隨著(zhù)我國對油田的開(kāi)采力度不斷地增大，油田污水問(wèn)題的處理也越來(lái)越難，如今已經(jīng)威脅到生態(tài)環(huán)境的正常循環(huán)和社會(huì )的和諧發(fā)展。油田注水技術(shù)的不斷發(fā)展造成油田對注水質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，污水處理問(wèn)題也得到了越來(lái)越多的關(guān)注。近幾年來(lái)，油田采出水深度處理工藝中多介質(zhì)過(guò)濾器是主要的過(guò)濾設備。但隨著(zhù)污水水質(zhì)復雜性的增大，傳統多介質(zhì)過(guò)濾器也表現出了一定的局限性。

為了提高采出水處理效率及過(guò)濾設備的經(jīng)濟適用性，研究人員對傳統過(guò)濾器進(jìn)行了不斷改進(jìn)：如VehashkayaAmiadSinun較早研制出一種自動(dòng)反沖洗過(guò)濾器，JanHermene針對一種自清洗連續過(guò)濾系統，解決了濾網(wǎng)堵塞問(wèn)題等。中國專(zhuān)利CN201216893Y公開(kāi)的“雙濾料過(guò)濾器”，其結構解決反沖洗濾料流失問(wèn)題；又如中國專(zhuān)利CN201525788u公開(kāi)的“雙濾料污油污水過(guò)濾裝置”，罐體進(jìn)口為防沖板結構、內填石英砂及磁鐵礦濾料；除此外還有中國專(zhuān)利CN20126409Y公開(kāi)的“雙濾料高效過(guò)濾器”以及中國專(zhuān)利ZL200720148615.4公開(kāi)的“攪拌式多介質(zhì)過(guò)濾器”。以上幾種過(guò)濾器在油田污水的處理工藝中存在以下問(wèn)題：a.耐污、抗沖擊能力差，濾料易結板失效；b.反沖洗再生能力差，造成設備反沖洗頻繁、濾料使用壽命短。造成這些過(guò)濾設備除油、過(guò)濾效率低，導致處理水較難滿(mǎn)足油田中、高滲透層回注水的水質(zhì)要求。

針對目前我國多介質(zhì)過(guò)濾器普遍存在的問(wèn)題，迫切需要研發(fā)一種具有抗油污沖擊力強、過(guò)濾效率高、濾料再生能力好，出水水質(zhì)穩定，自動(dòng)化監測控制系統程度高的新型過(guò)濾器。為此本公司根據市場(chǎng)需求及掌握的技術(shù)資料，通過(guò)現場(chǎng)調研，研發(fā)了一種渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器。實(shí)驗表明，同等條件下，渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器除油除懸浮物的效果明顯優(yōu)于其他雙濾料過(guò)濾器。其內部采用的新型復合濾料延長(cháng)了濾料的使用壽命，提高了設備的經(jīng)濟性。新增的水力旋流搓洗器提高反洗效率，延長(cháng)設備的反沖洗間隔時(shí)間。

1、渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器基本工作原理

1.1 設備工作原理

下圖1和2分別為傳統多介質(zhì)過(guò)濾器及新研發(fā)的渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器的組成結構示意圖。

傳統多介質(zhì)過(guò)濾器工作原理是：過(guò)濾層內部采用兩種以上的介質(zhì)作為過(guò)濾層。當原水自上而下通過(guò)不同密度、不同粒徑的濾料時(shí)，水中懸浮物由于吸附和機械阻流作用被濾層表面截留下來(lái)，從而得到澄清的水質(zhì)。但是，傳統的多介質(zhì)過(guò)濾器濾料易板結，反沖洗再生能力較差，這就造成設備反沖洗頻繁、濾料的使用壽命短。

渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器內部上方增設微渦反應器，微渦反應器對污水進(jìn)行預處理。濾料采用經(jīng)過(guò)特殊工藝處理的多層復合濾料，過(guò)濾效果好，使用壽命長(cháng)。濾料內部又設有水力旋流搓洗器，在反洗時(shí)對濾料進(jìn)行搓洗，提高了反洗效率。

1.2 微渦反應器工作原理

在渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器內部上方增設微渦反應器，進(jìn)水口增設流量計可根據流量判斷過(guò)濾是否偏流及濾料污染情況。微渦反應器采用旋流分離的原理，來(lái)水在微渦反應器中形成渦流，油水在離心力的作用下得以初步分離。另外，在進(jìn)口管線(xiàn)加藥（高效絮凝劑），使得來(lái)水在微渦反應器內充分反應絮凝沉降，從而破壞污油、懸浮物及其他機械雜質(zhì)在水中的穩定性，達到對污油、懸浮物的預處理作用，從而提高設備對油、懸浮物的抗沖擊能力。

