CN112876013B - 石油污泥环保处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种石油污泥环保处理方法。本发明通过对石油污泥进行破乳处理，破坏石油污泥中的油水界面，使其便于分离，得到初滤油液；再将壳聚糖与Fe3O4纳米颗粒和聚合氯化铝交联，制备絮凝剂，对初滤油液进行絮凝，促进固液分离，提高初滤油液的纯度，得到精滤油液；在此基础上，本发明通过制备油水分离效果较好的过滤膜对精滤油液进行过滤，不仅能够有效提高所得油液的纯度，还能够避免现有技术中进行膜过滤的溶液中小粒径污泥含量过多导致的膜堵塞，从而提高过滤膜的使用寿命，降低石油污泥的处理成本。通过上述方式，本发明能够以较低的成本简单高效地对石油污泥进行处理，得到可供再利用的纯净油液，具有较高的实际应用价值。

Description

石油污泥环保处理方法
技术领域
本发明涉及石油污泥处理技术领域，尤其涉及一种石油污泥环保处理方法。
背景技术
石油污泥是在石油开采、运输、炼制及含油污水处理过程中产生的含油固体废物。这种污泥具有产量大、含油量高、重质油组分高的特点，并且还含有大量的苯系物、酚类、蒽、芘等恶臭有毒物质、残留油类、重金属以及盐类、多氯联苯、二噁英、放射性核元素等有害物质，其组成复杂、综合利用方式少、处理难度大，如果直接堆放或处理不当将严重污染环境，危害生态环境和人类健康。因此，对石油污泥进行环保处理对生态环境及人类健康均具有重要意义。
目前，对石油污泥的处理主要包括萃取分离、化学处理、热处置和生物处理法、絮凝处理等方法。例如，公开号为CN106007301A的专利提供了一种石油烃污染污泥处理剂及其制备方法，该专利通过采用化学处理法对污泥进行纳米改性，实现对污泥的有效处理。然而，该方法需要使用的原料及试剂较多，且石油污泥成分复杂，该专利提供的处理剂难以适用于各类石油污泥，其实际能够达到的修复效果有限。
公开号为CN110330209A的专利提供了一种管式膜组件过滤净化油田油污泥工艺，该专利通过采用有机管式膜对油污泥进行过滤净化，有效地规避了溶剂萃取和热解处理技术的成本问题和空气污染问题，并得到了纯净的油分。然而，该方法仅通过简单的稀释和离心难以对油液进行有效过滤，使得到的初步过滤油液中仍存在较多的污泥，在对该初步过滤油液进行管式膜过滤时容易造成管式膜的堵塞，不仅影响管式膜的过滤效果，导致最终得到的纯净油分的纯度不足，还会降低管式膜的使用寿命，进而提高污泥的处理成本。
有鉴于此，当前仍有必要设计一种改进的石油污泥环保处理方法，以解决上述问题。
发明内容
针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种石油污泥环保处理方法。通过依次对石油污泥进行破乳处理、絮凝处理和膜过滤，逐步提高从石油污泥中获取的油液的纯度；并通过制备絮凝效果较优的絮凝剂和油水分离效果较好的过滤膜，进一步提高对石油污泥中油液的过滤效果，以较高的收率得到高纯度的油液，实现对石油污泥的环保处理。
为实现上述目的，本发明提供了一种石油污泥环保处理方法，包括如下步骤：
S1、将石油污泥与水按照第一预设质量比混合后进行稀释，再加入预定量的破乳剂，充分反应后进行离心处理，得到初滤油液；
S2、将壳聚糖溶于醋酸溶液中，得到壳聚糖溶液；再将Fe3O4纳米颗粒和聚合氯化铝按照第二预设质量比依次加入所述壳聚糖溶液中，超声处理后再加入预定量的戊二醛，充分反应后对产物进行洗涤、干燥，得到絮凝剂；
S3、将步骤S2得到的所述絮凝剂加入步骤S1得到的所述初滤油液中，充分搅拌后进行离心处理，得到精滤油液；
