吳俊海

大慶油田有限責任公司第七采油廠

油田在水驅開發(fā)過程中，產生大量的含油污水，由于采出水中含油、懸浮物雜質等，為了避免污水外排造成環(huán)境污染和資源浪費，需要將其處理達到油田回注水水質控制指標，并通過油井注入地下，以保持地層能量。目前已建的葡三-1 污水處理站采用“懸浮污泥+單閥濾罐”工藝，因單閥濾罐投產建成后一直無法正常運行，導致水質長期不達標。為了避免影響后續(xù)的過濾處理效果，確保處理后的水質達標，開展了旋流過濾裝置試驗，探索提高過濾處理效果的有效手段，從而使處理后的水質達到水驅低滲透油層水質標準[1]。

1 現(xiàn)場試驗概況

葡三-1 含油污水站主要處理葡三聯(lián)和敖聯(lián)的來水，污水處理能力為8 000 m3/d，實際運行負荷4 350 m3/d，采用“懸浮污泥罐+單閥濾罐”過濾工藝[2]（圖1）。懸浮污泥過濾日常需投加凈水劑、絮凝劑、助凝劑[3]，投加藥劑量相對較多，藥劑費用高[4]。懸浮污泥罐污染物過濾精度較低，底部存在污泥并且擾動影響水質指標，需要不定期排除底部污泥[5]。因此，開展旋流過濾裝置現(xiàn)場試驗，以提高出口水質，保證注入水懸浮物質量濃度低于5 mg/L 的水質標準。

圖1 葡三-1 站污水處理工藝流程示意圖Fig.1 Schematic diagram of sewage treatment process in Pu3-1 Station

2 旋流過濾技術工藝原理及流程

旋流過濾技術是為適應多機理、多功能化發(fā)展趨勢而研發(fā)的一種新型分離技術[6]（圖2），它綜合了水力旋流與過濾的優(yōu)勢，設備采用橫流式進水設計，相當于水力旋流器，產生旋渦流，流化被截流的污染物，使得污染物一直處于旋流狀態(tài)，抑制濾餅的形成，實現(xiàn)連續(xù)的操作。同時，發(fā)揮多級粒徑濾 料（0 號：0.25～0.5 mm、1 號：0.1～1.0 mm、2號：1.0～2.0 mm、3 號：2.0～4.0 mm）過濾的作用，將大粒徑的懸浮物過濾掉，提高過濾效果。

圖2 旋流過濾工藝示意圖Fig.2 Schematic diagram of cyclone filtration process

優(yōu)選活性過濾濾料（Activated Filter Media，簡稱AFM），它可以替代過濾罐中常用的砂子，由特定的玻璃制成，經過化學和熱處理后，表面具有永久帶負電荷的特性，使顆粒間相互排斥，基于“碰撞聚結”原理[7]，污染物貼近濾料表面，但無法吸附在濾料上，當反洗時即刻被釋放沖洗出罐外[8]。橫流式進水設計可以流化濾床表層的活性過濾濾料，由于濾料本身的大體量晶格間隙特性，相比常規(guī)靜態(tài)濾床的過濾面積，流化濾床的過濾表面積相當于石英砂濾料的300 倍，提高了過濾效率。

根據現(xiàn)場生產站的處理工藝，本次旋流過濾裝置試驗分別開展單級及兩個單級旋流過濾裝置串聯(lián)的雙級過濾試驗[9]，旋流過濾裝置試驗工藝流程見圖3 和圖4。

圖3 單級旋流過濾裝置的試驗工藝流程示意圖Fig.3 Schematic diagram of the test process flow of the singlestage cyclone filter device

圖4 雙級旋流過濾裝置串聯(lián)的試驗工藝流程示意圖Fig.4 Schematic diagram of the test process flow of the two-stage cyclone filter devices in series

3 試驗效果分析

3.1 現(xiàn)場試驗條件

旋流過濾裝置來水水質指標要求含油濃度和懸浮物濃度低于100 mg/L，設計流量為8～23 m3/h。試驗期間平均來水含油濃度為52.3 mg/L，懸浮物濃度120.7mg/L；懸浮污泥罐出水含油濃度為1.61～2.8 mg/L，懸浮物濃度為15.6～25.8 mg/L，試驗階段運行流量為10 m3/h。預期試驗后注入水質達到“10.5.2”標準，其中含油濃度低于10 mg/L，懸浮物濃度低于5 mg/L。

3.2 單級旋流過濾裝置現(xiàn)場試驗

旋流過濾裝置進水來自站內沉降罐出口，來水水質指標和濾后水質指標見圖5。

圖5 單級旋流過濾裝置水質指標情況Fig.5 Water quality index of single-stage cyclone filter device

葡南地區(qū)水質指標為“10.5.2”標準，即含油濃度低于10 mg/L、懸浮物濃度低于5 mg/L 的要求[10]。從試驗數(shù)據看，一級旋流過濾裝置處理后含油濃度達標，懸浮物濃度有了明顯降低，但是仍不能滿足注入水水質的嚴格要求。

3.3 雙級旋流過濾裝置現(xiàn)場試驗

為驗證雙級過濾效果，開展了雙級旋流過濾裝置試驗，由于現(xiàn)場水量所限，雙級過濾為非連續(xù)、間斷運行，每天運行約3 h，運行負荷為1.0～3.0 m3/h，按照每3 h 取樣一次，取平均值，來水水質指標和濾后水質指標見圖6。

圖6 雙級旋流過濾裝置水質指標情況Fig.6 Water quality index of two-stage cyclone filter device

從本次試驗效果看，采用兩級旋流過濾裝置的串聯(lián)工藝的最終出水能夠達到出水懸浮物固體濃度低于5 mg/L 的指標要求，特別是在10 月20 日—10月22 日期間水質出現(xiàn)較大波動時，仍保持較好的過濾效率，處理后的污水滿足葡南地區(qū)注水水質要求。

4 結論及認識

（1）在污水處理工藝中，安裝單級旋流過濾裝置的懸浮物去除率穩(wěn)定，但是在來水含懸浮物濃度偶爾超標時（高于70%），兩級旋流過濾裝置工藝流程處理后的水質懸浮物仍能保持較高去除率，均達到注入水標準，處理效果較好。

（2）兩級旋流過濾裝置工藝流程試驗屬于非連續(xù)運行，且流速和壓力較低，處理量較低，大規(guī)模連續(xù)運行時處理效果還有待繼續(xù)試驗考證。