CN110104933B - 一种油泥干化系统及其与化学药剂协同干化油泥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油泥干化系统及其与化学药剂协同干化油泥的方法，由干化室、干化床、通风系统、辅热系统、积液系统和翻抛机组成，干化室由顶棚和四周墙壁组成，与干化床形成封闭空间；干化床由重载地面、隔热层、防渗层组成，通风系统由进风管、干燥罐、出风管、引风机、燃烧器、烟囱组成，辅热系统由热源和散热器组成；积液系统由积液沟和积液池组成。按一定比例加入固体表面活性剂、混凝剂、CaO、水泥到油泥中混合均匀，平铺堆放在干化室内，强制通风条件下，5天内含水率降低30％以上。本发明集成了低温辅热、强制通风、自然干化与化学药剂等方法，具有结构简单，操作方便、成本低的特点，具有良好的应用前景。

Description

一种油泥干化系统及其与化学药剂协同干化油泥的方法

技术领域

本发明涉及环保技术领域，具体是一种工业化用油泥干化技术，特别涉及一种油泥干化系统及其化学药剂协同干化油泥的方法。

背景技术

石油和天然气是重要的能源，是国民经济的重要支柱，油泥是石油和天然气开采过程中的伴生废物，大多油泥含水率较高：

(1)含油污水经破稳、絮凝并固液分离后的油泥含水率60％～90％；

(2)联合站油泥含水率50％～80％；

(3)经热清洗、萃取等处理后的油泥，含水率60％～80％；

(4)炼化厂污水处理后的油泥含水率70％～90％。

这些油泥需要进一步无害化处置或资源化利用，无论是运输至危废处置企业无害化处置，还是运输至砖厂制砖、水泥窑企业协同处置与资源化利用，都存在二次环境污染风险和成本高等问题。这些含水率较高的油泥利用罐车运输装入和卸出都困难，其余车辆运输存在液体泄漏造成二次污染的环境风险，同时，处置成本和运输成本明显增加。

通常采用减量化可以降低油泥含水率，解决以上问题，但这些油泥已经基本上已经经过了离心分离、压滤分离等减量化方法，只有采取自然干化或人工干化的方法才能进一步降低含水率。自然干化受温度、空气湿度、油泥物性等因素影响，且油泥自然干化过程中存在大量无组织挥发气体，污染环境。人工干化主要是采取加入化学药剂或采用干燥装置，目前油泥干燥装置因干燥腔体内存在烃类混合物的安全风险而几乎不能用，化学药剂目前研究较少，主要原因是需要加入的药剂加量太大，增加了药剂成本，药剂的加量致使油泥减量化不明显，经济效益差。因此，含水率50％～90％油泥目前缺乏经济性的减量化方法。

文献CN 109231749 A公布了一种有机污泥干化方法及其干化系统，对有机污泥进行初步脱水；将初步脱水后的有机污泥送入废热提供的30～40℃高效阶段厌氧反应塔进行不完全厌氧反应，待厌氧反应达到或接近酸化峰值时，停止厌氧反应；对不完全厌氧反应后的有机污泥进行压滤脱水处理；将脱水后的有机污泥送入二阶段压滤低温干化室，在0.3MPa下压滤2 小时后，120～150℃低温干化。

文献CN 202529971 U公布了一种自然干化与消化污泥的干化床，包括干化室、在干化室底板上设有防水土工膜，在防水土工膜上设有滤层，滤层厚度为650～750mm，采用砾石滤料铺设，滤层由上滤层、中滤层和下滤层三种不同粒径的滤料，在所述下滤层中设有穿孔集水管，穿孔集水管与渗滤液排水管相连，所述干化室的一侧壁设有进泥管，与所述侧壁相对的另一侧上设有清液排水管，所述上清液排水管的高度高于所述上滤层，干化室的顶部设有阳光板顶盖。

文献CN 109574457 A公布了一种节能环保的污泥脱水工艺，先将污泥通过下渗处理去除一部分水分，下渗过程为48-96小时，加入20％～35％无机强酸(硝酸、盐酸、氢碘酸或氢溴酸的任意一种)，可以助脱水的同时还兼具有除臭效果，避免发酵变质，然后经过滤布渗滤脱水，再通过添加无机肥料混合、混合后经过压滤机中施压发生固液分离、自然干化3-7 天后热风干燥机中干燥48-72小时烘干和造粒。