1.3 多層復合濾層

在濾料層過(guò)濾中，通過(guò)濾料空隙的絮粒、油粒、懸浮物、微生物以及膠體顆粒被截留在濾料表面，從而達到過(guò)濾的目的。渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器根據吸附、截留、深床三重作用的過(guò)濾機理，采用特殊工藝生產(chǎn)的新型復合材料，這種材料耐油能力強、不易板結、耐腐蝕、耐磨性好，大大提高了過(guò)濾效率，延長(cháng)了濾料的使用壽命。復合濾層由四層濾料組成，一層為除油層，二層為吸附截留層，三、四層均為截留層，濾料級配合理，增強過(guò)濾效果。

1.4 水力旋流搓洗器

由于濾池反沖洗水頭由出水槽水位決定，易造成濾料在水力反沖時(shí)對濾料沖刷不足和不均勻流化的現象，導致污物形成的泥球通過(guò)上層濾料下沉并積聚在細濾料頂部而形成交界層“板結”現象。為解決濾料易出現板結造成過(guò)濾能力下降的問(wèn)題，在渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器內部設有水力旋流搓洗器。

水力旋流搓洗器由數根在同一水平面內等長(cháng)的篩管和噴嘴組成，噴嘴的噴口順時(shí)針或逆時(shí)針朝向同一圓周方向。隨著(zhù)運行時(shí)間的增加，截留的懸浮物增多，使得運行壓差增大，流量減小，此時(shí)水力旋流搓洗器根據水力射流、旋轉原理，達到反洗時(shí)對濾料搓洗、提高反洗效率的目的。一方面通過(guò)大流量的方向進(jìn)水，使得濾層膨脹松動(dòng)，另一方面利用高壓泵通過(guò)水力旋流搓洗器使輕質(zhì)濾料旋轉，高速水流進(jìn)入濾層，攪動(dòng)過(guò)濾器內的濾料形成旋流。濾料在高速水流沖擊作用下產(chǎn)生濾料與濾料間的相互碰撞、摩擦，使粘附于濾料表面的油滴、固體雜質(zhì)及膠狀物質(zhì)從濾料表面剝離，經(jīng)排污口排出，從而完成整個(gè)清洗過(guò)程。同時(shí)，罐體上下布水器均采用不銹鋼篩管，有效防止濾料的流失。

2、渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器處理油田污水的應用研究

利用渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器在現場(chǎng)進(jìn)行工業(yè)性試驗，處理對象為油田含油污水。設備的主要技術(shù)參數為：處理量：10m3/h，濾速：8~10m/h，反沖洗強度：12-16L/m2?s，反洗時(shí)間：15min，反沖洗周期：24h，處理效果見(jiàn)下表1。

由表1可看出，渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器過(guò)濾效果顯著(zhù)，對懸浮固體的去除率更是達到了85%以上，處理水均能滿(mǎn)足現場(chǎng)回注水的要求。同時(shí)，相較于傳統過(guò)濾器的70%的去除率，渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器表現出明顯的優(yōu)勢。

經(jīng)檢驗，來(lái)水水質(zhì)相同的條件下，新型的渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器除油除懸浮物的效果明顯優(yōu)于其他雙濾料過(guò)濾器。由特殊工藝生產(chǎn)的耐油能力強、抗腐蝕、耐磨的新型復合濾料大大延長(cháng)了濾料的使用壽命，提高了設備的經(jīng)濟性。內設的水力旋流搓洗器提高反洗效率，使得設備的反沖洗間隔時(shí)間延長(cháng)了一倍，反沖洗水量減少了30%，能源消耗減低10%，濾料使用壽命提高了一倍。

3、結論

（1）渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器因其獨特的內部結構具有抗油污沖擊力強、過(guò)濾效果高、濾料再生能力好、出水水質(zhì)穩定等優(yōu)勢，是一種新型高效的過(guò)濾器。

（2）渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器對懸浮固體的過(guò)濾能力可達到85%以上，有很好的過(guò)濾效果。

（3）渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器能縮短反沖洗間隔時(shí)間，減少反沖洗水量，提高反沖洗效率。

（4）渦旋式多介質(zhì)過(guò)濾器適合處理油田含油污水，可以代替傳統的多介質(zhì)過(guò)濾器，具有很高的推廣應用價(jià)值。（來(lái)源：浙江金龍自控設備有限公司）