罐底油泥特性分析及其除油處理工藝

張 雷，劉惠玲，王麗杰

（1. 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 市政環(huán)境工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150090；2. 東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江 大慶 163318；3. 中國(guó)石油 大慶煉化公司質(zhì)量檢驗(yàn)部，黑龍江 大慶 163318）

罐底油泥特性分析及其除油處理工藝

張 雷1，2，劉惠玲1，王麗杰3

（1. 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 市政環(huán)境工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150090；2. 東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江 大慶 163318；3. 中國(guó)石油 大慶煉化公司質(zhì)量檢驗(yàn)部，黑龍江 大慶 163318）

通過研究罐底油泥的理化性質(zhì)，開發(fā)了適于處理罐底油泥的系列工藝：先采用調(diào)質(zhì)技術(shù)提高罐底油泥流動(dòng)性；再采用超聲破乳降低油泥穩(wěn)定性，改善油泥分離性能；最后采用臥式離心機(jī)對(duì)油泥進(jìn)行離心分離處理。在復(fù)合型清洗劑加入量為800 mg/L、超聲溫度為60 ℃、超聲功率為12 kW、超聲時(shí)間為25 m in、離心溫度為60℃、絮凝劑加入量為600 mg/L、離心機(jī)轉(zhuǎn)速為2 200 r/min的條件下，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行9 d，離心機(jī)出口泥中含油率低于2.00%，水中懸浮固體質(zhì)量濃度低于170 mg/L，達(dá)到了對(duì)罐底油泥進(jìn)行除油的目的。

罐底油泥；調(diào)質(zhì)；超聲破乳；離心分離；固體廢物；廢物處理

罐底油泥是油田地面處理系統(tǒng)中各類容器的清淤產(chǎn)物，呈黏稠狀，顆粒細(xì)密，乳化嚴(yán)重。罐底油泥成分復(fù)雜，含有大量老化原油、蠟質(zhì)、瀝青質(zhì)、膠體、固體懸浮物、細(xì)菌、鹽類、酸性氣體、腐蝕產(chǎn)物等，還包括生產(chǎn)過程中投加的大量絮凝劑、緩蝕劑、阻垢劑、殺菌劑等水處理劑。罐底油泥在水中很難實(shí)現(xiàn)多相分離，因而增加了處理難度和成本［1-2］。

本工作采用調(diào)質(zhì)技術(shù)提高油泥流動(dòng)性，采用超聲破乳技術(shù)降低油泥穩(wěn)定性、改善油泥分離性能，采用離心分離技術(shù)對(duì)油泥進(jìn)行最終處理，處理后油泥的含油率小于2.00%，確保了后續(xù)生物、固化等工藝的正常運(yùn)行。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑和材料

實(shí)驗(yàn)用試劑均為分析純。

實(shí)驗(yàn)用罐底油泥為中國(guó)石油大慶油田采油八廠脫水裝置和沉降罐的清淤污泥。

1.2 工藝流程

罐底油泥處理工藝流程見圖1。罐底油泥經(jīng)儲(chǔ)泥池由污泥泵提升至調(diào)質(zhì)罐。經(jīng)兩級(jí)調(diào)質(zhì)后進(jìn)入超聲脫穩(wěn)裝置，通過超聲破乳技術(shù)降低油泥穩(wěn)定性。超聲脫穩(wěn)裝置出泥進(jìn)入臥式離心機(jī)進(jìn)行離心分離［3］，離心后油泥含油率控制在2.00%以下。離心機(jī)出口油泥進(jìn)入進(jìn)一步固化處理工藝。污水回流至儲(chǔ)泥池，對(duì)油泥進(jìn)行稀釋。

圖1 罐底油泥處理工藝流程

1.3 分析方法

含油率采用石油醚索氏抽提法測(cè)定［4］；含水率采用回流法測(cè)定［4］；含固率采用烘干法測(cè)定［4］。

2 結(jié)果與討論

2.1 罐底油泥物性分析

罐底油泥外觀見圖2，物性參數(shù)見表1。

圖2 罐底油泥外觀

表1 罐底油泥物性參數(shù) %

由圖2可見，罐底油泥外觀為黑色，黏稠狀，顆粒細(xì)密。由表1可見，罐底油泥中萃取油和重質(zhì)油質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，含固率相對(duì)較低。說明油泥中輕質(zhì)油組分揮發(fā)，部分膠質(zhì)氧化形成瀝青質(zhì)。膠質(zhì)、瀝青質(zhì)增加了油水乳化界面膜的強(qiáng)度，導(dǎo)致油泥中油水乳化嚴(yán)重。