文献CN 109231749 A、CN 202529971 U和CN 109574457 A公布的发明都是减少含水率的方法，其中后两者是针对城市污水处理厂污泥，前者针对有机污泥，都不适用于油泥的减量化。其中，文献CN 109231749 A发明的方法需要120～150℃低温干燥，不仅能耗高，而且油泥中轻质烃在干燥过程中挥发，存在爆炸的风险，若增加安全设施，将进一步增加成本；文献CN 202529971 U发明的装置是一种经济的自然干燥方法，但是，用于油泥也同样存在轻质烃挥发安全问题、油泥往往因含硫等而发臭问题、干化床上机械无法作业等问题，关键该装置仅仅依靠阳光的照射进行自然干化，不仅受限于阳光，而且污泥中大量水分自然蒸发后，造成密闭空间内空气湿度增大，饱和蒸气压增大，当达油泥中的蒸发压力于之平衡后，将明显降低蒸发速度，不利于污泥干化，该发明技术方案脱水效率低；文献CN109574457 A发明的脱水工艺虽然采用的30℃～40℃低温热风干燥，但是整个反应过程时间长，且在反应过程中使用了大量的无机强酸，强氧化反应过程中存在非常大的安全隐患，如此大量的无机强酸在运输、装卸车、贮存、使用过程中对操作人员都构成了巨大的人身伤害威胁。

还有一些专用于油泥的干燥装置，公开号为CN107695090A的专利通过内筒、外筒形成了低温和高温区域，对油泥进行干燥，但是对于粘稠的油泥，内筒转动容易堆积物料，且处理能力均有限。这类干燥装置均为传统干燥方式，主要热传导方式传热，而高含水率油泥中因为含水率高，这种传热方式速度相对较慢，影响了处理能力，延长了处理流程，增加了热量损失。

由以上分析可见，含水率60％～90％的油泥单纯采用自然干化、化学药剂干化、干燥装置干化等方法，都不能从处理时间、处理效率、经济性和安全性上满足要求，实现减量化。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种油泥干化系统及其化学药剂协同干化油泥的方法，克服了上述现有技术之不足，将低温辅热、强制通风、自然干化与化学药剂等方法结合起来，在经济性可行的前提下，最快速度干化油泥，实现高含水率油泥的减量化。

为达到上述目的，本发明提出的技术方案之一如下：

一种油泥干化系统，主要由干化室、干化床、通风系统、辅热系统、积液系统组成，干化室呈长方体形状，由顶棚和四周墙壁组成，顶棚为人字形或圆弧形，与干化床形成封闭空间；干化床自上而下由重载地面、隔热层、防渗层组成，通风系统由进风管、干燥罐、出风管、引风机、燃烧器、烟囱组成，进风管与干燥罐相连，出风管与引风机、燃烧器、烟囱相连，进风管和出风管分别设置在干化室两个短边墙壁上，进风管靠近地面设置1至10个，出风管靠近顶棚最高点与干化室长边平行的位置，出风管长度为干化室长度的1/2至2/3，且管壁上均设有气孔；辅热系统由热源和散热器组成，完成低温时对干燥室进行辅热；积液系统由积液沟和积液池组成，所述积液沟为设于重载地面上表面的凹槽，油泥堆放过程中渗出的液相经积液沟收集到积液池内；油泥堆放在干化床上，空气经进风管进入干化室后，经燃烧器燃烧后排出。

进一步的，所述干化室内部可以分隔成2个至3个区域，靠近出风管的区域为前端干化区、靠近进风管的区域为后端干化区。

进一步的，所述干化室顶棚和四周墙壁均采用透明玻璃，并设有可卷起的保温盖，保温盖在环境温度较低时放下，遮盖好，避免温度散失，环境温度较高时卷起，使干化室与环境进行热交换，所述干化室顶棚设有2至20个防爆呼吸阀。

进一步的，所述通风系统的干燥罐中设有干燥剂，干燥剂为氯化钙、硅胶、分子筛中的一种。

进一步的，所述辅热系统中热源为热水、热气体中的一种，所述辅热系统中热源为热水时，散热器设置在干化室四周或重载地面与隔热层之间；辅热系统中热源为热气体时，散热器设置在进风管一侧墙壁上、进风管上方0.1m至1.0m处，所述热气体为热空气或热蒸汽。

