屈京，馬躍，岳長(zhǎng)濤，唐勛

(1.中國(guó)石油大學(xué)(北京) 理學(xué)院，北京 102249；2.北京國(guó)電龍?jiān)喘h(huán)保工程有限公司，北京 100039)

含油污泥是多種石油烴(PHC)、水、重金屬和固體顆粒組成的復(fù)雜體系[1]。在石油的開(kāi)采和精煉過(guò)程、油田集輸過(guò)程以及煉油廠(chǎng)污水處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的含油污泥[2]。在這些過(guò)程中，人們會(huì)添加大量的化學(xué)藥劑以提高采油率、處理效率等，使得形成的含油污泥流動(dòng)性差、乳化狀態(tài)嚴(yán)重、成分復(fù)雜、固液難以分離[3]。含油污泥的產(chǎn)量很大，由于難處理，處理量也有限，采用焚燒、熱解等處理方法都需要對(duì)其進(jìn)行脫水預(yù)處理[4]。經(jīng)過(guò)脫水后的含油污泥體積大大減少，降低了運(yùn)輸?shù)南嚓P(guān)成本，同時(shí)也降低了后續(xù)處理的設(shè)備負(fù)荷和處理難度，從而帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。因此，脫水技術(shù)的掌握是含油污泥處理的前提，也是石油化工行業(yè)中必須解決的問(wèn)題。含油污泥通常有兩種處理方案：一種為降低石油加工過(guò)程中含油污泥的產(chǎn)量；另一種是針對(duì)產(chǎn)生的含油污泥的處理，對(duì)其進(jìn)行回收利用或處置其不可回收的殘留物以及其本身。本文主要針對(duì)第二種處理方案中含油污泥脫水方法進(jìn)行詳細(xì)介紹。通過(guò)對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外含油污泥脫水技術(shù)進(jìn)行調(diào)研，總結(jié)當(dāng)前主要脫水技術(shù)的脫水原理、影響因素和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。

1 含油污泥脫水方法

1.1 化學(xué)法脫水

化學(xué)法脫水是指向含油污泥中添加化學(xué)藥劑進(jìn)行高效脫水的方法，此種方法不需要使用大量的機(jī)械設(shè)備以及復(fù)雜的工藝就能夠達(dá)到脫水效果。目前化學(xué)法對(duì)含油污泥進(jìn)行脫水的工藝和設(shè)備已經(jīng)十分成熟，被廣泛地應(yīng)用于含油污泥的預(yù)處理。綜合目前的研究現(xiàn)狀，采用化學(xué)法進(jìn)行脫水時(shí)，常見(jiàn)的手段包括添加絮凝劑、表面活性劑和其它藥劑。可以通過(guò)調(diào)節(jié)藥劑的濃度、處理時(shí)間、固液比、處理溫度、沉降時(shí)間等，進(jìn)一步改善脫水率。工業(yè)應(yīng)用時(shí)，通常將上述方法進(jìn)行篩選與組合來(lái)獲得效率更好的脫水方案。

1.1.1 添加絮凝劑脫水 在眾多預(yù)處理過(guò)程中，絮凝劑是成本低、效率高的污泥調(diào)節(jié)劑，已被廣泛應(yīng)用于含油污泥的脫水，其中工業(yè)上使用最多的絮凝劑為無(wú)機(jī)絮凝劑和有機(jī)合成高分子絮凝劑。陽(yáng)離子聚丙烯酰胺作為一種線(xiàn)性高分子量的有機(jī)絮凝劑，含有 —CONH2等活性基團(tuán)。能夠通過(guò)氫鍵作用力以及范德華力促進(jìn)與污泥顆粒的吸附與橋接。無(wú)機(jī)絮凝劑(例如：聚氯化鋁和氯化鐵)在水解過(guò)程中會(huì)水解為羥基化合物，羥基離子能夠通過(guò)電荷中和將污泥凝聚為絮凝物并改善泥餅的孔隙率。Feng等[5]研究了不同絮凝劑(有機(jī)合成高分子絮凝劑為陽(yáng)離子聚丙烯酰胺；無(wú)機(jī)絮凝劑為聚氯化鋁和氯化鐵)對(duì)污水污泥處理后其物理化學(xué)性質(zhì)和脫水性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，絮凝劑能夠改變污泥的絮凝形態(tài)、比表面積和分型維數(shù)，其中有機(jī)絮凝劑使絮凝物的粒徑更大、比表面積更小、分型維數(shù)更小。袁宏林等[6]選取6種工業(yè)上被廣泛應(yīng)用的絮凝劑(PAC、PAS、CaO、SC-3、SC-4、PAM)對(duì)含油含醇污泥進(jìn)行脫水處理，研究發(fā)現(xiàn)500 mg/L的PAC與 40 mg/L 的SC-3進(jìn)行復(fù)配，含水率可以降低至80%以下，與單一絮凝劑相比，將絮凝劑進(jìn)行復(fù)配能夠有效縮短作用時(shí)間和增強(qiáng)脫水效果。

