CN101037286A - 一种含油污泥脱油处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种油田或炼油厂含油污泥的处理方法。该方法利用低频大功率的超声清洗装置热洗含油污泥,再辅以气浮浮选,可以有效回收污泥中的污油。整个工艺包括预热调理、超声辐照、曝气浮选和重力沉降四个处理单元,不添加任何药剂,清洗液都可以循环使用,不造成二次污染,是一种经济、快速、适用范围较广的含油污泥处理方法。

Description

一种含油污泥脱油处理工艺
技术领域
本发明涉及处理油田、炼油厂含油污泥或其它领域的含油污泥,尤其是涉及一种可利用超声和气浮浮选联合技术回收含油污泥中污油,降低污泥中油含量的处理工艺。
技术背景目前我国油田开采均采用早期注水保持地层压力的方法。随着油田的深度开采,采出原油中的含泥水量越来越高,在联合站的原油脱水处理过程中会产生大量的含油泥砂。
同时油田含油污水处理的流程中,对污水中含有难以自然沉降的粒度较小固体颗粒的处理是一个较为棘手的问题。这些固体颗粒的粒度很小,并与水、油形成稳定的乳状体系,必须加入混凝剂使其聚集成团进而沉降,以达到污水处理后对水质的相关要求。这样做虽然降低了污水中的固体物质含量,但同时产生了大量的含油污泥,并且含油污泥中污油与无机固体的桥联结构稳固,油、水乳化充分,其成分、结构复杂,矿化程度高。
油田和炼油厂油品储罐在储存油品时,油品中的少量机械杂质、沙粒、泥土、重金属盐类以及石蜡和沥青质等重油性组分沉积在油罐底部,形成罐底油泥。在3~6年的油罐定期清洗中,罐底含油污泥量约占罐容的1%左右。
含油污泥的成分非常复杂,主要分为油、泥和水三相。其中水含量最高。油主要指含油污泥中的烷烃、芳香烃、胶质和沥青等石油类污染物。泥包含方解石、重晶石、石盐和铜铁等金属的化合物等。
目前油田含油污泥没有得到有效处理,长期堆放,造成土地资源浪费;而且改变堆放地土壤理化性质,破环地表的生态环境。同时含油污泥中的挥发性污染物污染空气,如果污染物下渗则造成污染地下水。含油污泥长期堆放还可能生成具有“三致”作用的多环芳烃。
近年来我国已经投入很大的力量研究含油污泥的处理技术。这些技术总的可以分为三类:一、固化和安全填埋;二、焚烧;三、污泥脱油。其中脱油技术又可以分成以下几种方法:化学热洗脱油、生物脱油、萃取和热解析。
1、固化和安全填埋都是把污染物集中固定,防止其散播。这个措施费用昂贵,同时也浪费了大量的资源。
2、焚烧法在高温下把污染物氧化分解。优点是污染物去除彻底,焚烧后的灰烬可以作为矿物提取其中某些有用元素。但是含油污泥含水率很高,热值低,焚烧成本很高。而且焚烧产生的烟气可能造成空气污染。
3、化学热洗是利用加热和一些表面活性剂活化吸附在固体表面的污染物,然后用浮选或者旋流等机械分离技术分离污泥的污油。这个方法适合于含油量高的含油污泥,污染物的去除不彻底。
4、萃取法可以有效的去除污油,但是萃取剂损失严重,成本高昂,也存在萃取剂的二次污染问题。
5、热解析把含油污泥加热到300℃以上,把污油气化分离。这个方法适用于几乎所有的含油污泥。但是设备投资和运行费用都很高。
6、生物处理是利用特定的石油降解菌降解污油,一般用好氧堆肥法,可以有效去除污染物。但是只适用于低污染物含量的含油污泥,且反应时间很长,受环境条件影响显著,同时特定微生物只降解特定污染物,没有找到广普的石油类降解菌。
现在已经发展有化学热洗—生物处理联合技术,但是经过化学热洗的含油污泥的可生化性仍然很低,处理效率不高。萃取置换—生物处理联合技术具有一定的可行性,但是萃取剂成本过高的问题仍然难以克服。
超声作为一种清洁的技术正广受关注,把超声应用于含油污泥的处理装置也应运而生。2004年12月公开的专利CN2663040和2006年11月公开的专利CN1868931都已经应用超声作为含油污泥处理的辅助手段。专利CN266304把添加破乳剂的含油泥砂泵入反应釜,利用旋转分离的方法实现油、砂、水的分离,其间添加超声以加强这种分离过程,此专利主要为实现油水的分离。专利CN1868931先往加热后的含油泥砂中加入破乳剂,再添加阳离子表面活性剂,然后除砂,经过除砂后的泥浆进入超声波反应釜除油,然后还要把剩下的泥浆经过二级除砂和二级超声除油,经过二级处理的油泥再经过净化罐净化出水;这样处理过程比较复杂,而且该工艺脱油主要还是利用表面活性剂的作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:为了解决现有含油污泥的处理工艺存在处理成本高、处理效率低等问题而提供一种经济、快速、有效的含油污泥脱油处理工艺。
