清罐含油污泥熱洗收油技術研究

張 樂，胡海杰，屈撐囤，魚 濤，李金靈，種法國，郭志強，王 超

（1.陜西致遠思源環(huán)?？萍加邢薰?，陜西西安 710065；2.西安石油大學化學化工學院，陜西西安 710065；3.西安長慶科技工程有限責任公司，陜西西安 710018）

近年來，隨著含油污泥無害化處理技術的不斷發(fā)展，涌現(xiàn)出了許多處理技術，如高溫熱氧化處理技術、熱解處理技術、焚燒處理技術等[1，2]，但這些技術在應用過程中發(fā)現(xiàn)，如果不將含水率高達85%以上的油泥先進行預處理，而直接利用這些無害化技術處理，則其處理成本將大大提高，處理效率也會降低[3，4]。從而油泥減量化處理成為了當下油泥處理的首要任務，如何將已經(jīng)建成的油泥處理站平穩(wěn)的運行起來，如何才能使含油污泥處理過程中的最終油回收率為95%以上，殘渣含油率降低至5%以下，油中含水率低于0.5%，水中含油低于100 mg/L，是本文主要的研究內(nèi)容和研究結果。

1 實驗油泥樣品來源及性質(zhì)

實驗油泥樣品來源于含油污泥減量化處理站中的清罐油泥。油泥含油率12%～15%，含水率83%～87.5%，固含量0.5%～2%。油泥組成成分復雜，一般由水包油、油包水及懸浮固體雜質(zhì)等組成[2]，其中含有大量的老化油、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、蠟、細菌、懸浮物及腐蝕產(chǎn)物等，還包括大量的絮凝劑、緩蝕阻垢劑和殺菌劑等水處理藥劑，形成了非常穩(wěn)定的乳狀液體系[5]。

2 實驗儀器及藥劑

實驗儀器：四聯(lián)異步恒溫水浴攪拌器、pH 測定儀、離心機、250 mL 離心杯、500 mL 燒杯、500 mL 量桶、分析天平、250 mL 電加熱套、索氏提取器、分水器、15 cm濾紙、稱量紙、移液管、250 mL 容量瓶、250 mL 平底燒瓶、橡膠管、紅外測油儀。

實驗藥劑：清洗劑、破乳劑、絮凝劑、石油醚、四氯乙烯。

3 實驗方法

3.1 熱洗實驗方法

按照油泥站已有熱洗工藝，進行實驗室模擬實驗，具體為：在500 mL 燒杯中按照一定油水比將油泥和水分別加入，調(diào)節(jié)pH 至規(guī)定范圍，再將燒杯放入四聯(lián)異步恒溫水浴攪拌器中，開啟攪拌的同時加熱油泥和水的混合物至一定溫度后，按順序分別加入一定量的破乳劑和清洗劑，藥劑添加完后調(diào)節(jié)至規(guī)定轉速繼續(xù)加熱攪拌一定的時間，攪拌結束后加入絮凝劑，再攪拌30 s 后，在規(guī)定的離心機轉速下離心一定時間，離心后取上層油測定水含量，取中間水層測定油含量，取底部污泥測含油率。

3.2 油回收率計算方法

油回收率是指在一次實驗過程中，熱洗分離出來油的質(zhì)量與原油泥含油質(zhì)量之間的比值，計算公式如下[6]：

式中：μ－油回收率；m－熱洗分離出來油的質(zhì)量；n－原油泥含油的質(zhì)量。

3.3 油中水含量測定方法

油中水含量測定方法按照《原油水含量的測定 蒸餾法》（GB/T 8929-2006）中規(guī)定的方法進行檢測。

3.4 水中油含量測定方法

水中油含量測定方法按照《水質(zhì)石油類和動植物油類的測定 紅外分光光度法》（HJ 637-2012）中規(guī)定的方法進行檢測。

3.5 底部污泥含油率檢測方法

底部污泥含油率檢測方法按照《含油污泥處置利用控制限制》（DB61/T 1025-2016）中規(guī)定的方法進行檢測。

4 含油污泥熱洗影響因素分析

影響清罐油泥熱洗效果的影響因素較多，主要有泥水比、體系pH、熱洗溫度、加藥濃度、加熱攪拌時間、攪拌速度、離心轉速和離心時間[7，8]。因此，通過室內(nèi)實驗對各影響因素進行分析，并得出各影響因素在實驗過程中的最佳參數(shù)，為現(xiàn)場實際運行提供可靠的技術參數(shù)。