有機(jī)合成高分子絮凝劑常常不具有生物降解性，會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染，合成綠色環(huán)保的改性天然高分子絮凝劑得到了許多研究者的關(guān)注。Wang等[7]將陽(yáng)離子乙烯基單體DMDAAC接枝到殼聚糖上，合成了一種綠色、易降解的殼聚糖絮凝劑(chitosan-g-PDMDAAC)，其具有表面不連續(xù)、多孔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，與聚丙烯酰胺(PAM)、陽(yáng)離子聚丙烯酰胺(CPAM)相比，有更強(qiáng)的絮凝效果和脫水性能。在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)此絮凝劑在投加量為20 mg/L、pH為4～7、40 ℃的條件下，脫水性能最佳。研究結(jié)果表明，絮凝劑的脫水性能隨投加量的增加，先提高后趨于平穩(wěn)或略有下降，投加量過(guò)少會(huì)由于電荷不足很難電中和，而投加量過(guò)多會(huì)使污泥膠體中和后剩余的正電荷重新產(chǎn)生靜電排斥導(dǎo)致脫水能力略有下降。適當(dāng)?shù)臍潆x子能夠中和帶負(fù)電的污泥膠體，酸性條件有利于污泥脫水。高溫能夠通過(guò)增強(qiáng)污泥膠體顆粒、聚合物大分子的運(yùn)動(dòng)來(lái)提高脫水效率。Wang等[8]將甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化銨接枝到淀粉上，合成了水溶性共聚物絮凝劑 STC-g-PDMC，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用STC-g-PDMC能夠通過(guò)電荷中和、吸附以及橋接作用提高污泥的脫水性能，與傳統(tǒng)絮凝劑PAM相比，STC-g-PDMC具有藥劑添加量少、更易溶于水、絮凝效果和脫水能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

1.1.2 添加表面活性劑脫水 表面活性劑分子是由疏水基團(tuán)以及親水基團(tuán)共同組成的兩親性化合物。親水基團(tuán)能夠使得表面活性劑分子溶于水相中，并增加石油烴的溶解度。疏水基團(tuán)能夠?qū)⒈砻婊钚詣┓肿泳奂诮缑嫣?，降低表面張力以及界面張力，增?qiáng)石油烴的遷移率[1]。因此，表面活性劑具有處理含油污泥的巨大潛力，也被廣泛地應(yīng)用于含油污泥的脫水過(guò)程中。Al-Doury等[9]用表面活性劑(SAS116B、SAS135SC、CC2439和Chimec 4309)對(duì)百濟(jì)煉油廠(chǎng)的含油污泥進(jìn)行處理，考察表面活性劑用量以及溫度對(duì)含油污泥的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在60 ℃和2.5% SAS135SC的條件下處理含油污泥，含油污泥除油率為97.5%，固體分離率為 29.6%，除水率為98%。破乳劑的復(fù)配能夠有效提高脫水率，杜國(guó)勇等[10]選用T系列和Wdp系列等8種破乳劑，并從中篩選出效果較好的5種破乳劑分別進(jìn)行1∶1復(fù)配，結(jié)果發(fā)現(xiàn)T102和T104脫水效果最好，在最佳條件下脫水率能達(dá)到 98.3%，進(jìn)行復(fù)配的破乳劑比單劑脫水效果能提高11%～28%。將破乳劑進(jìn)行復(fù)配可以很好地降低破乳劑的使用量從而減少處理成本。

