污水站反冲洗参数优化试验

贾 娜 大庆油田采油三厂

污水站反冲洗参数优化试验

贾 娜 大庆油田采油三厂

针对北十六污水站改造投产后出现的外输水质超标现象，反冲洗达不到预期效果的问题，进行了反冲洗参数的优化，并进行了过滤罐仿真模拟试验。结合生产实际和过滤罐仿真模拟试验分析认为，该站过滤罐滤料存在污染是影响外输水质悬浮物含量超标的主要原因。因此提出以下几点改善水质的建议：根据目前实际调整污水处理站反冲洗参数；在过滤罐滤料与垫料层之间增加一层砾石压板，防止反冲洗过程中因强度过大发生混料；在反冲洗流程增加滤料搅拌设备。

过滤罐；滤料污染；反冲洗参数；污水；水质

大庆油田采油三厂一矿聚北十六污水处理站于1999年投产，设计能力20 000 m3/d，采用两级沉降，石英砂、海绿石压力过滤流程，设计反冲洗强度16 L/（s·m2），反冲洗周期24 h。主要负责上游北二二站的含聚污水处理与外输，平均处理量10 000 m3/d，负荷率50%。建站以来共进行两次改造：一是2004年反冲洗泵安装反冲洗变频装置；二是2006年污水站大修改造，增加污水处理新工艺和更换部分污水处理设备（主要有过滤罐改造、收油流程改造、增加物理杀菌装置和污泥浓缩装置等）。但2007年改造投产后存在滤后水悬浮物含量超标问题。针对北十六污水站改造投产后出现的外输水质超标现象，反冲洗达不到预期效果的问题，进行了反冲洗参数的优化，并进行了过滤罐仿真模拟试验。

表1 反冲洗参数对比

1 反冲洗参数优化及运行效果

1.1 反冲洗参数的优化

北十六污水站现有石英砂过滤罐8座，海绿石过滤罐2座。优化前与优化后反冲洗参数见表1。

优化反冲洗参数时，首先小强度（7.5 L/（s·m2））进水，冲洗8 min；然后开启反冲洗泵，再中强度（10 L/（s·m2））进水，冲洗4 min；最后反冲洗强度提高到最大（12.7 L/（s·m2）），进行大强度冲洗8 min。

1.2 优化后反冲洗效果

通过对北十六污水站石英砂和海绿石过滤器反冲洗阶段及过滤阶段水质进行分析可知，处理难度最大的问题是悬浮固体含量达标问题。因此，试验的技术指标主要是监测悬浮固体达标情况，优化后反冲洗阶段运行效果如图1所示，过滤阶段运行效果如图2所示。

图1 反冲洗阶段运行效果

图2 过滤阶段运行效果

通过化验数据分析，得出如下结论：

（1）反冲洗后含油量基本能达到指标要求。

（2）反冲洗阶段单罐监测前5 min含油量及悬浮物含量较高，反冲洗后第4～8 h悬浮物含量逐渐下降，反冲洗后10～23 h较好，但悬浮物平均含量超标，见表2。

表2 运行效果统计mg/L

1.3 过滤罐开罐检查

为了确定滤料对水质的影响程度，对10个压力过滤罐工作状况进行逐罐开罐检查。通过近几年开罐检查发现，该站10座过滤罐普遍存在滤料表层积有1 cm左右的油层，各罐滤料表层都不同程度的含有油块，见图3、图4。10座罐滤料在20 cm以下的样中都或多或少地存在混料现象，所以在开罐检查的同时对每座过滤罐都投加了500 kg助洗剂，对滤料进行清洗。

图3 滤料表层污染物

图4 筛筐表层取下的黏结物

2 过滤罐仿真模拟试验

为进一步查找水质超标的原因，在做好加药、收油、清淤、化验、反冲洗等工作前提下，开展了过滤罐过滤阶段和反冲洗阶段仿真模拟试验，为找到解决水质超标问题提供有力数据。

2.1 试验流程

试验设备安装在该站过滤间内，一台透明仿真过滤罐进口接1#过滤罐滤前水取样口处，出口接排污口，过滤罐反冲洗进口接滤后水箱，通过水泵由过滤罐底部进过滤罐，反冲洗出水至排污口，见图5。

图5 仿真模拟过滤罐流程

2.2 过滤阶段试验

试验中，随着过滤进程和时间的增加，发现表层滤料由于长期截留油污及杂质，上层逐渐产生污染，形成滤料黏附油污等具有黏结作用的物质，滤料黏结成块，过滤速度下降，反冲洗不能完全将滤料再生。如此循环往复，滤料污染程度不断加深，厚度达到10～20 cm，产生板结现象，过滤罐易发生憋压。根据滤料污染程度的不同进行水质取样发现，当滤料发生污染后滤后水样悬浮物含量不断上升，滤后水质变差，见图6。

图6 仿真模拟过滤罐滤料污染情况

2.3 反冲洗阶段试验

在反冲洗试验中，初期反冲洗效果较好，随着过滤时间的不断增加，反冲洗效果变差，不能将滤料完全再生，按照不同反冲洗强度及流量进行了试验，反冲洗流量与滤料膨化高度关系见表3。

表3 反冲洗流量与滤料膨化高度的关系

反冲洗过程共历时30 min，首先是小流量进行冲洗，当杂质脱附后再逐渐增大强度进行清洗，通过水流的搅动，冲洗以及滤料间的摩擦作用，使杂质从滤料上脱离，滤料污染层由于大流量的冲洗发生上浮，由聚合物、杂质、滤料、油污黏结在一起形成的大小不一的石英砂颗粒随水流上移，并充满整个过滤罐顶部。当反冲洗停止时，悬浮在过滤罐顶部的污染颗粒逐渐下沉，污染后的石英砂颗粒并没有完全冲洗干净，一部分堵在筛管上，另一部分重新回落至滤料顶层，滤料仍然存在一定高度的污染。仿真模拟过滤罐运行效果见图7、图8。

图7 仿真模拟过滤罐反冲洗阶段运行效果

图8 仿真模拟过滤罐过滤阶段运行效果

试验初期，石英砂滤料未发生污染，滤后水质很好，各项指标合格；试验中期，滤料发生轻度污染，反冲洗不能将滤料完全再生，滤后水质下降；试验后期，滤料污染严重，滤料上层有大约10 mm高度的滤料不能完全靠反冲洗冲洗干净，存在油污和颗粒黏结现象，造成过滤效果变差，滤后水质急剧下降，见表4。

表4 仿真模拟过滤罐滤后水质指标mg/L

3 结论

结合生产实际和过滤罐仿真模拟试验分析认为，过滤罐滤料存在污染是影响外输水质悬浮物含量超标的主要原因，减少过滤罐滤料污染是提高水质的关键。因此提出以下几点改善水质的建议：

（1）针对多数过滤罐存在混料现象，建议根据目前实际调整污水处理站反冲洗参数，以改善反洗效果，适应含聚污水处理需要，同时能够延长过滤罐、滤料使用寿命，减少滤料清洗次数。另外，建议在过滤罐滤料与垫料层之间增加一层砾石压板，防止反冲洗过程中因强度过大发生混料。

（2）针对滤后水中悬浮固体含量超标问题，可根据各站介质特点和水处理工艺不同，采取不同的方法解决。建议在反冲洗流程增加滤料搅拌设备，使滤料污染层的油污、杂质等黏结物能够通过搅拌搓洗充分打碎脱落，打破板结层，使滤料与油污杂质充分脱落分离，在反冲洗低流量时进行搅拌，使滤料再生以提高反冲洗效果。

（栏目主持张秀丽）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.4.014