S4、将聚砜溶于有机溶剂中，得到聚砜溶液；再向所述聚砜溶液中加入醋酸锌，充分混合后得到纺丝液；对所述纺丝液进行静电纺丝，得到纳米纤维膜；将所述纳米纤维膜置于处理液中充分浸渍，干燥后得到过滤膜；
S5、将步骤S3得到的所述精滤油液通过步骤S4得到的过滤膜进行过滤，分离水相后得到纯净油液。
作为本发明的进一步改进，在步骤S4中，所述处理液中含有质量分数为0.15％～0.25％的对苯二胺和0.01％～0.03w％的均苯三甲酰氯，其余为溶剂正己烷。
作为本发明的进一步改进，在步骤S1中，所述第一预设质量比为石油污泥：水＝1:(3～5)。
作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，所述第二预设质量比为Fe3O4纳米颗粒：聚合氯化铝：壳聚糖＝1:(0.1～0.3):(3.5～4.5)。
作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，所述戊二醇中的醛基与所述壳聚糖中的氨基的摩尔比为2:1。
作为本发明的进一步改进，在步骤S4中，所述纺丝液中所述醋酸锌的质量分数为1.5％～2.5％。
作为本发明的进一步改进，在步骤S1中，加入破乳剂后的反应温度为60～80℃，反应时间为30～60min。
作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，加入戊二醛后的反应温度为65～75℃，反应时间为2～4h。
作为本发明的进一步改进，在步骤S3中，所述搅拌的时间为20～40min，搅拌温度为50～70℃。
作为本发明的进一步改进，在步骤S1中，所述破乳剂的添加量为石油污泥质量的1.5％～2.5％；所述破乳剂为十二烷基苯磺酸钠、硫酸钠、聚氧乙烯月桂基醚中的一种或多种混合。
本发明的有益效果是：
(1)本发明通过先对石油污泥进行破乳处理，破坏石油污泥中的油水界面，使其便于分离，得到初滤油液；再制备絮凝剂对初滤油液进行絮凝，促进固液分离，进一步提高初滤油液的纯度，得到精滤油液；在此基础上，本发明通过制备过滤膜对精滤油液进行过滤，不仅能够进一步促进油水分离，提高所得油液的纯度，还能够避免现有技术中进行膜过滤的溶液中小粒径污泥含量过多导致的膜堵塞，从而提高过滤膜的使用寿命，降低石油污泥的处理成本。
(2)本发明通过将Fe3O4纳米颗粒和聚合氯化铝依次加入壳聚糖溶液中，并加入戊二醇，能够使壳聚糖与Fe3O4纳米颗粒和聚合氯化铝交联在一起，得到絮凝效果较好的絮凝剂。基于本发明的制备方法，不仅能够充分发挥壳聚糖和聚合氯化铝的絮凝效果，壳聚糖的存在还能够在保持絮凝效果的同时大幅降低聚合氯化铝的用量，并提高絮凝速度，从而降低絮凝剂的制备成本，并提高絮凝效率。同时，壳聚糖与Fe3O4纳米颗粒的交联也能够提高絮凝剂的吸附效果，且便于对絮凝剂进行回收与再生，有效提高了絮凝剂的利用率，进一步降低了制备成本。
(3)本发明通过在聚砜溶液中加入醋酸锌，再进行静电纺丝，能够使制备的纳米纤维膜上均匀负载氧化锌纳米颗粒，在改善纳米纤维膜机械性能的同时增加纳米纤维膜的亲水性，并有效提高纳米纤维膜的孔隙率和比表面积，从而提高纳米纤维膜的水通量，避免精滤油液中的微小颗粒堵塞纳米纤维膜，延长其使用寿命。同时，与在制备好的聚砜纳米纤维膜表面涂覆氧化锌纳米颗粒相比，本发明提供的方法能够使形成于纳米纤维膜表面的氧化锌纳米颗粒分散均匀，不易发生团聚，有利于提高过滤膜的过滤效果。在此基础上，本发明通过将纳米纤维膜浸渍于含有对苯二胺和均苯三甲酰氯的处理液中，能够在纳米纤维膜的表面沉积聚酰胺，从而大幅提高过滤膜的亲水性，提高过滤膜的水油分离效果，使存在于精滤油液中的水相被快速分离，得到纯净油液。