將絮凝劑與破乳劑進(jìn)行復(fù)配也能夠提高含油污泥處理效率，閻松等[11]添加十二烷基苯磺酸鈉、碳酸鈉和聚丙烯酰胺，以固液比1∶6先對(duì)罐底油泥進(jìn)行化學(xué)處理，再添加浮渣油泥進(jìn)行離心處理。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，離心前添加藥劑能夠有效提高油泥的脫水率，在最佳條件下脫水率可達(dá)92.17%。研究還發(fā)現(xiàn)當(dāng)含油污泥處理量從4 g變?yōu)?0 g時(shí)，脫水率由87.54%降至 49.93%。含油污泥的處理量對(duì)脫水率有很大的影響，因此當(dāng)實(shí)驗(yàn)室階段發(fā)現(xiàn)有效化學(xué)方案時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)實(shí)驗(yàn)規(guī)模進(jìn)行放大以證實(shí)方法的工業(yè)有效性。

有機(jī)溶劑以及醇類(lèi)的添加能夠有效降低含油污泥的含水率。Zheng等[12]采用120#溶劑油和P9935聚醚破乳劑對(duì)高粘度含油污泥進(jìn)行降粘、破乳和離心，通過(guò)工藝的組合能夠提高含油污泥的采油質(zhì)量和脫水效率。Azim等[13]以壬基酚乙氧基化物(n=9，11，13)表面活性劑為主配制了破乳劑體系，它由10%溶液[由表面活性劑以及醇(異丙基和丁基)組成]、4%的無(wú)機(jī)酸溶液(H2SO4、HCl和H3PO4)和86%有機(jī)溶劑(苯和甲苯體積比為1∶1的混合物)構(gòu)成。將其與含油污泥以液固比為2∶1混合，6 h后800 r/min離心5 min。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由表面活性劑NP-13(500 mg/L)、異丙基醇和硫酸組成的破乳劑體系的破乳效果最好，能夠有效地脫出油泥中80%以上的水。

通常表面活性劑具有毒性和無(wú)法生物降解的缺點(diǎn)，處理后的含油污泥會(huì)對(duì)環(huán)境造成進(jìn)一步的污染。鼠李糖脂是新一代的陰離子生物表面活性劑，有很高的界面活性、生物降解性以及生物相容性。Long等[14]首次用鼠李糖脂對(duì)含油污泥進(jìn)行脫水處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鼠李糖脂能夠?qū)蕿?6%～99%的高含水含油污泥進(jìn)行有效脫水，并且溫度對(duì)鼠李糖脂的影響不大，增加了鼠李糖脂的應(yīng)用前景。由于生物表面活性劑成本高，有研究者便開(kāi)始嘗試研究使用植物基表面活性劑。Puasa等[15]研究用陽(yáng)離子植物基表面活性劑棕櫚基酯季銨鹽(PBE)對(duì)含油污泥進(jìn)行處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PBE濃度為 100 mg/L 時(shí)，含油污泥的最佳除油率和最佳失重率為 83.75% 和81.31%，證明PBE對(duì)含油污泥有較好的脫水效果。

Guo等[17]在室溫下通過(guò)添加1 mol/L的硫酸控制含油污泥的pH，發(fā)現(xiàn)當(dāng)pH為4.0、沉降時(shí)間為120 min，脫水率可達(dá)77%。石油加工過(guò)程中經(jīng)常添加絮凝劑，過(guò)程中產(chǎn)生的含油污泥中含有大量絮凝物，體系中間隙水較多，在較低pH條件下能夠破壞絮凝物的化學(xué)鍵，從而提高脫水效率和沉降效率。Long等[14]在使用鼠李糖脂進(jìn)行脫水時(shí)，酸化處理可以提高鼠李糖脂的脫水能力，也可以明顯降低鼠李糖脂的添加量。但是pH過(guò)低也會(huì)損壞機(jī)械設(shè)備，因此在工業(yè)應(yīng)用時(shí)，pH不可過(guò)低。

為了降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，目前有研究者考慮采用生物質(zhì)對(duì)含油污泥進(jìn)行處理。Zhao等[18]用杏殼、核桃殼、稻殼和木屑四種生物質(zhì)對(duì)含油污泥進(jìn)行脫水處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，杏殼和核桃殼能使含水率從95%降至60%以下。Zhou等[4]也用同樣的生物質(zhì)對(duì)含油污泥進(jìn)行脫水發(fā)現(xiàn)相似的結(jié)論。經(jīng)過(guò)生物質(zhì)脫水后的含油污泥，由于生物質(zhì)的存在，能夠提高后續(xù)熱解處理中的采油率及殘余物的熱值。

