發(fā)布時(shí)間：2014-09-27 11:30

摘  要  針對(duì)長(zhǎng)慶油田含油污泥處理現(xiàn)狀，結(jié)合含油污泥的物理及化學(xué)處理方法的特點(diǎn)，采用“化學(xué)穩(wěn)脫＋機(jī)械壓濾”方法，進(jìn)行了分離效果實(shí)驗(yàn)，介紹了含油污泥實(shí)際處理的工藝流程，并在靖三聯(lián)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，結(jié)果表明：污泥中原油回收率高于企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，脫出水含油量達(dá)到污水處理系統(tǒng)的要求、PH值達(dá)到國(guó)標(biāo)要求，干油泥渣含水率優(yōu)于國(guó)標(biāo)。此處理技術(shù)是含油污泥處理的一個(gè)有益探索。

關(guān)鍵詞   長(zhǎng)慶油田  含油污泥  處置  工藝  化學(xué)脫穩(wěn)  機(jī)械壓濾
 
Changqing oilfield oily sludge treatment technology research and application
Abstract In changqing oilfield pick to oily sludge treatment, oily sludge treatment method of physical and chemical characteristics of chemical stability, adopting “chemical stability +mechanical pressure filter off”, the separation effect of experiment, introduces the practical process of oily sludge treatment process, and in the Jingsanlian, the experimental results showed that the sludge in oil recovery than the enterprise standard, emerge water oil reached sewage treatment system requirements, PH value reach national standard requirements, dry sludge content slag. The processing technology is oily sludge treatment of a beneficial exploration.
 
Keywords changqing oilfield   oily sludge   disposal   technology   chemical stability mechanical pressure filter off
 
0  引  言
油田含油污泥是石油工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的主要污染源之一。隨著油田采液量的增長(zhǎng)及凈化技術(shù)的提高，不但油田污水產(chǎn)出量大幅度增加，污水處理產(chǎn)生的含油污泥量也迅速增加。污泥中含有可觀的殘余油和部分苯系物、酚類、蒽、芘等有毒有害物質(zhì)^[1]。近幾年隨著國(guó)家環(huán)保的嚴(yán)格要求與監(jiān)管力度的日漸加強(qiáng)，合理處理、處置含油污泥成為一項(xiàng)迫切而又環(huán)保意義的工作。
1  含油污泥處理方法
油田集輸處理過程產(chǎn)生的罐底泥、浮渣、廢白土和落地原油等含油污泥的石油類物質(zhì)含量高，同時(shí)還含有較高金屬與粘土無機(jī)礦物，具有油氣回收和礦物質(zhì)再生利用價(jià)值。長(zhǎng)慶油田采油三廠年生產(chǎn)原油400萬噸，管轄的靖一聯(lián)、靖二聯(lián)、靖三聯(lián)等10個(gè)聯(lián)合站每年產(chǎn)生含油污泥約2000 m³。因此，污泥資源化利用是一種很有前途的處置方式^[2]。
國(guó)內(nèi)幾種常用污泥資源化技術(shù)對(duì)比見下表1。
表1  幾種污泥資源化技術(shù)對(duì)比分析

項(xiàng)目 方法	資源 化程度	二次 污染	工藝	設(shè)施 投資	運(yùn)行直接經(jīng)濟(jì)效益	適用范圍 與特點(diǎn)
溶劑萃取	回收原油徹底、高效	剩余污 泥量大	較復(fù)雜 不夠成熟	較高	有，一定	適宜深 度回收油
熱化學(xué)洗油	回收油 不很徹底	剩余污水污泥量大	簡(jiǎn)單成熟	較低	有，較好	適宜簡(jiǎn) 單回收油
焦化處理	全部處理	無	較復(fù) 雜成熟	較低	有，較好	宜終處理 但用量有限
油田調(diào)剖劑	全部處理	無	簡(jiǎn)單成熟	較低	費(fèi)用投入	宜終處理 但用量有限
焚燒利用熱值	有機(jī)物 全部處理	灰渣 煙氣少	較復(fù)雜 較成熟	較高	費(fèi)用投入	宜終處理 規(guī)模不限
熱解處理	有機(jī)物 全部處理	灰渣少	較復(fù)雜 不夠成熟	較高	有，較好	宜終處理 規(guī)模不限

