长庆油田含油污泥处理技术研究与应用

长庆油田含油污泥处理技术研究与应用谢剑强1许丽韦磊白维浩龙永福（中国石油长庆油田第三采油厂）摘要针对长庆油田含油污泥处理现状，结合含油污泥的物理及化学处理方法的特点，采用“化学稳脱＋机械压滤”方法，进行了分离效果实验，介绍了含油污泥实际处理的工艺流程，并在靖三联进行了现场试验，结果表明：污泥中原油回收率高于企业标准，脱出水含油量达到污水处理系统的要求、PH值达到国标要求，干油泥渣含水率优于国标。此处理技术是含油污泥处理的一个有益探索。关键词长庆油田含油污泥处置工艺化学脱稳机械压滤ChangqingoilfieldoilysludgetreatmenttechnologyresearchandapplicationAbstractInchangqingoilfieldpicktooilysludgetreatment,oilysludgetreatmentmethodofphysicalandchemicalcharacteristicsofchemicalstability,adopting“chemicalstability+mechanicalpressurefilteroff”,theseparationeffectofexperiment,introducesthepracticalprocessofoilysludgetreatmentprocess,andintheJingsanlian,theexperimentalresultsshowedthatthesludgeinoilrecoverythantheenterprisestandard,emergewateroilreachedsewagetreatmentsystemrequirements,PHvaluereachnationalstandardrequirements,drysludgecontentslag.Theprocessingtechnologyisoilysludgetreatmentofabeneficialexploration.Keywordschangqingoilfieldoilysludgedisposaltechnologychemicalstabilitymechanicalpressurefilteroff0引言油田含油污泥是石油工业生产过程中产生的主要污染源之一。随着油田采液量的增长及净化技术的提高，不但油田污水产出量大幅度增加，污水处理产生的含油污泥量也迅速增加。污泥中含有可观的残余油和部分苯系物、酚类、蒽、芘等有毒有害物质[1]。近几年随着国家环保的严格要求与监管力度的日渐加强，合理处理、处置含油污泥成为一项迫切而又环保意义的工作。1含油污泥处理方法油田集输处理过程产生的罐底泥、浮渣、废白土和落地原油等含油污泥的石油类物质含量高，同时还含有较高金属与粘土无机矿物，具有油气回收和矿物质再生利用价值。长庆油田采油三厂年生产原油400万吨，管辖的靖一联、靖二联、靖三联等10个联合站每年产生含油污泥约2000m3。因此，污泥资源化利用是一种很有前途的处置方式[2]。国内几种常用污泥资源化技术对比见下表1。表1几种污泥资源化技术对比分析项目方法资源化程度二次污染工艺设施投资运行直接经济效益适用范围与特点溶剂萃取回收原油彻底、高效剩余污泥量大较复杂不够成熟较高有，一定适宜深度回收油热化学洗油回收油不很彻底剩余污水污泥量大简单成熟较低有，较好适宜简单回收油焦化处理全部处理无较复杂成熟较低有，较好宜终处理但用量有限油田调剖剂全部处理无简单成熟较低费用投入宜终处理但用量有限焚烧利用热值有机物全部处理灰渣烟气少较复杂较成熟较高费用投入宜终处理规模不限热解处理有机物全部处理灰渣少较复杂不够成熟较高有，较好宜终处理规模不限含油污泥是一个非常稳定的体系，采用单一的方式处理难以实现高效分离[3]。