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1 油田含油污泥主要來源及特點(diǎn)

目前，大慶油田產(chǎn)生的含油污泥主要來自兩個(gè)方面：一是，在集輸處理過程中沉積在各類容器、大罐和回收水池等地面設(shè)施中，定期清理產(chǎn)生的污泥；這類容器設(shè)施一般包括：污水沉降罐、除油罐、油罐、二合一加熱爐、游離水分離器、加熱爐、電脫水器、回收水池等；二是，油井作業(yè)、集輸油管道腐蝕穿孔等產(chǎn)生的落地污泥。僅杏北油田，目前，每年約產(chǎn)生含油污泥15000m3，其中容器清淤污泥約占總污泥量的85%。

由于油田含油污泥來源廣泛，污泥的組分也非常復(fù)雜，一般含有大量老化油、蠟質(zhì)、瀝青質(zhì)、膠體、固體懸浮物、細(xì)菌、鹽類等，還包括生產(chǎn)過程中投加的各種藥劑，有些含油污泥中還夾雜有濾料、垢質(zhì)、石塊等雜質(zhì)。通過對(duì)不同來源污泥的分析顯示，油田產(chǎn)生的含油污泥含油在15%～70%，含固體懸浮物在10%～60%，其特點(diǎn)是含油、含固體懸浮物高且很不穩(wěn)定，雜質(zhì)多，處理難度大。

2 調(diào)質(zhì)-離心處理工藝

杏北油田含油污泥處理站2009年投產(chǎn)，設(shè)計(jì)處理規(guī)模10t/h，設(shè)計(jì)指標(biāo)為處理后污泥含油≤2%。主工藝采用調(diào)質(zhì)-離心處理工藝，整個(gè)處理站主要由污泥流化預(yù)處理裝置、調(diào)質(zhì)裝置、離心裝置、油水分離裝置、回?fù)剿b置、導(dǎo)熱油加熱裝置等部分組成。

2.1 污泥流化預(yù)處理

污泥流化預(yù)處理裝置主要由進(jìn)料斗、轉(zhuǎn)鼓分離器、曝氣沉沙池及大顆粒提升裝置組成。其主要功能是去除污泥大粒徑顆粒，改變污泥流動(dòng)狀態(tài)。首先，污泥通過料斗格柵進(jìn)入料斗去除＞200mm固體顆粒；再通過轉(zhuǎn)鼓分離器，通過熱水噴淋和旋轉(zhuǎn)分離去除＞20mm的固體顆粒，同時(shí)稀釋污泥；然后通過曝氣沉砂裝置去除＞5mm的固體顆粒，實(shí)現(xiàn)污泥的流化。該裝置處理后的污泥溫度可超過45℃，固體顆粒粒徑≤5mm。

2.2 污泥調(diào)質(zhì)裝置

主要設(shè)備為調(diào)質(zhì)罐，其作用是對(duì)流化污泥進(jìn)一步加熱、攪拌、勻化。同時(shí)，加入清洗劑、調(diào)節(jié)劑和破乳劑，以提高調(diào)質(zhì)效果，使油、泥充分分離，油、水充分破乳。通過靜止沉降，使油、水、泥分層，上層污油溢流回收，下層污水和污泥進(jìn)入離心機(jī)處理。

2.3 污泥離心裝置

該部分是污泥處理的核心部分，主要設(shè)備為離心機(jī)。調(diào)質(zhì)后的含油污泥通過離心機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)進(jìn)行固液分離。分離出的固體（含油率低于2%，含水可達(dá)30%～40%）輸送到污泥堆放場(chǎng)，分離出的液體進(jìn)入油水分離裝置進(jìn)一步分離。離心過程加入絮凝劑，提高固液分離效果。

2.4 油水分離裝置

油水分離裝置主要設(shè)備為臥式容器，具有沉降、分離、緩沖功能，主要是對(duì)溢流出的污油及離心出的液體進(jìn)行油水分離，將分離出的油回收，分離出的水作為回?fù)剿h(huán)利用。