1.2 物理法脫水

物理法對(duì)含油污泥進(jìn)行脫水有時(shí)效率并不高，通常與化學(xué)法配合在一起使用以提高脫水率。物理法脫水主要包括：機(jī)械法、微波法、超聲法和冷凍/融化法等。

1.2.1 機(jī)械法脫水 機(jī)械法脫水主要包括離心機(jī)脫水、壓濾機(jī)脫水和疊螺式脫水機(jī)脫水，目前已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)脫水。離心機(jī)處理含油污泥主要是利用含油污泥中水、油、固體雜質(zhì)各個(gè)組分的密度不同，利用大型離心設(shè)備產(chǎn)生的離心力將三相分離[1]。毛飛燕等[19]對(duì)三種不同含水率的含油污泥進(jìn)行離心脫水處理，考察離心時(shí)間、離心轉(zhuǎn)速、離心溫度等對(duì)其脫水的影響，結(jié)果表明，離心溫度和離心轉(zhuǎn)速對(duì)高粘度的油泥脫水影響大。對(duì)于水滴粒徑 <5 μm 的含油污泥，離心轉(zhuǎn)速對(duì)其脫水影響大。對(duì)于水滴粒徑>10 μm的含油污泥，延長(zhǎng)離心時(shí)間可以明顯使脫水率提高。

壓濾機(jī)主要包括帶式壓濾機(jī)和板框壓濾機(jī)。壓濾機(jī)是利用外加壓力進(jìn)行擠壓，使含油污泥中水分被強(qiáng)制分離，留下泥餅，以實(shí)現(xiàn)脫水。帶式壓濾機(jī)和板框壓濾機(jī)最早被使用，但有操作維護(hù)復(fù)雜、密封性差、有刺鼻氣味的缺點(diǎn)。周德榮[20]對(duì)比臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)與帶式壓濾機(jī)發(fā)現(xiàn)，臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)的設(shè)備投資雖然較高，但是它具有運(yùn)行成本低、操作以及維護(hù)簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)，從長(zhǎng)期發(fā)展來(lái)看具有更大的優(yōu)勢(shì)。但是，王淦[21]也指出，臥螺離心機(jī)在能耗、噪音和更換成本等方面也較帶式壓濾機(jī)表現(xiàn)出劣勢(shì)，在兩者選擇上一定要具體分析。劉偉[22]發(fā)現(xiàn)使用全自動(dòng)板框壓濾機(jī)，能將含水率在85%～91%的含油污泥脫水至40%左右，但對(duì)含油率 >30% 的污泥很難壓成餅狀。

疊螺式脫水機(jī)脫水是一種新型的固液分離方法。Sun等[23]對(duì)比國(guó)外廣泛使用的機(jī)械脫水方法，發(fā)現(xiàn)疊螺式脫水機(jī)在螺旋軸旋轉(zhuǎn)的作用下，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)的自清潔過(guò)程，避免了傳統(tǒng)的堵塞現(xiàn)象，不需要額外的高壓沖洗水，最終對(duì)伊拉克油田含油污泥采取疊螺式脫水機(jī)進(jìn)行脫水。此脫水方法現(xiàn)已在眾多化工行業(yè)中得到了初步的應(yīng)用。

1.2.2 微波法脫水 微波是一種相對(duì)新穎的脫水方法，能夠在縮短處理時(shí)間和減少藥劑的同時(shí)，提高脫水性能。含油污泥中水是極性分子，在電磁場(chǎng)的作用下，水的分布狀態(tài)由雜亂無(wú)章轉(zhuǎn)變?yōu)橐勒针妶?chǎng)極性進(jìn)行規(guī)律的排列。電磁場(chǎng)反復(fù)變化，水的分布狀態(tài)也一直變，這會(huì)導(dǎo)致分子因?yàn)橄嗷ツΣ炼a(chǎn)熱，體系溫度升高[24]。與常規(guī)加熱相比，微波具有高加熱速率，在相同時(shí)間內(nèi)具有更快的破乳速度，能脫除更多的水[3]。微波的傳熱和傳質(zhì)方向相同，可從污泥的內(nèi)部開(kāi)始加熱，因此內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生較高的蒸氣壓，將水蒸氣推向污泥外部，從而增強(qiáng)污泥的脫水率。

