CN102001806A

CN102001806A - 一种处理含油污泥的方法及装置

Info

Publication number: CN102001806A
Application number: CN 201010601747
Authority: CN
Inventors: 朱同德; 朱华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2010-12-22
Publication date: 2011-04-06

Abstract

本发明涉及一种处理含油污泥的方法及装置；通过电化学氧化方法，将含油污泥作为电解质，在外加电场作用下：迅速打破乳化油的油包水和水包油结构，释放出油滴，在外加气浮的作用下由大量微气泡迅速将油带至液面进行回收，实现资源化；含油污泥絮体在其表面发生电化学反应，产生活性极高、氧化性极强的以羟基为主的多种活性自由基，降解有机污染物转化为水和二氧化碳；活性自由基能够通过一系列氧化链式反应摧毁微生物细胞结构，杀灭硫酸盐还原菌和腐生菌；对污泥进行强力脱水，脱出水的水质达到油田回注水质标准，可进行资源化循环利用；泥饼无毒无害，可用于土壤改良、肥料、建筑材料等方面。

Description

一种处理含油污泥的方法及装置

技术领域

本发明涉及污泥处理方法，特别涉及资源化无害化的含油污泥处理方法

背景技术

采油污水处理过程中产生的污泥沉渣，以及污水净化处理中投加的各种化学药剂形成的絮体、设备及管道腐蚀产物和垢物、细菌(尸体)等一起组成了含油污泥。污泥一般含油率在20～40％，含水率在70～90％，我国石油化工行业中平均每年产生80万吨罐底泥、池底泥。含油污泥一般由水包油(o/w)、油包水(w/o)以及悬浮固体组成的稳定的悬浮乳状液体系，脱水效果差，污泥成分和物性受污水水质、处理工艺、加药剂等因素影响，含油量高、粘度大、颗粒细、脱水难，处理难度大。它不仅影响外输原油质量，还导致注水水质和外排污水难以达标，且污泥含有PAHs、重金属等有害物质，对环境还具有放射性污染。

传统的含油污泥处理方式为污泥调质+机械脱水+脱水泥饼处理。首先在污泥调质过程中需要加入大量的破乳剂、絮凝剂等化学药剂，用以增大固相与液相的密度差以及使胶体粒子脱稳，此过程添加的化学药剂大大增加了污泥处理成本，同时会产生二次污染；接下来使用离心机进行脱水，分离掉污泥中的大量水份；含油污泥经过调质及脱水后所得的泥饼仍含有大量的油及有机、无机污染物，采用掩埋或焚烧的方法产生对环境的二次污染，采用生物处理法也无法有效使泥饼无害化是因为：1。由于目前培养的菌种无法有效降解泥饼中所含的多种复杂污染物，2。菌种生存所要求的自然条件十分苛刻。

所以传统方法不能有效处理好含油污泥，目前大多数油田及石化企业处理含油污泥的方法主要还是简单脱水后直接填埋、焚烧或者建造储存罐临时存放。大量填埋或焚烧的含油污泥不仅浪费了石油资源而且还对大气及周边土壤造成再次污染；而建造储存罐临时存放也不是科学的、有效的处理方法，建造成本及占地面积也随着污泥量的增大而快速增大。含油污泥的资源化无害化处理一直是困扰油田及石化企业的一大难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种含油污泥处理方法和装置，将要处理的含油污泥(一般含水率为70％-90％)作为电解质，通过外加电压(电场)的作用迅速打破乳化油的油包水和水包油结构，释放出大量油滴，在外加气浮的作用下迅速上升到液面，进行资源回收；在电场力的作用下污泥絮体在反应器内有序流动，并迅速产生超量离子迁移而传输电流，使絮体在其表面发生电化学反应，从而产生活性极高、氧化性极强的以羟基为主的多种活性自由基，使絮体中的有机污染物瞬间被燃烧降解成水和二氧化碳，无机污染物被转化为大分子而沉淀，并且通过活性自由基能够直接或通过一系列氧化链式反应摧毁微生物细胞结构，从而彻底杀灭各种细菌。经电化学技术处理过后的污泥本身已经无毒无害，再经过强力脱水后所产生的泥饼可以用于建筑、道路或直接掩埋，而脱水水质可达回注水标准和外排水质标准。

本发明所述的对含油污泥进行资源化无害化处理的方法为：

(1)将含油污泥经过一级提升泵后进入电化学反应器；

(2)电化学反应器通电后产生强大电场，乳化油的油包水和水包油结构被迅速打破，大量细小油珠被释放出来，外加的气浮装置所产生的大量粒径为10微米-100微米的微小气泡，将油珠带至液面进行回收，完成含油污泥的除油工作；

