优胜劣汰是自然界发展的普遍规律,无一例外.由于油田含油污水的特点,清水用精细过滤器有些被淘汰出局,如:筒式过滤器、ＴＣＬ型过滤器、ＰＥ管过滤器、砂滤多功能过滤器、多层滤料过滤器、双向过滤器等或因滤料不能反洗再生,或因水质不能达标而退出油田含油污水过滤领域.低渗透注水用精细过滤器这一领域随后被“纤维过滤”迅速占领.其发展速度,相当迅猛.
    随着高分子合成纤维工业的发展,可供选择的纤维种类和数量越来越多,纤维的物理、化学性能也有了很大的提高.同时,由于广大科技工作者的努力,不断革新床层结构,促使其容易反洗再生,导致纤维深层过滤器的应用日益广泛.
    20世纪80年代初,日本尤尼奇卡公司首先研制成功了纤维球过滤器.之后,清华大学环境工程研究所从1983年起,也对纤维球滤料进行了试验研究.虽说各项指标均优于石英砂过滤器,但纤维球过滤器的缺点也是十分明显的,皆因纤维丝容易卷曲,相互缠结在一起,所形成的纤维球比较硬,填充形成的床层具有颗粒床层的结构特点,球相互之间无联系,空隙比较大,故容易被悬浮液穿透,在反洗时容易跑料.
    瑞典人ＥａｎｓＭｕｌｌｅｒ在20世纪70年代中期发明了纤维刷型过滤器[1],该过滤器的主要特点是:结构简单,操作方便.主要不足是:因纤维呈刷状,容易缠在一起,给反洗带来困难,纤维床层一般较薄,过滤性能不稳定,故容易形成表面过滤.
    ＬＬＹ高效过滤器[2](纤维束过滤器)是吉林飞特水处理公司研制成功的.它是以合成纤维为滤料,纤维直径50μｍ,将重约100ｇ的丙纶长丝制成约1ｍ的纤维束,一端固定,另一端用重坠悬挂,其中间设置有一胶囊.过滤时胶囊加压充水,反洗时胶囊泄压放水.这种过滤器滤层单薄,不适合大批量的污水处理场所,特别是不适合油田的污水处理.
    旋压式纤维过滤器是英国ＥｒｉｃＣ.Ｇｒｅｅｎ公司研制的一种纤维过滤器[3],过滤时,通过传动机构推动活接头向下滑动,并旋转使纤维缠绕在内筒上形成滤层.其缺点是内筒直径不可能大.
    英国Ｅｘｅｔｅｒ大学分离中心研制的ＨＷ深层过滤器[4],其特点是采用活塞压缩纤维介质,滤层厚度20～25ｃｍ,(纤维床层较薄)过滤时,活塞压缩过滤介质形成滤层,活塞对纤维的压缩程度决定可滤除颗粒的细度.
    综上所述,纤维过滤器的品种很多,它们优点的共同之处都属精细过滤器.其缺点:过滤介质都是纤维丝.纤维丝经不起折腾,其寿命很短,反洗时容易跑料;纤维床层一般较薄,容易被悬浮物穿透,故容易形成表面过滤;过滤精度不稳定,受来水影响很大;过滤范围不广,污水中含量超过含油:20ｍｇ/Ｌ、悬浮物:15ｍｇ/Ｌ,其过滤精度就会超标.
    然而,纤维过滤器特别是对于机械加压的纤维过滤器,如:英国Ｅｘｅｔｅｒ大学分离中心研制的ＨＷ深层过滤器的结构、特点和应用范围,代表了20世纪90年代初期的国际先进水平.同时也给我们研制“污水回用纤维布块深度过滤器”提供了借鉴.
    我国大部分油田已进入中后期开采阶段,采出液含水量逐年递高,许多油田达90%以上,导致采油污水处理量增加较快,并且处理难度越来越大,随着环保要求的提高,对水质的要求更高,搞好油田污水处理是当务之急.传统的工艺、设备和技术因处理效率较低、工程投资大、处理成本高,不能满足油田污水处理的需要.特别是不能满足油田对低渗透的深度处理水的要求.大庆油田对190座水处理站水质调查总结报告中指出:检测水处理站共计190座,其中普通污水处理站63座(包括6座注水站),合格率为:12.7%;含油污水深度处理站54座,合格率为:3.7%.我们从以上数据不难看出,大庆油田的污水处理存在的问题是非常严重的.特别是深度处理站的合格率为:3.7%.
    油田污水处理的当务之急,孕育了“污水回用纤维布块深度过滤器”.2002年“污水回用纤维布块深度过滤器”这一设备在大庆油田采油一厂中三污水处理站进行了第一次试验.2003年“污水回用纤维布块深度过滤器”的工业化试验设备在大庆油田采油一厂中三污水处理站,进行了第二次试验.试验取得了圆满的结果及可喜的科学数据.目前,“污水回用纤维布块深度过滤器”的工业化设备已经成功地完成了新样机的试制.
    过滤和反洗是深层过滤器的两个基本操作方面,过滤时要求纤维介质处于压实状态,而反洗时则要求纤维介质处于膨松状态[5].结构设计必须要能满足这两方面的要求,而纤维布块过滤器成功地解决了这两方面的问题,它是一步一步不断地探索、试验、总结的结果.其设计思想简述如下:罐体的筒体上部设计有可移动能压紧的平筛板,其筛板在上液压装置的作用下,在罐内以筛板为界,过滤、压紧时,有效而明显地将其分为两个区域:上部为污物区(或称初级处理区);下部为过滤区(或称深度处理区).
    由于上部为初级处理区,来水的油污浓度及悬浮物含量高,随着过滤时间的推移,含量是动态地成倍迅速增长,纤维布块上部接触筛板的滤料不堪重负.为了减轻纤维布块上部滤料的沉重负担,本发明在其上部设有能随筛板移动的6个排污通道,能排除高浓度油污及悬浮物.
    边流、层流的问题:纤维布块与纤维球的区别就在于纤维球是球型的,纤维布块是块状的.将纤维制成块状,是针对以上许多纤维过滤器存在过滤介质(纤维丝)不经折腾,寿命低,反洗时容易跑料,纤维床层较松散,过滤时容易被穿透的缺点而设计的.纤维球周边无任何约束,且毛边柔软,过滤时在水的压力下,它可紧紧地贴在筒壁上.而纤维布块就不同了,它是块状的,有鳞有角,不可能与筒壁紧贴,且有一定的厚度,污水过滤时必然产生严重的边流与层流.解决层流必须压紧,与其它深层过滤器相比,它最大的特点是具有一个活动筛板,该活动筛板由上液压装置支持,上、下移动.其过滤精度也由压紧控制.解决边流的方法是在下筛板的上方每隔150ｍｍ处设计一道阻流环,共5道阻流环.
    反洗的问题:在大庆中三污水处理站的(中试)试验运行中,我们发现:滤料经过压紧,在油、悬浮物、有机物等多种杂质的过滤接触中,使成吨的滤料变成了一个打不开的滤饼.若不将这个滤饼打开,是无法实现反洗的.反冲洗是过滤运行中的重要一环,反冲洗效果的好坏将直接影响过滤器的过滤效果,反冲洗不彻底将会加大滤层水头损失,影响滤池的截留量,恶化出水水质,缩短运行周期,因此选择合适的反冲洗参数是过滤器正常运行的重要保证.
    纤维布块过滤器的反洗是气、水混合反洗.只有纤维布块才能用气、水联合反洗.纤维布块最大的特点是强度高、面积大、不怕跑料.只有利用水和压缩空气同时冲洗滤层,才能有效地将纤维滤饼打开,才能有效地将纤维上附着的污染物冲刷掉.气、水联合反洗时,反洗水强度为:8～12Ｌ/(ｍ2·ｓ),反洗气强度为:≥40Ｌ/(ｍ2·ｓ),反洗时间为:15～20ｍｉｎ.
    纤维布块过滤器的能力问题:怎样提高纤维布块过滤器的处理能力,是一个很大的难题.所谓能力就是过滤器的处理量的问题.处理量=流速×过水面积,在流速一定的条件下,过滤器能力的大小就取决于过水面积了,它与过水面积成正比.那么,在罐体直径一定的条件下,怎样才能提高过水面积呢?用传统钻孔的办法是不可能达到的,必须大胆革新,才能有效地解决问题.用传统钻孔的办法,过水面积最大(孔率)为50%,这里的一重大发明是:无切削成孔法,材料利用率98%,在满足强度的条件下,使过水面积提高了30%.过滤周期为24ｈ.
    本发明新颖之处具有以下优点和积极效果.
    (1)工艺的新颖性:将油田污水的初级处理与深度处理有机地结合为一体,一次性地达到深度处理的精度要求,缩短了污水处理工艺,提高了生产效率,减少了投资成本及运行成本.油田污水的初级处理一般为3级处理:1级除油沉降罐,2级除油沉降罐(或者气浮装置),3级核桃壳过滤器.深度处理需要2级.共5级处理才能使含油污水达到深度处理要求.纤维布块过滤器创建了一个简捷的污水处理新工艺.如图1所示.
                      
