某海上石油平臺日 均處理污水量約 為 36000m³， 為 該礦區(qū)污水處理 的主要陣地，保證注水水質(zhì)是該 平臺的工作重點。平臺采用四級 污水處理工藝。其中，雙介質(zhì)濾 器為污水處理工藝的最后一級“過 濾”，是保護環(huán)境、優(yōu)化水質(zhì)的 關(guān)鍵環(huán)節(jié)。該平臺共設(shè)置有雙介 質(zhì)濾器 30 臺，5 臺過濾器為一個 撬塊，其中某品牌過濾器（共 15 臺）進行了投產(chǎn)后的二次調(diào)試， 對故障鼓風(fēng)機進行了維修，并調(diào) 整了反洗工藝程序。 二 次程序調(diào)試后，將原“手 動”反洗模式改為現(xiàn)有的“半自 動”反洗模式。反洗工藝流程也 做了相對調(diào)整，在原來的反洗程 序中增加一次水反沖洗流程，并 在氣反洗前增加 一 次“ 中 部 排 液”，主要目的為增加罐內(nèi)排液 量，加強污油排放強度。新反洗 程序見圖 1 所示。
重新調(diào)試維修后，發(fā)現(xiàn)部分 雙介質(zhì)濾器出現(xiàn)氣反洗壓力偏高、 氣流量偏低現(xiàn)象，并且在鼓風(fēng)機 預(yù)熱階段，污水從通氣閥返出現(xiàn) 象頻，發(fā)對環(huán)境造成了污染。其 中，雙介質(zhì)濾器 F-4102B/C/D/ K 的問題尤為嚴重，氣反洗階段 出現(xiàn)氣流量為 0 現(xiàn)象，并憋壓至 鼓風(fēng)機出口安全閥起跳放氣。在 水質(zhì)監(jiān)測過程中，發(fā)現(xiàn)該品牌濾 器整體水質(zhì)情況下降。該過濾器 氣反洗相關(guān)問題尤為突出與緊急， 需立即對其進行問題的分析與排 查，并制定高效、合理、節(jié)約的 處理方案對其整改。
氣反洗問題的成因與排查
考慮到部分設(shè)備處于運轉(zhuǎn)狀 態(tài)，為了維持生產(chǎn)流程的穩(wěn)定、 方便處理方案的執(zhí)行與施工費用 的節(jié)約，根據(jù)由簡至難的分析思 路，制定了由外而內(nèi)的排查順序。 對氣反洗流程的外部設(shè)備、儀表 與閥門、外部管線、內(nèi)部管線、 濾料情況、過濾器結(jié)構(gòu)等方面， 做了有針對性的分析與排查。 在問題排查初期，先確認設(shè) 備及其相關(guān)附件是否處于正常狀 態(tài)，并且考慮到鼓風(fēng)機剛剛經(jīng)過維修，為排除鼓風(fēng)機再次發(fā)生故 障，對其進行試運轉(zhuǎn)。之后，再 排出外部管線積液，確認外部管 線是否有堵塞現(xiàn)象。
鼓風(fēng)機與儀表附件及閥門的排查
分析：儀表附件異常致數(shù)據(jù) 指示錯誤、閥門故障與鼓風(fēng)機故 障導(dǎo)致氣反洗流量降低、壓力的 升高。 處理：首先對鼓風(fēng)機儀表附 件進行檢查，確認無誤后，對其 出口截止閥、單流閥、安全閥進 行檢查，確認了鼓風(fēng)機閥門都處 于正常無故障狀態(tài)。然后，打開 “通氣閥門”，對鼓風(fēng)機進行試 運行。 結(jié)果：儀表附件與閥門無故 障，鼓風(fēng)機運轉(zhuǎn)正常，流量計指 示正常且有大量空氣從通氣閥門 流出。
氣反洗外部管線內(nèi)的積液
分 析： 考 慮 到 氣 反 洗 的 鼓 風(fēng)機預(yù)熱階段有污水從通氣閥門 中返出，推斷氣反洗外部主要管 線內(nèi)存在大量積液，在氣反洗過 程中有可能會增加阻力。氣反洗 外部主要管線是三段處于低點的 “U”型管道，分別連接鼓風(fēng)機 與三個撬塊，可以造成污水的存 留。管線內(nèi)積液的來源有可能為 氣反洗過程中返進入管線的污水， 也有可能為調(diào)試階段殘留的污水， 也可能為“氣反洗進氣閥”與“單 流閥”密封不嚴導(dǎo)致過濾水滲漏 進管線。 處理：對三段“U”型管道 改造，增加低點排放閥門，將管 線內(nèi)的水排凈。
氣反洗外部管線內(nèi)的淤泥聚集
