新型过滤与分离技术在油田含油污水中的应用

摘要：改性纤维丝滤料技术是近年来应用在油田合油污水的新型过滤及分离技术，具有占地面积少、过滤精度高等特点。特别是改进的过滤器选用改性纤维球滤料，经过改性处理可将纤维滤料由亲油型改变为亲水型。该技术应用于油田含油污水的精细过滤，纤维球不易粘油，便于反洗再生、过滤精度高。室内及现场试验结果证明，新型含油污水过滤与分离技术特别适用于低渗透油藏的注入水处理，具有过滤效果好、再生率高、过滤器占地面积少等特点。

关键词：注入水处理新型过滤器；含油污水；改性纤维丝滤料技术；滤料；再生率

中图分类号：TQ085文献标识码：A文章编号：1009－2374(2009)12－0038－02

长期以来，我国油田含油污水回注一直采用石英砂过滤器、核挑壳过滤器、双滤料过滤器、膜过滤器等，特别在低渗透油层，注水用精细过滤技术一直没有突破，远远达不到低渗透油层的注水要求。

改性纤维丝滤料技术是近年来应用在油田含油污水的新型过滤及分离技术，由此研制的含油污水处理新设备——WXLG改性纤维球过滤器，具有处理精度高、占地面积少、再生能力强等优点，特别适用于油田含油污水精细过滤未置级。该过滤器选用的纤维球滤料，是由经过新的化学配方合成的特种纤维丝做成，其主要特点是经过本质的改性处理将纤维滤料由亲油型改变为亲水型。该技术应用于油田含油污水的精细过滤，纤维球不易粘油，便于反洗再生、过滤精度高。

一、改性纤维球过滤器的特点和适应范围

作为压力式过滤器中最新型的污水精细处理设备的改性纤维球过滤器是油田含油污水精细过滤技术一次突破，它具有以下新的特点：

1改性纤维球丝径细，比表面积大，比表面积高达2000m²／g。由于纤维丝径细的特点，它叠加后滤层孔隙小，而叠加后滤层孔隙度在80％以上，对悬浮物的拦截作用比其他滤料都优良，因此对低渗透油藏的注入水处理尤为理想；对高悬浮物水的排放和回用有要求的过滤更加适用。

2对纤维丝进行了改性处理，使它具有了亲水疏油的特性，不管改性纤维丝粘上纯油还是含油污水，遇水时水分子都能渗透到改性纤维丝表面，形成一层水膜，将纤维丝和油隔开；反洗时能将粘附在其表面的原油清洗干净，反洗再生性能特别好。

3下沉到罐底，上松下紧滤层孔隙结构好；改性纤维球滤料运行时滤层孔隙率沿水流的方向逐渐变小，形成了比较理想的滤料上大下小的孔隙分布状态，拦截作用增强，过滤效果好。

过滤是油田注入水净化处理的关键环节。过滤器不仅适用于油田含油污水的精细过滤，也适用于其他工业废水的精细处理：(1)适用于油田含油污水回注的粗、中、精细过滤及油田、炼油厂污水的外排处理；(2)适用于钢铁、热电、造船、造纸、医药、化工行业的循环水、外排水、深度处理水处理；(3)适用于纯净水、海水、苦咸水淡化及集中供水工程、城市污水处理工程等水处理。

二、新型改性纤维球过滤技术的工作原理

过滤机理概括起来分两种形式，即多孔介质的过滤机理(即深床过滤机理)和集聚过滤(即表层过滤)。

深床过滤也叫纵深过滤，即分离过程仅出现在介质内，其微粒常常远小于介质的孔隙。深层过滤型滤材包括：砂滤、无烟煤、石榴石、核桃壳、纤维球、特种纤维滤层、各种纤维丝缠绕式滤棒等。

固体物质在介质的表面累积，经过短时间的沉积、桥接形成滤饼而对介质的过滤。表层过滤型滤材包括滤膜、滤布、PE烧结滤棒等。形成桥接的条件是：水中固相颗粒约为滤料孔径的1/3以上，且具有一定的浓度。在水中固相颗粒太小，浓度太低时桥接有可能长期不能形成。在形成滤饼后，过滤精度得到提高，随之过滤阻力进一步提高，在阻力增高后，桥接中疏松的固相颗粒有破碎倾向，破碎后的微粒通过滤层流到下游，损坏的桥接将由其它较大颗粒替补，形成新的桥接。