4.1 泥水比對含油污泥處理效果的影響

將油泥和水按照一定的比例配制500 mL，放入四聯(lián)異步恒溫水浴攪拌器中加熱攪拌1 h，加熱溫度60 ℃，攪拌速度160 r/min，加熱攪拌結束后放入離心機中脫水處理，離心機轉速2 400 r/min，離心時間5 min，離心后取上層油樣測含水率，底部泥測含油率，具體實驗結果（見圖1）。

從圖1 中可以看出，當泥水比為1:2 時，處理效果最好，上層油樣中含水率低至6.16%，底部污泥含油率低至8.32%。當泥水比超過1:2 時，隨著泥水比的比例增加，上層油中的含水率略有上升，但總體變化不大；底部污泥中的含油率也有所增加，綜合兩者考慮，選擇泥水比1:2 為最佳泥水比。

圖1 油泥處理后上層油樣（左）和底部污泥（右）含油含水率

4.2 體系pH 對含油污泥處理效果的影響

將油泥和水按照1:2 的比例配制500 mL，再加入一定量的酸堿調(diào)節(jié)劑，將體系pH 分別調(diào)節(jié)至6、7、8、9和10，后續(xù)實驗條件同4.1，具體實驗結果（見圖2）。

從圖2 中可以看出，當pH 值為弱酸性時，處理效果最差，隨著體系中pH 值逐漸調(diào)節(jié)為堿性，油泥的處理效果發(fā)生了較大的變化，上層油樣中含水率由8.52%降低至5.32%，且回收油的量也大大增加，底部污泥含油率由8.35%降低至7.20%，但當pH 值大于8之后，隨著pH 值繼續(xù)增加，上層油樣中的含水率和底部污泥中的含油率并未發(fā)生較大變化，因此熱洗時體系的最佳pH 值為8。

圖2 油泥處理后上層油樣（左）和底部污泥（右）含油含水率

4.3 熱洗溫度對含油污泥處理效果的影響

實驗條件中將加熱溫度分別調(diào)節(jié)至30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃和70 ℃，其余實驗條件與4.2 中最佳實驗條件相同，具體實驗結果（見圖3）。

從圖3 中可以看出，隨著熱洗溫度的逐漸升高，上層油樣的含水率和底部污泥的含油率都呈下降趨勢，當溫度升高至60 ℃以后，上層油樣的含水率和底部污泥的含油率不再發(fā)生較大變化，因此，最佳的熱洗溫度為60 ℃。

圖3 油泥處理后上層油樣（左）和底部污泥（右）含油含水率

4.4 加藥濃度對含油污泥處理效果的影響

針對油泥站工藝，主要對破乳劑、清洗劑和絮凝劑進行加量篩選。

4.4.1 破乳劑對含油污泥處理效果的影響 將油泥和水按照1:2 的比例配制500 mL，再將體系pH 調(diào)節(jié)至8，體系溫度加熱至60 ℃后，再分別加入0.02%、0.04%、0.06%、0.08%和0.10%的破乳劑，后續(xù)實驗條件與4.3 中最佳實驗條件相同，具體實驗結果（見圖4）。

圖4 油泥處理后上層油樣（左）和底部污泥（右）含油含水率

從圖4 中可以看出，隨著破乳劑加量逐漸加大，上層油樣的含水率和底部污泥的含油率都呈下降趨勢，當破乳劑加量升高至0.06%以后，上層油樣的含水率和底部污泥的含油率不再發(fā)生較大變化，因此，最佳的破乳劑加量為0.06%。

4.4.2 清洗劑對含油污泥處理效果的影響 實驗過程中加入破乳劑后，再分別加入0.01%、0.02%、0.03%、0.04%和0.05%的清洗劑，后續(xù)實驗條件與4.4.1 中的最佳實驗條件相同，具體實驗結果（見圖5）。

從圖5 中可以看出，隨著清洗劑加量逐漸加大，上層油樣的含水率和底部污泥的含油率都呈下降趨勢，當清洗劑加量升高至0.04%以后，上層油樣的含水率和底部污泥的含油率不再發(fā)生較大變化，因此，最佳的清洗劑加量為0.04%。

圖5 油泥處理后上層油樣（左）和底部污泥（右）含油含水率

4.4.3 絮凝劑對含油污泥處理效果的影響 實驗過程中加入破乳劑和清洗劑后，再分別加入80 mg/L、100 mg/L、120 mg/L、140 mg/L 和160 mg/L 的絮凝劑，后續(xù)實驗條件與4.4.2 中的最佳實驗條件相同，具體實驗結果（見圖6）。