微波對(duì)含油污泥進(jìn)行脫水時(shí)分三個(gè)階段：預(yù)熱升溫階段、高速干燥階段和分散干燥階段[25]。高速干燥階段中，水分吸收微波輻射能量蒸發(fā)為水蒸氣，脫水速率快。隨著含油污泥中含水率的降低進(jìn)入分散干燥階段，微波絕大多數(shù)的能量用于加熱固體成分，使得含油污泥揮發(fā)分減少，灰分增加。溶劑的添加會(huì)改變微波處理時(shí)的脫水效率。含油污泥與活性污泥除了油含量的不同外，其它性質(zhì)十分相似，因此脫水方面也有相似性[17]。Fang等[26]指出，微波作用能夠破壞活性污泥中絮凝物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)從而降低含水率；還指出如果微波時(shí)間過(guò)大，高頻電磁場(chǎng)對(duì)帶負(fù)電物質(zhì)的強(qiáng)烈作用增強(qiáng)，破壞了微生物細(xì)胞壁，釋放出過(guò)多的細(xì)胞內(nèi)聚合物，使得污泥粘度增大，脫水率下降。在工業(yè)應(yīng)用時(shí)，使用連續(xù)式微波裝置有更好的效果。Zhou等[27]用微波對(duì)污泥進(jìn)行了連續(xù)實(shí)驗(yàn)和間歇實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)(30～60 s)連續(xù)實(shí)驗(yàn)和間歇實(shí)驗(yàn)都有良好的脫水性能。

微波法對(duì)含油污泥脫水的影響主要依靠調(diào)節(jié)微波功率以及微波時(shí)間。在微波脫水時(shí)，適當(dāng)提高微波功率和微波時(shí)間可以提高脫水率，但存在最佳值，超過(guò)這一值，脫水能力會(huì)呈現(xiàn)無(wú)明顯變化甚至下降的趨勢(shì)[25]。使用微波脫水，若脫水程度過(guò)大會(huì)增大回收油的難度，因?yàn)榇罅康乃终舭l(fā)會(huì)使得一些油分附著在其表面，這些油分會(huì)在高溫條件下燒焦。

含油污泥的質(zhì)量和形狀也會(huì)影響脫水率。質(zhì)量過(guò)大的含油污泥脫水率會(huì)顯著降低，條形的含油污泥脫水率大于圓形的[25]。油泥的形狀會(huì)影響含油污泥與微波設(shè)備之間的接觸方式，形狀的改變可能會(huì)增大液滴的凝聚，從而降低含水率[28]。因此，微波處理時(shí)還應(yīng)當(dāng)注意含油污泥的脫水程度、質(zhì)量、形狀，確保水分能很好地脫除的同時(shí)，保證含油污泥處理的后續(xù)步驟。雖然目前發(fā)現(xiàn)微波法能有效地對(duì)含油污泥進(jìn)行脫水，但在微波設(shè)備的設(shè)計(jì)上仍需要突破，例如在微波設(shè)備的諧振腔體內(nèi)部，安裝物料傳送裝置會(huì)引起微波電磁場(chǎng)發(fā)生改變，導(dǎo)致加熱不均，作用效果下降。為此，商輝等[29]將傳送裝置安裝在微波設(shè)備腔體外部，以防止影響微波電磁場(chǎng)。目前，微波溫度由于控制不好會(huì)產(chǎn)生局部過(guò)熱現(xiàn)象產(chǎn)生焦炭，損害設(shè)備，裝置成本投資較大，在工業(yè)上仍沒(méi)有被廣泛使用。

1.2.3 超聲法脫水 近些年來(lái)，超聲也被應(yīng)用于脫水領(lǐng)域。超聲具有機(jī)械振動(dòng)、空化作用以及熱效應(yīng)的特點(diǎn)。超聲所引起的機(jī)械振動(dòng)與水、油和污泥固體顆粒密度相關(guān)，由于它們密度不同，它們的振動(dòng)速度也有所不同，同類(lèi)的分子相互碰撞會(huì)相互結(jié)合[30]。隨著聚集物質(zhì)體積質(zhì)量的增大，密度大于水的固體顆粒沉降，密度小于水的油相浮在水面有利于浮選分離。超聲引起的空化作用能夠產(chǎn)生強(qiáng)大的射流和高溫高壓，能夠迅速分離油、水和固體顆粒[31]?？栈饔迷鰪?qiáng)了吸附分子的解吸作用。它的效果取決于形成氣泡的大小，氣泡越大，積攢的能量就越大，效果越強(qiáng)[32]。超聲的熱效應(yīng)表現(xiàn)為油水固邊界摩擦，溫度升高，使得界面膜破裂，利于含油污泥中油水固的分離[30]。含油污泥也能吸收能量轉(zhuǎn)化為熱能，降低體系的粘度，從而利于脫水。超聲作用也能夠通過(guò)改變含油污泥的帶電狀態(tài)和破壞含油污泥中的絮狀結(jié)構(gòu)，破壞其穩(wěn)定性，加速固液分離[3]。

