北三联含油污水站改造效果分析

黄平申 (大庆油田第二采油厂基建工程管理中心,黑龙江 大庆 163414)

1 北三联含油污水站运行情况

北三联污水处理站设计能力20000m3/d,实际日处理量12000m3/d,工艺采用两级絮凝沉降,一级过滤的流程,污水处理达标后进入注水站。

该站过滤工艺采用核桃壳为过滤介质的滤罐,核桃壳滤料是亲水性的物质,水的润湿性能使水与核桃壳的接触面增大,而使油与核桃壳的接触面小,纳污能力较强。过滤器由罐体、搅拌系统、滤料、进出管线、排污管线等组成。过滤时水流自上而下通过滤料,滤料依靠直接拦截、惯性拦截和表面吸附等机理去除水中含油和机械杂质,滤后水通过罐底部进入清水罐。当滤料污染到一定程度超过滤料纳污量时,就要进行反冲洗,水流自下而上逆向流经过滤器,同时通过搅拌器不断旋转,使滤料上下翻滚,进行反冲洗,待反冲洗完毕后进入过滤状态,进入下一个工作周期。

2 过滤罐运行状况

北三联污水站过滤工艺采用的是一级压力式过滤流程,共有核桃壳过滤罐10座,滤料添装高度为1.2m,滤罐反冲洗周期为24h,反冲洗时间34min。2006年4月17日对10个过滤罐进行开罐检查,发现2#过滤罐缺滤料11cm,4#过滤罐缺滤料11cm,5#过滤罐缺滤料14cm,8#过滤罐缺滤料13cm,跑料问题严重;过滤性能不稳定,过滤器出水含油量不达标,且有着逐年加剧的趋势。反冲洗憋压,核桃壳过滤器反冲洗压力可达到0.4MPa,过高的压力极易损坏过滤器内部原件。

核桃壳过滤器在运转过程中出现了反冲洗憋压、跑料、滤料清洗不彻底的问题,从而影响了过滤效果,导致出水水质不达标。

3 核桃壳过滤装置内部结构改进

对10座核桃壳过滤器进行内部结构改造,更换滤料,将其改为低压反冲洗核桃壳过滤器,低压反冲洗核桃壳过滤器是利用低压反冲洗专利技术研制而成的。

3.1 结构改进

在过滤器筛管和搅拌桨之间增加了防护筛板。防护筛板能有效地阻止反冲洗过程中滤料进入筛管和罐顶之间的死角,从而通过机械方式降低滤料的膨化率。罐顶增设集油器,可及时清除油污,防止罐顶油落下堵塞筛管。底部增加透水不锈钢砾石压板,能够防止反冲洗承托层中砾石由于流量过大而被冲起失去承托作用。改进后的罐体结构如图1所示。

1)布水系统设计 在原来单一横向筛管布水基础上,增加立式布水筛管,形成了立体布水器。增加立式布水筛管使布水更加合理,水量更加均匀分布。同时又能及时排除反洗水中油类物质,克服灌顶积油下落造成筛管堵塞的问题。同时筛管缝隙面积即过水面积较未改造前提高了近25倍,有利于布水和反冲洗排水。

2)搅拌系统改进 改变桨叶结构,调整浆叶大小,形状以及桨叶间的角度,进而改变桨叶旋转时流场的结构,减缓滤料上升的速度,扩大搅拌的范围,减少搅拌死角。同时缩小桨叶与布水筛管距离,由0.7m减小到0.5m,加大其对上部滤料的搅拌。更换搅拌桨电机,改变桨叶的线速度,减少对滤料的破坏。

图1 核桃壳过滤器的罐体结构对比图

3.2 反冲洗效果测试

图2 核桃壳过滤器反冲洗压力和流量变化图

对新开发的低压反冲洗核桃壳过滤器反冲洗压力和水量进行了测试,并与原过滤器水力反冲洗压力和水量变化进行了对比,结果如图2。从图2中可以看出,低压反冲洗核桃壳过滤器反洗压力稳定,维持在0.03～0.08MPa,水量保持在150～200m3/h。在较低的压力下,通过滤料的摩擦、桨的搅拌以及水流剪切的作用,强化了滤料脱附所需的脱附力。粘附在滤料表层的油污和悬浮物得到了彻底的清洗。滤料清洗效果如图3。新型滤罐的滤料经反冲洗后呈明显的分散状态,表层干净,清洗彻底,如图 3(b)。而反冲洗前的滤料堆积在一起,表层为杂质覆盖,如图3(a)。同时低压反洗有利于罐内设施的保护,从而节省维修费用,提高经济效益。

图3 核桃壳滤料反冲洗效果对比

4 改造效果

4.1 过滤效果

对低压反冲洗核桃壳过滤器过滤效果进行了监测,并与未改造前的处理效果进行了对比,如图4和图5。经过一级总滤后水质含油达到10mg/L以下,平均油的去除率在90%;浊度在13mg/L左右,悬浮物去除率平均在58%。较未改造前油和悬浮物的去除率分别提高20%和120%,效果明显。主要在于该过滤器有效解决了原有系统的憋压问题,提高了反冲洗效能,从而保证了滤料的反冲洗效果,而干净的滤料是实现高效过滤的保证。

图4 北三联污水站改造前后油去除效果对比

图5 北三联污水站改造前后悬浮物去除效果对比

4.2 反冲洗压力

改造前后压力对比如图6所示。改造后过滤器解决了反冲洗憋压问题,有效降低了反冲洗的压力。从图6可见,改造后的过滤压力也由原来的0.35MPa下降到0.1MPa,保证了大流量高强度的反洗,高效的反冲洗效果保证滤料清洗彻底,提高了滤料的截污纳污能力,因此提高了过滤效能。一级滤后水质一直保持稳定、合格达标。

图6 改造前后压力对比