CN110922015A - 一种流态含油污泥的无害化处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流态含油污泥的无害化处理方法及系统，其步骤包括：去除待处理流态油泥中的杂质；加入洗油剂进行化学清洗，同时进行气浮除油，除油后的物料中加入混凝剂进行絮凝沉降；进行固液分离，固液分离后的液相再进行水油分离；将分离后的固相进行热解析处理。本发明的方法适用于罐底油泥、油基泥浆等流态油泥，处理后固相含油率小于0.3％，能够减少环境污染，带来很大的环境效益，同时处理流态油泥成本为350～400元/吨，处理后污染物减量化，可产生较大的经济效益。

Description

一种流态含油污泥的无害化处理方法及系统

技术领域

本发明属于油气田开采、石油化工等领域的流态含油污泥的环保治理领域，涉及一种流态含油污泥的无害化处理方法及系统，具体涉及一种通过化学清洗-热解析联合技术对流态油泥进行无害化处理的方法及系统。

背景技术

流态油泥一般为罐底油泥、油基钻井泥浆及岩屑等，其主要的特点是含油率、含液率较高，一般流态油泥含油率在20-30％，含水率在30-70％。目前在我国该类污染物的存量大，同时每年也有较大新增量。这些污染的直接排放会造成污染物扩散，引起大面积土壤、地下水和大气污染，将进一步对动植物的生命健康造成威胁。

目前针对流态油泥暂时还没有较成熟的的处理方法，国内外目前处理固态油泥的成熟方法处理液态油泥均不适用。焚烧法由于流态油泥含液率太高处理效果很差，且能耗高，不可避免产生大量的空气污染，处理过程中产生二次污染，处理更加复杂；化学洗涤法、溶剂萃取法对流态油泥的清除效果不够彻底，且药剂消耗量很大；生物处理法由于液态油泥含油率较高，处理效果不佳，且处理效果多受到时间与自然的限制，处理周期长且受自然环境变化影响大，流态油泥中的大量重组分在自然条件下不能很好的降解。因此，对于流态油泥，一般需要向其中添加干土降低含液率后才能进行处理，但这样会导致需处理油泥的量急剧增加，处理后污染物增量化。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于开发一种流态油泥的化学清洗-热解析联合处理方法及系统，以实现流态油泥中原油及土壤的资源化回收利用。处理过程不产生二次污染、处理周期短，污染物去除彻底，同时可以实现原油资源的回收再利用，有较好的环境、社会和经济效益。

为实现上述发明目的，特采用以下技术方案：

一种流态油泥的化学清洗-热解析联合处理方法，其步骤包括：

(1)去除待处理流态油泥中的杂质；

(2)向除杂后的物料中加入洗油剂进行化学清洗，同时进行气浮除油，除油后的物料中加入混凝剂进行絮凝沉降；

(3)对絮凝沉降后的物料进行固液分离，固液分离后的液相再进行水油分离；

(4)将分离后的固相进行热解析处理。

进一步地，步骤(1)中具体包括：将待处理流态油泥过多级振动筛，除去其中的石块，岩屑及其他杂物等。

进一步地，步骤(2)中所述洗油剂选自分子通式为RO(CH₂CH₂O)n-SO₃NH₄的化合物或者分子通式为RO(CH₂CH₂O)n-SO₃Na的化合物，其中，R为烷基或环烷基，n为150-200；所述洗油剂的添加量为流态含油污泥质量的0.01％-0.05％。

进一步地，步骤(2)中所述气浮除油的气源使用热解析烟气，化学清洗-气浮除油的时间为20-30min，在气浮的同时对物料进行加热，可以提高除油效率。

进一步地，步骤(2)中所述混凝剂包括PAC，硫酸铝，聚合硫酸铝铁等，添加量为流态油泥质量的0.1％-0.2％，加入混凝剂后搅拌5-10min。

进一步地，步骤(3)中，采用高压泵将絮凝完毕后的流态油泥泵输至甩干机进行油水固三相分离，分离后固相含液率小于15％，可直接进入热解析装置。

进一步地，步骤(3)中水油分离处理后油进入油储罐，水进入水处理装置，处理后进入储水罐循环使用。

进一步地，步骤(4)中所述热解析处理包括预干燥段和热解析段，预干燥段温度为100～200℃，停留时间10～30min；热解段温度为200～700℃，热解析的温度在待处理物料中油类污染物的沸点以上，停留时间10～30min。

