一种体外搓洗高效过滤器及滤料清洗方法与流程

1.本发明涉及过滤器技术领域，具体涉及一种体外搓洗高效过滤器及滤料清洗方法。


背景技术：

2.国内油田含油污水处理规模一般都比较小，限制了大型、高效的核桃壳过滤器的研发。
3.中东地区各油田原油产量高，随着含水率的上升，分离出来的含油污水量也逐渐增大(几十万桶/天到几百万桶/天的处理量不等)，随着国内油气田工程服务企业不断走出国门承揽项目，在满足运输尺寸条件下，研发处理量尽可能大的、滤速高、反洗彻底的大型、高效的核桃壳过滤器，显得尤为迫切。同等总处理量下，所需设备少，如单个处理量高达5～8万桶/天(331～530m3/h)，占地面积小，一次投资少；上述大型、高效过滤器在海外油田的应用前景将十分广阔。
4.现有的体外搓洗核桃壳过滤器，过滤原理、滤料清洗原理如下：
5.1、正常过滤过程：如图1所示，正常过滤时，含油污水通过进水管1进入过滤器罐体2，污水中携带的少量油污和悬浮物经过与滤料接触，通过滤料的吸附、过滤作用，被滤料层3截留，过滤后水通过过滤器底部筛管层4收集后，通过滤后出水管6排出；随着滤层截留的油污和悬浮物增多，滤层被压实，孔隙变少，过滤水头损失逐渐增加，滤速减小，滤层上、下之间的压差增大，为了确保滤后水的水质，当压差达到一定值时，过滤器自动控制系统将进行自动反洗，或者高压差报警后人工启动反洗程序，待滤层反洗结束后，过滤器回到正常过滤阶段；
6.2、滤料清洗过程：如图1所示，反洗时，反洗水通过反洗水进水管5进入罐内，罐体内滤料被膨松和流化，流化后的搓洗后滤料自顶部的搓洗后滤料吸入管7抽出，进入搓洗泵9，通过搓洗泵9的搅拌、摩擦等，油污与滤料实现分离，滤料和油污混合物通过搓洗后滤料排出管8进入滤料分离装置11的外形环管，经过挤压作用，油污、悬浮颗粒物等由于粒径小，进入筛管12内部，再通过油污排放管13外排进行回收利用；而滤料颗粒物大，被挡在筛管12外，通过洁净滤料回收管10回收到过滤器2内。
7.现有的体外搓洗核桃壳过滤器，存在以下不足之处：
8.1、单台核桃壳过滤器最大处理量200m3/h，滤速在20m3/m2/h以内，罐体直径在3000～3800mm之间；在同等含油污水处理量下，所需设备数量多，占地面积大，配套的配管、土建等工作量大，一次投资大；
9.2、搓洗泵9和滤料分离装置11放置于过滤器罐体2外，需要额外的基础和占地，增加了一次投资费用；
10.3、过滤器过滤一段时间之后，滤料容易板结，每隔一段时间就需要在反洗过程中添加清洗剂，对滤料进行浸泡、清洗，以降低更换滤料频率，对于温度低的含油污水，板结现象更为严重，药剂清洗更为频繁。


