1.核桃殼過濾器應(yīng)用現(xiàn)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(nèi)的葉輪高速旋轉(zhuǎn),在葉輪中心部位形成低壓區(qū),從而造成葉輪外沿向其中心部位翻騰的流態(tài),帶動介質(zhì)的翻騰,使介質(zhì)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(zhì)最大限度地恢復(fù)到原始狀態(tài)。
　　雖然機械攪拌式核桃殼過濾器具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便等諸多優(yōu)點,但是從各廠家生產(chǎn)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(wǎng)在運行中屢屢出現(xiàn)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(xiàn)這種現(xiàn)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(wǎng)孔隙外,還有另一個內(nèi)在的原因,那就是由于葉輪旋轉(zhuǎn)形成的旋轉(zhuǎn)流態(tài)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(zhì)中的小顆粒便高速嵌入上篩網(wǎng)縫隙中,當(dāng)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(wǎng)沖翻。同時,在這種方式的反沖洗過程中,其核桃殼介質(zhì)是充滿整個濾罐空間,故介質(zhì)中的小顆粒便很容易嵌入篩網(wǎng)的縫隙中,從而加劇了上篩網(wǎng)的堵塞現(xiàn)象。例如,我廠生產(chǎn)的GLW180/0.6-2過濾器,于1999年11月在江漢油田王一站投產(chǎn)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(shè)計壓力上限0.6MPa,濾罐因此時常憋壓。經(jīng)打開罐體,發(fā)現(xiàn)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(wǎng),拆下檢查,發(fā)現(xiàn)介質(zhì)將整個上篩網(wǎng)堵塞。
　　二是由于介質(zhì)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(zhì)反洗不夠徹底,在介質(zhì)使用一段時間后往往需要投加昂貴的化學(xué)藥劑以幫助清洗,因此還要解決由此帶來嚴(yán)重的排放問題。即便如此,鈣鹽、鎂鹽、鋇鹽和其它化學(xué)藥劑的加入,將不可避免地加快介質(zhì)的板結(jié),濾床的淤塞,最后導(dǎo)致介質(zhì)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(xiàn)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(guān)油氣田、科研院校合作,吸收引進現(xiàn)階段國內(nèi)外最先進的核桃殼介質(zhì)反洗技術(shù)-體外搓洗技術(shù),開發(fā)研制了GLC-320體外搓洗式過濾器?，F(xiàn)將其主要參數(shù)、主要結(jié)構(gòu)、工作原理、主要特點及試驗情況與應(yīng)用前景作一簡要介紹。以期在油氣田水處理領(lǐng)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(lǐng)域,核桃殼介質(zhì)具有其它介質(zhì)無法比擬的優(yōu)點:化學(xué)性能穩(wěn)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(xué)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(jīng)過加工處理的核桃殼作為過濾介質(zhì),但徹底放棄了傳統(tǒng)的機械攪拌反沖洗方式設(shè)計并擁有專利權(quán)的“體外搓洗式”介質(zhì)沖洗裝置,可在反沖洗時反復(fù)高速循環(huán)利用。這種沖洗作用,完全破碎了聚集在介質(zhì)周圍的油粒子,使油和雜質(zhì)通過分離篩網(wǎng)并排放出去,從而完成介質(zhì)沖洗和再生。
    2.1　過濾器的主要技術(shù)參數(shù)　　
    GLC-320體外搓洗式過濾器主要參數(shù)如表1。
                     
    2.2　過濾器的結(jié)構(gòu)　　
    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(wǎng)(17)、介質(zhì)泵(18)、管線(19)、儀器儀表系統(tǒng)(20)和電器控制系統(tǒng)(21)等部分組成。所有構(gòu)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(jù)過濾機理,在電氣控制系統(tǒng)和儀器儀表系統(tǒng)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(dāng)濾層壓差達到一定值時,即進入反洗狀態(tài);當(dāng)壓差未達到設(shè)定值但過濾時間達到設(shè)定值時,設(shè)備也進入反洗狀態(tài),在反洗過程中也受壓差控制和時間控制。當(dāng)反洗壓差達到一定值即停止反洗,當(dāng)或達到設(shè)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(huán)往復(fù)。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(zhì)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(wǎng)流出濾罐,過濾介質(zhì)被篩網(wǎng)擋住。
              
                       