超聲法脫水主要可以通過(guò)超聲時(shí)間和超聲功率來(lái)調(diào)節(jié)[31]。適當(dāng)提高超聲功率，能產(chǎn)生更強(qiáng)烈的振動(dòng)從而提高脫水率，但是超聲功率不宜太高，超聲強(qiáng)度高會(huì)導(dǎo)致氣蝕反而乳化，大水滴又被分解為小水滴，并且高頻超聲波較低頻超聲波更難產(chǎn)生空化現(xiàn)象[33]。超聲強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)?shù)陀诳栈撝?，在?shí)驗(yàn)前確定出空化閾值能夠很好地控制超聲強(qiáng)度[34]。

超聲溫度也會(huì)影響固液分離效果，低溫下雖然空化效應(yīng)最大，但高溫有利于分子運(yùn)動(dòng)和空化核數(shù)目增加，因此，超聲溫度也不可過(guò)低或過(guò)高。Xu等[33]指出40 ℃為最佳固液分離溫度。Li等[30]發(fā)現(xiàn)，利用超聲處理含油污泥時(shí)添加黏土，能夠通過(guò)增加碰撞物聚集的變化來(lái)提高含油污泥的脫水率。NaCl的添加也可以加強(qiáng)空化氣泡的破裂，增強(qiáng)超聲作用[32]。目前工業(yè)應(yīng)用超聲處理大規(guī)模的含油污泥時(shí)，存在超聲時(shí)間長(zhǎng)、超聲能量密度不足并且不均、單獨(dú)使用效率不高的問(wèn)題。為確保設(shè)備中每塊區(qū)域中超聲作用的均勻性，Mukhtarovich等[35]提出，使用多個(gè)超聲處理區(qū)域以及采用從設(shè)備底部反射的超聲波能量來(lái)增強(qiáng)超聲作用強(qiáng)度。由于常規(guī)超聲裝置在脫水過(guò)程中需要消耗大量能耗才能達(dá)到良好的脫水效果，宋占龍等[36]采取將微納米氣泡技術(shù)引入超聲裝置的方法提高處理效率。雖然目前對(duì)常規(guī)的超聲設(shè)備已有一些改善，但目前仍處于起步階段，今后仍需要在超聲設(shè)備的設(shè)計(jì)上進(jìn)行進(jìn)一步的研究，并考慮將超聲技術(shù)與其它技術(shù)相結(jié)合以提高脫水效率、降低處理成本。

1.2.4 冷凍/融化法 冷凍/融化法在寒冷地區(qū)有很大的應(yīng)用前景，它能夠利用天然的寒冷環(huán)境對(duì)含油污泥進(jìn)行脫水。冷凍/融化法脫水通過(guò)冷凍和解凍過(guò)程中形成新的表面活性劑膠束來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)?shù)蜏叵聝鼋Y(jié)的含油污泥在融化的過(guò)程中，一些表面活性劑會(huì)游離出來(lái)，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定量時(shí)，會(huì)在水相和油相中形成膠束，使得原本的界面膜強(qiáng)度降低，最終導(dǎo)致破裂脫水[37]。脫水率與新形成的膠束穩(wěn)定性有關(guān)。

1.2.5 其它技術(shù) 電化學(xué)技術(shù)也被應(yīng)用于含油污泥脫水。Yang等[41]采用兩種電動(dòng)方法對(duì)含油污泥進(jìn)行脫水處理，研究電極間距和電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)其脫水的影響。第一種方法采用垂直電極，改變電極間距(4，6，8 cm)和電場(chǎng)強(qiáng)度(10，20，30 V)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)電極間距為4 cm、電場(chǎng)強(qiáng)度為30 V時(shí)，脫水效率最高為56.3%?？紤]能耗費(fèi)用，采用電場(chǎng)強(qiáng)度為 20 V、電極間距為4 cm，其脫水效率為51.9%。第二種方法為較大規(guī)模實(shí)驗(yàn)，采用水平電極，其高溫引起的熱效應(yīng)和蒸發(fā)有助于除水，其脫水效率能達(dá)到40.0%。從這兩種方法可以看出，電極的排列方式對(duì)脫水效率有顯著影響。但是宋秀艷[2]也指出，電化學(xué)不適合大規(guī)模處理，能源消耗大。目前，為改善電化學(xué)處理效率，研究者設(shè)計(jì)出電動(dòng)脫水疊螺機(jī)、電滲透脫水離心機(jī)等設(shè)備，但是這些設(shè)備對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的含油污泥脫水效果差，并且設(shè)備也易損壞。陳銘鴻等[42]設(shè)計(jì)出一種工藝簡(jiǎn)單成本低的電滲透油泥脫水裝置，用此裝置能使含水率為90%的含油污泥脫水至55%。