根据长庆油田的实际情况和其含油污泥特性，将化学和物理方法结合，采用“化学稳脱＋机械压滤”法，即：先用化学药剂对含油污泥进行化学处理，然后使用带式压滤机进一步干化分离，达到彻底处理的目的。2处理含油污泥室内实验实验思路为：先破乳除油，提取污泥中的原油，接着对水（及水溶性物质）和泥沙添加絮凝剂等进行化学稳脱，得出各添加剂的最优剂量。2.1含油污泥成分分析取大罐油泥。实验中污泥含水率的测定采用了国家标准的水－油混合体系含水率的测定方法[5]。含水率测定后，采用索式提取法测量固体中的含油率，剩余的泥砂经过滤、烘干、静置，得到分离出的砂，称重得出泥砂量，总量与以上三者的差值即为其水溶性物质的量。含油污泥各成分分析见下表2。表2油泥各项指标含量样品含水率%含油率%泥砂量%水溶性物质%PH值1#83.637.426.42.5572#90.423.934.31.3573#89.352.945.91.817平均值87.814.765.531.907实验方法GB260-77索式提取法干重法减重量法酸度仪法由上表看出，含油污泥中的含水、含油率较高，固体含量较低，回收价值和便宜性较高。2.2破乳除油破乳剂主要通过聚结机理破乳除油。实验采用本单位的水溶性破乳剂YT-100，实验称取50g油泥，重点评价影响破乳效果的主要因素——温度和破乳剂添加剂量。实验结果如下：结果表明：约在150ppm和60℃条件下，除油率相对较高。2.3化学稳脱微小粒径的悬浮物和胶体，加入系列脱稳剂，降低胶体的电动电位，压缩胶体的扩散层厚度，破坏胶体的稳定性，促使胶体颗粒互相接触，絮凝物中的固相便聚集成为较大的颗粒[4]。这一过程受多种因素影响，如水中杂质的成分和浓度、水温、pH值、以及絮凝剂的性质和絮凝条件等，但主要是压缩双电层作用、吸附架桥作用和吸附电中和三方面的作用。2.1.1化学稳脱药剂—絮凝剂常用的有小分子无机盐类絮凝剂和高分子絮凝剂。目前广泛应用的小分子无机盐类絮凝剂是铝盐和铁盐。铝盐中主要有硫酸铝、明矾等；铁盐中主要有三氯化铁、硫酸亚铁和硫酸铁等。高分子絮凝剂有无机和有机两种。聚合氯化铝和聚合氯化铁是目前国内外使用比较广泛的无机高分子絮凝剂。有机高分子絮凝剂有天然的和人工合成的。这类絮凝剂具有巨大的线性分子，每一大分子有许多链节组成，链节间以共价键结合。我国当前使用较多的是人工合成的聚丙烯酰胺，聚合度可多达2×104～9×104，相应的分子量高达150×104～1600×104，如大庆的PAM1600万分子量、杭州TB-021、FO-4650等。本次实验采用人工合成的聚丙烯酰胺XN80。实验取水相100ml,55～60℃下对XN80在不同剂量和温度下做了量化实验，结果如下表3：表3絮凝剂浓度与水质的关系实验药品加药浓度(ppm)50150250300350XN80分出游离水（ml)水质颜色分出游离水（ml)水质颜色分出游离水（ml)水质颜色分出游离水（ml)水质颜色分出游离水（ml)水质颜色5浑浊，褐色20浑浊，黄色70清澈88清澈91深黄色分出的游离水颜色体现了COD的含量，絮凝剂的添加量对COD影响较大，随着添量增加分出水颜色越黄。综合考虑，约300ppm的浓度既可以分出可观的游离水也可以使水质达到清澈。2.1.2化学稳脱药剂—助凝剂当单用絮凝剂不能取得良好效果时，可投加某些辅助药剂以提高絮凝效果，这种辅助药剂称为助凝剂。助凝剂可用以调节或改善絮凝的条件，利用高分子的强烈吸附架桥作用，使细小松散的絮凝体变得粗大而紧密。常用的有聚丙烯酸胺、活化硅酸、骨胶、海藻酸钠、红花树等。本次实验采用聚丙烯酸胺X420。实验取水相100ml,在XN80添加浓度为30ppm，温度55～60℃内，变量添加X420，结果如下表4：表4助凝剂浓度与水质的关系实验药品加药浓度(ppm)5080100130150X420分出游离水（ml)水质颜色分出游离水（ml)水质颜色分出游离水（ml)水质颜色分出游离水（ml)水质颜色分出游离水（ml)水质颜色89清澈91清澈94清澈94清澈95清澈实验表明，X420在浓度约100ppm下能更好地提高絮凝分水率，提高脱水率约6%。