分析：在將氣反洗主管線內(nèi) 部積液全部排出后，拆除氣反洗 主管線端部盲板進行檢查，發(fā)現(xiàn) 管線底部有淤泥聚集，其狀況也 會增加氣反洗時的阻力。 處理：用壓力為 1.5MPa 的 水對管線內(nèi)部進行沖洗，同時從 “U”形彎低點進行排放，從排 放水質(zhì)情況判斷沖洗的效果，待 排放處全部為清水時基本可以判 斷管線內(nèi)部的淤泥已經(jīng)沖洗干凈。 結(jié)果：對氣反洗主管線的積 液與淤泥清理過后，再次對各罐 進行氣反洗試驗，發(fā)現(xiàn)部分過濾 器氣反洗流量有所提高，但是， F-4102B/C/D/K 四個濾器的問 題仍然沒有得到明顯改善，判斷 上述兩問題仍不是這四個濾器問 題的主要原因。 經(jīng)過外部排查與管線改造疏 通之后，基本排除了因外部設(shè)備 異常導(dǎo)致了氣反洗異常高壓流量 低的問題，故把成因查找方向轉(zhuǎn) 移至濾器內(nèi)部。對內(nèi)部管線、濾 料的檢查、分析結(jié)構(gòu)等方面入手， 尋找問題根源。 濾料污染的排查 分析：濾料在使用一段時間 后，會因為來液污染與再生效率 等因素產(chǎn)生濾料板結(jié)現(xiàn)象。氣反 洗噴氣口在濾料的底部，濾料板 結(jié)會導(dǎo)致氣阻力的提高，影響氣 反洗效果，也同時影響了濾料的 再生效率，會導(dǎo)致過濾水質(zhì)下降 等現(xiàn)象。 處理：對氣反洗壓力較大的 濾器進行清罐作業(yè)，更換濾料。 結(jié) 果： 以 過 濾 器 F-4102K 為例，罐內(nèi)的舊濾料確實有濾料 板結(jié)情況，聚合物與污泥將細小 的核桃殼、石英砂、小礫石粘連 在一起，形成大小不均的板結(jié)塊。 將罐內(nèi)陳舊濾料全部清理干凈后， 在未填裝新濾料的情況下對濾器 進行氣反洗，氣反洗效果略有改 善，但仍不理想。由此判斷，濾 料板結(jié)并非是此次氣反洗問題的 主要原因。 濾器內(nèi)氣反洗主管線排查 分析：罐體內(nèi)部的氣反洗主 管線有堵塞問題，見圖 2 所示。 處理：此項排查時分為兩個 步驟：一是對過濾器體內(nèi)部氣反 洗主管線部分拆下，檢查立管段 的情況，二是對分支管線全部拆 除，檢查環(huán)形管線的情況。 結(jié)果：依照上述兩個步驟拆 除部分管段后進行氣反洗，鼓風(fēng) 機出口壓力均在 40 ～ 50KPa， 氣反洗流量均為 620 ～ 630m³/h，由此可以排除內(nèi)部氣反洗主管 線有堵塞問題。
濾器內(nèi)氣反洗分支管線排查
分析：罐體內(nèi)部的氣反洗主 管線有堵塞問題。 處理：對拆下來的氣反洗分 支管線進行檢查。 結(jié) 果： 發(fā) 現(xiàn) 分 支 管 頭 有 被 聚合物堵塞的情況，管線內(nèi)壁也 基本被聚合物堵住。另外，發(fā)現(xiàn) F-4102E/M 濾罐的環(huán)形噴頭有 焊接口斷裂現(xiàn)象，應(yīng)為其噴氣頭 篩網(wǎng)被堵住，反洗氣壓對焊縫壓 力過大導(dǎo)致。對其清潔、回裝， 進行氣反洗試驗，氣反洗壓力在 40 至 60kPa 之間，流量基本在 500 ～ 520m³/h 范圍內(nèi)，氣反洗 效果得到了明顯改善。 按照分析思路部署，逐步對 問題過濾器的內(nèi)外部設(shè)備、管線、 濾料的分析、處理及試驗，其結(jié) 果表明，該品牌過濾器氣反洗問 題的主要原因為“過濾器內(nèi)部氣 路分支管段堵塞”。
氣反洗分支管線堵塞的原 因分析及處理措施
目前，該油田已經(jīng)開始大規(guī) 模聚合物驅(qū)油，為我國海上油田 化學(xué)驅(qū)油示范基地。但隨著聚合 物驅(qū)的大規(guī)模應(yīng)用的同時，產(chǎn)出 液含聚問題也隨之成為油田生產(chǎn) 工藝流程處理的新問題。與常規(guī) 水驅(qū)采油的污水相比，聚驅(qū)采油 污水中含有大量的聚合物返出， 粘度大，乳化程度高，油水分離 更為困難。含聚產(chǎn)出污水中的聚 合物會在工藝設(shè)備內(nèi)部沉積，形 成污泥，對工藝流程設(shè)備造成嚴 重污染及堵塞，影響設(shè)備的處理 效果。 過濾器反洗出口與排液出口 的篩管濾網(wǎng)的目數(shù)較大，而含聚 合物污水經(jīng)過濾層后，由于聚合 物特有的黏附性使深入濾料的聚 合物與濾料、油、雜質(zhì)等黏附在 一起形成膠團，其直徑較大，在 反沖洗時這些物質(zhì)不容易沖散排 出過濾器。過濾器氣路若干個分 支管頭均勻分布，且都處于濾料 的下部，即過濾器中部附近。但 是，它們?nèi)悸冻鰹V料墊層，且 超過墊層上的防止濾料混層用的 隔網(wǎng)，暴露在濾料濾層之中，與 濾料中上部粒徑細小的核桃殼與 石英砂直接接觸，易被深入濾料 層的聚結(jié)的大泥球、膠團堵塞管 線孔眼，導(dǎo)致氣反洗強度的降低。 過濾器管線分布圖見圖 3 所示。
