油田含油污泥處理技術(shù)
行業(yè)動(dòng)態(tài)
含油污泥是指被丟棄的含油固體和泥狀物質(zhì)，含油污泥主要來(lái)源于人類對(duì)石油的生產(chǎn)和消費(fèi)活動(dòng)。其主要是石油勘探開(kāi)發(fā)業(yè)和石油化工行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的油泥、油砂，具有產(chǎn)生量大、含油量高、重質(zhì)油組分高、綜合利用方式少、處理難度大等特點(diǎn)。含油污泥中除含有大量的殘留油類，還含有苯系物、酚類、蒽、芘等有惡臭的有毒物質(zhì)。含油污泥體積龐大，若不加以處理直接排放，不但占用大量耕地，而且對(duì)周圍土壤、水體、空氣都將造成污染。含油污泥中還含有大量的病原菌，寄生蟲(chóng)，銅、鋅、鉻、汞等重金屬，鹽類以及多氯聯(lián)苯，二英，放射性元素等難降解的有毒有害物質(zhì)，若不加以有效處理，不僅污染環(huán)境，而且造成資源的浪費(fèi)。因此，含油污泥一直是困擾石油石化行業(yè)的一大污染物。
原油開(kāi)采、油氣集輸和煉油廠污水處理等過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生大量的含油污泥。而由于不同作業(yè)產(chǎn)生的含油污泥性質(zhì)不同，還沒(méi)有一種工藝適用所有油田的含油污泥處理?，F(xiàn)今國(guó)內(nèi)外處理含油污泥的方法一般有:焚燒法、生物處理法、熱洗滌法、溶劑萃取法、化學(xué)破乳法、固液分離法等。但到目前為止，國(guó)內(nèi)油田對(duì)含油污泥的處理和利用尚處于試驗(yàn)和研究階段，尚無(wú)可靠的技術(shù)、工藝，及運(yùn)行穩(wěn)定的處理與利用示范工程。近年來(lái)學(xué)者針對(duì)含油污泥的研究多集中在含油污泥中原油的回收，關(guān)于剩余固體含油污泥凈化處理方面研究的很少。大部分油田處理含油污泥的方法都 在將含油污泥中的原油進(jìn)行回收，剩余固體堆積在井場(chǎng)或者挖坑填埋。這種做法不僅不能有效地處理含油污泥，而且對(duì)井場(chǎng)及其周圍農(nóng)田的土壤造成了很大污染。目前，含油污泥砂已經(jīng)被 列為危險(xiǎn)廢物。
本文針對(duì)遼河油田含油污泥的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)其組分的系統(tǒng)分析研究，參考現(xiàn)今國(guó)內(nèi)處理含油污泥的典型工藝，確定了適合遼河油田含油污泥的較佳處理工藝流程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:該工藝處理該種含油污泥可以有效地回收原油，并且通過(guò)混凝處理后，降低了含油污泥中污染物的重金屬含量。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1.1 含油污泥成分及浸出液實(shí)驗(yàn)分析
含油污泥樣品取自遼河石化煉油廠的含油污泥池。該污泥池收集煉廠各車間排放的含油污泥，經(jīng)初步處理除油后，剩余部分放置時(shí)間達(dá)半年以上。該含油污泥老化嚴(yán)重，外觀呈深褐色至黑色，具有濃烈的揮發(fā)性有機(jī)物氣味。
1.1.1 含油污泥的水、油、泥含量分析
實(shí)驗(yàn)中污泥含水率的測(cè)定采用了 標(biāo)準(zhǔn)的水-油混合體系含水率的測(cè)定方法;含水率測(cè)定后，采用索式提取法測(cè)量固體中的含油率;剩余的砂和雜質(zhì)（含有機(jī)物和揮發(fā)性物質(zhì)）經(jīng)過(guò)濾、洗滌、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他有機(jī)物及揮發(fā)性物質(zhì)的量。
由分析結(jié)果看出，由于含油污泥存放時(shí)間較長(zhǎng)，乳化現(xiàn)象嚴(yán)重。其含水率和含油率均低于新鮮的含油污泥，且固體含量較高，給處理帶來(lái)一定的難度。
1.1.2 含油污泥浸出液污染物分析
為了對(duì)樣品含油污泥進(jìn)行進(jìn)一步的了解，方便其處理技術(shù)的研究，根據(jù)GB5086.2-1997，采用水平振蕩法，提取含油污泥浸出液，并對(duì)其COD、硫、總鉻、六價(jià)鉻、氰化物等指標(biāo)進(jìn)行了檢測(cè)。