 
含油污泥是一個(gè)非常穩(wěn)定的體系，采用單一的方式處理難以實(shí)現(xiàn)高效分離^[3]。根據(jù)長(zhǎng)慶油田的實(shí)際情況和其含油污泥特性，將化學(xué)和物理方法結(jié)合，采用“化學(xué)穩(wěn)脫＋機(jī)械壓濾”法，即：先用化學(xué)藥劑對(duì)含油污泥進(jìn)行化學(xué)處理，然后使用帶式壓濾機(jī)進(jìn)一步干化分離，達(dá)到徹底處理的目的。
2  處理含油污泥室內(nèi)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)思路為：先破乳除油，提取污泥中的原油，接著對(duì)水（及水溶性物質(zhì)）和泥沙添加絮凝劑等進(jìn)行化學(xué)穩(wěn)脫，得出各添加劑的最優(yōu)劑量。
2.1 含油污泥成分分析
取大罐油泥。實(shí)驗(yàn)中污泥含水率的測(cè)定采用了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的水－油混合體系含水率的測(cè)定方法^[5]。含水率測(cè)定后，采用索式提取法測(cè)量固體中的含油率，剩余的泥砂經(jīng)過濾、烘干、靜置，得到分離出的砂，稱重得出泥砂量，總量與以上三者的差值即為其水溶性物質(zhì)的量。含油污泥各成分分析見下表2。
表2  油泥各項(xiàng)指標(biāo)

含量 樣品	含水率 %	含油率 %	泥砂量 %	水溶性物質(zhì)%	PH值
1#	83.63	7.42	6.4	2.55	7
2#	90.42	3.93	4.3	1.35	7
3#	89.35	2.94	5.9	1.81	7
平均值	87.81	4.76	5.53	1.90	7
實(shí)驗(yàn)方法	GB260-77	索式提取法	干重法	減重量法	酸度儀法

由上表看出，含油污泥中的含水、含油率較高，固體含量較低，回收價(jià)值和便宜性較高。
2.2 破乳除油
破乳劑主要通過聚結(jié)機(jī)理破乳除油。實(shí)驗(yàn)采用本單位的水溶性破乳劑YT-100，實(shí)驗(yàn)稱取50g油泥，重點(diǎn)評(píng)價(jià)影響破乳效果的主要因素——溫度和破乳劑添加劑量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：

結(jié)果表明：約在150ppm和60℃條件下，除油率相對(duì)較高。
2.3 化學(xué)穩(wěn)脫
微小粒徑的懸浮物和膠體，加入系列脫穩(wěn)劑，降低膠體的電動(dòng)電位，壓縮膠體的擴(kuò)散層厚度，破壞膠體的穩(wěn)定性，促使膠體顆�；ハ嘟佑|，絮凝物中的固相便聚集成為較大的顆粒^[4]。這一過程受多種因素影響，如水中雜質(zhì)的成分和濃度、水溫、pH值、以及絮凝劑的性質(zhì)和絮凝條件等，但主要是壓縮雙電層作用、吸附架橋作用和吸附電中和三方面的作用。
2.1.1 化學(xué)穩(wěn)脫藥劑—絮凝劑
常用的有小分子無機(jī)鹽類絮凝劑和高分子絮凝劑。目前廣泛應(yīng)用的小分子無機(jī)鹽類絮凝劑是鋁鹽和鐵鹽。鋁鹽中主要有硫酸鋁、明礬等；鐵鹽中主要有三氯化鐵、硫酸亞鐵和硫酸鐵等。高分子絮凝劑有無機(jī)和有機(jī)兩種。聚合氯化鋁和聚合氯化鐵是目前國(guó)內(nèi)外使用比較廣泛的無機(jī)高分子絮凝劑。有機(jī)高分子絮凝劑有天然的和人工合成的。這類絮凝劑具有巨大的線性分子，每一大分子有許多鏈節(jié)組成，鏈節(jié)間以共價(jià)鍵結(jié)合。我國(guó)當(dāng)前使用較多的是人工合成的聚丙烯酰胺，聚合度可多達(dá)2×10⁴～9×10⁴，相應(yīng)的分子量高達(dá)150×10⁴～1600×10⁴，如大慶的PAM1600萬分子量、杭州TB-021、FO-4650等。本次實(shí)驗(yàn)采用人工合成的聚丙烯酰胺XN80。
實(shí)驗(yàn)取水相100ml,55～60℃下對(duì)XN80在不同劑量和溫度下做了量化實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下表3：