(3)在强大电场作用下，污泥絮体在其表面发生电化学反应，产生活性极高、氧化性极强的以羟基为主的多种活性自由基，以及次氯酸、游离氯、双氧水等其他氧化剂。污泥絮体中的有机污染物主要为采油生产时添加的大量表面活性剂、聚丙烯酰胺等聚合物，以及在采出水处理中添加的混凝剂、杀菌剂、缓蚀剂、阻垢剂等化学药剂。电化学反应器产生的强氧化剂迅速燃烧分解上述有机污染物，通过不断的链式反应最终将有机污染物降解成二氧化碳和水。

(4)电化学反应产生的活性自由基能够直接或通过一系列氧化链式反应摧毁微生物细胞结构，彻底杀灭硫酸盐还原菌(SRB细菌)、腐生菌等各种细菌；

(5)污泥流出电化学反应器后，经过二级提升泵后进行强力离心机进行污泥脱水。

(6)脱出水的水质可达回注水标准和外排水标准，同时脱水后的泥饼本身已经无毒无害，可用于建筑、道路材料或直接掩埋。

本发明的含油污泥处理方法还可以在电化学氧化过程中添加可回收的催化剂，用于提高电化学反应速度，缩短污泥在反应器的停留时间，从而缩小反应器体积，降低投资成本和运行成本。催化剂为氧化镧、果壳碳纤维、钡氧化物、钛氧化物、锌氧化物中的一种或几种混合物，在高温条件下烧结而成。

本发明含油污泥电化学处理方法的核心部分是电化学反应装置，其结构为：在装置内部，可以采用圆筒状阳极位于壳体中间，阴极为圆筒状位于阳极外围，阴阳极围成的反应区进行电化学反应；刮油器位于反应器顶部，可以即时收油；外接的气浮装置接入到反应器底部，大量微气泡(粒径10微米-100微米)从反应器底部进行释放；排气口位于顶部，由气动阀控制，定期排放电化学反应中产生的气体。

本发明处理含油污泥的电化学装置，其阳极采用三维骨架型晶体结构的非金属功能导电材料，配置碱土氧化物、陶瓷氧化物、钡氧化物、锶氧化物高温烧结而成。该电极具有活性高、不氧化、可再生性强，寿命长等特点。

本发明处理含油污泥的电化学反应装置还可以将阳极设计成网式空心圆筒，增大阳极的比表面积；还可以将多个网式圆筒阳极进行串联，增大与污泥的接触面积，使得电化学反应产生更多的强氧化剂，增强处理效果。如图3

本发明处理含油污泥的电化学装置中，采用大功率直流电源为电化学反应供电，设计电压为10-100V，电流为500-5000A，转换效率＞85％。

本发明一种资源化无害化的含油污泥处理方法的优势为：

1.采用高效环保的电化学技术处理含油污泥，能够迅速打破乳化油的复杂结构，回收的原油品质很高，达到资源化利用；

2.在污泥周围产生大量的以羟基自由基为主的强氧化剂，有效降解污泥中的有机污染物，最终产物为二氧化碳和水，达到无害化处理；

3.产生的强氧化剂能够直接接或通过一系列氧化链式反应摧毁微生物细胞结构，彻底杀灭硫酸盐还原菌(SRB细菌)、腐生菌等各种细菌，达到无害化处理；

4.电化学反应迅速，反应时间短，且不用添加任何化学药剂，与传统污泥处理技术相比具有工艺步骤少、占地面积小、运行成本低、无二次污染等优点；

5.阳极材料采用三维骨架型晶体结构的非金属功能导电材料，配置碱土及陶瓷等数种氧化物烧结而成。该电极活性高、不氧化、可再生性强，寿命长。

6.脱出水的水质可达到回注水标准，回注地下继续采油，实现资源的循环利用；

7.脱水后的泥饼本身无毒无害，可用于改良土壤、肥料、建筑材料、道路材料等，达到资源化利用；

附图说明

图1工艺流程示意图

图2电化学反应器结构示意图

图3改进型电化学反应器结构示意图

其中：1、一级提升泵2、气浮发生装置3、电化学反应器4、二级提升泵5、卧螺式离心脱水机3-1、阴极3-2、阳极3-3、含油污泥进口3-4、含油污泥出口3-5、微气泡进口3-6、排气口3-7、刮油器3-8、催化剂

具体实施方式

本发明所述的一种处理含油污泥的装置，由一级提升泵1、气浮发生装置2、电化学反应器3、二级提升泵4、卧螺式离心脱水机5构成；一级提升泵1与设置在电化学反应器3底侧的含油污泥进口3-3连接，二级提升泵4一端与设置在电化学反应器3底侧的含油污泥出口3-4连接，另一端与卧螺式离心脱水机5连接；气浮发生装置2与设置在电化学反应器3底部的微气泡进口3-5连接(见图1)。