1深床过滤原理，立式罐，采用机械搅拌方式进行反冲洗，可手动操作和自动操作。

2改性纤维球去除油及机杂的机理为：直接拦截、惯性拦截和电化学吸附。

3过滤时污水从上到下流过滤层，油及悬浮物等被拦截，大部分污物被去除。

4反洗时干净水从下到上冲洗滤料，边冲边搅拌，被滤料拦截的污物逐渐清洗干净。

三、改性纤维球过滤器的性能指标

与其它过滤器相比改性纤维球过滤器有以下优点：

1处理范围广、去油及悬浮物效率高——在来水含油在300mg／L、悬浮物在200mg／L情况下，改性纤维球正常工作。

2滤器出水含油<50mg／L，悬浮物<30mg／L。

3过滤精度高——在来水含油在20mg／I悬浮物在30mg／L情况下，改性纤维球过滤器出水含油<3mg／L，悬浮物<2mg／L，粒径<2μm(压紧过滤器可达出水含油<2mg／L，悬浮物<1.5mg／L，粒径<1μm)。

4滤速快、处理量大——改性纤维球过滤器滤速达30m／h，相当于其它颗粒滤料(元烟煤、石英砂、磁铁矿等)2～3倍。要达到同样精度要求，改性纤维球过滤器用一级，双滤料过滤器、砂滤过滤器等需用两级以上；要达到同样的处理量要求，改性纤维球过滤器的罐体直径要小得多，而污水处理指标提高一个等级。

实际应用说明，在相同处理量，相同来水指标情况下，改性纤维球过滤器比其它过滤器仅减少设备投资一项上就达到50％以上(性能价格比)，污水处理指标提高一个等级。

改性纤维球滤料具有使用寿命长的特点，滤料的使用寿命在3年以上。

四、最新压紧式改性纤维球过滤器过滤技术

针对部分油田水量变化以及高精度处理要求的情况，为防止滤层不能充分压紧，对过滤器设备内部结构进行改进，特别设计出滤料压紧装置，将搅拌机构由过滤罐的上部移至底部，滤料压紧装置位于过滤罐的上部。工作时，滤料压紧装置启动，压板下行至一定位置，将滤料压紧，污水由上至下经过滤层流过过滤器；反洗开始时，滤料压紧装置启动，压板上行，反洗泵启动，反洗水冲开滤层，搅拌机启动。这样滤层孔隙结构更稳定及紧密，更有利于悬浮物的去除，保证了纤维球过滤器过滤精度的稳定。经改进的压紧式改性纤维球过滤器可以达到超精细过滤A1级标准(滤后水质含油≤2mg／L,SS≤1.5mg／L，粒径≤1.5μm)，当然，要达到A1级标准的滤后水质指标，污水应采用化学絮凝方法处理进行前处理。到目前为止，该技术已成功在大港、大庆、吐哈、冀东等油田得到批量应用。

五、结语

作为压力式过滤器中最新型的污水精细处理设备的改性纤维球过滤器是油田含油污水精细过滤技术一次突破，它具有以下新的特点：

1改性纤维球丝径细，比表面积大。由于纤维丝径细的特点，它叠加后滤层孔隙小，对悬浮物的拦截作用比其他滤料都优良，因此对低渗透油藏的注入水处理尤为理想。

2对纤维丝进行了改性处理，使它具有了亲水疏油的特性，反洗时能将粘附在其表面的原油清洗干净，反洗再生性能特别好。

3改性纤维球比普通纤维球比重大且不粘油，在过滤时能下沉到罐底，上松下紧滤层孔隙结构好；改性纤维球滤料运行时滤层孔隙率沿水流的方向逐渐变小，形成了比较理想的滤料上大下小的孔隙分布状态，拦截作用增强，过滤效果好。

参考文献

[1]谭蔚，石建明，朱企新，等，国外过滤与分离技术的进展[J]，化工机械，2002，29(4)

[2]顾文涛，顾文滨，王怀林，等PEB微孔管含油污水精细过滤装置[J]石油机械，2000，28(增刊)

[3]张万友，郗丽娟，陈雪梅，等几种纤维过滤器的工作原理及特性[J]，中国给水排水，2003，19(6)

[4]朱立坤，白占国，成立芬，等，外加压力时双纳米线中浅施主杂质的性质[J]河北科技大学学报，2009，(30)

[5]张学佳，纪巍，王宝辉，油田采出水过滤技术研究进展[J]石油化工安全环保技术，2007，23(2)

[6]吕淑清，侯勇，李俊文，纤维过滤技术的研究进展[J]，工业水处理，2006，26(10)，

[7]衣涛，张秀虹，赵凤玲，等，油田含油污水过滤器滤料原位清洗再生[J]清洗世界，2005，21(8)

作者简介：于学良(1973-)，河北廊坊人，供职于廊坊开发区中油现代技贸有限公司，研究方向：石油钻采机械设计与自动控制。