表3 絮凝劑濃度與水質(zhì)的關(guān)系實(shí)驗(yàn)
藥品	加藥濃度(ppm)
	50		150		250		300		350
XN80	分出游離水（ml)	水質(zhì)顏色	分出游離水（ml)	水質(zhì)顏色	分出游離水（ml)	水質(zhì)顏色	分出游離水（ml)	水質(zhì)顏色	分出游離水（ml)	水質(zhì)顏色
	<5	渾濁，褐色	20	渾濁，黃色	70	清澈	88	清澈	91	深黃色

分出的游離水顏色體現(xiàn)了COD的含量，絮凝劑的添加量對(duì)COD影響較大，隨著添量增加分出水顏色越黃。綜合考慮，約300ppm的濃度既可以分出可觀的游離水也可以使水質(zhì)達(dá)到清澈。
2.1.2 化學(xué)穩(wěn)脫藥劑—助凝劑
當(dāng)單用絮凝劑不能取得良好效果時(shí)，可投加某些輔助藥劑以提高絮凝效果，這種輔助藥劑稱為助凝劑。助凝劑可用以調(diào)節(jié)或改善絮凝的條件，利用高分子的強(qiáng)烈吸附架橋作用，使細(xì)小松散的絮凝體變得粗大而緊密。常用的有聚丙烯酸胺、活化硅酸、骨膠、海藻酸鈉、紅花樹等。本次實(shí)驗(yàn)采用聚丙烯酸胺X420。
實(shí)驗(yàn)取水相100ml,在XN80添加濃度為30ppm，溫度55～60℃內(nèi)，變量添加X420，結(jié)果如下表4：

表4 助凝劑濃度與水質(zhì)的關(guān)系實(shí)驗(yàn)
藥品	加藥濃度(ppm)
	50		80		100		130		150
X420	分出游離水（ml)	水質(zhì)顏色	分出游離水（ml)	水質(zhì)顏色	分出游離水（ml)	水質(zhì)顏色	分出游離水（ml)	水質(zhì)顏色	分出游離水（ml)	水質(zhì)顏色
	89	清澈	91	清澈	94	清澈	94	清澈	95	清澈

實(shí)驗(yàn)表明，X420在濃度約100ppm下能更好地提高絮凝分水率，提高脫水率約6%。
2.4泥水分離劑
本廠自行研制的NSF泥水分離劑有三種主要成分：NSF-A是pH調(diào)節(jié)劑，投加濃度為0.6-2%，冬天溫度低，NSF-A溶解速度較慢，應(yīng)在處理前20分鐘添加；NSF-B是改性的混凝沉降劑，使污泥破乳脫穩(wěn)，加速聚結(jié)，配成2-5%的溶液使用；NSF-C是改性的混凝沉降劑，使污泥析水、聚結(jié)成大的團(tuán)塊，增強(qiáng)脫水效果，配成0.05-0.2%的溶液使用，配制不得使用污水，因陳化時(shí)間長(zhǎng)，一般提前1小時(shí)配制。考慮到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用時(shí)溫度不可能有很高（否則另需蒸汽加熱），一般為20～35℃，三種成分旨在提高低溫下油水、泥水分離程度。
在優(yōu)選的破乳、穩(wěn)脫劑使用劑量下進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下表5：

表5 NSF泥水分離劑低溫處理效果（25℃）
已加藥品及濃度	試樣體積(ml)	NSF變量濃度(ppm)
		50			100			150
YT-100 150ppm XN80   300ppm X420   100ppm		除油率%	游離水（ml)	水質(zhì)	除油率%	游離水（ml)	水質(zhì)	除油率%	游離水（ml)	水質(zhì)
	100	40	70	清澈	60	90	清澈	60	91	清澈

結(jié)果表明： NSF泥水分離劑濃度約100ppm下應(yīng)用，破乳和穩(wěn)脫的效果與在55～60℃條件下基本相當(dāng)，能滿足低溫下達(dá)到高溫的穩(wěn)脫效果。
2.5室內(nèi)系統(tǒng)試驗(yàn)
根據(jù)上述工藝條件，采用長(zhǎng)慶采油三廠靖三聯(lián)的大罐污泥進(jìn)行了室內(nèi)初步驗(yàn)證試驗(yàn)。試驗(yàn)取500g大罐油泥，在1200ml的燒杯內(nèi)進(jìn)行，燒杯底部裝有超聲波換能器，溫度控制在30～35℃左右，靜置時(shí)間為4h。結(jié)果如下表6：
表6 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

