渤海某平台双介质滤器过滤效果影响因素分析及优化

梁建斌，么克明，吴 磊，郑 路，陆 宽

(中海石油(中国)有限公司天津分公司 天津300459)

0 引 言

渤海某平台污水系统目前日处理量为27800m³/d，处理介质为含聚污水，于2024年平台处理的污水量达到峰值，为 64499m³/d，因此必须保证水系统处理设备的运行能效，确保污水处理系统稳定运行。目前污水系统主要接收原油系统各级分离器、电脱水器分离出来的生产水以及双介质滤器经过反冲洗后的污水，通过斜板除油器、加气浮选器、双介质滤器处理合格后进入注水缓冲罐，处理达标的生产污水全部回注。

双介质滤器作为污水系统最后一级脱油、除油设备，通过其内部滤料的过滤功能除去污水含油[1]，并通过定期反洗保持滤料清洁。双介质滤器使用的滤料包括核桃壳、石英砂、砾石。作为污水处理系统的最后一级处理设备，其处理效果的好坏直接影响到注水水质指标。目前调查发现双介质滤器出口含油高于20mg/L，悬浮物含量高于10mg/L的问题。通过分析问题原因，制定优化措施，主要涉及双介质滤器收油流程优化与内部滤料质量调整等方面，最终保证注水水质合格达标。

1 现状调查和原因分析

对平台双介质滤器运行情况进行现状调查，主要观察以下4个方面的情况：生产水缓冲罐出口水中含油、悬浮物对双介质滤器出口水质的影响；单台双介质滤器顶部收油频率对双介质滤器出口水质的影响；单台双介质滤器处理量对双介质滤器出口水质的影响；双介质滤器反冲洗频率对双介质滤器出口水质的影响。经过现场调查，整理运行数据，进而根据柏拉图分析方法，判断每个因素的影响程度。以此得出如下结果：增加双介质滤器顶部收油频率、增加双介质滤器反冲洗频率可有效改善双介质滤器的出口水水质。

运用“鱼骨图”分析方法，从人、机、料、法、环5个方面分析双介质滤器出口水含油、悬浮物含量超标的原因，如图1所示。

图1 双介质滤器出口水水质超标分析图Fig.1 Analysis of water quality exceeding standard at outlet of dual media filter

经分析确认，找出影响双介质滤器出口水含油、悬浮物含量超标的末端因素：人员未按操作规程操作；人员未及时标定清水剂下药量；清水剂 BHQ-14不配伍；滤料过滤效果差；设备处理量过大，超过设计量[2]；手动收油效果差；设备清罐周期长，滤料污染；取样方法不合理。

通过现场调查、逐项测试、记录整理分析数据开展主因确认工作。利用双介质滤器清罐作业机会，在滤料回装期间，改变核桃壳、石英砂、砾石三者的充填比例，在做好新滤料浸泡、反洗准备工作的前提下，在滤器投用后做好取样化验工作，并对数据做好记录、对比。由试验数据可知，改善滤料充填质量后，双介质滤器出口水中含油、悬浮物有明显降低，确认滤料过滤效果差是主因之一。

通过分析双介质滤器内部结构，发现双介质滤器顶部收油装置筛管致密，在使用过程中容易堵塞，会导致收油不彻底，从而会影响双介质滤器出口水质。决定在一台双介质滤器罐顶安全阀流程上加装手动收油软管，在手动收油后取样化验，并与之前的数据对比，确认增加手动收油流程后，双介质滤器含油降低，有助于保证双介质滤器出口水质。

2 对策实施与优化

利用双介质滤器清罐作业窗口期，在滤料回填时，改变核桃壳、石英砂、砾石三者的比例，同时按照单一变量的原则对滤料的粒径做出调整，待双介质滤器正常投用以后，按时取样，分析化验数据，找出合理的滤料比例。在测试过程中，平台总处理水量介于27100～28070m3/d之间，双介质滤器9台运行1台备用，双介质滤器处理量为130m³/h，在设计范围内。

通过对双介质滤器滤料充填比例进行调整[3]，在实施的 7个方案中，对数据整理成图并比较，可以发现表 1所示方案的滤料充填比例有助于改善双介质滤器出口水质。

表1 滤料充填调整方案Tab.1 Filter material filling adjustment scheme

针对双介质滤器收油效果不理想的问题开展集体讨论对策，通过现场摸爬流程，发现可以在双介质滤器顶部安全阀流程上加装手动收油管线。增加手动收油管线后，对收油效果进行测试，在不同的收油频率下，跟踪双介质滤器出口水质情况。通过试验数据发现，收油频率越高，双介质滤器出口水含油越低，但是考虑到流程实际运行状况(如注水缓冲罐、污油罐液位)与工作效率等因素，确定收油频率为2次/h。

3 效果检查及巩固措施

经过改善双介质滤器出口水质 PDCA循环，成功实施一系列的对策，取得了一些成果。通过一系列的测试与试验，优化核桃壳、石英砂、砾石 3种滤料的充填比例，按时对双介质滤器手动收油，双介质滤器出口水水质有明显改善，达到了预期目标：含油量≤20mg/L，悬浮物含量≤10mg/L。延长了双介质滤器在线运行的时间，减少了清罐次数，降低清罐作业费用15万元，降低垃圾箱费用0.5万元。

为了巩固此次成果，编写了平台《双介质滤器操作规程》，在公司进行宣贯和交流，并将操作规程在现场进行张贴，同时建议在生产流程允许的情况下，尽可能地加强对双介质滤器的反冲洗作业。

4 总 结

目前渤海油田双介质过滤器应用较为广泛，出口水质不达标的问题时常出现。本文采用鱼骨图分析方法，找出末端影响因素，并对各因素逐一进行甄别，制定出整改策略，通过增加手动收油管线，改变充填砾石粒径，调整核桃壳、石英砂、砾石三者的充填比例，双介质滤器出口水质含油量明显改观，达到了降本增效的目的。制定了操作规范文件进一步巩固措施，为后期双介质滤器相似问题的处理提供了参考借鉴。