含油污泥的处理技术

根据不同油田含油污泥的特性，投加合适的浓缩剂静置沉 降脱水，使含油污泥含水由 99%降至 90% 以下，经离心脱 水将污泥含水率降至 50%－60%后，再采用物理化学分水化学固化技术进行固化处理，达到无害化的目的。无害化 处理工艺流程：
含油污泥—加药浓缩沉降脱水—离心脱水—物理化学固化成型
无害化处理含油污泥是利用不同性质的化学物质对含油污 泥进行物理化学固化处理，使其具有一定的机械强度，并 且在任何环境条件下，所有有害成分不再析出污染环境。 选择有效的分水剂是含油污泥处理工艺成功的关键，利用 分水剂可以脱出污泥体系中存在的四种不同形态的水：
土地耕作法是一种缓慢处理过程，其主要影响因素是土 壤中的氧含量、营养物质、湿度、pH值、温度、土壤结 构等。需要深入研究的是开发能够完全降解含油污泥中 各种组分的微生物，设计出一种有助于特殊微生物发挥 其预期作用的废物处理系统。另外，对于含多种有害成 分的含油污泥，该种方法受到了极大的限制。
6、堆肥法
(1) 间隙水是固形物质粒子中间包含的水，约占污泥水分的 70%，比较容易脱出； (2) 表面吸附水是浮着于固形粒子表面并随粒子移动的水， 约占污泥水分的5%，需要一定的机械能才能脱出； (3) 毛细管结合水在固形粒子间形成一些小毛细管，这种毛 细管有裂纹形和楔形两种，并且充满整个间隙内，约占 污泥水分的 20%。排除这部分水需要消耗大量的机械能； (4) 内部水指微生物细胞内的水和絮体连段上的吸附物水化 水。该部分水单靠机械方法不能达到排除的目的，需采 用生物化学法，冷却法破坏细胞膜才能排除。该部分水 约占污泥水分的5%。
4、含油污泥固化处理 固化处理是通过物理化学方法将含油污泥固化或包容在惰性 固化基材中的一种无害化处理过程，以便运输、利用或处理。 这种处理方法能较大程度地减少含油污泥中有害离子和有机 物对土壤的侵蚀和沥滤，从而减少对环境的影响和危害。由 于这种方法是取代回填的一种更易为环境所接受的方法，因 此近年来受到了重视。 固化中所用的化学固化剂分为有机和无机两大类，有机系列 包括脲醛树脂、聚酯、环氧乙烷、丙烯酰胺凝胶体、聚丁二 烯等，无机系列有有较好的粘结性、可塑性和干强度等特点。有研 究人员在室内从数十种分水剂中选出三种，按有效性与 低成本原则，重点对 PAN 分水剂作了详细的实验研究。 PAN分水剂为晶体层状结构，在吸水时，晶层底面间距 加大，使许多水份进入晶体内，起到储存的作用，这部 分水在固化过程中参与水化反应，对后期固化物强度做 出贡献。 PAN 分水剂具有分水速度快、吸水量大、体系 温度稳定等特点。实验装置如图。吸水速度测定采用称 重并计算绘出吸水曲线，体系温度维持在20℃。
三、含油污泥处理方法分类及优缺点
1、含油污泥的机械脱水技术 经重力沉降脱水后的含油污泥是黑色粘稠状液体（含水率 一般小于96%），称为污泥浓缩液，其年产量往往达万吨 以上，必须进行机械脱水减容。污泥脱水前，须进行调质。 (1) 污泥的调质 污泥脱水过程实际上是污泥的悬浮粒子群和水的相对运动， 而污泥的调质则是通过一定手段调整固体粒子群的性状和 排列状态，使之适合不同脱水条件下的预处理操作。污泥 调质能显著改善脱水效果，提高机械脱水性能。