2.4泥水分离剂本厂自行研制的NSF泥水分离剂有三种主要成分：NSF-A是pH调节剂，投加浓度为0.6-2%，冬天温度低，NSF-A溶解速度较慢，应在处理前20分钟添加；NSF-B是改性的混凝沉降剂，使污泥破乳脱稳，加速聚结，配成2-5%的溶液使用；NSF-C是改性的混凝沉降剂，使污泥析水、聚结成大的团块，增强脱水效果，配成0.05-0.2%的溶液使用，配制不得使用污水，因陈化时间长，一般提前1小时配制。考虑到现场实际使用时温度不可能有很高（否则另需蒸汽加热），一般为20～35℃，三种成分旨在提高低温下油水、泥水分离程度。在优选的破乳、稳脱剂使用剂量下进行了实验，结果如下表5：表5NSF泥水分离剂低温处理效果（25℃）已加药品及浓度试样体积(ml)NSF变量浓度(ppm)50100150YT-100150ppmXN80300ppmX420100ppm除油率%游离水（ml)水质除油率%游离水（ml)水质除油率%游离水（ml)水质1004070清澈6090清澈6091清澈结果表明：NSF泥水分离剂浓度约100ppm下应用，破乳和稳脱的效果与在55～60℃条件下基本相当，能满足低温下达到高温的稳脱效果。2.5室内系统试验根据上述工艺条件，采用长庆采油三厂靖三联的大罐污泥进行了室内初步验证试验。试验取500g大罐油泥，在1200ml的烧杯内进行，烧杯底部装有超声波换能器，温度控制在30～35℃左右，静置时间为4h。结果如下表6：表6室内实验结果项目原油含量泥沙含量水溶性盐水分重量（g）PH值上清液油97.20%1.10%0.15%1.55%152.6-水0.30%0.20%4.70%94.80%180.68油泥渣10.20%36.40%3.30%50.10%166.8-结果表明，分离后原油回收率达到89%；脱出水含油量达到299mg/l，满足水处理系统入口指标（小于500mg/l），PH值也在国标范围内（GB8978-1996,6～9）；干油泥含水50%，优于国标（GB18598-2001,不超过85%），含油10.2%，达到国标（GB8978-1996,不超过30）；实验分离出的油泥渣再经过压滤、风干，含水可降至30%以下。上表中的油泥渣数据，是未经过压滤风干的结果。3现场应用3.1工艺流程含油污泥处理现场工艺流程见图1。3.1.1油泥调理大罐油泥集中于油泥池中，一倍量加水稀释，按0.15升/方、0.3升/方、0.1升/方、0.1升/方加入破乳剂、絮凝剂、助凝剂和NSF泥水分离剂搅拌均匀。3.1.2破乳脱油搅拌均匀的大罐油泥泵入沉降脱油罐中，加适量盐酸（管线注入），沉降一定时间后原油上浮，下层为污水，底部为泥沙。上部污油排入污油脱水罐进行加热、加药剂脱水。大罐污泥经此工艺处理，60～90%以上的原油可以被回收利用，实现了废物的资源化利用。3.1.3油泥渣后处理经过化学处理后油泥渣排入絮凝物处理系统，慢速的搅拌不至于使絮体分散，因而又研制了带式压滤机，其运转速度慢、能耗低、寿命长，稳定可靠，能确保分离效果。湿油泥渣经过压滤脱水后掺入部分煤粉，然后压制成煤球，用于污泥处理厂内部燃料。煤渣用来铺路或填井场泥浆池。现场压滤脱出的水经沉降分离进入污水处理系统回收回注。图1含油污泥处理工艺流程现场30方大罐污泥全部处理完，抽样情况如下表6、7：表6现场压滤处理后油泥渣指标含油量(%)含水量(%)备注17.4%39.8%未风干15.5%31.1%风干1天14.0%16.3%风干5天表7现场脱出水样指标大罐油泥加水稀释加剂稳脱上层油回收絮凝物池上清液回收处理回注油泥渣带式压滤机干泥渣煤球、煤渣含油量(mg/L)浊度(NTU)悬浮物(mg/L)PH值外观1910.3117清澈4结论长庆第三采油厂采用“化学脱稳+机械压滤”工艺处理含油污泥，污水进入联合站污水处理系统精细处理回注，污泥从液态转化为固态，进行深度处置和综合利用。(1)通过本工艺处理含油污泥，可使