隨著我國(guó)對(duì)油田的開(kāi)采力度不斷地增大，油田污水問(wèn)題的處理也越來(lái)越難，如今已經(jīng)威脅到生態(tài)環(huán)境的正常循環(huán)和社會(huì)的和諧發(fā)展。油田注水技術(shù)的不斷發(fā)展造成油田對(duì)注水質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，污水處理問(wèn)題也得到了越來(lái)越多的關(guān)注。近幾年來(lái)，油田采出水深度處理工藝中多介質(zhì)過(guò)濾器是主要的過(guò)濾設(shè)備。但隨著污水水質(zhì)復(fù)雜性的增大，傳統(tǒng)多介質(zhì)過(guò)濾器也表現(xiàn)出了一定的局限性。
為了提高采出水處理效率及過(guò)濾設(shè)備的經(jīng)濟(jì)適用性，研究人員對(duì)傳統(tǒng)過(guò)濾器進(jìn)行了不斷改進(jìn)：如VehashkayaAmiadSinun較早研制出一種自動(dòng)反沖洗過(guò)濾器，JanHermene針對(duì)一種自清洗連續(xù)過(guò)濾系統(tǒng)，解決了濾網(wǎng)堵塞問(wèn)題等。中國(guó)專(zhuān)利CN201216893Y公開(kāi)的“雙濾料過(guò)濾器”，其結(jié)構(gòu)解決反沖洗濾料流失問(wèn)題；又如中國(guó)專(zhuān)利CN201525788u公開(kāi)的“雙濾料污油污水過(guò)濾裝置”，罐體進(jìn)口為防沖板結(jié)構(gòu)、內(nèi)填石英砂及磁鐵礦濾料；除此外還有中國(guó)專(zhuān)利CN20126409Y公開(kāi)的“雙濾料高效過(guò)濾器”以及中國(guó)專(zhuān)利ZL200720148615.4公開(kāi)的“攪拌式多介質(zhì)過(guò)濾器”。以上幾種過(guò)濾器在油田污水的處理工藝中存在以下問(wèn)題：a.耐污、抗沖擊能力差，濾料易結(jié)板失效；b.反沖洗再生能力差，造成設(shè)備反沖洗頻繁、濾料使用壽命短。造成這些過(guò)濾設(shè)備除油、過(guò)濾效率低，導(dǎo)致處理水較難滿(mǎn)足油田中、高滲透層回注水的水質(zhì)要求。
針對(duì)目前我國(guó)多介質(zhì)過(guò)濾器普遍存在的問(wèn)題，迫切需要研發(fā)一種具有抗油污沖擊力強(qiáng)、過(guò)濾效率高、濾料再生能力好，出水水質(zhì)穩(wěn)定，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)程度高的新型過(guò)濾器。為此本公司根據(jù)市場(chǎng)需求及掌握的技術(shù)資料，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，研發(fā)了一種渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器。實(shí)驗(yàn)表明，同等條件下，渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器除油除懸浮物的效果明顯優(yōu)于其他雙濾料過(guò)濾器。其內(nèi)部采用的新型復(fù)合濾料延長(zhǎng)了濾料的使用壽命，提高了設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性。新增的水力旋流搓洗器提高反洗效率，延長(zhǎng)設(shè)備的反沖洗間隔時(shí)間。
1、渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器基本工作原理
1.1 設(shè)備工作原理
下圖1和2分別為傳統(tǒng)多介質(zhì)過(guò)濾器及新研發(fā)的渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
傳統(tǒng)多介質(zhì)過(guò)濾器工作原理是：過(guò)濾層內(nèi)部采用兩種以上的介質(zhì)作為過(guò)濾層。當(dāng)原水自上而下通過(guò)不同密度、不同粒徑的濾料時(shí)，水中懸浮物由于吸附和機(jī)械阻流作用被濾層表面截留下來(lái)，從而得到澄清的水質(zhì)。但是，傳統(tǒng)的多介質(zhì)過(guò)濾器濾料易板結(jié)，反沖洗再生能力較差，這就造成設(shè)備反沖洗頻繁、濾料的使用壽命短。
渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器內(nèi)部上方增設(shè)微渦反應(yīng)器，微渦反應(yīng)器對(duì)污水進(jìn)行預(yù)處理。濾料采用經(jīng)過(guò)特殊工藝處理的多層復(fù)合濾料，過(guò)濾效果好，使用壽命長(zhǎng)。濾料內(nèi)部又設(shè)有水力旋流搓洗器，在反洗時(shí)對(duì)濾料進(jìn)行搓洗，提高了反洗效率。
1.2 微渦反應(yīng)器工作原理
在渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器內(nèi)部上方增設(shè)微渦反應(yīng)器，進(jìn)水口增設(shè)流量計(jì)可根據(jù)流量判斷過(guò)濾是否偏流及濾料污染情況。微渦反應(yīng)器采用旋流分離的原理，來(lái)水在微渦反應(yīng)器中形成渦流，油水在離心力的作用下得以初步分離。另外，在進(jìn)口管線加藥（高效絮凝劑），使得來(lái)水在微渦反應(yīng)器內(nèi)充分反應(yīng)絮凝沉降，從而破壞污油、懸浮物及其他機(jī)械雜質(zhì)在水中的穩(wěn)定性，達(dá)到對(duì)污油、懸浮物的預(yù)處理作用，從而提高設(shè)備對(duì)油、懸浮物的抗沖擊能力。
