摘要：随着油田开发的不断深入，含油污水的杂质含量和油含量较高，出水水质复杂，采出液处理已成为油田开发的重要工作之一。油田每年的采出液和运行污水，处理后全部回注地层，回注水质要求很高，水质不达标直接影响油田开发效果。文中针对油田污水在处理过程中对滤料的污染，出现滤料再生困难、更换周期短等问题，介绍了一种滤料反冲洗再生技术。该技术投入成本低，能够实现滤料的有效再生，延长滤料使用期，具有应用推广价值。
随着油田开发的不断深入，原油含水率不断上升，油田采出液的来水量不断增加，油田采出水水质逐渐恶化、处理难度日渐加大，传统的含油污水处理工艺出现不适应性。造成含油污水处理过程中，过滤罐内滤料污染，再生困难、更换周期短等问题。为保证油田开发效果，寻求一种适合油田生产及目前污水水质特性的快捷而又低投入、低耗运行的滤料反冲洗再生技术，是亟待解决的技术难题。
1、含油污水处理工艺现状
目前，大庆油田有限责任公司第七采油厂含油污水处理主要应用四种工艺：沉降+两级过滤、横向流除油+两级过滤、悬浮污泥过滤、双旋流+精细过滤。污水处理站过滤段现有过滤罐50座，均为双滤料过滤罐。污水处理系统现状见表1。反冲洗回收流程见图1。
表1 污水处理系统现状
| 站名 | 编号 | 建设时间 | 设计能力/（104m3/d） | 一次滤灌数 | 二次滤灌数 | 处理工艺 |
| 葡一联含油污水深度处理站 | 1# | 1996 | 1 | 4 | 6 |
沉降+两级压力过滤 悬浮污泥过滤 |
| 2# | 2010 | 0.5 | 2 | 0 | ||
| 葡二联含油污水深度处理站 | 1# | 1992 | 0.5 | 2 | 4 |
二级沉降+两级压力过滤 双旋流+精细过滤 |
| 2# | 1996 | 1 | 4 | 4 | ||
| 3# | 2011 | 0.5 | 0 | 0 | ||
| 葡三联含油污水深度处理站 | 1995 | 0.5 | 3 | 3 | 悬浮污泥过滤 | |
| 葡四联含油污水深度处理站 | 2004 | 0.3 | 2 | 2 | 横向流除油+两级压力过滤 | |
| 台肇联含油污水深度处理站 | 2001 | 0.15 | 3 | 3 | 横向流除油+两级压力过滤 | |
| 敖包塔含油污水深度处理站 | 2006 | 0.3 | 4 | 4 | 横向流除油+两级压力过滤 | |
| 合计 | 4.75 | 24 | 26 | |||
2、双滤料过滤罐结构及原理
2.1 双滤料过滤罐结构
双滤料过滤罐罐上口为喇叭口式结构或筛框结构，见图2。过滤罐的双层滤料颗粒是上大下小，上层为石英砂，粒径0.5-1.2 mm，壁厚为400mm，下层为磁铁矿，粒径0.2-0.5mm，壁厚为400mm。滤速一般为8-12m/h。
2.2 双滤料过滤罐工作原理
含油污水经提升泵进入过滤罐滤层，悬浮物被滤层拦截，滤后水通过集水系统从排水口排出。在过滤中，过滤罐的过滤流量不变，被去除的悬浮物停留在滤床上，使过滤阻力增加，处理量降低，且影响滤后水质指标。根据过滤水质情况，滤罐每间隔12-15h进行15min反冲洗滤料，以去除停留在滤床的悬浮物。通过自动控制装置设定时间，进行反冲洗。
2.3 双滤料过滤罐反冲洗方式
目前，过滤罐反冲洗工艺技术有变频反冲洗和变强度反冲洗两种方式。变频反冲洗即在反冲洗强度不变的情况下，改变反冲洗时间，对滤料进行反冲洗。变强度反冲洗即在时间不变的情况下，改变反冲洗强度，对滤料进行反冲洗。
3、双滤料过滤罐存在问题
3.1 过滤罐滤料污染严重
葡三联含油污水处理站有6座双滤料过滤罐滤料污染严重，SSF悬浮污泥过滤后的合格水，经过两级过滤罐进行过滤，水中悬浮物含量增加。
3.2 过滤罐滤料流失及结构损坏现象
2012年6月，对过滤罐设备开罐情况、水质情况进行检查，在开罐检查中发现，葡一联含油污水处理站6座二次过滤罐上部进水筛筐变形，造成滤料流失20cm。葡二联1#含油污水处理站有6座过滤罐滤料流失20cm；2#污水处理站有2座过滤罐滤料流失20cm，有1座过滤罐下集水管腐蚀，1座过滤罐下集水管腐蚀罐体腐蚀漏；葡四联含油污水处理站4座过滤罐滤料污染严重；滤料流失20cm，且反冲洗憋压；台肇联含油污水处理站4座过滤罐下集水管腐蚀严重。