(4)本发明提供的石油污泥环保处理方法能够简单高效地对石油污泥进行处理，得到可供再利用的纯净油液，且整体处理过程效率高、成本低，能够满足工业化生产与应用的需求，具有较高的应用价值。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。
另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
本发明提供了一种石油污泥环保处理方法，包括如下步骤：
S1、将石油污泥与水按照第一预设质量比混合后进行稀释，再加入预定量的破乳剂，充分反应后进行离心处理，得到初滤油液；
S2、将壳聚糖溶于醋酸溶液中，得到壳聚糖溶液；再将Fe3O4纳米颗粒和聚合氯化铝按照第二预设质量比依次加入所述壳聚糖溶液中，超声处理后再加入预定量的戊二醛，充分反应后对产物进行洗涤、干燥，得到絮凝剂；
S3、将步骤S2得到的所述絮凝剂加入步骤S1得到的所述初滤油液中，充分搅拌后进行离心处理，得到精滤油液；
S4、将聚砜溶于有机溶剂中，得到聚砜溶液；再向所述聚砜溶液中加入醋酸锌，充分混合后得到纺丝液；对所述纺丝液进行静电纺丝，得到纳米纤维膜；将所述纳米纤维膜置于处理液中充分浸渍，干燥后得到过滤膜；
S5、将步骤S3得到的所述精滤油液通过步骤S4得到的过滤膜进行过滤，分离水相后得到纯净油液。
在步骤S1中，所述第一预设质量比为石油污泥：水＝1:(3～5)；所述破乳剂的添加量为石油污泥质量的1.5％～2.5％；所述破乳剂为十二烷基苯磺酸钠、硫酸钠、聚氧乙烯月桂基醚中的一种或多种混合；加入破乳剂后的反应温度为60～80℃，反应时间为30～60min。
在步骤S2中，所述第二预设质量比为Fe3O4纳米颗粒：聚合氯化铝：壳聚糖＝1:(0.1～0.3):(3.5～4.5)；所述戊二醇中的醛基与所述壳聚糖中的氨基的摩尔比为2:1；加入戊二醛后的反应温度为65～75℃，反应时间为2～4h。
在步骤S3中，所述搅拌的时间为20～40min，搅拌温度为50～70℃。
在步骤S4中，所述纺丝液中所述醋酸锌的质量分数为1.5％～2.5％；所述处理液中含有质量分数为0.15％～0.25％的对苯二胺和0.01％～0.03w％的均苯三甲酰氯，其余为溶剂正己烷。
下面结合具体的实施例及对比例对本发明提供的一种石油污泥环保处理方法进行说明。
实施例1
本实施例提供了一种石油污泥环保处理方法，其中，使用的石油污泥中油、水、泥的含量如表1所示。
表1石油污泥中油、水、泥的含量
样品 含油率(％) 含水率(％) 含泥率(％)
石油污泥 6.19 7.83 85.98
本实施例提供的石油污泥环保处理方法具体包括如下步骤：
S1、将石油污泥与水按照1:4的质量比混合后，对石油污泥进行稀释；再加入十二烷基苯磺酸钠作为破乳剂，并控制破乳剂的添加量占石油污泥质量的2％，然后在70℃下加热搅拌45min，再进行离心处理，得到初滤油液。
S2、将壳聚糖按照质量体积比1g:200mL溶解于体积分数为2％醋酸溶液中，制备壳聚糖溶液；再将Fe3O4纳米颗粒和聚合氯化铝依次加入壳聚糖溶液中，控制Fe3O4纳米颗粒、聚合氯化铝与壳聚糖的质量比为1:0.2:4，超声处理30min后，再加入戊二醛，控制戊二醛中醛基与壳聚糖中氨基的摩尔比为2:1，在70℃下充分反应3h后，采用去离子水和乙醇对沉淀进行洗涤，干燥后得到絮凝剂。
S3、将步骤S2制备的絮凝剂加入步骤S1得到的所述初滤油液中，在60℃下充分搅拌30min后，再进行离心处理，得到精滤油液。
