
油田在生产过程中产生大量的落地含油污泥、罐底泥,对环境危害极大。为了有效处理这些含油污泥,减少对环境的污染,某油田已建成投产10座含油污泥处理站,主要采用预处理、热化学清洗调质-离心处理工艺,使堆积及产生的含油污泥得到了有效处理,同时回收了大部分污油,取得了一定的社会效益及经济效益。但是随着含油污泥的成分日趋复杂,特别是聚合物和大量化学药剂的添加,增加了油泥分离的难度,造成了现有热化学清洗-离心工艺的不适应,原有的药剂和工艺参数不匹配,实际处理量远低于设计处理量,处理后的含油污泥指标不能稳定达标。
本文以该油田含油污泥为实验对象,选用不同种类的热洗药剂,开展含油污泥热化学清洗-离心工艺参数优化实验,确定较佳运行参数,为下一步的含油污泥处理站优化运行参数提供技术依据。
1 实验原料性质
本次实验选定不同采油厂,分别测定其含油污泥的含油率、含水率和含固率等数据,确定采油八厂为处理对象。实验用泥含油率24.08%,含水率36.08%,含固率39.84%。
2 实验
2.1 试剂与仪器
HH-S26S数显恒温水浴锅;721光栅分光光度计;202型恒温干燥箱;FA-N/JA-N电子天平。
2.2 实验结果与讨论
2.2.1 热洗药剂筛选
目前常用的热化学清洗药剂主要分为阴离子、阳离子、非离子以及两性表面活性剂。在上述四类表面活性剂中选择了8种效果较好的药剂进行筛选实验。
取50g含油率为24.08%的样品放入1000mL的烧杯中,按照泥水比1:4、清洗药剂500mg/L,在烧杯中加入200mL清水、0.13mL清洗剂,在80℃水浴中搅拌30min,沉降30min,除去上层浮油,将下层污泥倒入到离心桶中,在1200r/min转速下离心10min,倒掉上层清液,然后测定脱水后的油泥残油率。
实验用的热洗药剂OP、FJ-18、FJ-15是非离子型表面活性剂,BS是两性表面活性剂,HY、AX是阴离子表面活性剂,PC-WL、Thg是阳离子表面活性剂。
实验结果表明,OP和BS两种药剂清洗效果相对较好,离心脱水后油泥残油率分别达到1.83%和2.11%,OP药剂的清洗效果较好。
2.2.2 药剂投加浓度的确定
选用OP清洗剂进行药剂投加浓度实验,在药剂投加浓度分别为200、500、800、1000mg/L时进行热洗离心实验,依据不同药剂投加浓度离心脱水后油泥的残油率,确定OP药剂的较佳投加浓度。
通过对实验数据的分析得出结论:当药剂投加浓度由200mg/L提高至500mg/L时,残油率可由3.25%降至1.92%,下降速度较快,继续增加投药量,含油率下降趋势不明显,综合考虑药剂成本和处理效果,确定较佳投加浓度为500mg/L。
2.2.3 热洗温度的确定
保持其他参数不变,热洗温度分别为50、60、65、70、75、80℃时进行实验,依据残油率,选出较佳热洗温度。
实验结果表明,当热洗温度升高至65℃时,热洗效果有明显提高,继续升温后,热洗效果提升不明显,同时会增加耗能,造成运行成本升高。确定较佳热洗温度为65℃,对应残油率1.93%。
2.2.4 泥水比确定
保持其他参数不变,调整泥水比分别为1:2、1:3、1:4、1:5、1:6进行实验,依据脱水后污泥残油率,确定较佳的泥水比。
实验结果表明,当热洗泥水比为1:4时,热洗效果有明显提高,继续提高水量后,热洗效果提升不明显,同时会增加运行成本。因此,确定较佳泥水比为1:4。
2.2.5 复配药剂配比的确定
保持其他参数不变,热洗药剂配比OP:BS为5:1、4:2、3:3时进行复配药剂的热洗实验,依据离心脱水后油泥残油率,确定较佳的药剂复配比例。
实验结果表明,较佳的复配比例为OP:BS=5:1时,油泥残油率打到1.43%,优于单独投加OP清洗剂时残油率为1.83%的清洗效果,由此可见,复配后的药剂较单一药剂处理效果更好。主要原因是复配的药剂中OP清洗剂具有的高表面活性可以改变含油污泥液-固界面性质,增强清洗效果。其油泥分离作用不仅可有效去除污泥含油,还可充分地分离被油所包裹的泥砂,起到净化油层的作用。BS清洗剂能够降低界面膜黏弹性,增强界面流动性以促进油珠聚并,两者复配的协同作用大大增强,清洗效果提升明显。
2.2.6 离心转数的确定
保持其他参数不变,分别在离心转速为2000、2100、2200、2300、2400r/min下进行实验,离心10min后,倒掉上层清液,检测对应的油泥残油率。
实验结果表明,随着离心转速的升高,残油率呈下降趋势,离心转数为2200r/min时,残油率较佳,为1.87%,继续增加离心转数,残油率变化不大。
2.2.7 药剂成本
药剂 | 投加浓度/(mg/L) | 成本/(元/t) | 合计/(元/t) |
OP | 500 | 91 | 111.8 |
BS | 100 | 20.8 |
复配热洗药剂成本为111.8元/t,投加量及成本见下表:
3 结论
(1)含油污泥处理热化学清洗-离心工艺较佳运行参数为:泥水比1:4,热洗温度65℃,较佳药剂为OP和BS复配药剂,复配比例为OP:BS=5:1,OP药剂投加浓度为500mg/L,BS药剂投加浓度为100mg/L,较佳离心转数为2200r/min,药剂成本为111.8元/t,为含油污泥处理站优化运行参数提供技术依据。
(2)目前热洗药剂投加较多的仍是化学药剂,在自然界中较难降解,可能会造成二次污染,生物表面活性清洗剂具有绿色、无污染等优势,如何高效应用将是未来的重点研究方向。