核桃壳滤料清洗再生技术研究

常伟，曹阳

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津300452；天津正达科技有限责任公司，天津300308）

核桃壳过滤器是海上油田生产水处理系统中的重要设备，其处理效果直接影响着注入水质。随着油田处理水量的增大，悬浮物的产生量、污油泥的沉降量也随之增长，核桃壳滤料在过度吸附油性杂质和悬浮物后，空隙堵塞处理能力逐渐下降变差，为保证处理指标增加了水力反洗频次，但是出口指标却难以达到理想的效果，此问题逐渐成为了制约现场提高水质指标的瓶颈[1,2]。

为解决核桃壳滤料污染问题，海上油田目前较为常规的处理方式为更换滤料，但此项措施较为费工费时，人员进罐操作的危险程度和劳动强度也相当大，影响甲板环境卫生，废旧滤料须返陆地处理等等弊端。本文通过筛选合适的清洗药剂配方，提高核桃壳滤料清洗再生效果，延长滤料的使用周期。

1 清洗剂筛选试验研究

核桃壳滤料具有硬度高、耐磨损、抗压性好，化学性能稳定，不溶于酸碱溶液、吸附截污能力强，滤料具备多孔多面性，亲水性好，抗油浸等特点[3]，污油和悬浮物去除率高，因此在油田污水处理中被广泛应用。但常规水力搅拌反冲洗，只能清洗掉滤料空隙间截留的杂质或者少量滤料表面附着不牢的油污，很难从根本上恢复滤料表面的吸附截污性能[4]。笔者通过对核桃壳滤料进行实验室试验和室外试验，筛选出合适的清洗剂。

经过前期试验结果[5]和查阅现有文献资料[6,7]，碱洗核桃壳除油技术应用于化工行业各个领域，结合海上作业环境特殊性，充分利用现有设备，实验室试验阶段确定选用十二烷基苯磺酸钠和氢氧化钠为主要清洗剂，并对十二烷基苯磺酸钠和碳酸钠、柴油清洗剂不同比例、相同总浓度（1%）的配比方案进行试验，再生试验效果对比，优选溶液配比浓度，试验结果如表1 所示。

表1 污染的核桃壳滤料经过不同清洗药剂的除油效果实验数据

通过以上不同的药剂清洗实验结果可知，十二烷基苯磺酸钠与氢氧化钠按2∶1 比例配成浓度为1%的清洗剂除油效率最好，十二烷基苯磺酸钠与碳酸钠配比的清洗剂效果次之，柴油清洗效果最差。综合考虑清洗成本，生产现场对滤料采用上述清洗药剂配比进行试验验证。

2 现场试验

生产现场试验是在室内试验成果的基础上，根据核桃壳滤器操作说明书，确定最优的反洗方式和操作条件。

油田设置有六台核桃壳滤器，每个核桃壳滤器内部下层填充7t 砾石，上层填充6.5t 核桃壳，高度为1400mm,，核桃壳粒径1.2～1.6mm，体积约9.9m3。十二烷基苯磺酸钠：氢氧化钠=2∶1 比例配成浓度为1%的清洗液对核桃壳滤器A（使用2a未更换核桃壳滤料）进行清洗，通过与核桃壳滤器B（使用2a 未更换核桃壳滤料）、核桃壳滤器C（更换新滤料）进行过滤对比试验。实验过程中，核桃壳滤器过滤速度为100m3/h，水冲洗前搅拌器运行5min，反冲洗流量为300m3/h，反洗时间为15min。操作现场依次对新滤料水洗、旧滤料药洗、旧滤料水洗后的核桃壳滤料过滤效果进行了实验研究。

核桃壳滤器B、C 均运行24h 水洗后进行过滤试验，核桃壳滤器B 为污染的旧滤料药洗后进行过滤试验，核桃壳滤器入口含油均为30mg/L，核桃壳滤器A、B、C 同时进行新、旧滤料对比试验，实验结果如图1 所示。

由图1 实验结果表明，废旧滤料经水洗运行20h 后，滤器出口含油超过25mg/L，经清洗液清洗后的旧滤料与新滤料过滤效果差别不大，在滤器运行30h 后，滤器出口含油均未超过25mg/L，药剂清洗效果明显优于水洗效果，其出口含油一般低于8mg/L。

对药剂清洗后的核桃壳滤器进一步进行水洗试验，通过水洗-过滤的重复对比试验，监测核桃壳滤器在多次水洗后出口含油量，验证药剂清洗后核桃壳滤料过滤性能的稳定性，实验结果如图2 所示。

图2 实验结果显示，废旧核桃壳滤料经过药洗后，过滤性能稳定，基本恢复其除油功能，随着水洗次数的增加，滤料除油效率随着过滤时间延长明显降低，在水洗三十次后，滤料已严重污染，过滤性能较差。结合现场实际运行情况，可以初步确定药剂清洗周期宜为30d，药剂清洗周期内水洗周期不得超过26h。

图1 滤料清洗后滤器出口水质含油图

图2 滤料不同次水洗后滤器出口水质含油图

3 结论

3.1 十二烷基苯磺酸钠与氢氧化钠按2∶1 比例配成浓度为1%的清洗剂除油效率最高，较适宜海上油田使用，作业成本低，旧滤料再生效果好，基本能恢复其截污性能。

3.2 药剂清洗效果较好，废旧滤料经过药洗与水洗组合冲洗，核桃壳滤器出口水质得到明显改善，药剂清洗周期宜为30d 左右，药剂清洗周期内水洗周期不得超过25h。