中原油田含油污泥的處理

燕 紅 孫 靜 趙 穎 張同國 杜擁軍

中原油田含油污泥的處理

燕 紅1 孫 靜1 趙 穎1 張同國2 杜擁軍2

1中原油田設(shè)計(jì)院 2中原油田安全環(huán)保處

國內(nèi)油田含油污泥處理技術(shù)主要包括減量化、無害化及資源化三種。中原油田采用了預(yù)氧化技術(shù)、復(fù)合堿污泥回用等技術(shù)實(shí)現(xiàn)污泥減量化，采用污泥回注技術(shù)等實(shí)現(xiàn)無害化處理，并嘗試污泥調(diào)剖、煙氣脫硫等無害化技術(shù)，取得了一定成果。經(jīng)試驗(yàn)研究，處理后含油污泥作為調(diào)剖劑使用，黏度低于0.3 Pa·s，流動(dòng)性好，懸浮時(shí)間大于3 h。

含油污泥處理；減量化；無害化；資源化利用

油田污水處理過程產(chǎn)出污泥主要由三部分組成：采出水中從地層挾帶出來的泥砂等固體懸浮物及處理過程中腐蝕、垢產(chǎn)物和細(xì)菌殘留物；采出水處理過程中膠體破穩(wěn)及化學(xué)反應(yīng)后形成的沉淀物；藥劑本身產(chǎn)生的殘?jiān)?。后兩者是產(chǎn)出污泥量的主要來源，約占總泥量的80%～85%，是降低污泥產(chǎn)出量的主攻方向。中原油田含油污泥處理技術(shù)是在進(jìn)行污泥減量化基礎(chǔ)上，實(shí)施無害化和資源化利用的。

1 污泥減量化技術(shù)

1.1 預(yù)氧化降污泥技術(shù)

1.1.1 預(yù)氧化降污泥技術(shù)

預(yù)氧化技術(shù)是在處理流程首端投加強(qiáng)氧化劑，兼起氧化除鐵及殺菌功能。預(yù)氧化劑選擇了ClO2，預(yù)氧化劑兼起除鐵、殺菌及混凝沉降作用。

（1）ClO2除鐵。中原油田采出水含鐵量較高，F(xiàn)e2+在堿性條件下生成Fe（OH）2沉淀，該物質(zhì)不穩(wěn)定，一旦溶解氧等條件發(fā)生變化，F(xiàn)e2+就會(huì)變?yōu)镕e3+，重新形成沉降，影響水質(zhì)。ClO2是一種強(qiáng)氧化劑，可將Fe2+氧化為Fe3+，在低pH值條件下（pH=7.1）即可沉淀下來。

（2）ClO2殺菌。ClO2作為殺菌劑，對(duì)細(xì)菌、病毒和芽孢均有很強(qiáng)的殺滅作用。現(xiàn)場試驗(yàn)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，作為殺菌劑使用效果良好。

（3）預(yù)氧化過程水質(zhì)凈化功能。由于原水中膠體粒子一般帶負(fù)電荷，F(xiàn)e2+和Fe3+都是一種混凝劑，能起到壓縮雙電層、膠體破穩(wěn)作用，形成混凝沉淀。在將Fe2+氧化為Fe3+的過程中，相當(dāng)于往水體中投加了新生態(tài)混凝劑。因此，預(yù)氧化技術(shù)可以在一定程度上提高水處理效率。

（4）ClO2對(duì)腐蝕趨勢的影響。投加ClO2后，余氯量控制在0.1～0.3 mg/L。室內(nèi)試驗(yàn)及現(xiàn)場應(yīng)用證明，該濃度不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成腐蝕。為確?？刂葡到y(tǒng)腐蝕，在過濾后水中投加穩(wěn)定劑，含緩蝕劑成份，可在管道或容器內(nèi)壁形成一層致密的保護(hù)膜，阻止腐蝕發(fā)生。

1.1.2 預(yù)氧化技術(shù)的應(yīng)用

預(yù)氧化工藝流程見圖1。系統(tǒng)pH值由8.5降至為7.5，作為調(diào)整系統(tǒng)pH值的石灰投加量由原來的550mg/L降至250mg/L，產(chǎn)出污泥量減少60%以上。

圖1 預(yù)氧化工藝流程

1.2 復(fù)合堿污泥回用技術(shù)

復(fù)合堿除鐵降污泥技術(shù)的核心是通過投加除鐵殺菌劑使Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+，再投加復(fù)合堿液調(diào)整pH值，達(dá)到減少污泥產(chǎn)出、降低系統(tǒng)腐蝕的目的。水質(zhì)改性技術(shù)產(chǎn)生的污泥和低pH值污泥殘?jiān)煞址治鼋Y(jié)果見表1。

表1 污泥成分對(duì)比分析 mg/L

從表1可以看出，低pH值污泥殘?jiān)麮a2+、Mg2+離子含量有所下降，但具有絮凝活性的成分Ca2+、Mg2+、Fe3+、Si2+等總量與改性污泥相比，并沒有下降，特別是作為混凝性質(zhì)的物質(zhì)Fe3+含量還有所上升。因此，將產(chǎn)出污泥活化后作為助凝劑回用，不僅可降低加藥量，還可改善絮體結(jié)構(gòu)，增加污泥密實(shí)度，降低污泥含水率。