4、分析存在问题的原因
4.1 硫化物的影响
含油污水中，S、S2-、SO42-是硫的主要存在的方式，S、SO42-都能在硫酸盐还原菌的作用下还原成S2-。水中的S2-由于其外电子云易变形，因而穿透力强，对钢铁具有更强的腐蚀性，使管壁穿孔，干扰正常生产。其腐蚀的产物为不溶于水的黑色胶状FeS悬浮物，这些细小的硫化物颗粒与污水中油珠或其它有机物结合，形成稳定性好、沉降特性差、穿透滤料能力强的颗粒，能使处理后的水变黑发臭、悬浮物增加，同时FeS又是一种乳化油稳定剂，进而造成现有沉降、过滤工艺很难与之适应。
4.2 低温集输的影响
随着油田污水成份的日益复杂，污水过滤难度不断加大，双滤料过滤罐出现不适应性，影响过滤效果。在低温条件下集输的含油污水，小于50μm的油珠占总含油的80%以上，均属高乳化含油污水，乳化程度随着温度的降低而加剧，致使污水黏度增加。
表2 水的黏度/运动黏度与水温的关系
| 温度/℃ | 黏度/(mPa·s) | 运动黏度/（mm2·s-1） | 温度/℃ | 黏度/(mPa·s) | 运动黏度/（mm2·s-1） |
| 0 | 1.7887 | 1.7887 | 30 | 0.8919 | 0.8054 |
| 5 | 1.5155 | 1.5156 | 35 | 0.7205 | 0.7248 |
| 10 | 1.3061 | 1.3065 | 40 | 0.6533 | 0.6584 |
| 15 | 1.1406 | 1.1416 | 45 | 0.5958 | 0.6017 |
| 20 | 1.0046 | 1.0064 | 50 | 0.5497 | 0.5546 |
| 25 | 0.8941 | 0.8968 | 55 | 0.5072 | 0.5146 |
由上表可见，污水温度的减低，滤罐内污水黏度增加，反冲洗水携带滤料中的油、硫化物、机械杂质等能力变差，这些污染物粘附在滤料表面并使滤料黏合在一起，导致滤料的黏结和过滤通道的减少，过滤器纳污能力下降和反冲洗效果变差，此过程持续足够的时间会导致滤料再生困难。
5、反冲洗再生技术的提出
针对目前常温集输污水温度降低（甚至低于原油凝固点）和硫化物等问题，使滤料脱附效果变差、常规反冲洗技术排油不畅的问题，尝试采用对反冲洗水加温进行滤料反冲洗的方式。
首先进行工艺流程改造：在每座过滤罐反冲洗进口管线上开口（带压开孔），安装DN50管线及阀门，作为热洗水的进口；利用过滤罐反冲洗出口作为排污口。
原理及方法：用锅炉车往过滤罐打入反冲洗水（温度不低于60℃），并加入适应浓度的清洗剂，闷罐两个小时后，反冲洗水通过过滤罐出口排出，通过此方法达到滤料有效再生的目的，见图3。
通过高温热洗后，可有效去除滤料表层的油污。鉴于高温热洗滤料含杂量去除率较低，采用投加清洗剂与热洗相结合的再生方式，利用清洗剂消耗掉粘性物质，将污染物与其结合的石英砂滤料分离开，并与污染物作用产生的微量小气泡促进污染物与滤料本体分离，增进脱附效果。
6、经济效益分析
滤料使用一段时间后，往往被污染而板结，通常就将滤料更换后扔掉或烧掉，污染环境。如：全厂共有50座过滤罐，滤罐需要每年进行一次滤料再生，一座过滤罐滤料再生需资金5万元，全厂每年滤料再生费用需250万元。
采用反冲洗再生技术后，全厂50座滤罐工艺改造费用约100万元，全厂50座过滤罐年购买清洗剂需费用约30万元，总计需费用130万元。当年可节省资金120万元。二年后，每年可节省资金220万。
7、结论
1）高温热洗方式符合油田现有工艺技术及生产运行快捷的石英砂滤料再生方式。
2）高温热洗方式，试验改造工程量小，施工周期短，投资较低，适合现场运行。
3）高温热洗技术能够有效去除滤料含油量、含杂量，滤料再生效果显著。