2.5 回?fù)剿b置

主要由回?fù)剿藜盎負(fù)剿媒M成，功能是將回收的污水加熱并供給整個(gè)污泥處理系統(tǒng)循環(huán)使用。

2.6 導(dǎo)熱油加熱裝置

由導(dǎo)熱爐及相關(guān)導(dǎo)熱管線組成，通過加熱爐加熱導(dǎo)熱油，為預(yù)處理裝置的曝氣沉沙池、調(diào)質(zhì)罐、油水分離器、回?fù)剿馨闊幔瑸檎麄€(gè)系統(tǒng)提供熱能。

3 工藝運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化

由于該處理工藝 在大慶油田使用，為了使系統(tǒng)能夠達(dá)到相應(yīng)的處理指標(biāo)并穩(wěn)定運(yùn)行，因此，需要對(duì)系統(tǒng)各裝置的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行研究和摸索。

3.1 污泥流化預(yù)處理裝置

回?fù)剿淖饔檬羌訜嵯♂尣_洗污泥，將大顆粒物料沖洗干凈，分離出去。要求滿足的指標(biāo)：分離出的大固體物料含油≤5%；稀釋后的污泥溫度超過45℃。

目前，污泥處理站采用人工卸泥的方式進(jìn)料，進(jìn)料速度約10m3/h，按此進(jìn)料速度對(duì)預(yù)處理裝置的回?fù)剿疁囟群退窟M(jìn)行試驗(yàn)。

經(jīng)過試驗(yàn)研究，當(dāng)回?fù)剿疁囟瘸^75℃，回?fù)剿砍^25m3/h時(shí)，可滿足指標(biāo)要求，經(jīng)過預(yù)處理后的污泥含固量一般低于15%，含油一般在5%～25%。

3.2 污泥調(diào)質(zhì)裝置

流化污泥進(jìn)入調(diào)質(zhì)罐后，需要對(duì)污泥進(jìn)行加藥，升溫，攪拌，沉降以達(dá)到較佳的調(diào)質(zhì)效果，即實(shí)現(xiàn)油、水、泥的充分分離。

3.2.1 污泥調(diào)質(zhì)溫度優(yōu)化

針對(duì)性質(zhì)相同的含油污泥，經(jīng)過相同的調(diào)質(zhì)時(shí)間和沉降時(shí)間，進(jìn)行不同的調(diào)質(zhì)溫度試驗(yàn)研究。試驗(yàn)研究表明：無論初始的污泥含油如何，調(diào)質(zhì)溫度越高，調(diào)質(zhì)后的污泥含油率越低，當(dāng)調(diào)質(zhì)溫度超過60℃后，調(diào)質(zhì)效果基本趨于穩(wěn)定。因此，從節(jié)約能耗的角度考慮，系統(tǒng)較佳的調(diào)質(zhì)溫度為60℃。

3.2.2 調(diào)質(zhì)藥劑優(yōu)化

一是，清洗劑可以降低油/水、油/泥的界面張力，便于油、泥的充分分離。針對(duì)相同來源的含油污泥，在其他參數(shù)相同的條件下，加入不同劑量的清洗劑，以清洗后的污泥含油率為指標(biāo)優(yōu)化清洗劑的投加量。通過5個(gè)含油范圍的來泥試驗(yàn)得出：來泥的含油量越高，所需的清洗劑也越多。各種含油級(jí)別的污泥所對(duì)應(yīng)的較佳的清洗劑投加量見表1。

表1：不同含油污泥所對(duì)應(yīng)的清洗劑投加量

二是，破乳劑的加入可提高油、水分離效果，利于污油溢流回收，提高污泥離心效果。針對(duì)相同來源的含油污泥，在其他參數(shù)相同的條件下，加入不同量的破乳劑，以調(diào)質(zhì)沉降后的上層污油含水率為指標(biāo)優(yōu)化破乳劑的投加量。試驗(yàn)得出不同含油范圍的污泥所對(duì)應(yīng)的破乳劑投加量見表2。

表2：不同含油污泥對(duì)破乳劑投加量

3.3 污泥離心

離心裝置是固液分離的關(guān)鍵，其效果好壞主要取決于離心機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)及轉(zhuǎn)數(shù)差。