本发明的技术方案之二如下：

一种油泥干化系统及其与化学药剂协同干化油泥的方法，分为以下步骤：

第一步：将油泥堆放在油泥干化系统的干化室内前端干化区，在油泥中加入固体表面活性剂，翻抛5min至30min，静置1h至3h；

第二步：在第一步得到的油泥中加入混凝剂，翻抛5min至30min，静置2h至3h；

第三步：在第二步得到的油泥中加入CaO，翻抛5min至30min；

第四步：在第三步得到的油泥中加入水泥，翻抛30min至60min，堆放高度不超过1.0m；

第五步：开动引风机，点燃燃烧器一直处于燃烧状态，每24h翻抛1至3次，干化过程中油泥从前端干化区通过翻抛机向后端干化区转移。

进一步的，所述方法第一步至第五步中，若干化室温度高于20℃，则不需要开启辅热系统，若干化室温度低于20℃时，辅热系统控制干化室温度20℃～50℃。

进一步的，所述固体表面活性剂为α-烯基磺酸钠、氨基磺酸、十二烷基苯磺酸钠中的一种；或/和，所述混凝剂为FeCl₃、Fe₂(SO₄)₃、FeSO₄、聚合氯化铝、聚合硫酸铁中的一种。

进一步的，所述化学药剂按油泥的质量百分数加量为：固体表面活性剂0.1％～0.5％、混凝剂0.5％～3.0％、CaO 2.0％～5.0％、水泥2.0％～5.0％。

本发明的优点在于：

(1)本发明集成了化学药剂干化、自然干化、强制通风与低温辅热技术，实现了低成本的前提下，快速干化油泥的目的，适合油泥量较大的工业化应用；化学药剂成本约30元/吨～ 80元/吨，强制通风耗电量约30元/吨～50元/吨，低温辅热仅发生在干化室内温度低于20℃时，预计平均增加成本30元/吨～50元/吨，合计增加直接成本约90元/吨～180元/吨；本发明可在5天内实现含水率下降约30％，即每吨油泥可以减量约0.3吨，当前国内油泥处置和运输价格等都差异较大，仅处置费一般1000元/吨至3000元/吨，大多数地区处置费都超过了 1000元/吨，按1000元/吨估算，因减量化可以节约成本约300元/吨，高于本发明技术增加的直接成本最高值，因此，本发明技术具有较好的经济可行性。

(2)本发明通过胶凝材料复杂的化学反应消除水，结合放热反应、降低水自然蒸发表面张力等方法，有效加快了油泥中水分自然蒸发，辅助翻抛和强化空气流通，可以将自然干燥时间从至少15天时间缩短至5天。

(3)本发明设备简单，操作简单，安全性好，工业化可行。系统中主要设备为辅热系统、通风系统等，投资低，操作简单；同时，针对油泥在干化过程中的轻质烃挥发问题，采用人字形或圆弧形顶棚收集，通过出风管，经燃烧器燃烧后从烟囱排出，最大限度降低了对环境的危害，设置了防爆呼吸阀，进一步保障了本发明系统的运行安全。

附图说明

图1为本发明油泥干化系统的示意图；

图2为本发明油泥干化工艺流程示意图。

图中所示：

1顶棚，2出风管，3引风机，4烟囱，5燃烧器，6积液池，7隔热层，8重载地面，9 前端干化区，10干化床，11后端干化区，12防渗层，13干燥罐，14进风管，15翻抛机，16，保温盖，17散热器，18热源，19防爆呼吸阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。

一种油泥干化系统，主要由干化室、干化床10、通风系统、辅热系统、积液系统和翻抛机15组成，干化室呈长方体形状，由顶棚1和四周墙壁组成，顶棚1为人字形或圆弧形，干化室与干化床10形成封闭空间；干化床10自上而下由重载地面8、隔热层7、防渗层12组成，通风系统由进风管14、干燥罐13、出风管2、引风机3、燃烧器5、烟囱4组成，进风管14与干燥罐13相连，出风管2与引风机3、燃烧器4、烟囱4相连，进风管13和出风管 2分别设置在干化室两个左右两边墙壁上，进风管14靠近地面设置1至10个，出风管2靠近顶棚1最高点与干化室长边平行的位置，出风管2长度为干化室长度的1/2至2/3，且管壁上均设有气孔；辅热系统由热源18和散热器17组成；积液系统由积液沟和积液池6组成，油泥堆放过程中渗出的液相经积液沟收集到积液池6内；油泥堆放在干化床10上，空气经进风管13进入干化室后，经燃烧器5燃烧后排出。