1.3 多層復(fù)合濾層
在濾料層過(guò)濾中，通過(guò)濾料空隙的絮粒、油粒、懸浮物、微生物以及膠體顆粒被截留在濾料表面，從而達(dá)到過(guò)濾的目的。渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器根據(jù)吸附、截留、深床三重作用的過(guò)濾機(jī)理，采用特殊工藝生產(chǎn)的新型復(fù)合材料，這種材料耐油能力強(qiáng)、不易板結(jié)、耐腐蝕、耐磨性好，大大提高了過(guò)濾效率，延長(zhǎng)了濾料的使用壽命。復(fù)合濾層由四層濾料組成，一層為除油層，二層為吸附截留層，三、四層均為截留層，濾料級(jí)配合理，增強(qiáng)過(guò)濾效果。
1.4 水力旋流搓洗器
由于濾池反沖洗水頭由出水槽水位決定，易造成濾料在水力反沖時(shí)對(duì)濾料沖刷不足和不均勻流化的現(xiàn)象，導(dǎo)致污物形成的泥球通過(guò)上層濾料下沉并積聚在細(xì)濾料頂部而形成交界層“板結(jié)”現(xiàn)象。為解決濾料易出現(xiàn)板結(jié)造成過(guò)濾能力下降的問(wèn)題，在渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器內(nèi)部設(shè)有水力旋流搓洗器。
水力旋流搓洗器由數(shù)根在同一水平面內(nèi)等長(zhǎng)的篩管和噴嘴組成，噴嘴的噴口順時(shí)針或逆時(shí)針朝向同一圓周方向。隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，截留的懸浮物增多，使得運(yùn)行壓差增大，流量減小，此時(shí)水力旋流搓洗器根據(jù)水力射流、旋轉(zhuǎn)原理，達(dá)到反洗時(shí)對(duì)濾料搓洗、提高反洗效率的目的。一方面通過(guò)大流量的方向進(jìn)水，使得濾層膨脹松動(dòng)，另一方面利用高壓泵通過(guò)水力旋流搓洗器使輕質(zhì)濾料旋轉(zhuǎn)，高速水流進(jìn)入濾層，攪動(dòng)過(guò)濾器內(nèi)的濾料形成旋流。濾料在高速水流沖擊作用下產(chǎn)生濾料與濾料間的相互碰撞、摩擦，使粘附于濾料表面的油滴、固體雜質(zhì)及膠狀物質(zhì)從濾料表面剝離，經(jīng)排污口排出，從而完成整個(gè)清洗過(guò)程。同時(shí)，罐體上下布水器均采用不銹鋼篩管，有效防止濾料的流失。
2、渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器處理油田污水的應(yīng)用研究
利用渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)，處理對(duì)象為油田含油污水。設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)為：處理量：10m3/h，濾速：8~10m/h，反沖洗強(qiáng)度：12-16L/m2·s，反洗時(shí)間：15min，反沖洗周期：24h，處理效果見(jiàn)下表1。
由表1可看出，渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器過(guò)濾效果顯著，對(duì)懸浮固體的去除率更是達(dá)到了85%以上，處理水均能滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)回注水的要求。同時(shí)，相較于傳統(tǒng)過(guò)濾器的70%的去除率，渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。
經(jīng)檢驗(yàn)，來(lái)水水質(zhì)相同的條件下，新型的渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器除油除懸浮物的效果明顯優(yōu)于其他雙濾料過(guò)濾器。由特殊工藝生產(chǎn)的耐油能力強(qiáng)、抗腐蝕、耐磨的新型復(fù)合濾料大大延長(zhǎng)了濾料的使用壽命，提高了設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性。內(nèi)設(shè)的水力旋流搓洗器提高反洗效率，使得設(shè)備的反沖洗間隔時(shí)間延長(zhǎng)了一倍，反沖洗水量減少了30%，能源消耗減低10%，濾料使用壽命提高了一倍。
3、結(jié)論
（1）渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器因其獨(dú)特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有抗油污沖擊力強(qiáng)、過(guò)濾效果高、濾料再生能力好、出水水質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)，是一種新型高效的過(guò)濾器。
（2）渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器對(duì)懸浮固體的過(guò)濾能力可達(dá)到85%以上，有很好的過(guò)濾效果。
（3）渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器能縮短反沖洗間隔時(shí)間，減少反沖洗水量，提高反沖洗效率。
（4）渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器適合處理油田含油污水，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的多介質(zhì)過(guò)濾器，具有很高的推廣應(yīng)用價(jià)值。（來(lái)源：浙江金龍自控設(shè)備有限公司）
