CN108395067A - 一种水洗法处理含油污泥的工艺 - Google Patents

Abstract

本说明书提供了一种水洗法处理含油污泥的工艺，该工艺是使含油污泥在溶解有二氧化碳的液相中进行搅拌下的水洗操作；所述二氧化碳在液相中的溶解平衡压力为0.5‑8MPa。本发明提供的水洗法处理含油污泥的工艺，通过使含油污泥在溶解有一定量二氧化碳的液相中进行搅拌下的水洗操作，可以强化含油污泥中的油相(尤其是重油)与固相的分离，从而大大改善了水洗法的处理效果。

Description

一种水洗法处理含油污泥的工艺

技术领域

本说明书属于污泥处理技术领域，具体涉及一种水洗法处理含油污泥的工艺。

背景技术

世界经济发展到今天，全球对石油的需求日益增加，同时作为石油开采加工的副产品--含油污泥的年产量也随之日益增多。含油污泥是指原油或油品混入泥土等杂质，其中的油份不能直接用于回收利用，并且油相与固相很难分离。含油污泥是一种会严重污染环境的混合物，多来源于落地油泥、罐底油泥及炼厂油泥等。在含油污泥中含油率一般约为10％-50％，并往往含有苯类、酚类等有毒物质，而含水率约为40％-90％。含油污泥会形成一种较稳定的悬浮乳状液分散体系，成分复杂，粘度大。作为列于《国家危险废物名录》中的主要污染物，在我国固体废弃物中占有很大比重，若不经合理处置而直接排放到环境中，不仅造成资源的巨大浪费，而且还对周边环境、动植物的健康会造成严重破坏。因此，非常必要采用合适方法对含油污泥进行无害化、资源化处理。

一直以来，含油污泥最简单直接的处理办法是焚烧，经有效利用热能后将剩余残渣制造建筑材料，但这种处理方法会产生大量的有毒有害气体，已不适用于环保要求越来越迫切的今天。目前研究较广的处理含油污泥技术有：溶剂萃取法、水洗法(热脱附法)、微乳液法、焦化法、超临界萃取法、热解吸技术、超声波预处理和生物降解法等。这些方法大多存在成本高、原油回收率较低、易产生二次污染等问题。其中，超声波处理是一种绿色方法，处理时间短、能耗低、操作简单，但不适于大规模操作；热解吸技术回收液态油品质高、排放量低、重金属基本聚集在半焦中，但投入设备复杂且耗能大；而生物降解法可以处理大量含油污泥，但操作周期较长。溶剂萃取法和超临界萃取法因成本较高同样不适于大规模使用。而水洗法的优点是成本低，技术简单，易于操作实施，但缺点是效率不高，处理过的含油污泥中剩余残油率较高。因此，为了改善水洗法效果，常常会在水中加入一些化学试剂(例如，絮凝剂、破乳剂等)。但是，在应用中往往存在以下问题：化学试剂加量少时改善效果差，达不到预期目的；加量大时液相无害化处理困难，容易造成水体的再污染。

发明内容

为解决上述问题，本说明书的目的在于提供一种水洗法处理含油污泥的工艺。

为达到上述目的，本发明提供了一种水洗法处理含油污泥的工艺，其中，该工艺是使含油污泥在溶解有二氧化碳的液相中进行搅拌下的水洗操作；所述二氧化碳在液相中的溶解平衡压力为0.5-8MPa。

本发明提供的水洗法处理含油污泥的工艺，通过使含油污泥在溶解有一定量二氧化碳的液相中进行搅拌下的水洗操作，可以强化含油污泥中的油相(尤其是重油)与固相的分离，从而大大改善了水洗法的处理效果。