    “污水回用纤维布块深度过滤器”经过在大庆油田采油一厂中三污水处理站的成功试验,纤维布块过滤器可以替代初级污水处理的核桃壳过滤器,还可以替代“深度处理站”的两级精细过滤器,也就是大庆人讲的:1级顶3级.大庆人初略算了个帐,若用“污水回用纤维布块深度过滤器”可节约投资成本上千万;运行成本只是原运行成本的25%.
    设备简图如图2所示.
    (2)设备能力的新颖性:当滤层厚度为:1200ｍｍ,压紧以后厚度为:600ｍｍ时,流速为:20～25ｍ/ｈ,水头损失约:0.1～1.5ｍ.过滤后,能将含油为:50ｍｇ/Ｌ、悬浮物为:50ｍｇ/Ｌ、粒径为:10ｕｍ的来水,过滤为:含油为3ｍｇ/Ｌ、悬浮物为3ｍｇ/Ｌ、粒径为2μｍ.由此可见,去除率之大,过滤精度之高,是其它过滤器无法相比的.
                  
    (3)过滤介质的新颖性:滤料为纤维布块,强度高、售价低、易反洗再生.特别应提出的是,由于属物理过滤,没有化学药品的二次污染,有利于环保.该纤维布块申请的实用新型专利已于2003年1月22日由国家知识产权局授权生效.
    (4)设备结构的新颖性之一:上、下筛板设计独特,系无金属切削成孔法加工筛孔,材料利用率达98%.
    (5)设备结构的新颖性之二:本发明设计的压紧装置能有效地提高过滤精度.
    (6)设备结构的新颖性之三:本发明设计有能随筛板移动的6个排污通道、能在运行中排放高浓度油污及悬浮物.

产品链接：组合式中效空气过滤器    有隔板中效空气过滤器    F7/F8中效袋式空气过滤器     F5/F6中效袋式空气过滤器    F9中效袋式空气过滤器