所述干化室内部分隔成2个区域，靠近出风管2的区域为前端干化区9、靠近进风管14 的区域为后端干化区11。

所述干化室顶棚1和四周墙壁均采用透明玻璃，并设有可卷起的保温盖16，保温盖16 在没有阳光的时候放下，遮盖好，有阳光时卷起，干化室顶棚1设有2至20个防爆呼吸阀。

所述通风系统的干燥罐13中设有干燥剂，干燥剂为氯化钙、硅胶、分子筛中的一种。

所述辅热系统中热源18为热水、热气体中的一种，所述热源18为热水时，散热器17设置于干化室四周或重载地面8与隔热层7之间；所述热源18为热气体，热气体为热空气或热蒸汽，散热器17设置在进风管13一侧墙壁上方0.1m至1.0m处。

一种油泥干化系统及其与化学药剂协同干化油泥的方法，分为以下步骤：

第一步：将油泥堆放在油泥干化系统的干化室内前端干化区9，在油泥中加入固体表面活性剂，翻抛5min至30min，静止1h至3h；

第二步：在第一步得到的油泥中加入混凝剂，翻抛5min至30min，静止2h至3h；

第三步：在第二步得到的油泥中加入CaO，翻抛5min至30min；

第四步：在第三步得到的油泥中加入水泥，翻抛30min至60min，堆放高度不超过1.0m；

第五步：开动引风机，点燃燃烧器一直处于燃烧状态，每24h翻抛1至3次，干化过程中油泥从前端干化区9通过翻抛机15向后端干化区11转移。

进一步的，所述方法中油泥干化时，辅热系统控制干化室温度20℃～50℃。

进一步的，所述固体表面活性剂为α-烯基磺酸钠、氨基磺酸、十二烷基苯磺酸钠中国的一种；或/和，所述混凝剂为FeCl₃、Fe₂(SO₄)₃、FeSO₄、聚合氯化铝、聚合硫酸铁中的一种。

进一步的，所述化学药剂按油泥的质量百分数加量为：固体表面活性剂0.1％～0.5％、混凝剂0.5％～3.0％、CaO2.0％～5.0％、水泥2.0％～5.0％。

实施例1：

一种油泥干化系统，主要由干化室、干化床10、通风系统、辅热系统、积液系统组成，干化室长宽高＝40.0m×15.0m×4.0m，人字形顶棚1，人字形顶棚1与干化室重载地面8的距离为9.5m，干化床10自上而下由0.2m重载地面8、0.02m地暖散热器17、隔热层7、1.0m防渗层12组成，通风系统由直径1.0m的进风管14、干燥罐13、直径0.5m出风管2、引风机3、燃烧器5、烟囱4组成；出风管2与引风机3、燃烧器5、烟囱4相连，进风管14和出风管2分别设置在干化室两个左右两边墙壁上，进风管14距离地面0.2m，每2个间隔3m，干燥罐13中设有氯化钙作为干燥剂，出风管2靠近顶棚1人字形尖顶下方0.2m处，与干化室长边平行，长度20.0m，且管壁上均设有气孔；重载地面8上表面设有与积液池6相连的积液沟，干化室内部分隔成2个区域，靠近出风管2的区域为前端干化区9、靠近进风管14 的区域为后端干化区11，隔墙高0.5m；辅热系统中热源18为热水，散热器17设置在重载地面8与隔热层7之间；干化室顶棚1和四周墙壁均采用透明玻璃，并设有可卷起的保温盖16，保温盖16在没有阳光的时候放下，遮盖好，有阳光时卷起，顶棚1上还设有10个防爆呼吸阀。

将含水率70％～80％的污水处理经板框压滤后的约1000吨油泥堆放在前端干化区9，堆高0.5m至1.0m，以下均按质量比，加入0.2％十二烷基苯磺酸钠，翻抛20min后，静置1h；加入0.5％FeSO4，翻抛30min后，静置3h；加入3％CaO，翻抛20min；加入3％水泥，翻抛30min后；堆高0.5m至1.0m；开动引风机3，点燃燃烧器5并一直处于燃烧状态，每24h翻抛2次，干化过程中油泥从前端干化区9通过翻抛机15向后端干化区11转移，实施时为冬季，环境温度0℃，通过辅热系统控制干化室内温度25±1℃。