在上述水洗法处理含油污泥的工艺中，优选地，所述二氧化碳在液相中的溶解平衡压力为0.5-4MPa。

在上述水洗法处理含油污泥的工艺中，优选地，该工艺还包括以下步骤：在所述水洗操作结束后，先停搅拌，然后排出液相中的二氧化碳。

在上述水洗法处理含油污泥的工艺中，优选地，在所述水洗操作中，液相的温度为25-90℃；优选为45-70℃；进一步优选为45-55℃。

在上述水洗法处理含油污泥的工艺中，优选地，该工艺还包括以下步骤：在所述水洗操作结束后，采用静置法进行固液分离。

在上述水洗法处理含油污泥的工艺中，优选地，所述液相与含油污泥的质量比大于1:1；优选为4:1至6:1。

在上述水洗法处理含油污泥的工艺中，优选地，所述水洗操作的时间为0.1-10小时；优选为0.5-2小时。

在上述水洗法处理含油污泥的工艺中，优选地，所述搅拌的速度为120-1000rpm。

在上述水洗法处理含油污泥的工艺中，优选地，所述含油污泥包括输油管线中含油污泥、储藏油罐中含油污泥或污水池中含油污泥。

在上述水洗法处理含油污泥的工艺中，优选地，溶解有二氧化碳的液相中含有或不含有常规化学试剂。

本发明提供的水洗法处理含油污泥的工艺不仅分离效果好，而且所用的二氧化碳气体具有来源广泛，价格低廉，容易回收再次利用等特点。

附图说明

图1为本说明书实施方式中使用的一种水洗法处理含油污泥的实验装置示意图；

主要附图标号说明：

1-不锈钢高压釜；2-搅拌子；3-水浴；4-压力传感器；5-温度传感器；6-二氧化碳气源；7-电脑。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

本说明书实施方式提供一种水洗法处理含油污泥的工艺，其中，该工艺是使含油污泥在溶解有二氧化碳的液相中进行搅拌下的水洗操作，以分离含油污泥中的油相；二氧化碳在液相中的溶解平衡压力为0.5-8MPa。

常规水洗法主要是利用高温水对油相的降粘作用，使油相具有更好的流动特性，进而易于使污泥颗粒与所吸附的油滴分离(水洗操作后经静置或离心进行固液分离)。在该方法中，一方面，虽然热水降低了油相的粘度，但是，由于含油污泥含有大量的重油，而降粘后的重油密度仍较大，主要沉于水面下，导致其与污泥颗粒存在较严重的混相；另一方面，该方法主要对吸附于污泥颗粒表面的油滴分离具有效果，但难于有效触及包裹于污泥颗粒内部的油滴。因此，该方法的处理效果并不理想，残渣中仍然含有较高的油相。为了提升效果，本领域中常规的解决方案是加入大量的化学试剂，并尽可能的提高水洗温度。但是，含有大量化学试剂的处理液无害化处理困难，容易造成水体的再污染，而水洗温度的提高又会不可避免的加重水耗和能耗。

本说明书实施方式提供的水洗法处理含油污泥的工艺，通过使含油污泥在溶解有二氧化碳(溶解平衡压力为0.5-8MPa)的液相中搅拌下的水洗操作：一方面，二氧化碳溶于油相后，可进一步降低油相的粘度，从而有利于污泥颗粒与吸附油滴的分离。另一方面，二氧化碳溶于油相后，油相体积膨胀，降低了油相的密度(部分重油可上浮至水面)，使得重油与污泥颗粒的密度差增大，从而可以大大减少二者的混相。再一方面，在一定的溶解平衡压力下，伴随着搅拌，溶于油相中的二氧化碳会不断地析出形成气泡，气泡又会在外力和溶解作用下不断地破灭，大大提升了油滴与污泥颗粒的分离作用，使其可以有效作用于被污泥颗粒包裹的油滴。因此，该工艺具有良好的分离效果，提高了水洗法的处理效率。或者说，相比于常规方法，本工艺可以在更低的水洗温度、更少添加甚至不添加化学试剂情况下，获得良好的分离效果。

