双滤料过滤器处理工艺优化

双滤料过滤器处理工艺优化

刘旭峰

中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津市300452

摘要：某处理厂污水处理系统分为污水物化处理阶段和污水生化处理阶段。其中污水物化处理阶段分为四级处理工艺，其中双滤料过滤器作为物化段的四级处理工艺，通过其高效的过滤作用，可以进一步去除污水中的悬浮物、COD及油，保证进入生化处理阶段的污水达标。由于双滤料过滤器内部结构腐蚀、老化造成滤料频繁漏失、各级滤料层填充厚度设计不合理、含聚污水处理难度增大等原因，双滤料过滤器对污水的过滤效果变差，无法满足水质处理要求。通过对双滤料过滤器内部结构重新设计，并对滤料层填充厚度比例进行科学调整，提升了过滤器的污水处理效能，确保了进入污水生化处理阶段的水质达标。

关键词：双滤料过滤器；内部结构；滤料层填充厚度；含聚污水

1.概述

该处理厂污水处理系统主要接收来自原油脱水处理区脱出的含油污水、厂区生活污水及地面雨水，经过污水物化和生化处理达标后，实现深海排放。

1.1污水物化处理工艺简介

该处理厂污水物化处理工艺在“老三段式”（自然除油-混凝-过滤）的污水处理工艺的基础上发展而来，主要采用四级处理工艺。

第一级调储罐与斜板组合除油工艺：首先通过调储罐对进入污水物化处理单元的含油污水进行均质均量的调节，由于油、泥、水的存在密度差，在重力的作用下，实现油、泥、水的初步分离，然后再进入斜板，借助聚丙烯小球的高效聚结作用和浅池沉淀原理，除去含油污水中大部分的浮油和分散油及COD。

第二级气浮处理工艺：通过向气浮罐内通入压缩空气，微小的气泡在上浮的过程中，与污水中细小的油滴、杂质等颗粒吸附在一起，上浮至油水界面处，从而实现油、泥、水的分离，该阶段可除去部分乳化油及COD。

第三级混凝沉降除泥工艺：通过向澄清沉降罐内加入絮凝剂和混凝剂，使污水中的胶体脱稳，从而聚结成大颗粒胶团，沉降到底部形成活性污泥，并利用活性污泥的生化过滤作用，对污水进一步净化处理，从而除去污水中的泥渣、污油及COD。

第四级过滤工艺：通过双滤料过滤器内核桃壳的过滤吸附作用，可以有效去除污水中携带的悬浮物、油滴、COD等杂质，使含油污水满足后续生化处理阶段的处理要求。

1.2双滤料过滤器工作原理

双滤料过滤器是由两种滤料进行级配形成滤层，各层滤料的有效粒径彼此间必须保持一定比例，以免在冲洗过程中水力分级作用而使很细的颗粒集中在各层表面，造成堵塞现象。

1）承托层

由于双滤料过滤器集水系统是采用中心筒辐射状结构，集水筛管以下部分不承担过滤作用，是承托层，承托滤料。但承托层也需要一定的级配，防止滤料从配水系统中流失，同时使反洗水可以均匀地向滤料分配。承托层布置不当，会使垫层移动，粒径过粗造成滤层漏失。

2）过滤层

过滤层是双滤料主要部分，一般选用核桃壳滤料作为过滤材料。核桃壳滤料具有质量轻、耐酸碱、抗压及耐磨性好、除油截污能力强、易反洗、使用寿命长等优点。经过处理的核桃壳滤料具有多面和多微孔及亲水疏油的特性，对污水中的油污及悬浮杂质具有很强的拦截作用，从而实现污水的净化处理。核桃壳滤料通过定期反洗，可以去除表面吸附拦截的污油和悬浮杂质，从而实现长期的循环利用。

2.双滤料过滤器运行现状及原因分析

2.1双滤料过滤器运行现状

当前双滤料过滤器处理量低下，滤器压差较大，日常反洗效果不佳，存在明显的滤料漏失现象，出口水质含油及悬浮物等杂质明显增多，各项化验指标均存在超标的风险，大大增加了污水生化处理系统的负荷。

