油田含油污泥處理技術(shù)探討
技術(shù)支持
在油田含油污水處理過程中，將產(chǎn)生大量的含油污泥，這類污泥不僅含水率高，而且含有大量的污油、鹽、泥砂等，如外排會使農(nóng)田、水體和環(huán)境受到嚴重污染。目前，這部分污泥排至污泥池儲存，上部污油和污水回收，下部污油依靠人工清挖，低地填埋，勞動強度極大。同時，污泥中仍含有大量的污油未能得到回收利用。更為嚴重的是在上部污油回收過程中，部分污泥被帶入污水處理系統(tǒng)，由于該污泥在系統(tǒng)內(nèi)的惡性循環(huán)，增加了污水處理的難度，嚴重影響了污水處理出水水質(zhì)，造成注水水質(zhì)超標(biāo)，甚至堵塞地層的不良后果。
油田含油污泥處理技術(shù)，由于污泥的成分復(fù)雜，性質(zhì)各異，處理難度較大。同時，因污泥處理一次性投資較高，經(jīng)濟效益較低，尤其是人們心目中重油輕水的思想，對該技術(shù)的研究尚未引起足夠的重視。到目前為止，國內(nèi)外含油系統(tǒng)還沒有比較成熟的含油污泥處理工藝和設(shè)備，如美國大部分油田也僅采用了濃縮，脫水，深埋的方法處理含油污泥，至于綜合利用幾乎是空白。國內(nèi)各油田自行設(shè)計的含油污水處理站，基本上未對污泥進行處理。
為了摸索油田含油污泥處理技術(shù)經(jīng)驗，尋求污泥綜合利用的途徑，近幾年來，開展了油田含油污泥處理技術(shù)的研究，取得了一些研究成果，這對于環(huán)境保護，提高社會、經(jīng)濟效益，保障含油污水處理出水水質(zhì)，具有極其重要的意義。
1 油田含油污泥的特性
油田污泥除含水率高之外，主要含有油、鹽以及其它有害物質(zhì)，成分復(fù)雜，其性質(zhì)與污水處理工藝流程，加藥種類，排泥方式，管理水平等都有較大關(guān)系。表1是江漢油田王一污水站污泥的部分化驗結(jié)果與“石油開發(fā)工業(yè)水污染物排放標(biāo)準”的對比結(jié)果。
從表1可以看出，污泥的大部分指標(biāo)均超過“排放標(biāo)準”，尤其含油，含鹽超標(biāo)太多，砷等有害物質(zhì)也超標(biāo)。這些有害物質(zhì)多數(shù)存于污泥的水分中，通過下述的處理工藝，脫出污泥中的水及油份等，可降低這些有害物質(zhì)的含量。
表1：王一污水站含油污泥主要成分
項目 | 化驗值 | 排放標(biāo)準 | |
含水率（%） | 99.5 | / | |
含鹽（以Cl-計）（mg/L） | 70000～100000 | 300 | |
含油（mg/L） | 19290 | 10 | |
pH | 6～8 | 6～9 | |
容重密度（g/cm3） | 1.34 | ||
粘度（Pa·S） | 2.5×10-3 | ||
有害物質(zhì) | 酚（mg/L） | 0.022 | 0.5 |
砷（mg/L） | 3.04 | 0.5 | |
汞（mg/L） | 0.2 | 0.5 | |
鉛（mg/L） | 0 | 1.0 | |
鉻（mg/L） | 0 | 0.5 | |
硫（mg/L） | 0 | 1 | |
注：含鹽量標(biāo)準300mg/L為“農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準”。
2 污泥濃縮
污泥濃縮是含油污泥處理的基本單元，其主要作用是去除污泥顆粒間空隙中的水，這部分水一般占污泥水分的70%左右，通過濃縮處理，可大大降低污泥體積。目前，污泥濃縮大都采用重力濃縮法。通過王一污水站污泥進行的自然濃縮與加藥濃縮室內(nèi)試驗，結(jié)果表明，含油污泥經(jīng)濃縮處理，不僅污水含水率降低，污泥含油也得到了部分回收。