在本说明书提供的实施方式中，当二氧化碳在液相中的溶解平衡压力为0.5-4MPa时分离效果好。

在本说明书提供的实施方式中，可先将含油污泥和一定量的水置于承压容器中，密闭后向承压容器中注入二氧化碳。在注入二氧化碳前，可先进行抽真空操作。

在本说明书提供的实施方式中，在搅拌下的水洗操作结束后，可先停搅拌，然后排出液相中的二氧化碳。停搅拌后，最好控制二氧化碳以一定的速率排出，以尽量减少对当前固液分离状态的过分扰动。而且，二氧化碳气泡从液相中均匀密集的析出，进一步有利于重油和污泥颗粒的分离。

在本说明书提供的实施方式中，水洗操作并不要求过高的水温，液相的温度可以为25-90℃；优选为45-70℃；进一步优选为45-55℃。对化学试剂加量较少的现有工艺，水温一般需要达到90℃左右才具有较好的效果。而说明书实施方式，可以比常规工艺温度低30-40℃，或者，少添加甚至不添加常规化学试剂时，仍可获得很好的分离效果。

在本说明书提供的实施方式中，由于二氧化碳在液相中的溶解度与温度、压力有关(温度越高溶解度越低，压力越大溶解度越高)。因此，可针对不同的应用环境下二氧化碳的溶解度平衡点(主要参考在油相中溶解度)，确定适宜的条件。另外，在确定具体实施条件时，还可结合特定的设备条件和经济性。

在本说明书提供的实施方式中，不添加化学试剂，二氧化碳在液相中的溶解平衡压力为0.5-8MPa，水洗液相的温度为25-90℃。该实施方式下，残渣干基含油率完全可降至22.3％以下(优化条件时可降至1.4％)。本说明书提供的实施方式，同样适用于添加化学试剂洗脱情况。

在本说明书提供的实施方式中，在所述搅拌处理结束后，可采用静置法进行固液分离。

在本说明书提供的实施方式中，一般情况下，液相与含油污泥的质量比大于1:1具有较好的分离效果。对于含油率较低的含油污泥(10-30％)，液相与含油污泥的质量比最好为4:1至6:1。

在本说明书提供的实施方式中，水洗操作的时间可以根据含油污泥的含油量以及处理规模确定。相比与常规的水洗法，本说明书实施方式工艺在水洗操作中可节省20-30％的时间。在本说明书一具体实施方式中，水洗操作的时间为0.1-10小时；优选为0.5-2小时。

在本说明书提供的实施方式中，搅拌的速度可以根据处理情况确定。在一优选实施方式中，搅拌的速度为120-1000rpm。

在本说明书提供的实施方式中，待处理的含油污泥可以是各地不同品质的原油或不同种类的油品在各设备处沉积的含油污泥，例如：输油管线中含油污泥，储藏油罐中含油污泥，污水池中含油污泥等。

在一具体实施方式中，水洗法处理含油污泥的实验装置示意图如图1。其中，该实验装置包括不锈钢高压釜1、搅拌子2、水浴3、压力传感器4、温度传感器5、二氧化碳气源6和电脑8。不锈钢高压反应釜1为实施水洗操作的密闭容器，投加有搅拌子；压力传感器4和温度传感器5分别设置于不锈钢高压反应釜1的密封盖上，用于采集反应釜内的温度和压力，压力传感器4和温度传感器5的数据可直接传输至电脑8上；密封盖上还设置有与外部的二氧化碳气源相连的气体输入管线；整个不锈钢高压反应釜1置于水浴3中；水浴3设置于磁力搅拌器上。

在一具体实施方式中，水洗法处理含油污泥的过程为：首先在釜中按照一定比例装入一定量的油泥样品以及水，随后加入搅拌子并将釜盖密封。然后使用真空泵对反应釜做真空处理，再调整水域温度为实验待测温度。待反应釜内温度稳定，停止搅拌，并缓慢向釜中注入一定量二氧化碳气体。由于二氧化碳气体在水相及油相中溶解，控制二氧化碳的压力略高于实验待测压力。随后开启搅拌并计时，待达到反应时间，停止搅拌，逐渐将二氧化碳气体排出。将釜中的浆液倒出至烧杯中，静置后会有明显油相浮于体系上方，固相沉于体系下方。随后将油相与大部分水相分离出来，将含有少量水相的固相烘干。取干燥后的固体使用混合溶剂在索氏萃取装置中进行溶剂萃取，以确定固相中剩余的含油量。

