陸梁油田含油污泥處理技術(shù)探討
技術(shù)支持
含油污泥是石油勘探開發(fā)、運輸、煉制及含油污水處理工程中所產(chǎn)生的含油固體廢物，其中主要是石油勘探與其化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含油污泥、油砂，具有產(chǎn)生量大、含鹽量高、重質(zhì)油組分高、綜合利用方式少、處理難度大等特點。陸梁油田目前有兩座污水處理站，處理能力為15000m3/d，在生產(chǎn)過程中，采出液經(jīng)沉降脫水等處理后產(chǎn)生大量含油污泥，約10950t/a。含油污泥若不及時處理，將對周圍土壤、水體、空氣等造成污染。
從20世紀80年代初以來，發(fā)達 的含油污泥處理技術(shù)得到了快速的發(fā)展。例如對落地原油的處理，美國、德國、日本、加拿大等國多采用有機溶劑加熱萃取技術(shù)，分離混合物中的礦物油。除上述主導工藝外，還有溶劑和低頻聲波組合分離工藝、非藥劑熱分離工藝、水液逐級分離抽提工藝、無機混凝分離工藝、酸堿含油污泥分散與離心分散工藝等。
國內(nèi)對含油污泥處理的理論研究起步較晚，在含油污泥的綜合處理技術(shù)水平上與發(fā)達 有一定差距。對于落地油和罐底含油污泥，國內(nèi)目前多參照國外常規(guī)技術(shù)路線應用清洗工藝，即在含油污泥中加入水基分離液后，通過加熱對原油進行抽提。但由于各種因素的制約，應用前景有限。因此，針對我國國情與生產(chǎn)實際研發(fā)探索合適的含油污泥處理工藝很有必要。
國內(nèi)對含油污泥處理的理論研究起步較晚，在含油污泥的綜合處理技術(shù)水平上與發(fā)達 有一定差距。對于落地油和罐底含油污泥，國內(nèi)目前多參照國外常規(guī)技術(shù)路線應用清洗工藝，即在含油污泥中加入水基分離液后，通過加熱對原油進行抽提。但由于各種因素的制約，應用前景有限。因此，針對我國國情與生產(chǎn)實際研發(fā)探索合適的含油污泥處理工藝很有必要。
1 實驗方法
從現(xiàn)場取回離心脫水泵進口污泥樣，在室內(nèi)進行處理技術(shù)和工藝參數(shù)研究。由于含油污泥中含老化油、有機質(zhì)等多種物質(zhì)，常規(guī)的汽油萃取法不適合測定含油污泥中油含量，需要根據(jù)含油污泥特性建立一套適用于分析含油污泥中油含量的方法，確保含油污泥中油含量的準確測定，并結(jié)合原油中含水量測定方法，對含油污泥物性進行分析。
1.1 污泥物性分析方法
（1）標準油的制備。用汽油抽提萃取含油污泥，將抽提完成的萃取液經(jīng)無水氯化鈣脫水后過濾，濾液于80℃水浴蒸干，即可得到含油污泥標準油。
（2）標準曲線繪制。稱取0.5000標準油樣，用汽油稀釋到100mL容量瓶中，分別移0.00，0.50，1.00，1.50，2.00，2.50，3.00，4.00mL于50mL容量瓶中，用汽油稀釋至刻度，在分光光度計上分別測其吸光度，然后以吸光度值為橫坐標，含油量為縱坐標繪制吸光度-含油量標準曲線。
（3）萃取。稱取一定質(zhì)量的含油污泥樣品于蒸餾燒瓶中，加入100mL汽油，裝上含水接收器和冷凝管，于電加熱套上加熱蒸餾，待含油污泥樣品中的水分被完全蒸餾轉(zhuǎn)移至接收器時，停止加熱，冷卻至室溫，記錄接收器中的水體積，并將蒸餾燒瓶中萃取液轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶中，然后用汽油定容至刻度。
（4）離心。若萃取液呈現(xiàn)渾濁，則將萃取液離心至澄清。
（5）比色。將離心后的萃取液裝入比色皿中，入射光波長430nm，用汽油做空白，在分光光度計上測其吸光度。
（6）計算。
1.2 含油污泥熱水洗試驗方法
在水洗試驗溫度下，將一定濃度的水洗劑加入污泥中混合攪拌一定時間，攪拌后靜置分離，表現(xiàn)為上層為油、中層為水、下層為含油尾泥，將水洗后的含油尾泥按照含油污泥物性分析方法步驟測定含水率、含泥、含油，評價水洗效果。
1.3 含油污泥物性分析結(jié)果
分幾次取陸梁聯(lián)合站污泥離心泵進口處含油污泥樣進行物性分析，考察陸梁含油污泥物性變化情況，結(jié)果見表1。
表1：陸梁聯(lián)合站污泥物性
次數(shù) | 含油（%） | 含水（%） | 含泥（%） | 干化尾泥含油（%） |
1 | 1.2 | 91.1 | 7.7 | 13.4 |
2 | 1.3 | 90.8 | 7.9 | 14.1 |
3 | 1.0 | 92.8 | 6.7 | 13.0 |
4 | 0.9 | 92.8 | 6.3 | 12.5 |
從表1可看出，不同時間所取陸梁聯(lián)合站污泥離心泵前污泥樣物性變化不大，平均含油約1.1%，含水約92%，干化尾泥含油13%。
2 水洗試驗
