黃平申 (大慶油田第二采油廠基建工程管理中心,黑龍江 大慶 163414)

1 北三聯(lián)含油污水站運(yùn)行情況

北三聯(lián)污水處理站設(shè)計(jì)能力20000m3/d,實(shí)際日處理量12000m3/d,工藝采用兩級(jí)絮凝沉降,一級(jí)過濾的流程,污水處理達(dá)標(biāo)后進(jìn)入注水站。

該站過濾工藝采用核桃殼為過濾介質(zhì)的濾罐,核桃殼濾料是親水性的物質(zhì),水的潤濕性能使水與核桃殼的接觸面增大,而使油與核桃殼的接觸面小,納污能力較強(qiáng)。過濾器由罐體、攪拌系統(tǒng)、濾料、進(jìn)出管線、排污管線等組成。過濾時(shí)水流自上而下通過濾料,濾料依靠直接攔截、慣性攔截和表面吸附等機(jī)理去除水中含油和機(jī)械雜質(zhì),濾后水通過罐底部進(jìn)入清水罐。當(dāng)濾料污染到一定程度超過濾料納污量時(shí),就要進(jìn)行反沖洗,水流自下而上逆向流經(jīng)過濾器,同時(shí)通過攪拌器不斷旋轉(zhuǎn),使濾料上下翻滾,進(jìn)行反沖洗,待反沖洗完畢后進(jìn)入過濾狀態(tài),進(jìn)入下一個(gè)工作周期。

2 過濾罐運(yùn)行狀況

北三聯(lián)污水站過濾工藝采用的是一級(jí)壓力式過濾流程,共有核桃殼過濾罐10座,濾料添裝高度為1.2m,濾罐反沖洗周期為24h,反沖洗時(shí)間34min。2006年4月17日對(duì)10個(gè)過濾罐進(jìn)行開罐檢查,發(fā)現(xiàn)2#過濾罐缺濾料11cm,4#過濾罐缺濾料11cm,5#過濾罐缺濾料14cm,8#過濾罐缺濾料13cm,跑料問題嚴(yán)重;過濾性能不穩(wěn)定,過濾器出水含油量不達(dá)標(biāo),且有著逐年加劇的趨勢。反沖洗憋壓,核桃殼過濾器反沖洗壓力可達(dá)到0.4MPa,過高的壓力極易損壞過濾器內(nèi)部原件。

核桃殼過濾器在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)了反沖洗憋壓、跑料、濾料清洗不徹底的問題,從而影響了過濾效果,導(dǎo)致出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)。

3 核桃殼過濾裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)改進(jìn)

對(duì)10座核桃殼過濾器進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造,更換濾料,將其改為低壓反沖洗核桃殼過濾器,低壓反沖洗核桃殼過濾器是利用低壓反沖洗專利技術(shù)研制而成的。

3.1 結(jié)構(gòu)改進(jìn)

在過濾器篩管和攪拌槳之間增加了防護(hù)篩板。防護(hù)篩板能有效地阻止反沖洗過程中濾料進(jìn)入篩管和罐頂之間的死角,從而通過機(jī)械方式降低濾料的膨化率。罐頂增設(shè)集油器,可及時(shí)清除油污,防止罐頂油落下堵塞篩管。底部增加透水不銹鋼礫石壓板,能夠防止反沖洗承托層中礫石由于流量過大而被沖起失去承托作用。改進(jìn)后的罐體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1)布水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 在原來單一橫向篩管布水基礎(chǔ)上,增加立式布水篩管,形成了立體布水器。增加立式布水篩管使布水更加合理,水量更加均勻分布。同時(shí)又能及時(shí)排除反洗水中油類物質(zhì),克服灌頂積油下落造成篩管堵塞的問題。同時(shí)篩管縫隙面積即過水面積較未改造前提高了近25倍,有利于布水和反沖洗排水。

2)攪拌系統(tǒng)改進(jìn) 改變槳葉結(jié)構(gòu),調(diào)整漿葉大小,形狀以及槳葉間的角度,進(jìn)而改變槳葉旋轉(zhuǎn)時(shí)流場的結(jié)構(gòu),減緩濾料上升的速度,擴(kuò)大攪拌的范圍,減少攪拌死角。同時(shí)縮小槳葉與布水篩管距離,由0.7m減小到0.5m,加大其對(duì)上部濾料的攪拌。更換攪拌槳電機(jī),改變槳葉的線速度,減少對(duì)濾料的破壞。

圖1 核桃殼過濾器的罐體結(jié)構(gòu)對(duì)比圖

3.2 反沖洗效果測試

圖2 核桃殼過濾器反沖洗壓力和流量變化圖

對(duì)新開發(fā)的低壓反沖洗核桃殼過濾器反沖洗壓力和水量進(jìn)行了測試,并與原過濾器水力反沖洗壓力和水量變化進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果如圖2。從圖2中可以看出,低壓反沖洗核桃殼過濾器反洗壓力穩(wěn)定,維持在0.03～0.08MPa,水量保持在150～200m3/h。在較低的壓力下,通過濾料的摩擦、槳的攪拌以及水流剪切的作用,強(qiáng)化了濾料脫附所需的脫附力。粘附在濾料表層的油污和懸浮物得到了徹底的清洗。濾料清洗效果如圖3。新型濾罐的濾料經(jīng)反沖洗后呈明顯的分散狀態(tài),表層干凈,清洗徹底,如圖 3(b)。而反沖洗前的濾料堆積在一起,表層為雜質(zhì)覆蓋,如圖3(a)。同時(shí)低壓反洗有利于罐內(nèi)設(shè)施的保護(hù),從而節(jié)省維修費(fèi)用,提高經(jīng)濟(jì)效益。

圖3 核桃殼濾料反沖洗效果對(duì)比

4 改造效果

4.1 過濾效果

對(duì)低壓反沖洗核桃殼過濾器過濾效果進(jìn)行了監(jiān)測,并與未改造前的處理效果進(jìn)行了對(duì)比,如圖4和圖5。經(jīng)過一級(jí)總濾后水質(zhì)含油達(dá)到10mg/L以下,平均油的去除率在90%;濁度在13mg/L左右,懸浮物去除率平均在58%。較未改造前油和懸浮物的去除率分別提高20%和120%,效果明顯。主要在于該過濾器有效解決了原有系統(tǒng)的憋壓問題,提高了反沖洗效能,從而保證了濾料的反沖洗效果,而干凈的濾料是實(shí)現(xiàn)高效過濾的保證。

圖4 北三聯(lián)污水站改造前后油去除效果對(duì)比

圖5 北三聯(lián)污水站改造前后懸浮物去除效果對(duì)比

4.2 反沖洗壓力

改造前后壓力對(duì)比如圖6所示。改造后過濾器解決了反沖洗憋壓問題,有效降低了反沖洗的壓力。從圖6可見,改造后的過濾壓力也由原來的0.35MPa下降到0.1MPa,保證了大流量高強(qiáng)度的反洗,高效的反沖洗效果保證濾料清洗徹底,提高了濾料的截污納污能力,因此提高了過濾效能。一級(jí)濾后水質(zhì)一直保持穩(wěn)定、合格達(dá)標(biāo)。

圖6 改造前后壓力對(duì)比