對(duì)含油污泥進(jìn)行干燥處理也是降低含水率的一種方法。Bennamoun等[43]總結(jié)了有關(guān)廢水污泥干燥的方法，主要包括對(duì)流干燥法、傳導(dǎo)干燥法和太陽(yáng)能干燥法，其中對(duì)流干燥主要包括三個(gè)階段：適應(yīng)階段、恒定干燥階段和下降干燥階段，成像技術(shù)能夠區(qū)別對(duì)流干燥過(guò)程中污泥的收縮和開(kāi)裂，傳導(dǎo)干燥污泥主要經(jīng)過(guò)糊狀、塊狀和顆粒狀，能夠通過(guò)扭矩變化來(lái)區(qū)別各階段的轉(zhuǎn)變，太陽(yáng)能干燥法受外界環(huán)境的影響較大，夏天和白天干燥效果最佳。與其它干燥方法相比，太陽(yáng)能干燥技術(shù)運(yùn)行成本低、無(wú)污染，是一種經(jīng)濟(jì)且高效的選擇。目前對(duì)于太陽(yáng)能干燥含油污泥的針對(duì)性研究較少。Mi等[44]根據(jù)含油污泥與太陽(yáng)能干燥的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了太陽(yáng)能干燥機(jī)，在密封和低溫條件下對(duì)含油污泥進(jìn)行干燥脫水，含油污泥脫水率最高可達(dá)18%，過(guò)程中產(chǎn)生的揮發(fā)性烴類(lèi)和醇類(lèi)可以回收利用，而干污泥可進(jìn)行焚燒處理。

油炸是烹飪食品的方法之一，將其用于脫水具有脫水效率高、傳熱速率快、設(shè)備簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)。隨著研究者對(duì)其深入了解，油炸工藝已經(jīng)不只局限于食品制造行業(yè)，有人將其應(yīng)用于污泥脫水方面，但是目前針對(duì)含油污泥脫水方面仍處于起步階段。張珂等[45]從以廢治廢的理念出發(fā)，將車(chē)用廢潤(rùn)滑油作為油炸介質(zhì)對(duì)含油污泥進(jìn)行脫水，研究發(fā)現(xiàn)含油污泥的含水率隨其原含水率的增大、尺寸的減小和油溫度的升高而降低。油炸脫水工藝在含油污泥的脫水方面具有高效性，但基礎(chǔ)研究仍較少，今后需開(kāi)展相關(guān)研究指導(dǎo)其在工業(yè)化的應(yīng)用。

2 脫水技術(shù)的聯(lián)用

不同的脫水方法各有優(yōu)缺點(diǎn)(見(jiàn)表1)，一些方法由于其適用性強(qiáng)和處理簡(jiǎn)便的特點(diǎn)目前被廣泛應(yīng)用，如機(jī)械法、化學(xué)法，但是脫水效率和環(huán)境破壞需要改善。一些方法，如超聲法、微波法，目前來(lái)看十分有前途，但是由于受到處理成本以及設(shè)備的限制，還未廣泛應(yīng)用于工業(yè)處理。

表1 含油污泥脫水方法比較Table 1 Comparison of dewatering methods of oily sludge

由于不同方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，目前國(guó)內(nèi)外研究者已經(jīng)開(kāi)始將多種方法進(jìn)行結(jié)合對(duì)含油污泥進(jìn)行處理，以實(shí)現(xiàn)降低處理成本、簡(jiǎn)化處理工藝、提高處理效果的目的。