（1）污泥自然濃縮試驗。取污泥樣500mL，含水率99.9%，置于沉降管內(nèi)沉降，測定其污泥沉降濃縮性能，試驗數(shù)據(jù)見表2。
表2：濃縮時間與含水率關(guān)系
濃縮時間（h） | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 12 | 16 | 20 | 24 |
自然濃縮含水率（%） | 99.9 | 97 | 94.8 | 92.6 | 91 | 88.8 | 87.6 | 87 | 86.8 |
加藥濃縮含水率（%） | 99.9 | 88.5 | 85 | 82 | 81.3 |
從表2看出，污泥自然濃縮10h左右，含水率可由原來的99.9%降至90%左右，其污泥體積相當(dāng)于原體積的1/10左右，隨后，濃縮速率開始下降，其含水率基本保持不變。
觀察濃縮過程，污泥經(jīng)自然濃縮12h，沉降管內(nèi)即可出現(xiàn)油、水、泥的明顯分層界面。上部污油約5%，下部污泥約1%，其中含油量約14700mg/L，沉降管中部分分離出的污水，懸浮物含量約為250mg/L左右。
因此，污泥自然濃縮處理濃縮時間以8～12小時為宜。
（2）污泥加藥濃縮試驗。污泥條件同前，加入一定量的混凝劑，攪拌數(shù)分鐘，置于沉降管內(nèi)沉降，測定其沉降濃縮性能。采用加藥濃縮，濃縮時間4h左右，污泥含水率即可達到85%左右。
綜上所述，采用加藥濃縮，可明顯縮短污泥濃縮時間，降低污泥體積。
3 污泥淘洗除鹽
對高礦化度污水處理，排出的污泥含鹽量很高，僅經(jīng)濃縮，脫水處理后，既不能排放，又不能利用，否則，將會造成環(huán)境污染，損壞農(nóng)田的不良后果。下面兩例可說明該問題：
一是濃縮污泥作為燃料使用試驗：將濃縮污泥置于太陽下曬干，用于柴草引火即可燃燒，火苗較高，發(fā)熱量約2.0×104kJ/kg。燃燒時氣味較濃，燃燒殘渣倒于樹干下，15天后樹苗死亡。主要原因是污泥中鹽分濃度較高所致。試驗結(jié)果表明：盡管污泥燃燒發(fā)熱量較高，但直接作為燃料使用，會造成環(huán)境污染，損壞農(nóng)作物的不良后果。
二是濃縮污泥作為建筑材料試驗：將含油污泥與普通粘土按不同比例摻合，制作建筑用磚，磚塊大部分開裂、分層，強度較低，不符合 頒布的有關(guān)標(biāo)準，其主要原因是污泥中鹽分濃度太高以及油質(zhì)成分濃度太高所致。該試驗結(jié)果表明，含油污泥僅經(jīng)濃縮脫水處理后，不宜作為建筑材料。
以上兩例說明，油田含油污泥以排放或綜合利用為目的，都需做除鹽處理。
污泥除鹽處理可采用逆流淘洗工藝，淘洗水采用河水或者清水，污泥與淘洗水的體積比為1：2～1：6，對此，可根據(jù)污泥含鹽量、淘洗級數(shù)等，根據(jù)試驗確定。對王一污水站含油污泥進行逆流淘洗試驗，以1：4比例，通過三級逆流淘洗，使污泥含鹽量達到300mg/L以下。
為了減少清水耗量，淘洗污泥一般采用濃縮后污泥。
據(jù)有關(guān)資料介紹，污泥淘洗除鹽處理，降低了污泥中的重碳酸鹽堿度，因此，可降低脫水過程中混凝劑用量，一般可節(jié)省50～80%。
污泥淘洗除鹽工藝單元，可根據(jù)其污泥處理工藝方案，與濃縮工藝或下述的浮選工藝合并在同一處理單元內(nèi)進行，不需要單獨設(shè)置。
4 污泥浮選除油