技术实现要素：

11.针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种体外搓洗高效过滤器及滤料清洗方法。
12.本发明公开了一种体外搓洗高效过滤器，包括：过滤器罐体和设置在所述过滤器罐体内的滤料分离装置，所述滤料分离装置内设有筛管；
13.所述过滤器罐体的顶部设有进水管和搓洗后滤料吸入管，所述过滤器罐体上安装有搓洗泵，所述搓洗泵的进水口与所述搓洗后滤料吸入管相连，所述搓洗泵的出水口通过搓洗后滤料排出管伸至所述筛管内；所述筛管的底部设有洁净滤料排放口，所述筛管与所述滤料分离装置的中间隔腔通过油污排放管与污水回收系统相连；
14.所述过滤器罐体的中部设有滤料层和过滤器底部筛管层，所述洁净滤料排放口高于所述滤料层；
15.所述过滤器罐体的底部设有反洗水进水管、滤后出水管和罐底污水排放管。
16.作为本发明的进一步改进，所述滤料层上的滤料为核桃壳滤料，密度1.2-1.4g/cm3，滤料堆积密度0.64kg/l，滤料直径0.8～1.4mm，滤料填充高度为1000～1200mm。
17.作为本发明的进一步改进，所述搓洗泵为低npshr、开式叶轮的离心泵。
18.本发明还公开了一种体外搓洗高效过滤器的滤料清洗方法，包括：
19.打开反洗水进水管，将压实的滤料层蓬松、流化；
20.启动搓洗泵，将滤料进行循环搓洗、滤料回收和污水外排；
21.关闭搓洗泵和反洗水进水管，静置；
22.打开进水管，对滤料进行压实、冲洗，滤料层底部的油污通过罐底污水排放管排出罐内；
23.冲洗完毕后，关闭罐底污水排放管，打开滤后出水管，完成滤料清洗。
24.作为本发明的进一步改进，滤料层蓬松、流化的时间为5-15s。
25.作为本发明的进一步改进，滤料进行循环搓洗、滤料回收和污水外排的处理时间为15-20min。
26.作为本发明的进一步改进，静置时间为1-2min。
27.作为本发明的进一步改进，滤料进行压实、冲洗的时间为1～2min。
28.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
29.本发明优化过滤器内构件设计和滤料，提高过滤速度，从而提高单台过滤器的处理量，节省工程投资；
30.本发明优化搓洗泵和滤料分离装置的安装位置，减少了设备的占地面积，节省工程投资；
31.本发明优化反洗方式，采用体外搓洗(机械清洗)+水洗联合方式，大大提高反洗效果，节省反洗水量，减少反洗过程中滤料清洗剂用量，滤料重复使用率高，节省操作费用。
附图说明
32.图1为现有体外搓洗核桃壳过滤器的结构示意图；
33.图2为本发明体外搓洗高效过滤器的结构示意图。
34.图中：
35.1、进水管；2、过滤器罐体；3、滤料层；4、过滤器底部筛管层；5、反洗水进水管；6、滤后出水管；7、搓洗后滤料吸入管；8、搓洗后搓洗后滤料排出管；9、搓洗泵；10、洁净滤料回收管/洁净滤料排放口；11、滤料分离装置；12、筛管；13、油污排放管；14、罐底污水排放管。
具体实施方式
36.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：
38.如图2所示，本发明提供一种体外搓洗高效过滤器，包括：进水管1、过滤器罐体2、滤料层3、过滤器底部筛管层4、反洗水进水管5、滤后出水管6、搓洗后滤料吸入管7、搓洗后滤料排出管8、搓洗泵9、洁净滤料排放口10、滤料分离装置11、筛管12、油污排放管13和罐底污水排放管14；其中，
39.本发明的过滤器罐体2上安装有搓洗泵9，搓洗泵9选用低npshr、开式叶轮的离心泵作为搓洗泵，适合于黏度高的滤料和油污混合物输送，有利于罐顶安装；过滤器罐体2内安装有滤料分离装置11，滤料分离装置11内设有筛管12，优选滤料分离装置11安装在过滤器罐体2内壁的顶部，本发明通过将搓洗泵9安装在过滤器罐体2之上，同时，将滤料分离装置11放置在过滤器罐体2之内，进一步节省占地面积。
