長慶油田含油污泥處理技術研究與應用
行業(yè)動態(tài)
油田含油污泥是石油工業(yè)生產過程中產生的主要污染源之一。隨著油田采液量的增長及凈化技術的提高，不但油田污水產出量大幅度增加，污水處理產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。近幾年隨著 環(huán)保的嚴格要求與監(jiān)管力度的日漸加強，合理處理、處置含油污泥成為一項迫切而又環(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含量高，同時還含有較高金屬與粘土無機礦物，具有油氣回收和礦物質再生利用價值。長慶油田采油三廠年生產原油400萬噸，管轄的靖一聯(lián)、靖二聯(lián)、靖三聯(lián)等10個聯(lián)合站每年產生含油污泥約2000m。因此，污泥資源化利用是一種很有前途的處置方式。
國內幾種常用污泥資源化技術對比見下表1。
表1：幾種污泥資源化技術對比分析
項目 方法 | 資源化程度 | 二次污染 | 工藝 | 設施投資 | 運行直接經濟效益 | 適用范圍與特點 |
溶劑萃取 | 回收原油徹底、高效 | 剩余污泥量大 | 較復雜，不夠成熟 | 較高 | 有，一定 | 適宜深度回收油 |
熱化學洗油 | 回收油不很徹底 | 剩余污水污泥量大 | 簡單成熟 | 較低 | 有，較好 | 適宜簡單回收油 |
焦化處理 | 全部處理 | 無 | 較復雜成熟 | 較低 | 有，較好 | 宜終處理但用量有限 |
油田調剖劑 | 全部處理 | 無 | 簡單成熟 | 較低 | 費用投入 | 宜終處理，但用量有限 |
焚燒利用熱值 | 有機物全部處理 | 灰渣、煙氣少 | 較復雜，較成熟 | 較高 | 費用投入 | 宜終處理，規(guī)模不限 |
熱解處理 | 有機物全部處理 | 灰渣少 | 較復雜，不夠成熟 | 較高 | 有，較好 | 宜終處理，規(guī)模不限 |
含油污泥是一個非常穩(wěn)定的體系，采用單一的方式處理難以實現(xiàn)高效分離。根據長慶油田的實際情況和其含油污泥特性，將化學和物理方法結合，采用“化學脫穩(wěn)+機械壓濾”法，即：先用化學藥劑對含油污泥進行化學處理，然后使用帶式壓濾機進一步干化分離，達到徹底處理的目的。
2 處理含油污泥室內實驗
實驗思路為：先破乳除油，提取污泥中的原油，接著對水（及水溶性物質）和泥沙添加絮凝劑等進行化學脫穩(wěn)，得出各添加劑的較優(yōu)劑量。
2.1 含油污泥成分分析
取大罐油泥。實驗中污泥含水率的測定采用了 標準的水一油混合體系含水率的測定方法。含水率測定后，采用索式提取法測量固體中的含油率，剩余的泥砂經過濾、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的量。含油污泥各成分分析見下表2。
表2：油泥各項指標
樣品 | 含水率/% | 含油率/% | 泥砂量/% | 水溶性物質/% | 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 |
實驗方法 | 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，回收價值和便宜性較高。
2.2 破乳除油
破乳劑主要通過聚結機理破乳除油。實驗采用本單位的水溶性破乳劑YT-100，實驗稱取50g油泥，重點評價影響破乳效果的主要因素——溫度和破乳劑添加劑量。實驗結果表明：約在150ppm和60℃條件下，除油率相對較高。
2.3 化學脫穩(wěn)
微小粒徑的懸浮物和膠體，加入系列脫穩(wěn)劑，降低膠體的電動電位，壓縮膠體的擴散層厚度，破壞膠體的穩(wěn)定性，促使膠體顆粒互相接觸，絮凝物中的固相便聚集成為較大的顆粒。這一過程受多種因素影響，如水中雜質的成分和濃度、水溫、pH值、以及絮凝劑的性質和絮凝條件等，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。
2.3.1 化學脫穩(wěn)藥劑一絮凝劑
