核桃壳滤料用于处理含油、含浊废水的试验研究

　　目前，我国大部分的油田采用的都是注水开发方式，以维持地层中的压力。注水井是向油层注水的专用井，为防止其堵塞，要定期进行清洗，从而产生了洗井废水。洗井废水中主要是油类物质和由悬浮物引起的浊度，在经过水力旋流器物理分离后，油浓度为60～120mg/L，浊度为50～100NTU，pH呈中性偏碱。这些废水长期任意排放，不仅会影响油田的安全生产，而且还会严重污染环境，影响农作物生长。
　　本试验采用微絮凝过滤技术，考察了新型果壳滤料—核桃壳滤料对油和浊度的去除效果。核桃壳滤料同石英砂滤料相比，具有化学性能稳定、硬度高、耐磨损、抗压性能好; 吸附截污能力强、亲水性好、抗油浸; 比重略大于水，反冲洗容易等特点。
1 试验装置及测定方法
1.1 试验装置
　　试验装置如图1所示。

　　试验过程中所用的原水是根据洗井废水的水质特征由人工合成的。配水用的原料是取自大庆油田的原油和分样筛筛出的180目以下的粘土。在配水箱中将原油与粘土配置成原水，用水泵将其打入有机玻璃滤柱，自上而下进行压力过滤。有机玻璃滤柱内径为95mm，总高度为2.0m，底部为烧结多孔板，并以小颗粒鹅卵石为承托层，承托层上为800mm厚的核桃壳滤料。在水泵吸水管中进行重力投加混凝剂PAC，通过水泵作用使其与废水充分混合。
1.2 分析方法
1.2.1 油浓度的测定
　　油浓度的测定采用紫外分光光度法，试验中使用752型紫外分光光度计，波长范围为360～800nm。
1.2.2 浊度的测定
　　试验中使用的浊度仪为TSZ-I型台式智能散射光浊度仪。
2 试验结果与分析
2.1 不同粒径的滤料对油和浊度的去除效果
　　试验中采用了粒径分别为0.3～0.45mm、0.45～0.9mm和2.0～2.5mm的滤料，且分别测定了在进水油浓度为100～120mg/L，进水浊度为80～100NTU，水温40℃(洗井废水实际水温为40～60℃)，滤速10m/h，进水压力0.013MPa，PAC投加量15mg/L的条件下，三种粒径的滤料对油和浊度的去除效果(如图2、图3、图4、图5)。

　　从图2、图3中可以看出，三种粒径的滤料对油都有较高的去除率，但是随着粒径的增大，油的去除率有下降的趋势; 随着过滤时间的延长，出水油浓度逐渐升高，油的去除率逐渐下降，但在12h的过滤周期内，三种粒径的滤料对油的去除率均在88.5%以上，出水油浓度在14mg/L以下。
　　从图4、图5中可以看出，在过滤的开始阶段，随着滤料粒径的增大，出水浊度也相应增加，粒径较小的滤柱其浊度去除率高于粒径较大的滤柱; 但随着过滤时间的延长，进行到第9小时，粒径为0.3～0.45mm的滤柱出水浊度迅速增加，去除率明显下降。这是因为粒径较小的滤料的孔隙率小，截留污染物数量少，最先达到饱和而被穿透，因而造成出水浊度的增高。
2.2 过滤装置的反冲洗试验
　　试验考察了滤柱的反冲洗过程，采用高速水流自下而上进行反冲洗。由于过滤后温度的降低，油将表层滤料粘结成块，此时采用冷水反冲洗，会使滤料结块上浮不易被水击开，达不到反冲洗目的，所以反冲洗需用50℃的热水。通过对三种粒径滤料的滤柱进行反冲洗试验，发现滤料粒径0.3～0.45mm的滤柱的滤料流失严重，因此着重研究了滤料粒径为0.45～0.9mm和2.0～2.5mm的滤柱反冲洗状况。通过研究可知，随着反冲洗时间的延长，反冲洗效果越来越好，但所消耗热水量也越大;粒径越大的滤柱越易反冲洗。0.45～0.9mm粒径的滤柱在反冲洗时间为20min时，过滤效果可恢复到原来去除率的95%以上，因此建议其反冲洗时间定为20min。而2.0～2.5mm粒径的滤柱的反冲洗时间在15min时就有很好的效果。
3 结论
　　(1)将核桃壳滤料用于油田洗井废水的过滤是合适的，其对油和浊度都有较高的去除率，浊度去除率均在88%以上，最高可达95%。
　　(2)在一定的过滤周期内，随着滤料粒径的增大，油和浊度的去除率均呈下降趋势，但粒径较小的滤料更容易饱和而被穿透。
　　(3)反冲洗时应采用热水作为反冲洗水，反冲洗强度小于普通的石英砂滤料的反冲洗强度，强度大小及冲洗时间视滤料粒径不同而定，粒径较大的滤料更易反冲洗。