反洗程序的分析
氣反洗的過程中，濾料底部 的空氣通過砂層合成大氣泡，在 通過核桃殼濾料時變成小氣泡， 頂松濾層的同時對濾料進行擦洗， 達到擾動濾層，增加濾料膨脹率， 加強濾料摩擦除污等效果。新調(diào) 試的反沖洗程序在原程序“下部 排放”之前，增加一次短暫的“中 排放”，目的是使過濾器污油排 放徹底。但是，此程序的排液時 間過長，排液步驟不夠合理，會 將過濾器內(nèi)大部分污水放空，使 得上部濾料露出水面，不被水浸潤。由于上部濾料未被水浸潤， 氣流并不能有效攪動上部濾料， 擦掉附著在濾料上的污物，附著 在上部濾料的污物結(jié)成小泥球， 當(dāng)反洗結(jié)束后濾料重新級配時， 泥球就會進入濾料下層，隨著不 斷變大向濾料深層移動，污染濾 層下部堵塞噴氣管頭。而且，排 液過程中，隨著水面的下降，濾 器頂部未排凈的污油通過“下部 排液”這一步驟，伴隨水流深入 濾層深部，進一步加劇濾料的污 染，加速濾料板結(jié)的發(fā)生。
防堵塞的處理方案
合理安排污水處理各級的排 污、收油工作，定時定點對斜板 除油器、氣浮設(shè)備、及各緩沖罐 進行底部污泥排放，適當(dāng)增加排 污頻率，降低上游水質(zhì)含污含聚 情況。同時，合理安排各個過濾 器的頂部收油工作。通過一系列 舉措，降低過濾罐內(nèi)的含聚量及 懸浮物量、含油量，提高了過濾 器罐的使用壽命。
結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改造與濾料配比調(diào)整
首先，優(yōu)化出氣口所處位置， 將若干噴氣管頭盡量置于濾層底 部，并建議放置于隔網(wǎng)之下，擋 住沉入濾料地層的污物，減少管 線清洗次數(shù)，增加使用時間。其 次，應(yīng)合理控制氣管線篩管上的 濾網(wǎng)孔眼大小，使之即能有效隔 離污物，防止濾料漏失，又能不 輕易的使污物堵塞。最后，減少 排液管線的篩網(wǎng)目數(shù)，使之能有 效隔離濾料的同時，排出污物， 見圖 4 所示。 針對濾料底部氣管線噴氣頭 篩管易堵塞問題，重新調(diào)整了濾 料的級配，提高高礫石墊層至氣 管噴頭上部，阻隔由聚合物、懸 浮物和油附著在濾料表面所形成 的黏團，防止氣管噴頭堵塞。
反洗程序的設(shè)定
減少“下部排放”時間，主 要使用“中部排放”，并總體控 制排放時間和水量，將過濾器內(nèi) 排放后的水位控制在在濾料表層 以上。并適當(dāng)提高氣反洗時間， 增加濾料碰撞擦洗的概率，提高 濾料再生的能力。同時，通過氣 反洗試驗與水質(zhì)化驗，確定出合 理的氣反洗強度，保證氣反洗的 高效。經(jīng)實際生產(chǎn)經(jīng)驗表明，氣 反 洗 流 量 在 500 ～ 520m³/h 區(qū) 間內(nèi)，過濾水質(zhì)效果較好，可根 據(jù)各過濾器實際情況調(diào)節(jié)氣量。
通過對氣反洗問題的排查與 處理，解決了氣反洗管線堵塞的 問題，提高了反洗效率，增強了 濾料再生能力，減少了清罐頻率， 延長了雙介質(zhì)濾器的使用時間， 節(jié)約了清罐費用與濾料更換費用； 通過改造，解決了氣管線積液及 清管問題，消除了溢污水的環(huán)保 隱患；針對現(xiàn)場氣反洗的實際問 題現(xiàn)象，合理的規(guī)劃了分析思路 與排查方向、步驟，由簡至難的 分析了發(fā)生問題的根本成因，并 提供了解決方案，有很強的現(xiàn) 場實際應(yīng)用性。該項目拓展了 雙介質(zhì)濾器過濾效果、濾料再 生等方面研究的思路。同時， 也對其他相關(guān)問題具有較強的 借鑒作用。
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