核桃殼濾料用于處理含油、含濁廢水的試驗研究
目前,我國大部分的油田采用的都是注水開發方式,以維持地層中的壓力。注水井是向油層注水的專用井,為防止其堵塞,要定期進行清洗,從而產生了洗井廢水。洗井廢水中主要是油類物質和由懸浮物引起的濁度,在經過水力旋流器物理分離后,油濃度為60~120mg/L,濁度為50~100NTU,pH呈中性偏堿。這些廢水長期任意排放,不僅會影響油田的安全生產,而且還會嚴重污染環境,影響農作物生長。
本試驗采用微絮凝過濾技術,考察了新型果殼濾料—核桃殼濾料對油和濁度的去除效果。核桃殼濾料同石英砂濾料相比,具有化學性能穩定、硬度高、耐磨損、抗壓性能好; 吸附截污能力強、親水性好、抗油浸; 比重略大于水,反沖洗容易等特點。
1 試驗裝置及測定方法
1.1 試驗裝置
試驗裝置如圖1所示。
試驗過程中所用的原水是根據洗井廢水的水質特征由人工合成的。配水用的原料是取自大慶油田的原油和分樣篩篩出的180目以下的粘土。在配水箱中將原油與粘土配置成原水,用水泵將其打入有機玻璃濾柱,自上而下進行壓力過濾。有機玻璃濾柱內徑為95mm,總高度為2.0m,底部為燒結多孔板,并以小顆粒鵝卵石為承托層,承托層上為800mm厚的核桃殼濾料。在水泵吸水管中進行重力投加混凝劑PAC,通過水泵作用使其與廢水充分混合。
1.2 分析方法
1.2.1 油濃度的測定
油濃度的測定采用紫外分光光度法,試驗中使用752型紫外分光光度計,波長范圍為360~800nm。
1.2.2 濁度的測定
試驗中使用的濁度儀為TSZ-I型臺式智能散射光濁度儀。
2 試驗結果與分析
2.1 不同粒徑的濾料對油和濁度的去除效果
試驗中采用了粒徑分別為0.3~0.45mm、0.45~0.9mm和2.0~2.5mm的濾料,且分別測定了在進水油濃度為100~120mg/L,進水濁度為80~100NTU,水溫40℃(洗井廢水實際水溫為40~60℃),濾速10m/h,進水壓力0.013MPa,PAC投加量15mg/L的條件下,三種粒徑的濾料對油和濁度的去除效果(如圖2、圖3、圖4、圖5)。
從圖2、圖3中可以看出,三種粒徑的濾料對油都有較高的去除率,但是隨著粒徑的增大,油的去除率有下降的趨勢; 隨著過濾時間的延長,出水油濃度逐漸升高,油的去除率逐漸下降,但在12h的過濾周期內,三種粒徑的濾料對油的去除率均在88.5%以上,出水油濃度在14mg/L以下。
從圖4、圖5中可以看出,在過濾的開始階段,隨著濾料粒徑的增大,出水濁度也相應增加,粒徑較小的濾柱其濁度去除率高于粒徑較大的濾柱; 但隨著過濾時間的延長,進行到第9小時,粒徑為0.3~0.45mm的濾柱出水濁度迅速增加,去除率明顯下降。這是因為粒徑較小的濾料的孔隙率小,截留污染物數量少,最先達到飽和而被穿透,因而造成出水濁度的增高。
2.2 過濾裝置的反沖洗試驗
試驗考察了濾柱的反沖洗過程,采用高速水流自下而上進行反沖洗。由于過濾后溫度的降低,油將表層濾料粘結成塊,此時采用冷水反沖洗,會使濾料結塊上浮不易被水擊開,達不到反沖洗目的,所以反沖洗需用50℃的熱水。通過對三種粒徑濾料的濾柱進行反沖洗試驗,發現濾料粒徑0.3~0.45mm的濾柱的濾料流失嚴重,因此著重研究了濾料粒徑為0.45~0.9mm和2.0~2.5mm的濾柱反沖洗狀況。通過研究可知,隨著反沖洗時間的延長,反沖洗效果越來越好,但所消耗熱水量也越大;粒徑越大的濾柱越易反沖洗。0.45~0.9mm粒徑的濾柱在反沖洗時間為20min時,過濾效果可恢復到原來去除率的95%以上,因此建議其反沖洗時間定為20min。而2.0~2.5mm粒徑的濾柱的反沖洗時間在15min時就有很好的效果。
3 結論
(1)將核桃殼濾料用于油田洗井廢水的過濾是合適的,其對油和濁度都有較高的去除率,濁度去除率均在88%以上,最高可達95%。
(2)在一定的過濾周期內,隨著濾料粒徑的增大,油和濁度的去除率均呈下降趨勢,但粒徑較小的濾料更容易飽和而被穿透。
(3)反沖洗時應采用熱水作為反沖洗水,反沖洗強度小于普通的石英砂濾料的反沖洗強度,強度大小及沖洗時間視濾料粒徑不同而定,粒徑較大的濾料更易反沖洗。
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