侯佳榮（大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠）

含油污泥壓濾處理技術(shù)的試驗(yàn)研究

侯佳榮（大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠）

隨著聚驅(qū)規(guī)模及三次采油規(guī)模的不斷擴(kuò)大，薩南油田含油污泥中出現(xiàn)含聚量較高，黏度大等現(xiàn)象，導(dǎo)致含油污泥處理難度不斷加大。目前在薩南油田某轉(zhuǎn)油站中開展壓濾處理試驗(yàn)研究及沖洗工藝流程改進(jìn)，通過實(shí)驗(yàn)研究與其他處理技術(shù)的對比分析，得出含油污泥壓濾技術(shù)更適合處理含聚量高、黏度大的含油污泥，并且經(jīng)過改進(jìn)后的沖洗工藝流程采用處理后的上清液作為沖洗水的來源，在運(yùn)行期間不僅節(jié)約清水5985 m3，節(jié)省一個(gè)水箱，同時(shí)降低項(xiàng)目費(fèi)用，減少了后續(xù)對沖洗水處理的承載負(fù)荷。

含油；污泥；壓濾；離心

引言

薩南開發(fā)區(qū)容器清淤、作業(yè)、管線穿孔及生活污水處理過程中產(chǎn)生約15.6×104m3污泥，屬難過濾性污泥[1]，但其中大部分具有較高的含水、較好的流動(dòng)性。這種含油污泥一般具有含油量高、黏度大、顆粒細(xì)、脫水難等特點(diǎn)，它不僅影響外輸原油質(zhì)量，還導(dǎo)致注水水質(zhì)和污水難以達(dá)標(biāo)外排[2]。

含油污泥體積龐大，若不加以處理直接排放，不但占用大量耕地，而且對周圍土壤、水體、空氣都將造成污染[3]。由于含油污泥成分和物化性狀受污水水質(zhì)、處理工藝、加入藥劑等諸多因素影響，差異性較大，處理難度大，各種處理方法在實(shí)際應(yīng)用中皆存在一些問題[4]。在薩南油田污泥處理過程中，大量含水較高的污泥進(jìn)入污泥處理站，增加了污泥處理站的處理量和運(yùn)輸污泥費(fèi)用。根據(jù)油田公司“先減量、后集中”的污泥減量化處理原則，考慮采用減量設(shè)備，使油、水就地回歸生產(chǎn)系統(tǒng)后，將減量后的含油污泥運(yùn)至污泥處理站進(jìn)行處理。在污泥處理工藝中，以帶式壓濾機(jī)、離心機(jī)為主[5]，目前在某轉(zhuǎn)油站中開展壓濾處理試驗(yàn)研究，并通過對比分析，帶式壓濾機(jī)在使用中取得較好的脫水效果[6]，從2012年截至到目前累積減少污泥量26.4× 104m3。

1 壓濾機(jī)技術(shù)

1.1 工藝原理

污泥廢渣經(jīng)螺桿泵提升，與混凝劑在管道中充分混合后均勻分布于上網(wǎng)帶，在上網(wǎng)帶大部分水通過濾帶滲透后排出，經(jīng)初步脫水的污泥廢渣漸漸導(dǎo)入楔形區(qū)。在此，利用網(wǎng)帶的移動(dòng)使壓力逐漸遞增，使污泥廢渣均勻地分布于整個(gè)網(wǎng)帶的幅面上，壓濾機(jī)通過低速轉(zhuǎn)動(dòng)的軋輥對夾在兩層濾帶之間的污泥廢渣進(jìn)行逐級壓榨，使其充分脫水。壓榨后的泥餅大部分靠重力作用自行脫落，部分黏附于濾帶的污泥在刮板作用下剝離濾帶，沖洗水泵以11 m3/h的排量、0.6 MPa的壓力對濾帶進(jìn)行不間斷沖洗，保證濾帶的清潔和過濾能力的再生。壓濾機(jī)工作原理及結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 壓濾機(jī)工作原理

表1 2014年壓濾機(jī)處理后水質(zhì)統(tǒng)計(jì)