进一步地，步骤(4)还包括将热解析得到的还原土处理后输出，并将热解析产生的热解汽抽出后进行冷却及分离，烟气导入化学处理装置作为气浮的气源。

更进一步地，将热解析产生的热解汽抽出后，使热解析的压力保持在-500～200Pa。

更进一步地，对还原土进行加水降温降尘处理后输出。

更进一步地，采用加湿螺旋推进器或加湿刮板机，通过水量调节使还原土温度降至80℃以下。

更进一步地，将热解析产生的热解汽抽出后进行冷却及分离包括：将抽出的热解汽采用冷水喷淋直接冷却，冷却后得到的油水混合物进入油水分离装置，处理后油进入油储罐，水进入水处理装置，处理后进入储水罐循环使用。

一种流态油泥无害化的处理系统，包括：

预处理模块，用于对待处理流态含油污泥进行除杂；

化学清洗-气浮除油模块，用于对流态含油污泥进行化学清洗，同时气浮除油分离出浮油，之后加入混凝剂进行絮凝沉降；

固液分离模块，用于对化学清洗-气浮除油模块输出的流态含油污泥进行固液分离处理；

热解析处理模块，用于对固液分离模块输出的固相进行热解析，并输出热解析产生的热解汽及还原土；

热解汽-油水分离处理模块，用于将热解析处理模块输出的热解汽进行冷却及分离，液相进行油水分离。进一步地，所述计量进料模块通过螺旋推进器间断进料。

进一步地，所述化学处理、气浮除油模块设有高压压缩机，可将热解析烟气压缩至0.9MPa，底部设有高压喷头，顶部设有自动化链条式刮油器。

进一步地，所述固液分离模块设有高频甩干机，可将絮凝沉降后的流态油泥分离固液三相，分离后固相含液率低于15％。

进一步地，所述热解析处理模块中设有烟气通道，所述热解析处理模块通过逆流的高温烟气进行加热，所述逆流是指高温烟气的流动方向与物料进料时的传输方向相反。

进一步地，所述热解析处理模块包括喂料螺旋推进器和热解螺旋进料器，所述喂料螺旋推进器将来自计量进料模块的物料传输至热解螺旋进料器以对物料进行热解析。

进一步地，所述热解析处理模块在绝氧环境下将进行热解析的所述物料间接加热至所述待处理物料中有机污染物沸点以上。

进一步地，所述喂料螺旋推进器通过末端料封为所述热解析处理模块提供绝氧环境。

进一步地，固液分离后液相和热解析热解汽冷凝后液相进入油水分离装置，分离后水进入水处理装置，包括高级氧化、精密过滤，反渗透装置，处理后循环使用，整个处理过程无废水排放。

本发明的有益效果如下：

经过工艺处理后的还原土中矿物油含量低于1000mg/Kg干污泥，苯并(a)芘低于3mg/kg，可用作农业用土或铺路或制砖。

本发明为连续式作业生产，可大大提高设备使用率。本发明的能耗低，天然气耗量2～5m³/吨，电耗15～20KW·h/吨。

本发明处理流态油泥成本为350～400元/吨，处理后污染物减量化，可产生较大的经济效益。

本发明的方法适用于罐底油泥、油基泥浆等流态油泥，处理后固相含油率小于0.3％，能够减少环境污染，带来很大的环境效益。

附图说明

图1为本发明一种流态含油污泥的无害化处理方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的权利要求范围。

实施例1

在某油田油气开发过程中产生流态油泥，油田将该类流态油泥集中拉运至固废液处理站安全储存，该站内流态油泥存量多达10万方，同时每年增量约2～3万方，采用本发明的方法进行流态油泥无害化处理，其处理步骤为如附图1所示。