S4、将聚砜溶解在N，N-二甲基甲酰胺中，得到质量分数为20％的聚砜溶液；再加入醋酸锌，使醋酸锌的质量分数为2％，得到纺丝液；对所述纺丝液进行静电纺丝，得到纳米纤维膜；将所述纳米纤维膜置于处理液中浸渍30min后，在70℃下真空干燥，得到过滤膜；该处理液中含有0.2wt％的对苯二胺和0.02wt％的均苯三甲酰氯，其余为溶剂正己烷。
S5、将步骤S3得到的所述精滤油液通过步骤S4得到的过滤膜进行过滤，得到纯净油液。
实施例2～9及对比例1～4
实施例2～9及对比例1～4分别提供了一种石油污泥环保处理方法，与实施例1相比，不同之处在于改变了步骤S2中Fe3O4纳米颗粒、聚合氯化铝、壳聚糖的质量比以及步骤S4中醋酸锌、对苯二胺、均苯三甲酰氯的质量分数，其余步骤均与实施例1一致，在此不再赘述。实施例2～9及对比例1～4对应的处理参数如表2所示。
表2实施例2～9及对比例1～4的处理参数
Figure GDA0002994437450000071
分别按照实施例1～9及对比例1～4提供的方法对实施例1中使用的石油污泥进行环保处理。为对比各实施例及对比例的处理效果，对各实施例及对比例最终得到的纯净油液的收率及纯度进行测试，结果如表3所示。
表3实施例1～9及对比例1～4得到的纯净油液的收率及纯度
实施例/对比例 收率(％) 纯度(％)
实施例1 97.6 98.3
实施例2 97.1 97.5
实施例3 97.3 98.4
实施例4 96.6 97.2
实施例5 97.0 98.6
实施例6 95.8 96.5
实施例7 97.2 97.9
实施例8 94.1 92.3
实施例9 96.9 97.5
对比例1 90.3 91.1
对比例2 86.7 88.3
对比例3 83.4 82.7
对比例4 78.6 77.9
由表3可以看出，在一定范围内调整相应物质的含量时，对最终得到的纯净油液的收率及纯度具有一定影响。
具体地，对比实施例1～5及对比例1～2可以看出，随着聚合氯化铝和壳聚糖含量的增加，得到的纯净油液的收率呈先升高后降低的趋势，纯度则逐渐升高。主要是因为当聚合氯化铝或壳聚糖含量较低时，其絮凝效果相对较弱，难以有效进行固液分离，导致絮凝的污泥中含有部分油相，油相中又混有部分污泥，从而影响油液的收率及纯度。随着聚合氯化铝或壳聚糖含量的增加，絮凝效果提高，油液的收率及纯度也逐渐提高，但其含量过高时，絮凝的污泥大量增加容易带走部分油相，导致油液的收率降低。而对比例1中未添加Fe3O4纳米颗粒，对比例2中未添加聚合氯化铝，均影响了絮凝剂的絮凝效果，从而导致其制得的纯净油液的收率及纯度均明显低于实施例1～5。
对比实施例1、实施例6～7和对比例3可以看出，随着醋酸锌含量的增加，得到的纯净油液的收率及纯度均呈现先升高后降低的趋势。主要是因为醋酸锌的增加有利于提高负载于纳米纤维膜上的氧化锌纳米颗粒的含量，在改善纳米纤维膜机械性能的同时增加纳米纤维膜的亲水性，并有效提高纳米纤维膜的孔隙率和比表面积，从而提高纳米纤维膜的水通量，达到较好的油水分离效果，进而提高纯净油液的收率及纯度；但过量的醋酸锌对纳米纤维膜性能的改善效果则不够明显，反而会影响水相的透过及油相的回收，使油液收率及纯度降低。而对比例3中未添加醋酸锌，则不能够改善纳米纤维膜的过滤性能，导致对比例3得到的纯净油液的收率及纯度均明显低于实施例1及实施例6～7。
对比实施例1、实施例8～9和对比例4可以看出，随着对苯二胺、均苯三甲酰氯含量的增加，得到的纯净油液的收率及纯度均呈现先升高后降低的趋势。主要是因为处理液中含有的对苯二胺和均苯三甲酰氯用于在纳米纤维膜表面沉积聚酰胺，从而大幅提高过滤膜的亲水性，提高过滤膜的水油分离效果，使存在于精滤油液中的水相被快速分离，提高纯净油液的收率及纯度。但过量的对苯二胺和均苯三甲酰氯会使沉积于纳米纤维膜表面的聚酰胺层过厚，进而影响纳米纤维膜的过滤性能，导致纯净油液的收率及纯度反而降低。而对比例4不添加对苯二胺和均苯三甲酰氯时，制得的过滤膜的亲水性能较差，不能高效进行水油分离，导致最终得到的纯净油液的收率及纯度均明显低于实施例1及实施例8～9。