1.2 試驗(yàn)運(yùn)行情況

濃縮、化學(xué)調(diào)節(jié)（調(diào)質(zhì)）、脫水是含油污泥處理系統(tǒng)必不可少的3個(gè)環(huán)節(jié)。目前在薩南油田某轉(zhuǎn)油站內(nèi)安裝1套壓濾機(jī)和1套房式撬裝干粉自動(dòng)投料裝置處理污泥，通過濃縮、化學(xué)調(diào)節(jié)、脫水，處理污油坑污水、水井洗井水和干線洗井水。壓濾機(jī)在每個(gè)排泥周期，經(jīng)排泥及污泥濃縮后，每天運(yùn)行1次，每次運(yùn)行時(shí)間為6 h左右，處理量13 m3/h，每次處理含油污泥78 m3。而且能夠處理液相含固量2%～10%的來料，處理后的固相含固量較高，一般能夠到達(dá)15%～40%，使用壽命約23年。從2013年9月開始投運(yùn)至今，累計(jì)減少污泥量3.2×104m3，污水凈化回收效果顯著。2014年具體處理后水質(zhì)指標(biāo)見表1。

1.3 沖洗工藝流程改進(jìn)

目前設(shè)計(jì)沖洗濾帶時(shí)引用站上清水進(jìn)行沖洗，但在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)處理后的上清液很清澈，因此對沖洗工藝流程改進(jìn)（圖2、圖3），將處理后的上清液作為沖洗水的來源。改變常規(guī)設(shè)計(jì)，精確設(shè)計(jì)參數(shù)。通過核實(shí)水量將常規(guī)設(shè)計(jì)中清水管線管徑縮小，由常規(guī)的DN65縮小為DN50，并取消連接沖洗水箱的清水管線，用污泥減量化成套裝置處理后的上清液沖洗濾帶，采用軟管連接，減少一個(gè)0.4 m3的水箱。按夏季運(yùn)行3個(gè)月計(jì)算，改造后1套污泥減量化成套裝置可節(jié)省投資約5.1萬元。改造后的流程既能滿足沖洗系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)需要，簡化流程，又能節(jié)約水資源，降低投資和運(yùn)行成本。

圖2 改造前清水沖洗流程

圖3 改造后清水沖洗流程

2 離心技術(shù)

2.1 臥式螺旋離心機(jī)工藝及運(yùn)行情況

臥式螺旋離心機(jī)是利用懸浮液中固、液相密度差，依靠數(shù)千倍于重力的離心力作用，使固相快速有效地沉降于轉(zhuǎn)鼓壁，從而實(shí)現(xiàn)固、液兩相分離，運(yùn)行原理見圖4。離心機(jī)啟動(dòng)至全速旋轉(zhuǎn)，懸浮液物料由進(jìn)料管加入螺旋內(nèi)筒，進(jìn)而流入轉(zhuǎn)鼓，在離心力的作用下，密度大的固相沉積到轉(zhuǎn)鼓壁上成為沉渣，由螺旋輸送器將沉渣推向轉(zhuǎn)鼓小端，從出渣口排出，密度輕的液相則從轉(zhuǎn)鼓大端的溢流口流出。

圖4 臥式螺旋離心機(jī)原理

在某含油污水站站內(nèi)采用的臥式螺旋離心脫水機(jī)，主要用于處理該站微生物產(chǎn)生的新陳代謝廢物、固液分離裝置分離的浮渣等污泥，每天運(yùn)行1次，運(yùn)行時(shí)間5 h左右，處理量為1 m3/h，日處理含油污泥5 m3。經(jīng)離心脫水處理后泥餅含固率為11%。

2.2 疊螺機(jī)工藝及運(yùn)行情況

設(shè)備運(yùn)行時(shí)，污泥從進(jìn)料口進(jìn)入濾筒后受到螺旋軸旋片的推送而向卸料口移動(dòng)，由于螺旋軸旋片之間螺距逐級縮小，因此污泥所受的壓力也隨之不斷增大，并在壓差作用下開始脫水，水份從固定板與活動(dòng)板的過濾間隙流出，同時(shí)設(shè)備依靠固定板和活動(dòng)板之間的自清洗功能，清掃過濾間隙防止堵塞，泥餅經(jīng)充分脫水后在螺旋軸的推進(jìn)作用下從卸料口排出，見圖5。由于含油污泥不易分散，在離心過程中造成離心機(jī)內(nèi)部堵塞，疊螺機(jī)無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，在某含油污水站只運(yùn)行1個(gè)月，至今無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

