北三聯含油污水站改造效果分析

黃平申 (大慶油田第二采油廠基建工程管理中心,黑龍江 大慶 163414)

1 北三聯含油污水站運行情況

北三聯污水處理站設計能力20000m3/d,實際日處理量12000m3/d,工藝采用兩級絮凝沉降,一級過濾的流程,污水處理達標后進入注水站。

該站過濾工藝采用核桃殼為過濾介質的濾罐,核桃殼濾料是親水性的物質,水的潤濕性能使水與核桃殼的接觸面增大,而使油與核桃殼的接觸面小,納污能力較強。過濾器由罐體、攪拌系統、濾料、進出管線、排污管線等組成。過濾時水流自上而下通過濾料,濾料依靠直接攔截、慣性攔截和表面吸附等機理去除水中含油和機械雜質,濾后水通過罐底部進入清水罐。當濾料污染到一定程度超過濾料納污量時,就要進行反沖洗,水流自下而上逆向流經過濾器,同時通過攪拌器不斷旋轉,使濾料上下翻滾,進行反沖洗,待反沖洗完畢后進入過濾狀態,進入下一個工作周期。

2 過濾罐運行狀況

北三聯污水站過濾工藝采用的是一級壓力式過濾流程,共有核桃殼過濾罐10座,濾料添裝高度為1.2m,濾罐反沖洗周期為24h,反沖洗時間34min。2006年4月17日對10個過濾罐進行開罐檢查,發現2#過濾罐缺濾料11cm,4#過濾罐缺濾料11cm,5#過濾罐缺濾料14cm,8#過濾罐缺濾料13cm,跑料問題嚴重;過濾性能不穩定,過濾器出水含油量不達標,且有著逐年加劇的趨勢。反沖洗憋壓,核桃殼過濾器反沖洗壓力可達到0.4MPa,過高的壓力極易損壞過濾器內部原件。

核桃殼過濾器在運轉過程中出現了反沖洗憋壓、跑料、濾料清洗不徹底的問題,從而影響了過濾效果,導致出水水質不達標。

3 核桃殼過濾裝置內部結構改進

對10座核桃殼過濾器進行內部結構改造,更換濾料,將其改為低壓反沖洗核桃殼過濾器,低壓反沖洗核桃殼過濾器是利用低壓反沖洗專利技術研制而成的。

3.1 結構改進

在過濾器篩管和攪拌槳之間增加了防護篩板。防護篩板能有效地阻止反沖洗過程中濾料進入篩管和罐頂之間的死角,從而通過機械方式降低濾料的膨化率。罐頂增設集油器,可及時清除油污,防止罐頂油落下堵塞篩管。底部增加透水不銹鋼礫石壓板,能夠防止反沖洗承托層中礫石由于流量過大而被沖起失去承托作用。改進后的罐體結構如圖1所示。

1)布水系統設計 在原來單一橫向篩管布水基礎上,增加立式布水篩管,形成了立體布水器。增加立式布水篩管使布水更加合理,水量更加均勻分布。同時又能及時排除反洗水中油類物質,克服灌頂積油下落造成篩管堵塞的問題。同時篩管縫隙面積即過水面積較未改造前提高了近25倍,有利于布水和反沖洗排水。

2)攪拌系統改進 改變槳葉結構,調整漿葉大小,形狀以及槳葉間的角度,進而改變槳葉旋轉時流場的結構,減緩濾料上升的速度,擴大攪拌的范圍,減少攪拌死角。同時縮小槳葉與布水篩管距離,由0.7m減小到0.5m,加大其對上部濾料的攪拌。更換攪拌槳電機,改變槳葉的線速度,減少對濾料的破壞。

圖1 核桃殼過濾器的罐體結構對比圖

3.2 反沖洗效果測試

圖2 核桃殼過濾器反沖洗壓力和流量變化圖

對新開發的低壓反沖洗核桃殼過濾器反沖洗壓力和水量進行了測試,并與原過濾器水力反沖洗壓力和水量變化進行了對比,結果如圖2。從圖2中可以看出,低壓反沖洗核桃殼過濾器反洗壓力穩定,維持在0.03～0.08MPa,水量保持在150～200m3/h。在較低的壓力下,通過濾料的摩擦、槳的攪拌以及水流剪切的作用,強化了濾料脫附所需的脫附力。粘附在濾料表層的油污和懸浮物得到了徹底的清洗。濾料清洗效果如圖3。新型濾罐的濾料經反沖洗后呈明顯的分散狀態,表層干凈,清洗徹底,如圖 3(b)。而反沖洗前的濾料堆積在一起,表層為雜質覆蓋,如圖3(a)。同時低壓反洗有利于罐內設施的保護,從而節省維修費用,提高經濟效益。

圖3 核桃殼濾料反沖洗效果對比

4 改造效果

4.1 過濾效果

對低壓反沖洗核桃殼過濾器過濾效果進行了監測,并與未改造前的處理效果進行了對比,如圖4和圖5。經過一級總濾后水質含油達到10mg/L以下,平均油的去除率在90%;濁度在13mg/L左右,懸浮物去除率平均在58%。較未改造前油和懸浮物的去除率分別提高20%和120%,效果明顯。主要在于該過濾器有效解決了原有系統的憋壓問題,提高了反沖洗效能,從而保證了濾料的反沖洗效果,而干凈的濾料是實現高效過濾的保證。

圖4 北三聯污水站改造前后油去除效果對比

圖5 北三聯污水站改造前后懸浮物去除效果對比

4.2 反沖洗壓力

改造前后壓力對比如圖6所示。改造后過濾器解決了反沖洗憋壓問題,有效降低了反沖洗的壓力。從圖6可見,改造后的過濾壓力也由原來的0.35MPa下降到0.1MPa,保證了大流量高強度的反洗,高效的反沖洗效果保證濾料清洗徹底,提高了濾料的截污納污能力,因此提高了過濾效能。一級濾后水質一直保持穩定、合格達標。

圖6 改造前后壓力對比