主要包括：

(1)预处理

将从油泥储存池中获取的流态经多级振动筛(可选自常见的直线振动筛、滚筒振动筛，本实施例选用一级筛网孔径3cm、二级筛网孔径2cm的直线振动筛)筛拣，一级振动筛网除去大块的垃圾物、树枝树根、杂草、石块等杂物；二级振动筛网除去小块的岩屑，石子等杂物。

(2)物料计量进料

1)将预处理后的流态油泥采用装载机倒入物料斗，物料斗底部为螺旋输送器，螺旋输送器将物料均匀地输送至料斗出口；料斗出口下方为计重装置，连续计量，确保均匀进料(本实施例的进料量为3t/h)，从而降低或避免处理后后产品的质量的波动；物料的进料量决定处理后固相产品的质量指标，从而便于根据物料理化参数调整工艺。

(2)化学清洗，气浮除油

物料进入化学清洗-气浮除油装置后，首先加入洗油剂CPA220溶液，添加量为流态油泥质量的0.01％，同时开启气浮装置，反应30min(气浮时间可根据除油效果决定，气浮气源选择热解析烟气，还具有一定加热作用，可以提高除油效率，同时可降低设备成本和尾气排放)，刮板刮除浮油至静置仓，溢流回收浮油，除油后的物料加入一定量混凝剂溶液，添加量为流态油泥质量的0.1％，搅拌絮凝5min。

(3)固液分离

将絮凝后油泥输送至高频甩干机，分离后液相进入油水分离器处理后油进入油储罐，水进入水处理装置处理后循环使用，固体直接进入热解析装置。

(4)高温热解析

1)采用装载机倒入物料斗，物料斗底部为螺旋输送器，螺旋输送器将物料均匀地输送至料斗出口，通过刮板输送机(也可采用螺旋输送器)传输至热解析系统的进料口。

2)以柴油或天然气(本实施例采用管输天然气)为燃料在燃烧器中燃烧产生高温烟气，高温烟气在高温烟气环隙通道中以逆流方式对热解螺旋推进器进行预加热；

3)通过喂料螺旋推进器将物料均匀、连续传输至热解螺旋进料器，物料在绝氧环境下被间接加热至待处理物料中有机污染物沸点以上，物料的加热过程分为预干燥段和热解析段，预干燥段温度为100℃，停留时间10min，目的除去物料中的水分，热解析段温度为200℃，停留时间10min，目的是除去物料中的油分。

3)热解喂料推进器腔体内产生的热解汽被风机连续不断抽出，使腔体内始终保持微负压状态，压力通常为-500～200Pa。

4)经过高温热解析后还原土传输至出料系统，出料系统设置喷淋加湿喷头，对还原土进行加水降温降尘，一般可采用加湿螺旋推进器或加湿刮板机，通过水量调节(本实施例用水量为1～1.5m³/h)使还原土温度降至80℃以下，出料不扬尘。

(5)热解汽直接冷却处理

风机抽出的热解汽采用冷水喷淋直接冷却，本实施例中循环冷却水量为60t/h。不凝气通过两级旋流净化后掺入燃料进行回用，可替代20～30％的天然气；冷却后油水混合物(70～80℃)进入油水分离装置，油进入油储罐，水进入水处理装置处理后循环使用。

实施例2

仿照实施例1，只是将步骤(2)中的洗油剂溶液替换为CPA155，分子式(RO(CH₂CH₂O)n-SO₃Na)，添加量为流态油泥质量的0.05％，气浮除油的反应时间设为20min，混凝剂絮凝反应时间设置为10min，混凝剂溶液添加量为流态油泥质量的0.2％。同时，对固相分离物的热解析处理中预干燥段温度设置为200℃，停留时间设置为30min，热解析段温度设置为700℃，停留时间设置为30min。