3.3.1 離心機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)優(yōu)化

針對(duì)同一調(diào)質(zhì)罐內(nèi)的污泥，調(diào)整離心機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，觀察出泥油含量變化情況。試驗(yàn)證明：離心機(jī)轉(zhuǎn)速在2700～3200r/min，轉(zhuǎn)數(shù)越高離心效果越好，當(dāng)轉(zhuǎn)數(shù)超過2900r/min后效果趨于穩(wěn)定。而離心機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)越高，軸瓦溫度也增高，影響離心機(jī)的安全運(yùn)行。因此，離心機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)應(yīng)該根據(jù)軸瓦的實(shí)際溫度在2900～3100r/min進(jìn)行調(diào)整，且不應(yīng)低于2800r/min。

3.3.2 離心機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)差優(yōu)化

針對(duì)同一調(diào)質(zhì)罐來泥，將離心機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定在2900r/min不變，調(diào)整離心機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)差（3～8r/min），觀察處理后污泥含油、含水率的變化。試驗(yàn)得出，隨著轉(zhuǎn)數(shù)差的降低，污泥含油和含水率越低，但是，轉(zhuǎn)數(shù)差過低易造成離心機(jī)出泥緩慢甚至堵塞。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，離心機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)差約在5r/min時(shí)，既可保證處理效果，又能保證離心機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3.3 絮凝劑

絮凝劑可與水中微粒起電荷中和及吸附架橋作用，有利于固、液分離。針對(duì)同一調(diào)質(zhì)罐內(nèi)的污泥，在離心機(jī)參數(shù)不變的情況下，加入不同劑量的絮凝劑，以處理后的污泥油含量為標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化絮凝劑的投加量。試驗(yàn)表明在保證出泥效果的前提下，隨著污泥固體含量的增加，所需的絮凝劑的量也增加，過少或過多的絮凝劑均會(huì)影響出泥效果。

3.4 油水分離器

油水分離器具有緩沖、沉降、分離的作用。油水分離裝置的工作原理是依靠油、水的重力沉降作用，利用罐內(nèi)的隔板，將沉降后的上層污油回收，下層的污水通過泵打入回?fù)剿薰┫到y(tǒng)循環(huán)利用。

為了控制回?fù)剿械奈塾停ＷC回?fù)剿馁|(zhì)量，需要對(duì)油水分離器的沉降時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化。試驗(yàn)得出油水分離器的沉降時(shí)間應(yīng)不低于4h。

通過各單體的參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)，得出了不同來泥情況下所對(duì)應(yīng)的操作參數(shù)。按照得出的運(yùn)行參數(shù)，隨機(jī)進(jìn)行了實(shí)際處理效果的檢驗(yàn)。處理后的污泥平均油含量達(dá)到了1.48%，均小于2%，說明在優(yōu)化出的參數(shù)下運(yùn)行可以保證污泥處理的效果。

4 運(yùn)行成本及經(jīng)濟(jì)效益分析

4.1 運(yùn)行成本

該套處理工藝在杏北油田已運(yùn)行4年，使用成本主要包括天然氣、藥劑、耗電、耗水以及設(shè)備維護(hù)成本，投產(chǎn)初期由于運(yùn)行參數(shù)不明確，污泥處理成本達(dá)到312.8元/m3，優(yōu)化參數(shù)后的運(yùn)行成本僅為154.7元/m3。

4.2 經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益

杏北油田含油污泥處理站自2009年投產(chǎn)以來累計(jì)回收原油6850m3，原油密度按照0.8602g/cm3計(jì)算，累計(jì)回收原油5892.37t。原油價(jià)格按2382元/t計(jì)算，累計(jì)創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益1403.56萬元。

5 結(jié)語

含油污泥調(diào)質(zhì)-離心處理技術(shù)的成功應(yīng)用，使杏北油田的含油污泥得到了有效的減量化、資源化處理，大大降低了含油污泥對(duì)環(huán)境的污染，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和顯著的社會(huì)效益。該技術(shù)目前已在大慶油田多個(gè)采油廠推廣應(yīng)用，成為大慶油田含油污泥處理的主要手段，為綠色油田的發(fā)展建設(shè)提供了技術(shù)支持。