項(xiàng)目		原油含量	泥沙含量	水溶性鹽	水分	重量（g）	PH值
上清液	油	97.20%	1.10%	0.15%	1.55%	152.6	-
	水	0.30%	0.20%	4.70%	94.80%	180.6	8
油泥渣		10.20%	36.40%	3.30%	50.10%	166.8	-

結(jié)果表明，分離后原油回收率達(dá)到89%；脫出水含油量達(dá)到299mg/l，滿足水處理系統(tǒng)入口指標(biāo)（小于500 mg/l），PH值也在國(guó)標(biāo)范圍內(nèi)（GB8978-1996,6～9）；干油泥含水50%，優(yōu)于國(guó)標(biāo)（GB18598-2001,不超過85%），含油10.2%，達(dá)到國(guó)標(biāo)（GB8978-1996,不超過30）；
實(shí)驗(yàn)分離出的油泥渣再經(jīng)過壓濾、風(fēng)干，含水可降至30%以下。上表中的油泥渣數(shù)據(jù)，是未經(jīng)過壓濾風(fēng)干的結(jié)果。
3  現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
3.1 工藝流程
含油污泥處理現(xiàn)場(chǎng)工藝流程見圖1。
3.1.1 油泥調(diào)理
大罐油泥集中于油泥池中，一倍量加水稀釋，按0.15升/方、0.3升/方、0.1升/方、0.1升/方加入破乳劑、絮凝劑、助凝劑和NSF泥水分離劑攪拌均勻。
3.1.2破乳脫油
攪拌均勻的大罐油泥泵入沉降脫油罐中，加適量鹽酸（管線注入），沉降一定時(shí)間后原油上浮，下層為污水，底部為泥沙。上部污油排入污油脫水罐進(jìn)行加熱、加藥劑脫水。大罐污泥經(jīng)此工藝處理，60～90%以上的原油可以被回收利用，實(shí)現(xiàn)了廢物的資源化利用。
3.1.3油泥渣后處理
經(jīng)過化學(xué)處理后油泥渣排入絮凝物處理系統(tǒng)，慢速的攪拌不至于使絮體分散，因而又研制了帶式壓濾機(jī)，其運(yùn)轉(zhuǎn)速度慢、能耗低、壽命長(zhǎng)，穩(wěn)定可靠，能確保分離效果。濕油泥渣經(jīng)過壓濾脫水后摻入部分煤粉，然后壓制成煤球，用于污泥處理廠內(nèi)部燃料。煤渣用來鋪路或填井場(chǎng)泥漿池。現(xiàn)場(chǎng)壓濾脫出的水經(jīng)沉降分離進(jìn)入污水處理系統(tǒng)回收回注。

圖1  含油污泥處理工藝流程
 
現(xiàn)場(chǎng)30方大罐污泥全部處理完，抽樣情況如下表6、7：
 

表6 現(xiàn)場(chǎng)壓濾處理后油泥渣指標(biāo)
含油量(%)	含水量(%)	備注
17.4%	39.8%	未風(fēng)干
15.5%	31.1%	風(fēng)干1天
14.0%	16.3%	風(fēng)干5天

 

表7 現(xiàn)場(chǎng)脫出水樣指標(biāo)
含油量(mg/L)	濁度(NTU)	懸浮物(mg/L)	PH值	外觀
19	10.3	11	7	清澈

 
4 結(jié)  論
長(zhǎng)慶第三采油廠采用“化學(xué)脫穩(wěn)+機(jī)械壓濾”工藝處理含油污泥，污水進(jìn)入聯(lián)合站污水處理系統(tǒng)精細(xì)處理回注，污泥從液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)，進(jìn)行深度處置和綜合利用。
(1) 通過本工藝處理含油污泥，可使含油污泥中的油、泥、水三相得到有效的分離，然后分別處理，簡(jiǎn)潔高效。
(2) 大部分原油回收利用，變廢為寶，真正實(shí)現(xiàn)了大罐油泥的資源化回收利用。
(3) 處理后的最終固體為煤球、煤渣，實(shí)現(xiàn)了資源循環(huán)利用，減免環(huán)境污染。
(4) 本工藝簡(jiǎn)單、實(shí)用。

參考文獻(xiàn)
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[3] 姜勇,趙朝成,趙東風(fēng).含油污泥特點(diǎn)及處理方法[J].油氣田環(huán)境保護(hù),2005,15(4):38~41
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[5] 謝重閣.環(huán)境中石油污染物的分析技術(shù) [M].中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,1987


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