本发明的技术方案是:本发明整个工艺流程见图1,包括预热调理(6)、超声辐照(7)、曝气浮选(8)和重力沉降(9)四个处理单元。其具体步骤为:A、将含油污泥泵入预热调理罐(6),和从清洗液储罐(10)流入的清洗液在预热调理罐中混合均匀;加热,去除液体表面上浮污油;B、预热后污泥进入超声辐照装置(7)进行超声清洗脱油,在超声作用下含油污泥及其附着的污油被分散于水中,形成悬浮液;C、悬浮的含油污泥进入曝气浮选池(8),刮除浮在液体表面的污油,刮出的污油可以进一步处理后作为原油回收利用,污泥被泵入重力沉降池(9)经重力沉降后使泥水分离,污泥从重力沉降池底部排出,重力沉降池的上层水回流到清洗液储池(10)。
其中预热调理罐主要由搅拌机(11),处理罐(12),加热套(13)和污油溢流堰(14)组成。从含油污泥入口(15)泵入含油污泥,含油污泥与清洗液快速搅拌混合;搅拌时,由加热套(13)对处理罐中的悬浮液加热;如果含油污泥中油含量很高,会有部分污油浮出表面,这部分污油通过污油溢流堰(14)溢流去除。预热调理后的污泥流入超声辐照装置(7)。泵入预热调理罐中的含油污泥和清洗液按照调理后干泥和水的质量比为1∶10~1∶80比例混合均匀;加热温度为30℃~60℃。
本发明的主要特征是利用低频大功率超声辐照装置热洗含油污泥,超声辐照装置(7)包含超声发生器(18)、换能器(19)和清洗槽(20)。换能器阵列均匀分布在超声辐照装置的底部,超声自下往上发射,形成超声混响场。含油污泥在超声作用下分散于清洗水中,形成悬浮液。由于超声的机械振动效应和空化造成的微射流,含油污泥表面的污油不断被剥离。被剥离后的污油又可以凝聚成大颗粒的污油。但是含油污泥悬浮液可以快速吸收超声,而且污泥浓度越高超声被吸收地越快,所以只有加入足够的清洗水,使含油污泥悬浮液中污泥浓度很小才可以使超声辐照含油污泥,破坏含油污泥的结构。含油污泥由进料口(21)进入,经过超声辐照后由出料口(22)流入曝气浮选池。超声辐照选择超声频率为10kHz~30kHz,超声声强2×103w·m-2~1×104w·m-2,超声辐照时间10min~40min。
曝气浮选池由空气压缩机(23),气体分布器(24),刮油小车(25)和浮选池(26)组成。经过超声辐照后的含油污泥悬浮液从进料口(27)进入曝气浮选池;曝气浮选池的底部铺设气体分布器(24),从气体压缩机(23)来的气体通过气体分布器(24)均匀分散成微小的气泡,气泡吸附污油颗粒上浮;刮油小车(25)刮除含油污泥液体上层的污油,刮出的污油可以进一步处理后作为原油回收利用;留下的悬浮液由出料口(28)流出。其中曝气浮选池中气浮气液比0.1×102m3·m-3~2×103m3·m-3,气浮时间为3min~100min。
浮选后的污泥悬浮液流入重力沉降池。重力沉降池可以采用竖流式;污泥悬浮液在重力沉降池中停留1h~6h后,悬浮液分层。上层清液由上清液溢流口(29)溢出,回流到清洗液储池(10);下层污泥浓缩液从底部出泥口(31)排出,进一步处理。
有益效果:1、本发明利用低频大功率的超声破坏含油污泥中污泥颗粒的结构,打破污泥与污油的黏附作用,有效提高热洗脱油的效率,同时也降低脱油温度。本发明特别适合于处理无机颗粒细、污油与无机颗粒结合力强、不利于热洗脱油的含油污泥。
2、本发明采用超声这一清洁的方法处理含油污泥,清洗水可以回用,不投加任何药剂,不会造成二次污染,且节省药剂费用。
3、本发明采用先超声处理后气浮的技术路线,可以快速有效地回收含油污泥中的污油。
4、本发明相对于其他热洗脱油工艺所要求的运行温度低,有效节约运行成本。
5、本发明操作简单,设备要求低,易于实施。
附图说明
图1为含油污泥处理流程图,其中1-泵入含油污泥;2-排出污油;3-补充清洗水;4-重力沉降池上清液回流;5-脱后污泥;6-预热调理;7-超声辐照;8-曝气浮选;9-重力沉降;10-清洗液储池。
图2为预热调理罐剖面示意图,其中11-搅拌机;12-处理罐;13-加热套;14-污油溢流堰;15-含油污泥进口;16-清洗液入口;17-出料口。
图3为超声辐照装置剖面示意图,其中18-超声发生器;19-换能器;20-清洗槽;21-进料口;22-出料口。