常用的有小分子無機鹽類絮凝劑和高分子絮凝劑。目前廣泛應用的小分子無機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和有機兩種。聚合氯化鋁和聚合氯化鐵是目前國內外使用比較廣泛的無機高分子絮凝劑。有機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)間以共價鍵結合。我國當前使用較多的是人工合成的聚丙烯酰胺，聚合度可多達2×104～9×104，相應的分子量高達150×104～1600×104，如大慶的PAM1600萬分子量、杭州TB-021、F0-4650等。本次實驗采用人工合成的聚丙烯酰胺XN80。
實驗取水相100ml，55～60℃下對XN80在不同劑量和溫度下做了量化實驗，分出的游離水顏色體現(xiàn)了COD的含量，絮凝劑的添加量對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達到清澈。
2.3.2 化學脫穩(wěn)藥劑——助凝劑
當單用絮凝劑不能取得良好效果時，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。助凝劑可用以調節(jié)或改善絮凝的條件，利用高分子的強烈吸附架橋作用，使細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。本次實驗采用聚丙烯酸胺X420。
實驗取水相100ml，在XN80添加濃度為30ppm，溫度55～60℃內，變量添加X420，實驗表明，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，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、聚結成大的團塊，增強脫水效果，配成0.05-0.2%的溶液使用，配制不得使用污水，因陳化時間長，一般提前1小時配制?？紤]到現(xiàn)場實際使用時溫度不可能有很高（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、脫穩(wěn)劑使用劑量下進行了實驗，結果表明：NSF泥水分離劑濃度約100ppm下應用，破乳和脫穩(wěn)的效果與在55～60℃條件下基本相當，能滿足低溫下達到高溫的脫穩(wěn)效果。
2.5 室內系統(tǒng)試驗
根據上述工藝條件，采用長慶采油三廠靖三聯(lián)的大罐污泥進行了室內初步驗證試驗。試驗取500g大罐油泥，在1200ml的燒杯內進行，燒杯底部裝有超聲波換能器，溫度控制在30～35℃左右，靜置時間為4h。結果表明，分離后原油回收率達到89%；脫出水含油量達到299mg/L，滿足水處理系統(tǒng)入口指標（小于500mg/L），PH值也在國標范圍內（GB8978-1996，6～9）；干油泥含水50%，優(yōu)于國標（GB18598-2001，不超過85%），含油10.2%，達到國標（GB8978-1996，不超過30）；實驗分離出的油泥渣再經過壓濾、風干，含水可降至30%以下。上表中的油泥渣數據，是未經過壓濾風干的結果。
3 現(xiàn)場應用
3.1 油泥調理
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。
3.2 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行加熱、加藥劑脫水。大罐污泥經此工藝處理，60～90%以上的原油可以被回收利用，實現(xiàn)了廢物的資源化利用。
3.3 油泥渣后處理
經過化學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，其運轉速度慢、能耗低、壽命長，穩(wěn)定可靠，能確保分離效果。濕油泥渣經過壓濾脫水后摻入部分煤粉，然后壓制成煤球，用于污泥處理廠內部燃料。煤渣用來鋪路或填井場泥漿池?，F(xiàn)場壓濾脫出的水經沉降分離進入污水處理系統(tǒng)回收回注。
4 結論
長慶第三采油廠采用“化學脫穩(wěn)+機械壓濾”工藝處理含油污泥，污水進入聯(lián)合站污水處理系統(tǒng)精細處理回注，污泥從液態(tài)轉化為固態(tài)，進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，簡潔高效。
（2）大部分原油回收利用，變廢為寶，真正實現(xiàn)了大罐油泥的資源化回收利用。
（3）處理后的固體為煤球、煤渣，實現(xiàn)了資源循環(huán)利用，減免環(huán)境污染。
（4）本工藝簡單、實用。