從圖6 中可以看出，隨著絮凝劑加量逐漸加大，上層油樣的含水率和底部污泥的含油率都呈下降趨勢，當絮凝劑加量升高至120 mg/L 以后，上層油樣的含水率和底部污泥的含油率不再發(fā)生明顯變化，因此，最佳的絮凝劑加量為120 mg/L。

圖6 油泥處理后上層油樣（左）和底部污泥（右）含油含水率

4.5 加熱攪拌時間對含油污泥處理效果的影響

實驗過程中將加熱攪拌時間分別調(diào)節(jié)為20 min、40 min、60 min、80 min 和100 min，其余實驗條件同4.4.3 中最佳實驗條件，具體實驗結果（見圖7）。

從圖7 中可以看出，當加熱攪拌時間從20 min 升高至60 min 時，上層油樣的含水率和底部污泥的含油率都呈下降趨勢，當加熱攪拌時間超過60 min 后，變化不再明顯，但當加熱攪拌時間從80 min 升高至100 min 時，出現(xiàn)了上層油樣的含水率和底部污泥的含油率都略微增長的現(xiàn)象，出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因就是破乳劑起到了重新乳化體系的作用，因此篩選出的最佳加熱攪拌時間為60 min。

圖7 油泥處理后上層油樣（左）和底部污泥（右）含油含水率

4.6 攪拌速度對含油污泥處理效果的影響

實驗過程中將攪拌速度分別調(diào)節(jié)為120 r/min、140 r/min、160 r/min、180 r/min 和200 r/min，其余實驗條件同4.5 中最佳實驗條件，具體實驗結果（見圖8）。

從圖8 中可以看出，當攪拌速度從120 r/min 升高至200 r/min 時，上層油樣的含水率和底部污泥的含油率都呈下降趨勢，但從工業(yè)化設備的可行性角度考慮，攪拌速度超過160 r/min 是不易實現(xiàn)的。通過實驗可以看出，攪拌速度越快，剪切力越大，破乳效果越明顯，油水泥分離效果也越好[9]。因此篩選出的最優(yōu)攪拌速度為160 r/min。

圖8 油泥處理后上層油樣（左）和底部污泥（右）含油含水率

4.7 離心轉速對含油污泥處理效果的影響

實驗過程中將離心機轉速分別調(diào)節(jié)為1 800 r/min、2 000 r/min、2 400 r/min、2 600 r/min 和2 800 r/min，其余實驗條件同4.6 中最佳實驗條件，具體實驗結果（見表1）。從表1 中可以看出，當離心轉速從1 800 r/min升高至2 800 r/min 時，上層油樣的含水率和底部污泥的含油率都呈下降趨勢，離心轉速越快，油水泥分離效果也越好。從現(xiàn)場運行角度考慮，在保證離心機處理量的前提下，離心轉速越高能耗越大[10]。因此，篩選出的最優(yōu)離心轉速為2 400 r/min。

表1 離心轉速實驗

4.8 離心時間對含油污泥處理效果的影響

實驗過程中將離心時間分別調(diào)節(jié)為3 min、5 min、7 min、9 min 和11 min，其余實驗條件與4.7 中最佳實驗條件相同，具體實驗結果（見表2）。

表2 離心時間實驗

從表2 中可以看出，當離心時間從3 min 升高至11 min 時，上層油樣的含水率和底部污泥的含油率都呈下降趨勢，離心時間越長，油水泥分離效果越好，當離心時間達到5 min 時，上層油樣的含水率低于0.5%，底部污泥的含油率低于5%，達到了實驗效果和目的。當離心時間超過5 min 后，上層油樣的含水率和底部污泥的含油率仍然處于下降趨勢，但是其數(shù)據(jù)變化不大，因此，離心時間為5 min 最為合理。

5 結論

通過以上一系列因素分析及實驗結果，對于含油污泥減量化站的清罐油泥在處理時的最佳運行條件為：將油泥和水按照1：2 的比例配制500 mL，再將體系pH 調(diào)節(jié)至8，加入0.06%破乳劑，再加入0.04%清洗劑后，放入四聯(lián)異步恒溫水浴攪拌器中加熱攪拌1 h，溫度為60 ℃，攪拌速度160 r/min，加熱攪拌結束后再加入120 mg/L 的絮凝劑，攪拌30 s 后，放入離心機中脫水處理，離心機轉速2 400 r/min，離心時間5 min。通過以上運行條件，最終油回收率達到95%以上，殘渣含油率降低至5%以下，上層油中含水率低于0.5%，水中含油低于100 mg/L，使含油污泥真正達到了減量化的目的。