與其他含油污泥處理工藝相比，熱化學水洗分離工藝能量消耗低，費用不高，是我國目前研究較多、較普遍采用的含油污泥處理方法。含油污泥的熱化學水洗是一個復雜的動力學多相流過程。工藝參數(shù)和水洗藥劑是重點和難點，水洗藥劑的篩選涉及物料運移和分離等方面因素。
通過文獻調(diào)研和初步探索性水洗分離試驗分析得知，水洗藥劑類型、水洗劑濃度、水洗溫度、水洗比、攪拌速率、攪拌時間對含油污泥分離效果的影響比較大。結(jié)合對風城作業(yè)區(qū)和彩南作業(yè)區(qū)含油污泥處理技術(shù)研究結(jié)果，將陸梁污泥水洗參數(shù)暫定為溫度50℃、攪拌速率300r/min、攪拌時間5min，用不同藥劑不同濃度進行試驗，考察水洗效果，先確定水洗藥劑類型及其濃度，以此為基礎(chǔ)，對水洗參數(shù)進行優(yōu)化。
2.1 水洗藥劑篩選
室內(nèi)依次選用堿類、表面活性劑類、聚合鹽類和復合類水洗劑對陸梁含油污泥進行水洗分離試驗，以確定合適的水洗劑。首先用清水確定水洗比例，用清水（50℃）與污泥不同比例攪拌后考察效果。
水洗比增至3：1時，干化尾泥含油率降至8.61%，對應除油率38.92%；超過3：1后干化尾泥含油率（或除油率）變化很小。為此，水洗比宜選用3：1。
采用水洗比3：1，用不同類型的藥劑進行水洗試驗，得出結(jié)論：不同種類藥劑均能洗出泥中的油，其中稀油效果較好的是新型復合類的水洗劑，效果統(tǒng)計見表2。
表2：不同類型水洗劑水洗除油效果對比
藥劑類型 | 藥劑名稱 | 濃度（mg/L） | 干化尾泥含油率（%） | 除油率（%） |
堿類 | P藥劑 | 200 | 5.83 | 58.64 |
表活劑類 | 12#藥劑 | 100 | 7.45 | 47.15 |
聚合鹽類 | N藥劑 | 100 | 4.58 | 67.49 |
新型復合類 | C藥劑 | 5000 | 3.96 | 74.19 |
從表2可看出，水洗除油率大小順序依次為新型復合類C藥劑、聚合鹽類N藥劑、堿類P藥劑、表活劑12#藥劑。C藥劑除油率較高在于其在水洗攪拌過程中，產(chǎn)生大量微小氣泡，含油污泥中的油分在氣泡的夾帶下不斷上浮，強化水洗分離效果。
對篩選出的效果較好的新型復合類C藥劑篩選加藥濃度。C藥劑濃度增至10000mg/L時，干化尾泥含油率降至3.64%，對應除油率74.19%，超過10000mg/L后干化尾泥含油率（或除油率）變化很小。因此，C藥劑濃度宜選用10000mg/L。
由于單一藥劑處理后污泥中含油均大于2%，考慮藥劑復配優(yōu)化，將新型復合類藥劑（SJB）同一種稀釋劑K進行復配使用。稀釋劑K可改善C藥劑的水洗除油效果，1%新型復合類C藥劑同1%稀釋劑配合使用，處理后含油污泥中油含量小于2%。
2.2 含油污泥水洗污水水質(zhì)
由于現(xiàn)場取回含油污泥樣含水較多，考慮不額外加水，直接加藥水洗，將水洗前后水樣水質(zhì)進行對比分析，結(jié)果見表3。
表3：含油污泥水洗污水物性（直接加藥洗油）
檢測項目 | 陸梁聯(lián)合站來水 | 含油污泥水洗污水 |
含油/（mg/L） | 45.4 | 46.7 |
SS/（mg/L） | 62.8 | 63.1 |
pH值 | 7.52 | 7.34 |
CO32-/（mg/L） | 未檢出 | 未檢出 |
HCO3-/（mg/L） | 533.6 | 487.6 |
OH-/(mg/L) | 未檢出 | 未檢出 |
Ca2+/(mg/L) | 557.1 | 545.8 |
Mg2+/(mg/L) | 25.7 | 25.6 |
Cl-/(mg/L) | 7968.7 | 7945.3 |
SO42-/(mg/L) | 412.5 | 382.8 |
K+/(mg/L) | 4871.7 | 4847.1 |
TDS/(mg/L) | 14369.35 | 13990.4 |
水型 | 氯化鈣 | 氯化鈣 |
表3結(jié)果表明，水洗前后水樣水質(zhì)變化不大，含油和懸浮物增加也不多，加入藥劑不會影響水質(zhì)，因此可以將水洗污水直接回收至站內(nèi)污水處理系統(tǒng)，不用額外增加污水處理設(shè)備。
3 結(jié)論
含油污泥的處理技術(shù)很多，每種技術(shù)都有各自的優(yōu)缺點和使用范圍。本研究針對陸梁油田開采過程中產(chǎn)生的含油污泥的特性進行了實驗室分析，結(jié)合油田自身特點，在不影響注水水質(zhì)的前提下，總結(jié)摸索出一種新型復合水洗劑，能較大程度的降低含油污泥中原油含量。根據(jù)實驗結(jié)果，建議設(shè)計安裝處理裝置，將實驗結(jié)果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)場應用，為作業(yè)區(qū)的含油污泥處理解決實際問題。