期间检测油泥的含水率，当含水率达到50％以下时，转移出干化室进一步资源化利用。

本发明样品测试方法：

含水率：称取100.0g油泥置于85±5℃恒温烘干箱中烘干至恒重，称取质量m g，含水率＝(100.0-m)/100.0×100％(有效值取小数点后两位小数)。

实施例效果分析1：

表1：含水率变化表

由表1可以看出，本发明方法干化油泥明显比相同温度下自然干燥的油泥含水率降低速度快，随着时间的增加，油泥中含水率减少，蒸发量降低，本发明方法第四天含水率即可降低至50％以下，至第五天，含水率降低达30％以上。

实施例效果分析2：

按干燥数量为1000吨油泥、干燥时间5天时间计算，实施例期间，增加成本见表2：

表2：成本消耗计算表

由表2可以看出，本发明方法干化油泥新增了成本130.3元/吨，干化使油泥减量了1000 吨×31.12％-(2+5+30+30)＝244.2吨，每吨油泥处置成本按平均1000元计算，通过本发明方法干化油泥后，减量化节约成本113.9元/吨；若环境平均温度高于20℃，不需要辅热，通过本发明方法干化油泥后，至少可以减量化节约成本163.9元/吨。

综上所述，本发明方法干化油泥的效果较同等温度下自然干燥油泥的效果显著，在未考虑运输等费用的前提下处置油泥的经济效益也十分可观，具有大规模推广的可行性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种油泥干化系统与化学药剂协同干化油泥的方法，其特征在于，所述干化系统包括干化室、干化床、通风系统、辅热系统、积液系统和翻抛机：

所述干化室呈长方体形状，由顶棚和四周墙壁组成，顶棚为人字形或圆弧形，所述干化室与干化床形成封闭空间，所述干化床由自上而下的重载地面、隔热层、防渗层组成，所述通风系统由进风管、干燥罐、出风管、引风机、燃烧器、烟囱组成，进风管与干燥罐相连，出风管与引风机、燃烧器、烟囱相连，进风管和出风管分别设置在干化室两个短边墙壁上，进风管靠近地面、设置1至10个，出风管靠近顶棚最高点并与干化室长边平行，出风管长度为干化室长度的1/2至2/3，且管壁上均设有气孔，所述辅热系统由热源和散热器组成，所述积液系统由连通的积液沟和积液池组成，所述积液沟为设于重载地面上表面的凹槽，油泥堆放产生的渗出液相经积液沟收集到积液池内，油泥堆放在干化床上，空气经进风管进入干化室，后经燃烧器燃烧后排出，所述干化室内部分隔成2个至3个区域，靠近出风管的区域为前端干化区、靠近进风管的区域为后端干化区；

所述油泥干化方法包括以下步骤：

第一步：将油泥堆放在油泥干化系统的干化室内前端干化区，在油泥中加入固体表面活性剂，翻抛5min至30min，静置1h至3h；

第二步：在第一步得到的油泥中加入混凝剂，翻抛5min至30min，静置2h至3h；

第三步：在第二步得到的油泥中加入CaO，翻抛5min至30min；

第四步：在第三步得到的油泥中加入水泥，翻抛30min至60min，堆放高度不超过1.0m；

第五步：开动引风机，点燃燃烧器一直处于燃烧状态，每24h翻抛1至3次，干化过程中油泥从前端干化区通过翻抛机向后端干化区转移；

所述方法第一步至第五步中，干化室温度低于20℃时，辅热系统控制干化室温度20℃～50℃；所述固体表面活性剂为α-烯基磺酸钠、氨基磺酸、十二烷基苯磺酸钠中的一种。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述干化室顶棚和四周墙壁均采用透明玻璃，所述干化室顶棚设有2至20个防爆呼吸阀。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通风系统的干燥罐中设有干燥剂，干燥剂为氯化钙、硅胶、分子筛中的一种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述辅热系统中热源为热水、热气体中的一种，所述热源为热水时，散热器设置在干化室四周或重载地面与隔热层之间；所述热源为热气体时，散热器设置在进风管一侧墙壁、进风管上方0.1m至1.0m处，所述热气体为热空气或热蒸汽。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混凝剂为FeCl₃、Fe₂(SO₄)₃、FeSO₄、聚合氯化铝、聚合硫酸铁中的一种。

6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述化学药剂按油泥的质量百分数加量为：固体表面活性剂0.1%～0.5%、混凝剂0.5%～3.0%、 CaO 2.0%～5.0%、水泥2.0%～5.0%。

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