综上所述，本发明提供了一种石油污泥环保处理方法。本发明通过对石油污泥进行破乳处理，破坏石油污泥中的油水界面，使其便于分离，得到初滤油液；再将壳聚糖与Fe3O4纳米颗粒和聚合氯化铝交联，制备絮凝剂，对初滤油液进行絮凝，促进固液分离，提高初滤油液的纯度，得到精滤油液；在此基础上，本发明通过制备油水分离效果较好的过滤膜对精滤油液进行过滤，不仅能够有效提高所得油液的纯度，还能够避免现有技术中进行膜过滤的溶液中小粒径污泥含量过多导致的膜堵塞，从而提高过滤膜的使用寿命，降低石油污泥的处理成本。通过上述方式，本发明能够以较低的成本简单高效地对石油污泥进行处理，得到可供再利用的纯净油液，具有较高的实际应用价值。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种石油污泥环保处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将石油污泥与水按照第一预设质量比混合后进行稀释，再加入预定量的破乳剂，充分反应后进行离心处理，得到初滤油液；
S2、将壳聚糖溶于醋酸溶液中，得到壳聚糖溶液；再将Fe3O4纳米颗粒和聚合氯化铝按照第二预设质量比依次加入所述壳聚糖溶液中，超声处理后再加入预定量的戊二醛，充分反应后对产物进行洗涤、干燥，得到絮凝剂；
S3、将步骤S2得到的所述絮凝剂加入步骤S1得到的所述初滤油液中，充分搅拌后进行离心处理，得到精滤油液；
S4、将聚砜溶于有机溶剂中，得到聚砜溶液；再向所述聚砜溶液中加入醋酸锌，充分混合后得到纺丝液；对所述纺丝液进行静电纺丝，得到纳米纤维膜；将所述纳米纤维膜置于处理液中充分浸渍，干燥后得到过滤膜；
S5、将步骤S3得到的所述精滤油液通过步骤S4得到的过滤膜进行过滤，分离水相后得到纯净油液；
在步骤S4中，所述处理液中含有质量分数为0.15％～0.25％的对苯二胺和0.01％～0.03w％的均苯三甲酰氯，其余为溶剂正己烷；
在步骤S4中，所述纺丝液中所述醋酸锌的质量分数为1.5％～2.5％。
2.根据权利要求1所述的石油污泥环保处理方法，其特征在于：在步骤S1中，所述第一预设质量比为石油污泥：水＝1:(3～5)。
3.根据权利要求1所述的石油污泥环保处理方法，其特征在于：在步骤S2中，所述第二预设质量比为Fe3O4纳米颗粒：聚合氯化铝：壳聚糖＝1:(0.1～0.3):(3.5～4.5)。
4.根据权利要求1或3所述的石油污泥环保处理方法，其特征在于：在步骤S2中，所述戊二醛中的醛基与所述壳聚糖中的氨基的摩尔比为2:1。
5.根据权利要求1所述的石油污泥环保处理方法，其特征在于：在步骤S1中，加入破乳剂后的反应温度为60～80℃，反应时间为30～60min。
6.根据权利要求1所述的石油污泥环保处理方法，其特征在于：在步骤S2中，加入戊二醛后的反应温度为65～75℃，反应时间为2～4h。
7.根据权利要求1所述的石油污泥环保处理方法，其特征在于：在步骤S3中，所述搅拌的时间为20～40min，搅拌温度为50～70℃。
8.根据权利要求1所述的石油污泥环保处理方法，其特征在于：在步骤S1中，所述破乳剂的添加量为石油污泥质量的1.5％～2.5％；所述破乳剂为十二烷基苯磺酸钠、硫酸钠、聚氧乙烯月桂基醚中的一种或多种混合。
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