    2.3.2　搓洗
    搓洗的目的在于擊碎濾床,形成介質(zhì)和水的流體,并分離介質(zhì)上吸附的油和污物。
    搓洗時,介質(zhì)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(zhì)從濾罐的上部流出,經(jīng)過介質(zhì)泵進入搓洗罐,然后返回過濾罐。
    2.3.3　反洗
    介質(zhì)經(jīng)搓洗循環(huán)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(nèi)的篩網(wǎng)排出,反沖洗流量由流量控制閥控制。介質(zhì)則被搓洗罐內(nèi)的篩網(wǎng)擋住,隨另一部分水流回罐內(nèi)。在反沖洗過程中,介質(zhì)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(jié)束以后,管道內(nèi)仍停留有部分介質(zhì)。這時,介質(zhì)泵(18)仍然打開,泵出口管線閥門[(02)或(03)]和介質(zhì)回收閥門[(06)或(14)]打開。在設(shè)定的時間內(nèi),介質(zhì)被清洗過濾罐內(nèi),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(guān)閉,濾罐內(nèi)的介質(zhì)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(zhǔn)備。
    2.4　技術(shù)關(guān)鍵　　
    (1)由兩臺過濾罐共用一臺搓洗罐,實現(xiàn)介質(zhì)的反洗。反洗時介質(zhì)通過介質(zhì)泵提升進入搓洗罐,水力搓洗將介質(zhì)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(zhì)則經(jīng)搓洗罐進口—搓洗罐內(nèi)—搓洗罐介質(zhì)出口—控制閥—過濾罐—控制閥—介質(zhì)泵—搓洗罐進口進行循環(huán)搓洗再生;
    (2)反洗時,反洗用水從過濾罐底部不斷補充,當(dāng)反洗完成后補充用水才得以停止;
    (3)介質(zhì)在反洗完成后,設(shè)有一介質(zhì)回收管路(見上文的清洗流程),可以避免介質(zhì)在管線內(nèi)的停留;
    (4)搓洗罐內(nèi)安裝的篩網(wǎng)具有一定的抗壓強度。由于通過搓洗罐內(nèi)的水經(jīng)過介質(zhì)泵的提升仍含有一定量的介質(zhì)。因此,搓洗罐內(nèi)安裝的篩網(wǎng)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(shù)優(yōu)點　　
    (1)采用單一的核桃殼濾床,無需其它介質(zhì);
    (2)每次反沖洗循環(huán)后,過濾介質(zhì)和濾床回到原工作狀態(tài);
    (3)由于介質(zhì)在介質(zhì)沖洗裝置里不停地循環(huán),因此介質(zhì)不會膠結(jié)或板結(jié)在一起,無需人工沖洗濾床、更換濾料和有關(guān)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(yè)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(chǎn)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(xué)藥劑,可節(jié)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(zhì),只需每年加入大約10%的介質(zhì)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(yīng)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(nèi)試驗后,于當(dāng)年10月在某油氣田進行了工業(yè)性試驗?，F(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)見下表2。　　
    現(xiàn)場試驗結(jié)果表明,GLC-320體外搓洗式過濾器達到了設(shè)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(jīng)過在油田連續(xù)使用證明,介質(zhì)沒有出現(xiàn)板結(jié)的現(xiàn)象,表明這種介質(zhì)的沖洗方式合理,介質(zhì)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(jīng)受了多種介質(zhì)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(yōu)勢,對工業(yè)水處理的其它領(lǐng)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(huán)保設(shè)備。