罐底油泥經(jīng)600 ℃灼燒后的外觀見圖3。由圖3可見，罐底油泥經(jīng)600 ℃灼燒后呈棕黃色塊狀聚結(jié)物，受力后粉碎成粉末狀。經(jīng)600 ℃灼燒后的罐底油泥顆粒粒徑較小，平均粒徑約為80 μm［5-7］。

圖3 罐底油泥經(jīng)600 ℃灼燒后的外觀

2.2 調(diào)質(zhì)技術(shù)研究

復(fù)合型清洗劑加入量對(duì)油泥含油率的影響見圖4。由圖4可見：增加清洗劑加入量對(duì)降低調(diào)質(zhì)罐出口油泥含油率有一定效果；當(dāng)清洗劑加入量為800 mg/L時(shí)，油泥在調(diào)質(zhì)階段含油率下降最大。

2.3 超聲處理效果研究

超聲處理罐底油泥主要是利用超聲“空穴”作用降低油泥穩(wěn)定性［8］，提高油破乳效果。在穩(wěn)定氣浮條件下，研究了不同超聲溫度、超聲功率和超聲時(shí)間對(duì)超聲處理效果的影響。

超聲溫度對(duì)油泥含油率的影響見圖5。由圖5可見，當(dāng)超聲溫度為60 ℃時(shí)，超聲脫穩(wěn)裝置出口油泥含油率最低。這是因?yàn)樯邷囟瓤梢越档陀湍囵ざ?，減小污油和固體顆粒的黏附應(yīng)力；但溫度過高會(huì)減小超聲的空化作用，從而降低超聲對(duì)污泥與污油間結(jié)合力的破壞作用。

超聲功率對(duì)油泥含油率的影響見圖6。

圖4 復(fù)合型清洗劑加入量對(duì)調(diào)質(zhì)處理罐底油泥效果的影響

圖5 超聲溫度對(duì)油泥含油率的影響

圖6 超聲功率對(duì)油泥含油率的影響

由圖6可見，在超聲功率為12 kW時(shí)，超聲脫穩(wěn)裝置出口油泥含油率最低。當(dāng)超聲功率過低時(shí)，超聲強(qiáng)度降低，無法實(shí)現(xiàn)高效空化作用；而過高的超聲功率會(huì)使污泥顆粒結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致污泥粒徑變小， 從而提高污泥顆粒的比表面積，使含油污泥中的無機(jī)顆粒表面吸附大量污油，且無法通過氣浮清洗去除。

超聲時(shí)間對(duì)油泥含油率的影響見圖7。由圖7可見，當(dāng)超聲時(shí)間為25～30 m in時(shí)，超聲處理罐底油泥的效果最好。經(jīng)過一段時(shí)間的超聲作用，污泥體系的絮狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)受超聲振動(dòng)產(chǎn)生的剪切作用而部分破碎成較小尺寸的網(wǎng)狀絮體，從而破壞了原絮體之間強(qiáng)大的分子作用力，導(dǎo)致污泥黏度降低，油泥處理效果提高［9-10］。

圖7 超聲時(shí)間對(duì)油泥含油率的影響

2.4 離心分離效果研究

離心溫度、絮凝劑加入量、離心機(jī)轉(zhuǎn)速等離心分離工藝條件對(duì)離心分離效果的影響見圖8～圖10。由圖8可見，當(dāng)離心溫度為60 ℃時(shí)，離心機(jī)出口泥中的含油率最低，為1.48%。由圖9可見，當(dāng)絮凝劑加入量為600 mg/L時(shí)，離心機(jī)出口水中懸浮固體質(zhì)量濃度最低，為136 mg/L； 離心機(jī)出口泥中的含油率較低，為1.68%。由圖10可見，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為2 200 r/m in時(shí)，離心機(jī)出口泥中的含油率最低，為1.47%。