1）離心工藝初期建設(shè)時(shí)投資較低，但當(dāng)污水站的污泥主要為該站微生物新陳代謝的產(chǎn)物和含油浮渣等，在污泥濃縮罐中污泥不能完全濃縮，存在來液不能滿足臥式離心機(jī)進(jìn)液要求、處理污泥量達(dá)不到單機(jī)額定處理量的問題，該離心機(jī)不適合含聚量較高、黏度大的含油污泥處理。

2）壓濾技術(shù)初期建設(shè)時(shí)主體設(shè)備費(fèi)高于離心技術(shù)，但具有運(yùn)行費(fèi)用較低的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。按單臺(tái)污泥運(yùn)輸費(fèi)用35元/m3，污泥處理站處理成本65元/m3計(jì)算，年均節(jié)約費(fèi)用437萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

3）從運(yùn)行效果可以看出含油污泥壓濾技術(shù)更適合處理含聚量高、黏度大的含油污泥。已在多個(gè)含油污水處理站中開展應(yīng)用，污水凈化回收效果顯著。設(shè)備投運(yùn)后，可減少含聚確保該站的平穩(wěn)運(yùn)行，大大減少后續(xù)污泥處理站處理量，為油田開發(fā)提供了保障。

4）通過對沖洗工藝流程改進(jìn)，在某含油污水處理站，按在夏季運(yùn)行3個(gè)月計(jì)算，1套污泥減量化成套裝置可節(jié)省投資約5.1萬元。該設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中不僅節(jié)約了清水使用量，同時(shí)也減少了后續(xù)對沖洗水處理的承載負(fù)荷，設(shè)備處理后水的循環(huán)使用，使設(shè)備的處理時(shí)率得到提升，而且能有效節(jié)省清水資源，降低項(xiàng)目費(fèi)用。

圖5 疊螺機(jī)原理

4 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

含油污泥壓濾處理技術(shù)雖取得了一定的應(yīng)用效果，但由于投資及各方面原因，仍然存在著自動(dòng)化控制不齊全，人工操作強(qiáng)度大等問題，在該工藝推廣應(yīng)用中提出以下建議：

1）該套設(shè)備現(xiàn)設(shè)值班人員為5名，設(shè)備旁設(shè)置值班室，采用輪流值班方式晝夜看守。由于處理廢液散發(fā)有毒有害氣體，不易有人員長期接觸。建議對該套設(shè)施做單獨(dú)圍墻，將信號(hào)引入現(xiàn)有站內(nèi)值班室內(nèi)，在現(xiàn)有值班室內(nèi)則可完成該套設(shè)備的監(jiān)控工作，可節(jié)省崗位人員3名。

2）在某轉(zhuǎn)油站存在處理后的廢渣沒有指定存放點(diǎn)，作業(yè)區(qū)臨時(shí)將其放至站外坑內(nèi)，依然存在對環(huán)境的污染情況，因此建議罐車定期將廢渣拉運(yùn)至污泥處理站設(shè)置的污泥存放區(qū)。

[1]周高華，方善如，張劍鳴，等.含油污泥脫水設(shè)備與技術(shù)[J].化工機(jī)械，2003，30（5）：306-311．

[2]趙玉鵬，李性偉，吳大軍，等.油田采出液中含油污泥的無害化處理研究[J].石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，1999，10（2）：29-32.

[3]李美蓉，孫向東，袁存光.自高含油罐底油泥回收原油的深度處理技術(shù)[J].石油化工高等學(xué)校學(xué)報(bào)，2006，19（2）：30-33.

[4]鄭曉偉，陳立平.油污泥處理技術(shù)研究進(jìn)展與展望[J].中國資源綜合利用，2008，26（1）：34-37.

[5]孫大奎.油田含油污泥處理工藝技術(shù)研究[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)，2010（7）：251-252.

[6]李杰，趙永祥，周珍發(fā).用帶式壓濾機(jī)處理含油污泥[J].化工環(huán)保，2002，22（3）：176-179．

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.03.003

2016-12-29

（編輯 王古月）

侯佳榮，工程師，2007年畢業(yè)于東北石油大學(xué)（環(huán)境工程專業(yè)），從事水暖設(shè)計(jì)工作，E-mail：houjiarong@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶市第二采油廠規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所，163414。