗循環后,過濾介質和濾床回到原工作狀態;
    (3)由于介質在介質沖洗裝置里不停地循環,因此介質不會膠結或板結在一起,無需人工沖洗濾床、更換濾料和有關的停機,費用大大降低;
    (4)每次反沖洗時,過濾器罐體和管道隨核桃殼沖洗干凈,消除了死角,防止了細菌滋生;
    (5)獨特的反沖洗方法可使用工業用水來進行反沖洗。無需一定用濾后水進行反沖洗;
    (6)反沖洗用水量僅為處理量的5%左右,可顯著減少存貯反沖洗用水和為獲得反沖洗用水產生的處理的費用;
    (7)由于反沖洗徹底,不需要加入昂貴的化學藥劑,可節省藥劑、采購藥劑的人力以及因投加藥劑增加的水處理費用;
    (8)在正常工作條件下,不需要更換介質,只需每年加入大約10%的介質以補充損耗,成本很低;
    (9)裝置緊湊,占用體積小。
    3　試驗情況與應用前景
    GLC-320體外搓洗式過濾器于2002年初完成樣機試制,在進行室內試驗后,于當年10月在某油氣田進行了工業性試驗。現場試驗數據見下表2。　　
    現場試驗結果表明,GLC-320體外搓洗式過濾器達到了設計要求,能滿足處理油氣田含油污水的需要。具有工藝流程先進、布局緊湊、自動化程度高等特點。經過在油田連續使用證明,介質沒有出現板結的現象,表明這種介質的沖洗方式合理,介質的清洗是徹底的。加上采用了先進的防腐工藝,裝置運行至今,經受了多種介質腐蝕的考驗,一直運行正常。它除用于陸上油氣田含油污水處理外,對要求占地小的海上油氣田比機械攪拌式核桃殼過濾器裝置更有優勢,對工業水處理的其它領域也有廣泛的使用價值。總而言之,這種裝置是值得推廣的環保設備。