2-1双滤料过滤器改造前处理状况统计表

2.2原因分析

1）内部结构腐蚀、老化造成滤料频繁漏失，降低了滤料过滤效果。

通过对双滤料过滤器进行清罐检修发现，内部集水中心筒、滤丝帽等处出现腐蚀漏洞，滤料经腐蚀漏洞大量漏失，过滤层变薄，过滤效果变差。

2）各级滤料层填充厚度设计不合理，反洗效果差，导致滤料板结，降低了污水过滤效果和处理量，形成恶性循环。

双滤料过滤器的承托层由重型鹅卵石填充，但由于鹅卵石粒度级配不合理，造成过滤层的滤料漏入承托层，从配水系统流失。另外由于承托层布置不当，使反洗水无法均匀地向滤料分配，故对核桃壳滤料的反洗效果不佳，致使核桃壳滤料因表面油污大量积聚发生板结，增大了过滤器的压差，降低了过滤层的滤油截污的效果，最终导致污水处理量和处理效果变差，形成恶性循环。

3.双滤料过滤器处理工艺优化措施

针对双滤料过滤器的生产现状和原因分析，制定优化措施。首先对双滤料过滤器内部配水系统结构进行改造，再对各层滤料的填充材料和填充比例进行优选，以此达到提升双滤料过滤器处理效能的目的。

3.1

双滤料过滤器内部配水结构改造

为提升过滤器内部集水系统的排量，液流阻力，将内部滤丝帽式集水系统改为筛管式集水系统，并对筛管制作钢制支撑架，以减少承托层的负重，从而减少了承托层材料的消耗，同时增大了过滤水的集水效率，一定程度上减少了液流阻力，提高了过滤器内部的流速。

3-1双滤料过滤器内部配水结构改造

3.2承托层与滤料层合理选材及填充比例优化

承托层除了支承滤料之外，还有将反冲洗水进一步均匀分布作用，也就是将配水系统各孔眼射出水流运能迅速转化为势能，通过垫层进行均匀分配，由于这一过程迅速完成，同时希望通过垫层水头损失最小，因此需要承托层厚度越小越好。另一方面，为了反洗均匀，还必须使通过本身的水头损失各处都均匀。但由于天然垫层本身粒径、形状，铺垫的不一致，还需要一定厚度来补偿。从而达到理想的均匀。

过滤层是双滤料主要部分，粒径级配至关重要。一般来说，从上至下，孔隙由大至小，则粒径由大至小进行级配。多层滤料级配必须保持一定比率，每层的均匀系数尽可能小，以免冲洗过程中水力分级作用而使很细的颗粒集中在各层表面，造成堵塞现象。

经过现场调研，金刚砂比重大（密度3.06），硬度高（摩氏硬度10，硬度比石英高1000倍），耐磨性好，支撑强度大，与鹅卵石相比更适合做垫层，故决定采用金刚砂作为承托层。选用新型的核桃壳滤料作为过滤层，并对承托层和过滤层的填充比例进行合理规划。

3-2承托层和过滤层级配及填充厚度说明

4.优化效果评价

双滤料过滤器处理工艺优化完成后，过滤器压差由0.3Mpa降低至0.15Mpa，截流现象得到有效缓解，滤器过滤效果大幅提升，各项指标较调整前均有明显改善，保证了污水物化处理单元出口水质的达标。

4-1双滤料过滤器优化前后运行状况对比

5.结论

保证双滤料过滤器截污除油效果的关键在于过滤材料的选择及承托层和过滤层的填充配比。各层级配设置不合理，不但影响过滤器的过滤效果，还会造成材料的浪费、成本的过度消耗。在实际生产中，应根据处理水质的要求和过滤器的实际运行工况，对各层级配进行合理的规划，才能充分发挥过双滤料滤器的潜能。

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