固化剂的作用是将含油污泥中的有害物质（污油、有害气 体等）固定或锁在惰性物质中，经稳定化和固化使有害物 质渗透性和溶出率大大降低，并形成一定的机械强度，便 于排放，不泄漏污染，从而达到环保要求。固化剂是一种 气硬性材料，当与含油污泥接触反应后形成可塑性，但在 较短时间内又失去塑性，逐步形成坚硬的固体。固化剂通 过化学反应将含油污泥中的有害成分吸收稳定在固化剂的 晶体中，再由吸油剂及分水剂的综合作用，完成对含油污 泥的无害化处理。
堆肥的反应器一般为圆柱形，也有立方体形，由绝缘镀锌 铁板、碳钢或其它材料制成。容器体积有大有小，从几十 升到十几立方米甚至更大。为增加堆肥的疏松程度，加入 一定比例的填充剂，填充剂可以是泥炭、树皮、木屑、草 或其他物质，堆制的同时加入一定的肥料，可以是无机的 氮、磷、钾肥。堆好后，定期搅拌，定期检测堆肥的温度， 产生的二氧化碳量或细菌总数，以了解堆肥的进行状况。 同时要定期检测 N、 P的含量，如果量不足了，则要补加， 以满足微生物降解的需要。并定期测定油含量，以了解最 终处理效果。处理过程一般在开始时温度较低，随过程的 进行温度逐渐升高，可达到 50 － 60℃，然后温度逐渐下降， 二氧化碳量或细菌也会有类似起伏，油含量会持续下降， 但如果受外界温度影响，上述变化可能并不典型。
2、脱水泥饼的热处理和热解吸技术 热处理和热解吸技术是 90 年代初国外迅速发展并获得 应用的工艺。主要有包含低温（ 107 － 204℃） — 高温 （ 357 － 510℃）加热蒸发 — 冷凝步骤的含油污泥处理 工艺、利用锅炉排放热废气干燥含油泥饼及热解吸工 艺。该热解吸工艺是在一个装有叶片转子的反应器中， 把污泥从 299℃加热至 399℃，并通入蒸汽，使烃类在 复杂的水合和裂化反应中分离，并冷凝回收。这些工 艺都能从泥饼中回收油，并使泥渣达到直接填埋的要 求。
污泥和其他废弃物在进入反应器处理之前，先装在进料罐中，该罐 配有搅拌和营养注入系统。反应器为一常压储罐，是处理过程的中 心。罐的上部是圆顶覆盖，内部有特制的隔断，将罐功能性的划分 为两个操作间，上部是反应间，污泥在这里脱水，固性物存留一段 时间，其中的有机组分被微生物降解掉。反应间的特有结构是搅拌 器，它卸下污泥，阻止在废物、生物有机体和支持介质组成的反应 床体内形成无氧的死角，下部作为气/液与固体的分离间，这个区间 与反应间以暗道层分开，以阻止固体的通过，使气/液与固体分开。 处理好的废弃物、微生物和支持介质由固体输送系统输送至相邻的 分离罐。分离罐的底部为锥形，该罐也用来将处理过的固体物运出 进行检测或存放被运到其它处理设备中去的固体物。输送系统的一 部分用于将废弃物、微生物和支持介质运回到反应间，这样可以控 制固形物的停留时间和微生物的数量。
3、脱水泥饼的生物处理技术 据文献报道，如进料中的碳环化合物、芳烃和油的浓 度控制在合适范围内，则生物处理的运行成本比焚烧 处理费用低40%；只要在生物反应器内保持合适的pH 值、足够的溶解氧和营养盐浓度以及良好的混合状态， 绝大多数有机物都能被降解，而逸出的少量有机物也 容易用活性炭吸收。 下图为某炼油厂的污泥生物处理系统示意图：
吸油剂的加入有利于将油污纳入到毛细孔中，使固化剂 封闭作用进一步提高，同时它也起到骨架的作用，使固 化剂硬度增加，提高后期固化物的强度。吸油剂的机理 是靠原料的大比面积和较强吸附能力，将分水后的污染 物吸入微孔中，在固化剂的激发作用下，发生化学反应， 并通过固化剂将吸入微孔中的污染物封闭起来。增强剂 的加入进一步提高了固化物的后期强度，降低粘度，调 整固化物的初凝时间，便于现场工艺操作。