由檢測(cè)結(jié)果可以看出，樣本含油污泥呈堿性，其COD和油含量都較高。除此之外，總鉻、六價(jià)鉻、氰化物的含量均高于GB5085.3-1996的標(biāo)準(zhǔn)。這說(shuō)明，由于長(zhǎng)期的放置，該含油污泥乳化嚴(yán)重，繼續(xù)堆積而不采取合理的技術(shù)手段進(jìn)行回收處理，必將對(duì)遼河油田周圍土壤造成污染。
1.2 工藝確定
由于樣品含油污泥放置時(shí)間較長(zhǎng)，老化干化現(xiàn)象嚴(yán)重，根據(jù)其組成特點(diǎn)，確定處理含油污泥工藝流程。
1.3 加水稀釋
考慮到含油污泥本身含水率不高，直接加藥會(huì)出現(xiàn)攪拌不均勻，增加處理藥劑量等問(wèn)題。且在一定條件下向污泥中加水?dāng)嚢杩梢蕴岣哂椭榕c水珠相互接觸的機(jī)會(huì)，有利于油滴更快地浮在水相上層并分離，但增加含水量就會(huì)增加能耗和處理劑的消耗。因此，為了更好地均化樣品含油污泥，降低處理難度，在處理前要考慮以一定的比例稀釋。
取5個(gè)100mL燒杯，稱取10.0g含油污泥。分別加入清水，保持液固質(zhì)量比為2:1、3:1、4:1、5:1、6:1。在加熱溫度均保持40℃情況下，各加入除油劑5mg/L，并攪拌5min。以除油效果為考察對(duì)象。
從考察結(jié)果可以看出，在處理?xiàng)l件一致的情況下，確定理想的液固質(zhì)量比為4:1。
1.4 除油
根據(jù)化學(xué)表面活性劑的剝離和對(duì)原油的乳化作用，通過(guò)攪拌使含油污泥砂和表面活性劑充分混合，使原油從泥砂表面剝落，并乳化分散到水中，表面活性劑對(duì)油污也有一定的溶解作用;然后油相與水相分離，并附在溶液上層，以此實(shí)現(xiàn)原油的回收。
在100mL燒杯中，稱取10.0g含油污泥，加入40mL水進(jìn)行稀釋，并加熱、攪拌均化。聚陽(yáng)離子有機(jī)活性劑對(duì)含油污泥除油的處理是行之有效的。添加表面活性劑對(duì)含油污泥進(jìn)行除油處理。根據(jù)含油污泥體系的特點(diǎn)，選擇幾種陽(yáng)離子表面活性劑進(jìn)行種類的篩選。通過(guò)比較陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺、小陽(yáng)離子型、復(fù)合4800破乳劑的除油效果，篩選出效果較好的為小陽(yáng)離子型表面活性劑。為了更好地確定該種表面活性劑的實(shí)驗(yàn)條件，下面進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)及單因素實(shí)驗(yàn)考察。
1.4.1 正交實(shí)驗(yàn)
影響表面活性劑處理效果的因素很多，主要包括溫度、表面活性劑加量、攪拌時(shí)間、pH值等。但pH值的波動(dòng)會(huì)對(duì)后面的混凝有所影響，所以不對(duì)pH值進(jìn)行調(diào)整。
對(duì)溫度、小陽(yáng)離子加量、攪拌時(shí)間三因素進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)。從正交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果不難看出，3個(gè)因素的級(jí)差值分別為10.56、6.64、4.01。其中級(jí)差越大說(shuō)明該因素的變化對(duì)處理效果影響越大。得到各因素影響大小順序?yàn)?小陽(yáng)離子加量>溫度>攪拌時(shí)間。
在確定了影響因素的順序后，對(duì)各個(gè)因素進(jìn)行單獨(dú)考察，以確定較佳的實(shí)驗(yàn)條件。
1.4.2 小陽(yáng)離子加量的影響
控制加熱溫度為50℃，攪拌5min，在6~40mg/L濃度范圍內(nèi)，選擇不同的加量，考察小陽(yáng)離子的添加量對(duì)除油效果的影響。
從考察結(jié)果中可以觀察到:當(dāng)小陽(yáng)離子加量小于10mg/L時(shí)，隨著小陽(yáng)離子劑量的增大其處理的效果呈上升趨勢(shì)。而當(dāng)加量超過(guò)10mg/L后，增加小陽(yáng)離子的量并不帶來(lái)明顯的效果。因此從處理效果和經(jīng)濟(jì)角度考慮，確定小陽(yáng)離子加量為10mg/L。
1.4.3 溫度的影響
溫度是對(duì)表面活性劑處理效果的第二大影響因素。確定小陽(yáng)離子加量為10mg/L，保持?jǐn)嚢钑r(shí)間5min，溫度控制在30~90℃范圍內(nèi)。從溫度對(duì)除油效果影響結(jié)果可以看出，隨著溫度的升高，油回收率是增加的，但當(dāng)溫度達(dá)到60℃以后，效果呈下降趨勢(shì)。溫度的升高，可以增加表面活性劑的作用效果，也加速了原油從泥砂表面的剝落。但當(dāng)溫度達(dá)到60℃以后，溫度越高，水、固、油三相就越難分離，使原油回收率降低。故確定加熱溫度為60℃。