40.本发明的过滤器罐体2的顶部设有进水管1和搓洗后滤料吸入管7，搓洗泵9的进水口与搓洗后滤料吸入管7相连，搓洗泵9的出水口通过搓洗后滤料排出管8伸至筛管12内，筛管12的底部设有洁净滤料排放口10，筛管12与滤料分离装置11的中间隔腔通过油污排放管13与污水回收系统相连。本发明优化了滤料分离装置11的设计，改为内进外出式，即：滤料和油污混合物进入滤料分离装置11的环形筛管12内部，洁净滤料通过洁净滤料排放口10排出至罐体内的滤料层3上，而油污通过油污排放管13排出，进入回收系统。
41.本发明过滤器罐体2的中部设有滤料层3和过滤器底部筛管层4，洁净滤料排放口10高于滤料层3；其中，滤料层上的滤料为核桃壳滤料，优选为圆粒度高、比表面积大的核桃壳滤料，其密度1.2-1.4g/cm3，滤料堆积密度0.64kg/l，滤料直径0.8～1.4mm，滤料填充高度为1000～1200mm，优选滤料填充高度为1200mm；本发明所选用的滤料机械强度高，耐磨，使用寿命长，滤料圆度高，加工均匀，比表面积大，单台立式核桃壳过滤器处理量大,单罐处理量达到502m3/h,尺寸4572mm(id)*2538mm(t/t)，正常滤速28.3m3/m2/h，短时间滤速31.4m3/m2/h(并行过滤器反洗时)。
42.本发明在过滤器罐体2的底部设有反洗水进水管5、滤后出水管6和罐底污水排放管14，罐底污水排放管14与污水回收系统相连。
43.本发明体外搓洗高效过滤器的过滤方法，包括：
44.正常过滤时，含油污水通过进水管1进入过滤器罐体2内；污水中携带的少量油污和悬浮物经过与滤料接触，通过滤料的吸附、过滤作用，被滤料层3截留，过滤后水通过过滤器底部筛管层4收集后，通过滤后出水管6排出；随着滤料层3截留的油污和悬浮物增多，滤层被压实，孔隙变少，过滤水头损失逐渐增加，滤速减小，滤料层3上、下之间的压差增大，为
了确保滤后水的水质，当压差达到一定值时，过滤器自动控制系统将进行自动反洗或者高压差报警后人工启动反洗程序，待滤层反洗结束后，过滤器回到正常过滤阶段。
45.本发明体外搓洗高效过滤器的滤料清洗方法，包括：
46.打开反洗水进水管，将压实的滤料层蓬松、流化；启动搓洗泵，将滤料进行循环搓洗、滤料回收和污水外排；关闭搓洗泵和反洗水进水管，静置；打开进水管，对滤料进行压实、冲洗，滤料层底部的油污通过罐底污水排放管排出罐内；冲洗完毕后，关闭罐底污水排放管，打开滤后出水管，完成滤料清洗。
47.具体为：
48.先打开反洗水进水管5，将压实的滤料层蓬松、流化约5-15s；然后启动搓洗泵9，将滤料进行循环搓洗，滤料回收，污水外排等约15-20min；然后，关闭搓洗泵9和反洗水进水管5，静置1min；最后，进行滤料再冲洗，即先打开正常过滤进水管1，以正常过滤流量过滤，对滤料进行压实、冲洗，滤料层3底部的油污等通过罐底污水排放管14排出罐内，此滤料冲洗过程持续约1min；冲洗完毕之后，关闭排放管14，打开滤后出水管6，过滤器回到正常过滤阶段。本新型体外搓洗过滤器采用体外搓洗(机械清洗)+水洗联合方式，大大提高反洗效果，节省反洗水量，反洗强度由10～15l/s/m2，缩减为4.4l/s/m2。
49.本发明的优点为：
50.1、单台立式核桃壳过滤器处理量大,过滤效率高，单罐处理量高达502m3/h，尺寸4572mm(id)*2538mm(t/t)，正常滤速28.3m3/m2/h，短时间滤速31.4m3/m2/h(并行过滤器反洗时)，突破国内规范要求的滤速20m3/m2/h的要求，滤速提高41％；
51.2、立式核桃壳过滤器大型化，同流量下，过滤器台数减少一倍，大大节省占地面积、阀门和配管材料、土建基础、运输、安装等费用；
52.3、采用体外搓洗(机械清洗)+水洗联合方式，大大提高反洗效果，节省反洗水量，反洗强度由10～15l/s/m2，缩减为4.4l/s/m2，反洗时长15-20min；反洗过程无须添加药剂清洗，滤料使用寿命长；
53.4、体外搓洗泵罐顶安装，油污分离筛管罐内安装，有效减少了设备的占地面积，节省一次投资；
54.5、本发明适用于大多数油田常规含油污水过滤处理，对污水处理量大、含油污水处理温度低的污水处理系统，经济效益十分明显。
55.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。