图4为曝气浮选池剖面示意图,其中23-空气压缩机;24-气体分布器;25-刮油小车;26-浮选池;27-进料口;28-出料口。
图5为重力沉降池剖面示意图,其中29-上清液溢流口;30-进料口;31-出泥口。
具体实施方式
实施例1油田某污水站含油污泥(黑色,块状),水含量60%,油含量14%。利用本发明处理的具体过程:首先含油污泥泵入预热调理罐(6),和清洗液储池(10)进入的清洗液按照干泥和水的质量比为1∶32混合均匀,在混合的时候一边搅拌一边加热。预热温度达到55℃后污泥进入超声辐照装置(7)。含油污泥在超声频率28kHz左右,超声声强6×103w·m-2的超声混响场中停留时间20min。经超声辐照的含油污泥进入曝气浮选池(8),经过20min的浮选(气浮气液比1×102m3·m-3)后含油污泥中的污油与污泥分离,污油浮在液体表面,刮除。然后把曝气浮选池(8)的污泥泵入重力沉降池(9)。经过5h的沉淀,污泥从重力沉淀池底部排出(5)。脱油后的污泥颗粒明显变小。整个过程去除70%的污油。
实施例2其他条件同实施例1,改变操作条件:预热温度60℃,超声频率28kHz左右,超声声强4×103w·m-2,超声辐照时间15min,污泥与清洗水的质量比1∶32,气浮时间为20min,气液比约2×102m3·m-3,重力沉降的时间3h,整个过程去除73%的污油。
实施例3其他条件同实施例1,改变操作条件:预热温度50℃,超声频率28kHz左右,超声声强4×103w·m-2,超声辐照时间15min,污泥与清洗水的质量比1∶64,气浮时间20min,气液比约2×102m3·m-3,重力沉降的时间3h,整个过程去除69%的污油。
实施例4其他条件同实施例1,改变操作条件:预热温度60℃,超声频率28kHz左右,超声声强4×103w·m-2,超声辐照时间30min,污泥与清洗水的质量比1∶16,气浮时间20min,气液比约2×102m3·m-3,重力沉降的时间3h,整个过程去除68%的污油。
实施例5某炼油厂污油罐底泥(黑色,悬浮液),水含量13%,油含量38%。利用本发明处理的具体过程:首先含油污泥泵入预热调理罐(6),和清洗液储池(10)进入的清洗液按照干泥和水的质量比为1∶16混合均匀,在混合的时候一边搅拌一边加热。在加热时,会有部分污油浮出液面,这部分污油溢出(2)。预热温度达到70℃后污泥进入超声辐照装置(7)。含油污泥在超声频率10kHz左右,超声声强2×103w·m-2的超声混响场中停留时间20min。经超声辐照的含油污泥进入曝气浮选池(8),经过30min的浮选(气浮气液比5×102m3·m-3)后含油污泥中的污油与污泥分离,污油浮在液体表面,刮除。然后把曝气浮选池(8)的污泥泵入重力沉降池(9)。经过3h的沉淀,污泥从重力沉淀池底部排出(5)。整个过程去除67%的污油。

Claims (6)

1.一种含油污泥脱油处理工艺,其步骤为:A、将含油污泥泵入预热调理罐(6),和从清洗液储池(10)流入的清洗液在预热调理罐中混合均匀;加热,去除液体表面上浮污油;B、预热后污泥进入超声辐照装置(7)进行超声清洗脱油,在超声作用下含油污泥及其附着的油分被分散于水中,形成悬浮液;C、悬浮的含油污泥进入曝气浮选池(8),刮除浮在液体表面的污油,污泥泵入重力沉降池(9)经重力沉降使泥水分离,污泥从重力沉降池底部排出,重力沉降池的上层水回流到清洗液储池(10)。
2.根据权利要求1所述的工艺,其特征在于步骤A中泵入预热调理罐中的含油污泥和清洗液按照调理后干泥和水的质量比为1∶10~1∶80比例混合均匀;加热温度为30℃~60℃。
3.根据权利要求1所述的工艺,其特征在于超声辐照装置(7)由超声发生器(18)、换能器(19)和清洗槽(20)组成。
4.根据权利要求3所述的工艺,其特征在于所述的换能器阵列均匀分布在超声辐照装置的底部,超声自下往上发射,超声频率10kHz~30kHz,超声声强2×103w·m-2~1×104w·m-2,超声辐照时间10min~40min。
5.根据权利要求1所述的工艺,其特征在于步骤C中曝气浮选池中气浮气液比0.1×102m3·m-3~2×103m3·m-3,气浮时间为3min~100min。
6.根据权利要求1所述的工艺,其特征在于步骤C中重力沉降池沉降时间为1h~6h。
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