上述实施例中流态油泥处置结果如下：

1)对热解析残渣进行采样

实施例1样品量为1000g，采样时间：2019年07月12日，实施例2样品量为1000g，采样时间：2019年09月20日。

监测步骤：取适量土样经四氯化碳萃取，以4cm比色皿JDS-105U型红外分光测油仪进行测定，分析时间2019.07.14。

监测结果显示：1)实施例1处理后物料含油率的实测值为0.251％，实施例2处理后物料含油率的实测值为0.220％，均符合《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284-84)(含油率＜0.3％)。处理后还原土均实现了无害化处置，还原土统一拉运进行铺垫井场道路，对还原土实现了资源化利用。

2)每处理100吨流态油泥，回收原油20吨，回收油中含固水(BS&W<1％)，处理后废液必须循环利用，回收油全部交由甲方，实现资源回收利用，每吨原油按2000元计算，年处理25000吨流态油泥，回收原油5000吨，产生经济效益1000万。

3)处理过程中未出现二次污染，处理后烟气实现达标排放符合《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)。

因此本发明工艺通过对原油污染土壤的热解析修复，能够实现较大的环境、经济及社会效益。

Claims (10)

1.一种流态含油污泥的无害化处理方法，包括以下步骤：

(1)去除待处理流态中的杂质；

(2)向除杂后的物料中加入洗油剂进行化学清洗，同时进行气浮除油，除油后的物料中加入混凝剂进行絮凝沉降；

(3)对絮凝沉降后的物料进行固液分离，固液分离后的液相再进行水油分离；

(4)将分离后的固相进行热解析处理。

2.如权利要求1所述的一种流态含油污泥的无害化处理方法，其特征在于，步骤(2)中所述洗油剂选自分子通式为RO(CH₂CH₂O)n-SO₃NH₄的化合物或者分子通式为RO(CH₂CH₂O)n-SO₃Na的化合物，其中，R为烷基或环烷基，n为150-200；所述洗油剂的添加量为流态含油污泥质量的0.01％-0.05％。

3.如权利要求1所述的一种流态含油污泥的无害化处理方法，其特征在于，步骤(2)中所述化学清洗及气浮除油的时间为20-30min。

4.如权利要求1所述的一种流态含油污泥的无害化处理方法，其特征在于，步骤(2)中所述混凝剂包括PAC、硫酸铝、聚合硫酸铝铁，其添加量为流态含油污泥质量的0.1％-0.2％，加入混凝剂后搅拌时间为5-10min。

5.如权利要求1所述的一种流态含油污泥的无害化处理方法，其特征在于，步骤(3)中采用高压泵将絮凝完毕后的流态含油污泥泵输至甩干机进行分离，分离后固相含液率小于15％。

6.如权利要求1所述的一种流态含油污泥的无害化处理方法，其特征在于，步骤(4)中所述热解析处理包括预干燥段和热解析段，预干燥段温度为100～200℃，停留时间为10～30min；热解析段温度为200～700℃，停留时间为10～30min。

7.如权利要求1所述的一种流态含油污泥的无害化处理方法，其特征在于，所述热解析处理的压力保持在-500～200Pa。

8.如权利要求1所述的一种流态含油污泥的无害化处理方法，其特征在于，步骤(4)还包括将热解析处理后得到的还原土输出，并将热解析处理产生的热解汽抽出后进行冷却及分离，烟气导入化学处理装置，作为步骤(2)中气浮除油的气源。

9.如权利要求8所述的一种流态含油污泥的无害化处理方法，其特征在于，还包括：热解析处理产生的热解汽抽出后采用冷水喷淋直接冷却，冷却后得到的油水混合物进入油水分离装置。

10.一种流态含油污泥的无害化处理系统，包括：

预处理模块，用于对待处理流态含油污泥进行除杂；

化学清洗-气浮除油模块，用于对流态含油污泥进行化学清洗，同时气浮除油分离出浮油，之后加入混凝剂进行絮凝沉降；

固液分离模块，用于对化学清洗-气浮除油模块输出的流态含油污泥进行固液分离处理；

热解析处理模块，用于对固液分离模块输出的固相进行热解析，并输出热解析产生的热解汽及还原土；

热解汽-油水分离处理模块，用于将热解析处理模块输出的热解汽进行冷却及分离，液相进行油水分离。

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