油田脫油油泥離心處理的研究
行業(yè)動態(tài)
石化行業(yè)的原油儲罐，每隔5年左右需清罐一次，即使經(jīng)過二次蒸罐拔油處理，底層含油污泥的量至少仍占其儲存容量的1%以上，再加上浮渣泥與落地泥，數(shù)量十分可觀，而這種污泥中含有大量的苯系物、酚類等惡臭有毒物質(zhì)，不能直接排放，處理不當(dāng)還會造成二次污染。因?yàn)槠渚薮蟮奈：Γ?0世紀(jì)90年代以后，一些發(fā)達(dá)國家除了對含油污泥實(shí)行嚴(yán)格的法規(guī)，還深入研究了其處理處置技術(shù)?？傮w來講，含油污泥的生物處理技術(shù)處理周期長，工藝條件苛刻，物化處理技術(shù)簡單，國內(nèi)外學(xué)者研究較多，目前各油田對含油污泥初步處理采用藥劑法較多。藥劑法能回收油泥中的油，但藥劑法處理后含水率高的油泥已成為該方法的遺留問題。本實(shí)驗(yàn)主要研究藥劑法除油后的罐底泥泥渣與浮渣油泥混合，離心處理制成泥餅的優(yōu)化條件，以脫水率為指標(biāo)，確定達(dá)到較佳分離效果時的操作條件。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1.1 實(shí)驗(yàn)原料及試劑
實(shí)驗(yàn)原料：某油田罐底泥和該油田污水處理廠的浮渣油泥，采樣時間2012年8月和2013年4月，油泥理化性質(zhì)如下：
| 油泥 | 顏色 | 嗅味 | 含水率/% | 含油率/% | 雜質(zhì)/% | P（20℃）/g·m-3 |
罐底泥 | 黑色 | 惡臭 | 60～85 | 10～30 | 5～10 | 0.75～1.20 |
浮渣油泥 | 黑色 | 惡臭 | 45～70 | 6～11 | 15～40 | 0.98～1.70 |
實(shí)驗(yàn)試劑：十二烷基苯磺酸鈉，分析純，撫順洗化廠；碳酸鈉，分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；聚丙烯酰胺，北京環(huán)保公司。
1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，電子天平，恒溫水浴鍋，離心機(jī)。
1.3 實(shí)驗(yàn)步驟
預(yù)處理是將罐底泥用復(fù)配化學(xué)藥劑進(jìn)行處理，靜止分層回收浮油，得到處理后的泥渣與含有藥劑的廢水。具體方法如下：按照配方向罐底泥中依次投加十二烷基苯磺酸鈉（4g/L），碳酸鈉（1g/L），聚丙烯酰胺（30mg/L），其中藥劑體積比為1:2:1，藥劑與污泥液固質(zhì)量比為6:1。50℃水浴條件下，攪拌20min，自然靜置分層，除浮油，得到處理后的罐底泥的泥層（泥渣）與廢水層（離心助劑）。以罐底泥的泥渣為實(shí)驗(yàn)對象。
將泥渣摻入一定量的浮渣油泥，適當(dāng)攪拌后，離心處理，處理后的水可作為油田回注水，殘渣可用于制煤。離心處理中考察以下影響因素：離心時間、離心速度、泥渣和浮渣油泥質(zhì)量比、處理量和離心助劑用量。其中，離心助劑為化學(xué)藥劑法處理后的含有藥劑的廢水（廢水中含有十二烷基苯磺酸鈉、碳酸鈉、聚丙烯酰胺），加入離心助劑目的是加速含油污泥的破乳分層。其中，含水率的測定方法如下：
（1）取小坩堝若干個，放入溫度為105℃的烘箱中，烘干1h后取出，放入干燥器中降至室溫稱重。
（2）分別稱取5g左右處理后的泥渣或浮渣泥放入小坩堝中，放入105℃的烘箱中，烘干4h后取出，放入干燥器中降至室溫后稱重。
2 結(jié)果與討論
2.1 離心時間的考察
浮渣油泥和處理過的含油污泥泥渣各稱取2.5g，混合后加入5mL離心助劑，為使離心助劑和含油污泥混合充分，連續(xù)攪拌5min后，倒入離心管中，離心轉(zhuǎn)速3500r/min，污泥離心時間分別為10、15、20、25、30min，在不同的離心時間下處理含油污泥，做出離心時間-脫水率曲線，分析得出較佳離心時間。調(diào)質(zhì)-離心技術(shù)能夠提高含油污泥的脫水率，這是因?yàn)槲勰囝w粒上的水滴的附著力小于其做圓周運(yùn)動的向心力，離心因此起到了泥水分離的作用。一般來說，離心時間越長，油、水、泥三相在離心力的作用下分離的越充分。離心時間從10min延長到20min，脫水率從50.72%增加到78.00%，離心時間為20min時脫水量達(dá)到峰值（脫水率78.00%），達(dá)到峰值后脫水率隨離心時間延長增加并不明顯。因此，較佳離心時間為20min。