圖8 離心溫度對(duì)離心分離效果的影響

圖9 絮凝劑加入量對(duì)離心分離效果的影響

圖10 離心機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)離心分離效果的影響

綜上所述，在離心溫度為60 ℃、絮凝劑加入量為600 mg/L、離心機(jī)轉(zhuǎn)速為2 200 r/m in的條件下，離心機(jī)出口泥中含油率為1.47%，水中懸浮固體質(zhì)量濃度為136 mg/L。

2.5 穩(wěn)定運(yùn)行效果

在復(fù)合型清洗劑加入量為800 mg/L、超聲溫度和離心溫度均為60 ℃、超聲功率為12 kW、超聲時(shí)間為25 min、絮凝劑加入量為600 mg/L、離心機(jī)轉(zhuǎn)速為2 200 r/m in、干污泥處理量為2 m3/h的條件下，整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行9 d，罐底油泥處理效果見圖11。由圖11可見，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行期間，離心機(jī)出口泥中含油率低于2.00%，水中懸浮固體質(zhì)量濃度低于170 mg/L，達(dá)到了對(duì)罐底油泥除油的目的。經(jīng)后續(xù)微生物處理可進(jìn)一步降低污泥中的含油率，達(dá)到污泥無害化治理的目的。

圖11 系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的罐底油泥處理效果

3 結(jié)論

a） 罐底油泥的物性分析結(jié)果表明：罐底油泥中萃取油和重質(zhì)油質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，導(dǎo)致油泥中油水乳化嚴(yán)重；罐底油泥經(jīng)600 ℃灼燒后顆粒平均粒徑為80 μm，顆粒粒徑小。

b） 先采用調(diào)質(zhì)技術(shù)提高罐底油泥流動(dòng)性；再采用超聲破乳降低油泥穩(wěn)定性，改善油泥分離性能；最后采用臥式離心機(jī)對(duì)油泥進(jìn)行離心分離處理。調(diào)質(zhì)階段，復(fù)合型清洗劑的最佳加入量為800 mg/L；超聲階段最佳工藝條件為超聲溫度60 ℃，超聲功率12 kW，超聲時(shí)間25 m in；離心分離階段最佳工藝條件為離心溫度60 ℃，絮凝劑加入量600 mg/L，離心機(jī)轉(zhuǎn)速2 200 r/m in。

c）在最佳工藝條件下穩(wěn)定運(yùn)行9 d，離心機(jī)出口泥中含油率低于2.00%，水中懸浮固體質(zhì)量濃度低于170 mg/L，達(dá)到了對(duì)罐底油泥除油的目的。

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Characteristics of Tank Bottom Oily Sludge and Its Oil-removing Treatment Process

Zhang Lei1，2，Liu Huiling1，Wang Lijie3

（1. School of Municiple and Environmental Engeering，Harbin Institute of Technology，Harbin Heilongjiang 150090，China；2. School of Earth Sciences，Northeast Petroleum University，Daqing Heilongjiang 163318，China；3. Quality Inspection Department，Daqing Refining and Chem ical Company，CNPC，Daqing Heilongjiang 163000，China）

Based on the research of physical and chem ical properties of tank bottom oily sludge，a series of processes for tank bottom oily sludge treatment were developed as follows：first，improving the fluidity of tank bottom oily sludge by conditioning technology；second，reducing the oily sludge stability and improving the sludge separation property by ultrasonic demulsification；Finally，separating oil and water from the oily sludge by horizontal centrifuge. Under the conditions of composite cleaning agent dosage 800 mg/L，ultrasonic temperature 60 ℃，ultrasonic power 12 kW，ultrasonic time 25 m in，centrifugalization temperature 60 ℃，flocculant dosage 600 mg/L，rotational speed 2 200 r/min and running time 9 d，the oil content of the sludge of the centrifuge export is less than 2.00%，the SS in the outlet water is less than 170 mg/L，and the purpose of oil-removal of the tank bottom oily sludge is achieved.

tank bottom oily sludge；conditioning；ultrasonic emulsion breaking；centrifugation；solid waste；waste treatment

TQ 116.2

A

1006-1878（2012）04 - 0334 - 05

2012 - 02 - 24；

2012 - 03 - 24。

張雷（1982—），男，遼寧省錦州市人，博士生，講師，主要從事生活污水低溫處理技術(shù)及油田采出水處理以及油泥污泥處理技術(shù)研究。電話 0459 - 6504757，電郵 zhlei162@126.com。

（編輯 王 馨）