化學(xué)法與物理脫水法結(jié)合能夠改善脫水效果。通過(guò)與其它技術(shù)結(jié)合，能夠明顯減少化學(xué)藥劑的使用量，減少添加藥劑的成本以及降低后續(xù)水處理時(shí)的難度。在技術(shù)聯(lián)用的過(guò)程中調(diào)整使用技術(shù)的順序會(huì)使脫水率發(fā)生改變，在工業(yè)應(yīng)用時(shí)應(yīng)適當(dāng)調(diào)整順序以提高脫水率。王宗明等[46]設(shè)計(jì)出一套化學(xué)藥劑和機(jī)械設(shè)備相結(jié)合的脫水工藝，具體步驟為：向含油污泥中添加氧化劑、酸化劑和表面活性劑后，離心脫油，向其加入分散劑與助濾劑，再進(jìn)入自清潔甩干機(jī)脫部分液體。這一方案能夠使含液率為90%的含油污泥脫水至38%。Su等[3]結(jié)合化學(xué)法與超聲法對(duì)含油污泥的處理，發(fā)現(xiàn)使用順序也會(huì)影響處理效果，化學(xué)法處理后再進(jìn)行超聲處理時(shí)效果最好。劉春燕等[47]在對(duì)含油污泥依次進(jìn)行水相熱分離、表面活性劑輔助熱分離和溶劑輔助超聲分離處理時(shí)，也發(fā)現(xiàn)調(diào)整處理順序會(huì)降低分離效果，采取此梯級(jí)分離方法能夠有效實(shí)現(xiàn)油、水、固的分離。

超聲技術(shù)的輔助能夠在不破壞環(huán)境的同時(shí)減少化學(xué)藥劑的添加量。Yin等[48]在對(duì)活性污泥超聲處理時(shí)發(fā)現(xiàn)超聲技術(shù)的引入能夠節(jié)省25%～50%的絮凝劑添加量。Zhang等[32]指出生物表面活性劑鼠李糖脂與超聲技術(shù)相結(jié)合對(duì)含油污泥進(jìn)行處理，能夠共同促進(jìn)油水分離，還研究指出超聲和冷凍/融化法也可以相互促進(jìn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了近年來(lái)含油污泥脫水技術(shù)的處理原理、影響因素和應(yīng)用現(xiàn)狀。由于各個(gè)地區(qū)含油污泥產(chǎn)生環(huán)境的不同，性質(zhì)也會(huì)不同，目前尚未找到一種脫水方法能夠滿(mǎn)足所有含油污泥的處理。含油污泥的脫水方法的選擇應(yīng)當(dāng)考慮含油污泥的成分、處理量、環(huán)境友好、處理時(shí)間和處理成本。盡管目前在脫水技術(shù)的原理、影響因素以及設(shè)備設(shè)計(jì)方面已經(jīng)取得了較好的成果，但是仍存在許多問(wèn)題需要進(jìn)一步研究解決。

首先，化學(xué)藥劑的添加會(huì)危害環(huán)境并給后續(xù)水處理過(guò)程帶來(lái)難度，有些化學(xué)藥劑成本過(guò)高，利用時(shí)也受限制。其次，工業(yè)應(yīng)用上超聲與微波法處理含油污泥時(shí)處理量、操作方式以及設(shè)備的設(shè)計(jì)方面仍需進(jìn)一步的突破。再次，目前大多數(shù)據(jù)都基于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的間歇操作。小規(guī)模的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能為工業(yè)應(yīng)用做指導(dǎo)，但與大規(guī)模應(yīng)用仍會(huì)有所差距。最后，當(dāng)前對(duì)含油污泥脫水的研究，通常關(guān)注于技術(shù)的原理以及脫水效率，很少評(píng)價(jià)脫除的廢水性質(zhì)，并應(yīng)用于脫水技術(shù)實(shí)用性的評(píng)價(jià)。

因此，從減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)以及實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā)，本領(lǐng)域今后的研究可以主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：①尋找或合成效率高、有經(jīng)濟(jì)效益、綠色和普適性的化學(xué)藥劑；②對(duì)工業(yè)應(yīng)用的微波以及超聲設(shè)備進(jìn)一步優(yōu)化，找出最佳工業(yè)化操作條件；③將上述提及的脫水方法進(jìn)行結(jié)合，并開(kāi)展相應(yīng)工業(yè)化規(guī)模的實(shí)驗(yàn)；④與其它領(lǐng)域相結(jié)合，開(kāi)發(fā)新型脫水技術(shù)；⑤將產(chǎn)生的廢水性質(zhì)也歸納于脫水技術(shù)實(shí)用性的評(píng)定中。