目前，對濃縮污泥大都進行機械脫水處理后，深埋或?qū)で缶C合利用。但因濃縮污泥仍含有大量的油份，當(dāng)采用帶式壓濾機進行脫水處理時，存在著粘網(wǎng)問題，嚴重影響壓濾機的正常運轉(zhuǎn)及處理效果。同時，泥餅作為燃料使用，仍需與其它燃料（如煤份）按一定比例混合使用，工作量大，使用極不方便。為此，進行了濃縮污泥浮選除油試驗，旨在獲得含油較高品位的污油和含油較低的污泥。
浮選除油即將濃縮污泥與清水經(jīng)一定比例混合，調(diào)漿，加入浮選機內(nèi)，投入一定量的捕收劑，抑制劑等浮選藥劑，充分攪拌充氣，進行浮選。分別采用開路試驗，探討了浮選藥方，摻水比及初步工藝方案，采用閉路試驗，探討了浮選工藝的流程。
閉路流程試驗結(jié)果見表3。
表3：閉路流程試驗結(jié)果
項目 | 浮油產(chǎn)品 | 尾泥產(chǎn)品 | 回收率 | |||||||
油 （%） | 泥 （%） | 鹽 （%） | 水 （%） | 油 （%） | 泥 （%） | 鹽 （%） | 水 （%） | 油 （%） | 泥 （%） | |
化驗值 | 16.35 | 3.16 | 0.71 | 79.28 | 0.51 | 17.83 | 5.01 | 76.65 | 95.98 | 77.80 |
試驗結(jié)果表明：
（1）采用一次粗選，二次精選，二次掃選工藝流程，對濃縮污泥進行浮選處理，可獲得含油0.51%的尾泥和含泥3.16%的浮油。達到了污泥除油，污油回收的目的。這樣，既解決了污泥壓濾脫水工藝中的粘網(wǎng)問題，又使污油得到了回收利用，使污油回收率達到95.98%。
（2）加入捕收劑200mg/L，可使浮油回收率達到90%以上，而不加捕收劑，其回收率只有70%左右。
（3）加入抑制劑200mg/L，能有效地抑制泥質(zhì)上浮，從而降低污油中的含泥量。
5 污泥壓濾脫水
含油污泥經(jīng)濃縮、洗鹽、浮選處理之后，大大地降低了污泥的含水量。此外鹽、油等的含量也顯著降低。
目前，污泥脫水除部分采用干化場之外，大都采用了像真空過濾機，板框壓濾機，帶式壓濾機等機械脫水設(shè)備，這些脫水設(shè)備各有特點。該試驗采用的是CPP型帶式壓濾機濾網(wǎng)，在室內(nèi)模擬壓濾過程進行污泥脫水。試驗共進行三次，對污泥性質(zhì)，絮凝劑種類、助濾劑種類、加藥條件、壓濾機機型以及壓濾機網(wǎng)帶張力，網(wǎng)帶速度，濾餅性質(zhì)等進行了試驗探討。試驗結(jié)果表明：采用帶式壓濾機處理油田含油污泥在技術(shù)上是可行的，可達到污泥脫水的目的，入料污泥含水率80%左右，泥餅的含水率可達到25～30%，大大地降低了污泥的體積，使污泥體積可降至入料前的1/3～1/4。
6 結(jié)論
（1）油田含油污泥為充分乳化的油、水、泥的混合物，不能直接排放和利用，進行油田含油污泥處理技術(shù)的研究以及推廣應(yīng)用，對于提高油田含油污水處理效率，環(huán)境保護以及變廢為寶，綜合利用均具有重要意義。
（2）油田含油污泥處理技術(shù)研究成果表明，對于油田含油污泥采用“濃縮-淘洗除鹽-浮選除油-壓濾脫水”為主體的工藝流程方案，在技術(shù)上、經(jīng)濟社都是可行的。它不僅解決了污泥含水、含泥、含鹽的問題，又使污油得到了回收利用。
（3）該技術(shù)的推廣使用，具有社會效益和經(jīng)濟效益。解決了目前油田污染，損壞農(nóng)田等二次污染問題，對于一個年產(chǎn)100萬噸的油田，污泥含量約520m3/d（含水率99%），污泥處理設(shè)施建設(shè)一次性投資約80萬元，但每年約回收原油3000t，一年多時間即可收回全部投資。
（4）脫水泥餅的綜合利用正在研究階段，隨著研究工作的不斷深入，可以想象，油田污泥的處理及綜合利用前景是廣闊的。