示例

以下实验示例可以为本领域中具有一般技能的人实施本发明或验证效果提供参考。这些例子并不限制权利要求的范围。

实验例

首先对胜利含油污泥进行油相、水相、固相组成分析。采用索氏萃取设备使用石油醚作为带水剂将含油污泥中的水相提取出来。然后将石油醚高温蒸出，此时油泥认为仅含有固相与油相。然后使用混合溶剂(石油醚：环己烷＝1:1)在索氏萃取装置中对固相含油率进行测试。所得结果即油泥干基含油率。

取胜利含油污泥作为原料进行试验。首先在釜中装入1.0kg含油污泥，然后加入4.0kg水。随后对体系进行真空处理，并将水浴温度分别设置为25℃、30℃、50℃、70℃和90℃。待反应釜内温度稳定后逐渐向釜中注入不同压力范围的二氧化碳气体，使其溶解平衡后的压力分别维持在0.5±0.01MPa、2.0±0.01MPa、3.5±0.01MPa、4±0.01MPa、8±0.01MPa。待反应1小时后，先停止搅拌，然后逐渐排出二氧化碳气体，对油相水相进行分离。随后对固相进行干燥处理，并使用混合溶剂(石油醚：环己烷＝1:1)在索氏萃取装置中对固相含油率进行测试。所得结果即残渣干基含油率。实验结果见表1。

表1纯水+CO₂处理含油污泥

在未添加任何化学试剂情况下，水温50℃，通入二氧化碳平衡压力3.5±0.01MPa时，残渣干基含油率可降至1.4％，完全满足地方填埋要求。

对比例

同样以上述实验例用的胜利含油污泥作为原料进行试验。首先在釜中装入1.0kg含油污泥，然后加入4.0kg水。随后将水浴温度设置为50℃。待反应1小时后，对油相水相进行分离。随后对固相进行干燥处理，并使用混合溶剂(石油醚：环己烷＝1:1)在索氏萃取装置中对固相含油率进行测试。实验结果见表2。

表2传统纯水处理含油污泥

通过以上实验例和对比例的测试数据可知，本说明书提供的水洗法处理含油污泥的工艺处理效果大大优于常规水洗法。

Claims (10)

1.一种水洗法处理含油污泥的工艺，其中，该工艺是使含油污泥在溶解有二氧化碳的液相中进行搅拌下的水洗操作；

所述二氧化碳在液相中的溶解平衡压力为0.5-8MPa。

2.根据权利要求1所述的水洗法处理含油污泥的工艺，其中，所述二氧化碳在液相中的溶解平衡压力优选为0.5-4MPa。

3.根据权利要求1所述的水洗法处理含油污泥的工艺，其中，该工艺还包括以下步骤：

在所述水洗操作结束后，先停搅拌，然后排出液相中的二氧化碳。

4.根据权利要求1所述的水洗法处理含油污泥的工艺，其中，在所述水洗操作中，液相的温度为25-90℃；优选为45-70℃；进一步优选为45-55℃。

5.根据权利要求1所述的水洗法处理含油污泥的工艺，其中，该工艺还包括以下步骤：

在所述水洗操作结束后，采用静置法进行固液分离。

6.根据权利要求1所述的水洗法处理含油污泥的工艺，其中，所述液相与含油污泥的质量比大于1:1；优选为4:1至6:1。

7.根据权利要求1所述的水洗法处理含油污泥的工艺，其中，所述水洗操作的时间为0.1-10小时；优选为0.5-2小时。

8.根据权利要求1所述的水洗法处理含油污泥的工艺，其中，所述搅拌的速度为120-1000rpm。

9.根据权利要求1所述的水洗法处理含油污泥的工艺，其中，所述含油污泥包括输油管线中含油污泥、储藏油罐中含油污泥或污水池中含油污泥。

10.根据权利要求1所述的水洗法处理含油污泥的工艺，其中，所述液相中含有或不含有常规化学试剂。