新型過濾與分離技術(shù)在油田含油污水中的應(yīng)用

摘要：改性纖維絲濾料技術(shù)是近年來應(yīng)用在油田合油污水的新型過濾及分離技術(shù)，具有占地面積少、過濾精度高等特點(diǎn)。特別是改進(jìn)的過濾器選用改性纖維球?yàn)V料，經(jīng)過改性處理可將纖維濾料由親油型改變?yōu)橛H水型。該技術(shù)應(yīng)用于油田含油污水的精細(xì)過濾，纖維球不易粘油，便于反洗再生、過濾精度高。室內(nèi)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果證明，新型含油污水過濾與分離技術(shù)特別適用于低滲透油藏的注入水處理，具有過濾效果好、再生率高、過濾器占地面積少等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：注入水處理新型過濾器；含油污水；改性纖維絲濾料技術(shù)；濾料；再生率

中圖分類號(hào)：TQ085文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009－2374(2009)12－0038－02

長期以來，我國油田含油污水回注一直采用石英砂過濾器、核挑殼過濾器、雙濾料過濾器、膜過濾器等，特別在低滲透油層，注水用精細(xì)過濾技術(shù)一直沒有突破，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到低滲透油層的注水要求。

改性纖維絲濾料技術(shù)是近年來應(yīng)用在油田含油污水的新型過濾及分離技術(shù)，由此研制的含油污水處理新設(shè)備——WXLG改性纖維球過濾器，具有處理精度高、占地面積少、再生能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于油田含油污水精細(xì)過濾未置級(jí)。該過濾器選用的纖維球?yàn)V料，是由經(jīng)過新的化學(xué)配方合成的特種纖維絲做成，其主要特點(diǎn)是經(jīng)過本質(zhì)的改性處理將纖維濾料由親油型改變?yōu)橛H水型。該技術(shù)應(yīng)用于油田含油污水的精細(xì)過濾，纖維球不易粘油，便于反洗再生、過濾精度高。

一、改性纖維球過濾器的特點(diǎn)和適應(yīng)范圍

作為壓力式過濾器中最新型的污水精細(xì)處理設(shè)備的改性纖維球過濾器是油田含油污水精細(xì)過濾技術(shù)一次突破，它具有以下新的特點(diǎn)：

1改性纖維球絲徑細(xì)，比表面積大，比表面積高達(dá)2000m²／g。由于纖維絲徑細(xì)的特點(diǎn)，它疊加后濾層孔隙小，而疊加后濾層孔隙度在80％以上，對(duì)懸浮物的攔截作用比其他濾料都優(yōu)良，因此對(duì)低滲透油藏的注入水處理尤為理想；對(duì)高懸浮物水的排放和回用有要求的過濾更加適用。

2對(duì)纖維絲進(jìn)行了改性處理，使它具有了親水疏油的特性，不管改性纖維絲粘上純油還是含油污水，遇水時(shí)水分子都能滲透到改性纖維絲表面，形成一層水膜，將纖維絲和油隔開；反洗時(shí)能將粘附在其表面的原油清洗干凈，反洗再生性能特別好。

3下沉到罐底，上松下緊濾層孔隙結(jié)構(gòu)好；改性纖維球?yàn)V料運(yùn)行時(shí)濾層孔隙率沿水流的方向逐漸變小，形成了比較理想的濾料上大下小的孔隙分布狀態(tài)，攔截作用增強(qiáng)，過濾效果好。

過濾是油田注入水凈化處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。過濾器不僅適用于油田含油污水的精細(xì)過濾，也適用于其他工業(yè)廢水的精細(xì)處理：(1)適用于油田含油污水回注的粗、中、精細(xì)過濾及油田、煉油廠污水的外排處理；(2)適用于鋼鐵、熱電、造船、造紙、醫(yī)藥、化工行業(yè)的循環(huán)水、外排水、深度處理水處理；(3)適用于純凈水、海水、苦咸水淡化及集中供水工程、城市污水處理工程等水處理。

二、新型改性纖維球過濾技術(shù)的工作原理

過濾機(jī)理概括起來分兩種形式，即多孔介質(zhì)的過濾機(jī)理(即深床過濾機(jī)理)和集聚過濾(即表層過濾)。

深床過濾也叫縱深過濾，即分離過程僅出現(xiàn)在介質(zhì)內(nèi)，其微粒常常遠(yuǎn)小于介質(zhì)的孔隙。深層過濾型濾材包括：砂濾、無煙煤、石榴石、核桃殼、纖維球、特種纖維濾層、各種纖維絲纏繞式濾棒等。

固體物質(zhì)在介質(zhì)的表面累積，經(jīng)過短時(shí)間的沉積、橋接形成濾餅而對(duì)介質(zhì)的過濾。表層過濾型濾材包括濾膜、濾布、PE燒結(jié)濾棒等。形成橋接的條件是：水中固相顆粒約為濾料孔徑的1/3以上，且具有一定的濃度。在水中固相顆粒太小，濃度太低時(shí)橋接有可能長期不能形成。在形成濾餅后，過濾精度得到提高，隨之過濾阻力進(jìn)一步提高，在阻力增高后，橋接中疏松的固相顆粒有破碎傾向，破碎后的微粒通過濾層流到下游，損壞的橋接將由其它較大顆粒替補(bǔ)，形成新的橋接。