粉煤灰是一種工業(yè)廢料，富含硅、鐵、鋁等堿性氧化物質(zhì)。通過活化處理，可以提高其堿度，與溶出的鋁、鐵在水中形成氫氧化物，強(qiáng)化混凝沉降效果。同時(shí)，其多孔的特性具有較強(qiáng)的物理和化學(xué)吸附作用。因此，可作為污泥改性劑使用。

復(fù)合堿污泥回用工藝流程見圖2。

圖2 復(fù)合堿污泥回用工藝流程

與改性技術(shù)相比，石灰投加量由原350 mg/L降低至150 mg/L，產(chǎn)泥量下降60%左右。

2 污泥無害化技術(shù)

中原油田利用污泥回注技術(shù)對(duì)污泥進(jìn)行無害化處理，即對(duì)污水站產(chǎn)出的污泥不經(jīng)過深度處理，投加一定量的調(diào)質(zhì)劑后，配成具有一定濃度的懸濁液注入地層。

（1）回注污泥濃度。污泥回注技術(shù)主要技術(shù)參數(shù)是密度及比重控制。如果污泥比重及濃度不合理，將導(dǎo)致地層壓力上升過快，影響回注效果。中原油田污水處理過程產(chǎn)出污泥含水率為97%～99%，密度為（1.1～1.4）×103kg/m3。為了確保污泥回注連續(xù)性、長期性，根據(jù)0.618優(yōu)選法，確定注入污泥比重為1.14×103kg/m3。現(xiàn)場注入結(jié)果見圖3。

圖3 注入壓力變化

（2）回注工藝。污泥回注工藝流程見圖4。污泥回注技術(shù)目前制約瓶頸是接納地層壓力上升較快。為此，采用邊緣多井輪流交替注入，延長回注期，即一口井壓力升高到一定輻度后轉(zhuǎn)注水泄壓，更換另一口污泥井。并進(jìn)行污泥回注效果跟蹤評(píng)價(jià)。

圖4 污泥回注工藝流程

3 污泥資源化技術(shù)

中原油田干污泥組分大致為：鹽分（NaCl、 KCl） 16%～24%；碳酸鹽（Ca、Mg）40%～50%；鐵鹽2%～8%；硫酸鹽（Na、Mg）3%～5%；二氧化硅5%～8%；含油2%～5%（個(gè)別為10%以上）。干污泥有夾油塊現(xiàn)象。

（1）油田污泥用作調(diào)剖劑。油田污泥懸浮性能好，組分與地層水接近，與地層具有優(yōu)良的配伍性，因此，作為調(diào)剖劑使用，具備水井大劑量深度調(diào)剖條件。油田污泥作為調(diào)剖劑，在其到達(dá)地層一定深度后，受地層水沖釋和地層巖層吸附作用，懸浮體系分解，其中泥質(zhì)吸附地層中膠質(zhì)、蠟質(zhì)和瀝青質(zhì)，并彼此粘連聚集形成較大粒徑的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，沉降在大孔道中，使大孔道通徑變小，封堵高滲透層帶，從而增加了注入水滲流阻力，迫使注入水改變滲流方向。采用含油污泥為原料，加入適當(dāng)添加劑，可使其中固體顆粒在一定時(shí)間內(nèi)保持懸浮狀態(tài)，可有效提高地層封堵強(qiáng)度。通過優(yōu)化施工，可使含油污泥只封堵高滲層帶，而不污染中低滲層。經(jīng)試驗(yàn)研究，處理后含油污泥作為調(diào)剖劑使用，黏度低于0.3 Pa·s，流動(dòng)性好，懸浮時(shí)間大于3 h。該方法的不足之處主要是污泥消耗量小，處理成本偏高。

（2）油田污泥煙氣脫硫技術(shù)。煤煙型大氣污染主要大氣污染物是SO2和煙塵。煙氣脫硫可以通過SO2與堿金屬氧化物CaO、MgO等生成CaSO4、MgSO4等而被脫除。燃燒中通常用CaCO3作為脫硫劑，將其破碎到合適的顆粒度噴入爐內(nèi)，CaCO3在高溫下分解成CaO和CO2，CaO在有氧環(huán)境下與SO2發(fā)生脫硫反應(yīng)。中原油田污泥主要成分為碳酸鈣，可用于煙氣脫硫，達(dá)到固體廢物資源化目的。試驗(yàn)通過調(diào)配燃煤摻渣比例，并對(duì)煙塵濃度、煙塵排放量、二氧化硫濃度、二氧化硫排放量、煙氣黑度等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測分析。隨著堿渣摻燒比例的增加，SO2濃度呈明顯下降趨勢。隨著Ca/S比的增加，脫硫效果增加。各種摻燒比例在現(xiàn)有的除塵、高煙囪排放條件下，煙氣的林格曼黑度均＜1，可達(dá)到《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13271—2001）》的排放要求。該技術(shù)目前存在的主要問題是煙塵排放濃度與排放量隨著摻渣比例的增加而增高，原因是由于堿渣的可燃性差，以及堿渣中土和未反應(yīng)的氧化鈣導(dǎo)致煙塵排放濃度與排放量增加，煙塵排放量不能達(dá)到《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13271—2001）》的排放要求，還需進(jìn)一步加大除塵力度。

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.3.040