1.4.4 處理時(shí)間的影響
確定小陽(yáng)離子加量為10mg/L，處理溫度為60℃后，對(duì)攪拌時(shí)間進(jìn)行了考察。
攪拌時(shí)間對(duì)處理效果影響較小，從圖中可以看出，只有小小波動(dòng)。為了使表面活性劑與含油污泥充分混合，又不會(huì)使處理周期過(guò)長(zhǎng)，選擇3min為較佳攪拌時(shí)間。此時(shí)原油回收率在50%左右。
1.5 混凝
混凝法是向水中投加無(wú)機(jī)混凝劑進(jìn)行混凝，消除膠體的穩(wěn)定因素，再添加有機(jī)混凝劑利用微粒之間的吸引力及布朗運(yùn)動(dòng)，使已凝聚的微粒不斷擴(kuò)大形成礬花沉淀，以達(dá)到去除重金屬、有機(jī)物和懸浮物的目的。
在經(jīng)過(guò)除油處理后的含油污泥中復(fù)配加入無(wú)機(jī)混凝劑及有機(jī)混凝劑。為了使混凝處理后的上清液可繼續(xù)回用，此工藝以上清液的COD為檢測(cè)指標(biāo)。
1.5.1 有機(jī)混凝劑的種類及量的確定
出于經(jīng)濟(jì)的考慮，選擇硫酸鋁為無(wú)機(jī)混凝劑，對(duì)有機(jī)混凝劑種類首 行篩選。在對(duì)含油污泥進(jìn)行除油處理后，加入200mg/L的硫酸鋁，再加入有機(jī)混凝劑（4800，PAM，F(xiàn)O4498，F(xiàn)O4228）各10mg/L進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以明顯看出，PAM效果明顯優(yōu)于其他混凝劑?；炷Ч暮脡牟坏w現(xiàn)在上清液的COD上，也體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象上。4800及PAM混凝離心靜止后水相澄清，但FO4498和FO4420混凝劑離心后，水相顯黃色且不澄清。所以，PAM即可以使固液兩相很好地分離，又可以保證上清液回用，故選擇PAM為有機(jī)混凝劑。
首先選擇無(wú)機(jī)混凝劑硫酸鋁加量為200mg/L，考察PAM加量。由考察結(jié)果可以看到，在PAM加量為5mg/L時(shí)，混凝效果較好，水相COD可下降到182mg/L。但當(dāng)繼續(xù)投加PAM后，水中COD值又呈上升趨勢(shì)。這是由于PAM本身是一種高聚合的有機(jī)物，投放到水中會(huì)增大水體的COD值，因此投加量過(guò)大會(huì)導(dǎo)致上清液COD升高。因此選定PAM較佳投加量為5mg/L。
1.5.2 無(wú)機(jī)混凝劑量的確定
確定了PAM的加量后，為了獲得更好的處理效果，使硫酸鋁與之復(fù)配，考察硫酸鋁的加量結(jié)果。
從考察結(jié)果可以看出，硫酸鋁加量為100mg/L時(shí)，處理效果較優(yōu)。繼續(xù)增加硫酸鋁的量，處理效果基本無(wú)變化。故選擇硫酸鋁加量為100mg/L。
1.6 處理后含油污泥浸出液污染物分析
在較優(yōu)條件下對(duì)含油污泥樣品進(jìn)行處理，并根據(jù)GB5086.2-1997，采用水平振蕩法，提取浸出液分析測(cè)定。
經(jīng)過(guò)本工藝流程處理后，樣品含油污泥浸出液的COD、含油量及污染物含量都大大降低，達(dá)到了預(yù)期處理效果。
1.7 處理后上清液指標(biāo)分析
在較優(yōu)條件下對(duì)含油污泥樣品進(jìn)行處理，并提取上清液，對(duì)其中的COD、油、硫含量等污染物進(jìn)行分析測(cè)量。
從測(cè)量結(jié)果可以得出，上清液的COD、油含量不高，且污染物含量及pH值等指標(biāo)都較低，可作為稀釋水重復(fù)使用，降低了處理的成本。
2 結(jié)論
（1）該處理工藝為遼河油田老化含油污泥提供了合理的處理技術(shù)。
（2）通過(guò)該工藝處理含油污泥，可使含油污泥中的油、泥、水三相得到分離，并有效地降低含油污泥的污染物含量。
（3）減少了油田含油污泥對(duì)環(huán)境的污染，部分原油可回收利用，變廢為寶。
（4）本工藝化學(xué)藥劑使用量少、處理效果高，無(wú)二次污染。
（5）處理工藝中的稀釋水可循環(huán)使用，節(jié)約成本。
（6）本流程操作簡(jiǎn)便，可靠性高，有實(shí)用價(jià)值，具有顯著的社會(huì)效益。