电化学反应器3由壳体、阴极3-1、阳极3-2、刮油器3-7构成；圆筒状阳极位于壳体中间，固定在反应器底板上；圆筒状阴极位于阳极外围，与阳极成上下交错固定在反应器壳壁上；阴极、阳极围成的空间为电化学反应区；刮油器位于反应器顶部；反应器底部设有微气泡进口3-5与气浮发生装置2连接；顶部设有由气动阀控制的排气口3-6；含油污泥进口3-3和含油污泥出口3-4设置在壳体底侧(见图2)。

或电化学反应器阳极为网式空心圆筒，多个网式空心圆筒阳极上下交错固定在壳体中间，阴极、阳极围成的空间填充催化剂3-8。如图3

本发明所述的处理含油污泥的电化学反应器，采用大功率直流电源为电化学反应供电，设计电压为10-100V，电流为500-5000A，转换效率＞85％。

实施例1：

对某油田某污水站含水率为82％的含油污泥进行处理，电化学反应器采用图2结构，电压60v，电流1000A，含油污泥在电化学反应器停留时间为30分钟，出口取样测量，油去除率为72％，有机污染物及挥发性固体去除率为84％，硫酸盐还原菌及腐生菌去除率95％；脱出水经过滤后取样测量，COD为153mg/L，含油为17.6mg/L，悬浮物SS为34mg/L，硫酸盐还原菌及腐生菌为0，达到回注水标准及外排二级标准。

实施例2：

对某油田某污水站含水率为82％的含油污泥进行处理，电化学反应器采用如图3结构，电压60v，电流1000A，加入的催化剂为果壳碳纤维、钡氧化物、钛氧化物按照质量比为40∶20∶40进行混合烧结而成。含油污泥在电化学反应器停留时间为20分钟，出口取样测量，油去除率为90％，有机污染物及挥发性固体去除率为89％，硫酸盐还原菌及腐生菌去除率100％；脱出水经过滤后取样测量，COD为126mg/L，含油为14.9mg/L，悬浮物SS为35mg/L，硫酸盐还原菌及腐生菌为0达到回注水标准及外排二级标准。

Claims

1.一种处理含油污泥的方法，其特征在于：

(1)将含水率为50％-95％的含油污泥作为电解质，首先进入电化学反应器进行电化学氧化；电化学反应器通电后产生强大电场，乳化油的油包水和水包油结构被迅速打破，大量细小油珠被释放出来，外加的气浮装置所产生的大量粒径为10微米-100微米的微小气泡，将油珠带至液面回收污泥中的原油；在强大电场作用下，含油污泥絮体在其表面发生电化学反应，产生以羟基为主的多种活性自由基，以及次氯酸、游离氯、双氧水及其它氧化剂，使有机污染物不断被氧化降解为水和二氧化碳；活性自由基直接或通过一系列氧化链式反应摧毁微生物细胞结构，杀灭硫酸盐还原菌和腐生菌；反应器电压为10-100V，电流为500-5000A，转换效率＞85％；

(2)然后使用卧螺式离心脱水机进行脱水，其工作转速＜3600转/分。

2.根据权利要求1所述的处理含油污泥的方法，其特征在于：在电化学氧化过程中添加可回收的催化剂。

3.根据权利要求2中所述的处理含油污泥的方法，其特征在于：催化剂由果壳碳纤维、镧氧化物、钡氧化物、钛氧化物、锌氧化物中的一种或几种混合物，在高温条件下烧结而成。

4.一种权利要求1所述的处理含油污泥的装置，由一级提升泵、气浮发生装置、电化学反应器、二级提升泵、卧螺式离心脱水机构成；其特征在于：一级提升泵与设置在电化学反应器底侧的含油污泥进口连接，二级提升泵一端与设置在电化学反应器底侧的含油污泥出口连接，另一端与卧螺式离心脱水机连接；气浮发生装置与设置在电化学反应器底部的微气泡进口连接。

5.根据权利要求4所述的处理含油污泥的装置，电化学反应器由壳体、阴极、阳极、刮油器构成；其特征在于：圆筒状阳极位于壳体中间，固定在反应器底板上；圆筒状阴极位于阳极外围，与阳极成上下交错固定在反应器壳壁上；阴极、阳极围成的空间为电化学反应区；刮油器位于反应器顶部；反应器底部设有微气泡进口与气浮发生装置连接；顶部设有由气动阀控制的排气口；含油污泥进口和含油污泥出口设置在壳体底侧。

6.根据权利要求5所述的处理含油污泥的装置，其特征在于：电化学反应器阳极为网式空心圆筒，多个网式空心圆筒阳极上下交错固定在壳体中间，阴极、阳极围成的空间填充催化剂。

7.根据权利要求5所述的处理含油污泥的装置，其特征在于：阳极采用三维骨架型晶体结构的非金属功能导电材料，配置碱土氧化物、陶瓷氧化物、钡氧化物、锶氧化物高温烧结而成。