2.2 離心轉(zhuǎn)速的考察
設(shè)定離心轉(zhuǎn)速分別為2000、2500、3000、3500、4000r/min，在不同轉(zhuǎn)速下處理含油污泥。離心轉(zhuǎn)速由2000r/min增加到3000r/min時，脫水率從49.86%增加到83.33%。當(dāng)離心速度增大時沉降速度也隨之增加，從而使分離效果增強(qiáng)。隨離心速度增加，脫水率達(dá)到極值后基本保持不變。綜合考慮，較佳離心轉(zhuǎn)速為3000r/min。
2.3 離心助劑加入量的考察
對兩次取樣的油泥進(jìn)行測定，密度分別為0.75g/cm3和1.2g/cm3，自然狀態(tài)下的含油污泥狀態(tài)穩(wěn)定，類似于膠體物質(zhì)。藥劑法處理時油泥中加入的復(fù)配藥劑中含有絮凝劑，離心分離出來的水層就含有絮凝劑。實(shí)驗(yàn)將其作為分離的助劑加入離心油泥中，目的是促進(jìn)油泥絮凝固體的形成，利于離心分離，同時可以節(jié)約藥劑用量。離心助劑的加入體積分別為4、6、8、10、12mL。離心助劑加入量從4mL增加到8mL時，脫水率從46.42%增加到86.04%。這是因?yàn)椋x心助劑量增加，對污泥顆粒的絮凝作用增強(qiáng)，污泥顆粒粒徑增大。污泥顆粒粒徑增大，沉降分離效果提高，離心助劑加入體積由8mL增加到12mL，脫水率的增加幅度在2%～3%，考慮到投入離心助劑量的增加同時增加能耗，因此，較佳離心助劑加入量為10mL。
2.4 前處理對離心的影響
離心前的攪拌處理屬于調(diào)質(zhì)，在不同的攪拌時間3、5、7、9、11min時，測定含油污泥脫水率。攪拌前處理能夠提高含油污泥的脫水率，攪拌3min時，含油污泥脫水率僅為40.52%，攪拌時間延長至5min以上，脫水率能提高30%～40%。而且離心前處理攪拌時間越長，攪拌越充分，藥劑與油泥接觸越徹底，污泥顆粒的絮凝作用越強(qiáng)，從而使污泥顆粒粒徑增大。另外，攪拌可以加速含油污泥表面泥沙的脫落，有利于油滴從含油污泥中分離。實(shí)驗(yàn)證明，含油率為10.08%的罐底油泥和浮渣油泥經(jīng)離心處理后含油率為5.24%。綜合考慮，離心前的攪拌處理時間為9min。
2.5 處理量的考察
浮渣泥和處理過的含油污泥泥渣按質(zhì)量比1:1混合，然后分別取2、4、6、8、10g混合后的污泥處理。對于小型實(shí)驗(yàn)用的離心機(jī)（分離因數(shù)1960）來說，處理量在2～4g時，脫水率在88.11%～87.54%；但當(dāng)處理量由4g增加到10g，脫水率迅速降低至49.93%。由此可見，進(jìn)行工程試驗(yàn)時，為了獲得較好的脫水效果，需要進(jìn)行處理能力的考察。另外，離心機(jī)的處理量增大也會增加電力消耗。綜合考慮，對應(yīng)小型實(shí)驗(yàn)用的離心機(jī)來說，處理量選為4g。
2.6 泥渣與浮渣泥配比對脫水率的影響
由處理后油泥與浮渣泥不同質(zhì)量比的脫水率結(jié)果可知：加入離心助劑處理后隨泥渣的比例增加，脫水率隨之增加，這是因?yàn)樘幚砗竽嘣羞€有一定量的藥劑。實(shí)驗(yàn)不考察浮渣泥的脫油率，因?yàn)橄鄬薜啄鄟碚f，浮渣泥含油率較低，脫水后的污泥將制作型煤，留有一定量的油可以提高煤的熱值。因此，綜合考慮，藥劑法處理后的泥渣與浮渣泥質(zhì)量比為4:1，此時脫水率達(dá)到92.17%。
3 結(jié)論
處理后的罐底泥泥渣含水率86.84%，浮渣泥含水率52.37%。將處理后的罐底泥泥渣摻入一定量的浮渣泥，離心助劑采用藥劑法分離出來的上層液，適當(dāng)進(jìn)行攪拌后，離心處理，離心較佳工藝條件：加入離心助劑量為10mL，預(yù)處理攪拌時間為9min，離心處理量為4g，罐底泥處理后泥渣與浮渣泥質(zhì)量比為4:1，離心時間為20min，離心轉(zhuǎn)速為3000r/min。在此較佳工藝條件下，脫水率可達(dá)92.17%。