1深床過濾原理，立式罐，采用機(jī)械攪拌方式進(jìn)行反沖洗，可手動(dòng)操作和自動(dòng)操作。

2改性纖維球去除油及機(jī)雜的機(jī)理為：直接攔截、慣性攔截和電化學(xué)吸附。

3過濾時(shí)污水從上到下流過濾層，油及懸浮物等被攔截，大部分污物被去除。

4反洗時(shí)干凈水從下到上沖洗濾料，邊沖邊攪拌，被濾料攔截的污物逐漸清洗干凈。

三、改性纖維球過濾器的性能指標(biāo)

與其它過濾器相比改性纖維球過濾器有以下優(yōu)點(diǎn)：

1處理范圍廣、去油及懸浮物效率高——在來水含油在300mg／L、懸浮物在200mg／L情況下，改性纖維球正常工作。

2濾器出水含油<50mg／L，懸浮物<30mg／L。

3過濾精度高——在來水含油在20mg／I懸浮物在30mg／L情況下，改性纖維球過濾器出水含油<3mg／L，懸浮物<2mg／L，粒徑<2μm(壓緊過濾器可達(dá)出水含油<2mg／L，懸浮物<1.5mg／L，粒徑<1μm)。

4濾速快、處理量大——改性纖維球過濾器濾速達(dá)30m／h，相當(dāng)于其它顆粒濾料(元煙煤、石英砂、磁鐵礦等)2～3倍。要達(dá)到同樣精度要求，改性纖維球過濾器用一級(jí)，雙濾料過濾器、砂濾過濾器等需用兩級(jí)以上；要達(dá)到同樣的處理量要求，改性纖維球過濾器的罐體直徑要小得多，而污水處理指標(biāo)提高一個(gè)等級(jí)。

實(shí)際應(yīng)用說明，在相同處理量，相同來水指標(biāo)情況下，改性纖維球過濾器比其它過濾器僅減少設(shè)備投資一項(xiàng)上就達(dá)到50％以上(性能價(jià)格比)，污水處理指標(biāo)提高一個(gè)等級(jí)。

改性纖維球?yàn)V料具有使用壽命長的特點(diǎn)，濾料的使用壽命在3年以上。

四、最新壓緊式改性纖維球過濾器過濾技術(shù)

針對(duì)部分油田水量變化以及高精度處理要求的情況，為防止濾層不能充分壓緊，對(duì)過濾器設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，特別設(shè)計(jì)出濾料壓緊裝置，將攪拌機(jī)構(gòu)由過濾罐的上部移至底部，濾料壓緊裝置位于過濾罐的上部。工作時(shí)，濾料壓緊裝置啟動(dòng)，壓板下行至一定位置，將濾料壓緊，污水由上至下經(jīng)過濾層流過過濾器；反洗開始時(shí)，濾料壓緊裝置啟動(dòng)，壓板上行，反洗泵啟動(dòng)，反洗水沖開濾層，攪拌機(jī)啟動(dòng)。這樣濾層孔隙結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定及緊密，更有利于懸浮物的去除，保證了纖維球過濾器過濾精度的穩(wěn)定。經(jīng)改進(jìn)的壓緊式改性纖維球過濾器可以達(dá)到超精細(xì)過濾A1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(濾后水質(zhì)含油≤2mg／L,SS≤1.5mg／L，粒徑≤1.5μm)，當(dāng)然，要達(dá)到A1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的濾后水質(zhì)指標(biāo)，污水應(yīng)采用化學(xué)絮凝方法處理進(jìn)行前處理。到目前為止，該技術(shù)已成功在大港、大慶、吐哈、冀東等油田得到批量應(yīng)用。

五、結(jié)語

作為壓力式過濾器中最新型的污水精細(xì)處理設(shè)備的改性纖維球過濾器是油田含油污水精細(xì)過濾技術(shù)一次突破，它具有以下新的特點(diǎn)：

1改性纖維球絲徑細(xì)，比表面積大。由于纖維絲徑細(xì)的特點(diǎn)，它疊加后濾層孔隙小，對(duì)懸浮物的攔截作用比其他濾料都優(yōu)良，因此對(duì)低滲透油藏的注入水處理尤為理想。

2對(duì)纖維絲進(jìn)行了改性處理，使它具有了親水疏油的特性，反洗時(shí)能將粘附在其表面的原油清洗干凈，反洗再生性能特別好。

3改性纖維球比普通纖維球比重大且不粘油，在過濾時(shí)能下沉到罐底，上松下緊濾層孔隙結(jié)構(gòu)好；改性纖維球?yàn)V料運(yùn)行時(shí)濾層孔隙率沿水流的方向逐漸變小，形成了比較理想的濾料上大下小的孔隙分布狀態(tài)，攔截作用增強(qiáng)，過濾效果好。

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作者簡(jiǎn)介：于學(xué)良(1973-)，河北廊坊人，供職于廊坊開發(fā)區(qū)中油現(xiàn)代技貿(mào)有限公司，研究方向：石油鉆采機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)控制。