含油污泥和一般污泥的可滤性比较 污泥名称 比阻/（cm/kg） 含油污泥 1000 一般污泥 25
可压缩性系数
15
0.75
用投加絮凝剂的化学调节法，就能使一般污泥中的悬浮微 粒凝聚并顺利进行脱水。但对于含油污泥来说，还必须加 上破乳剂和加热等其它强化手段。



含油污泥调质方法的选择要考虑以下三个问题：①含油 污泥的性质和特点；②要适应所有脱水机械的性能；③ 脱水泥饼如何处理或利用。 含油污泥调质分为两个步骤：首先以适当方式投加石灰、 煤粉等固体粉末调节剂，并混合均匀；其次再投加有机 絮凝剂，这样才能顺利进行含油污泥的脱水。 用硅藻土，石灰和飞灰等微细粉末作为调节剂，可以使 变形的含油污泥粒子形成有刚性的污泥骨架，使泥饼呈 毛细结构，从而提供更多的微细水流通道。此外，这些 固体粉末调节剂还能增加污泥粒子和水相的密度差，有 利于机械脱水。
使用上述两步调质技术，在带式压滤机上对含油污泥的脱 水除油工艺是将机内分重力区、楔区和压力区3个区域。 调质污泥送入后，先在重力区脱除大部分水；接着在楔 区与溶液混合，以提高絮凝体的抗压能力；最后进入压 力区，脱除约 80%的油。其脱水效果是：含油污泥含固 体12%，油20%和水68%，滤后液体中含固体 1.5%，油 13.7% 和水 84.8% ；滤饼中含固体 45.8% ，油 11.7% 和水 42.7%。
由于含油污泥粘度高，过滤比阻大，多数污泥粒子属 “油性固体”（如沥青质、胶质和石蜡等），质软。随 着脱水的进行，滤饼粒子变形，进一步增加了比阻。而 且在过滤过程中，这些变形粒子极易粘附在滤料上，堵 塞滤孔；在离心脱水时，还因其粘度大，乳化严重， 固 — 固 —液粒子间粘附力强和密度差小等原因导致分离 效果差。 Jonathan Zall 等人曾分别研究过一般市政污水 处理厂的污泥和含油污泥的过滤脱水性能。他们测定了 含油 3% ，含总悬浮固体 4% 的含油污泥（浮渣）和含总 悬浮固体 1%－ 2% 的一般污泥的比阻和可压缩系数，证 实含油污泥与一般污泥相比，其比阻大 40 倍，其可压缩 性系数大20倍，如表所示。
污泥生物处理工艺流程
含水50%的泥饼被输送到一台生物反应罐中。罐内通入氧或 空气，同时进行机械搅拌，并不断加入氨和磷酸等营养物质， 以促进好氧微生物的生长，使其最终转化为二氧化碳和水， 处理后的残液进入罐中浓缩，在加入石灰后，再次进行离心 脱水，最终泥饼能直接填埋。该技术处理效果好，作业安全 （常温常压），经济合理，在提高氧利用率、降低药品消耗 和改进泥饼脱油效果等方面仍有降低成本的潜力。 生物处理法需将含油污泥混以松散剂、肥料和培菌液，经常 翻动并自然通风，历时41天才能将97%的石油烃生物降解， 该方法的缺点是处理周期长，油资源不能得到回收利用。
调质方法的选择应在测试含油污泥性质的基础上进行。在 含油量大于 10%时，易用亲水性表面活性剂；含油量大于 4%时，易用亲油性表面活性剂。使用前者时，分离后水和 固体在下层，而油在上层；用后者时，下层为含油固体， 而上层为水（水层中均含有可溶性油和为乳化油）。
(2) 机械脱水
要使含油污泥的机械脱水效果好，还应按具体情况和要求 选择污泥脱水机械和设计脱水系统，包括污泥性质的测试、 脱水机械及其参数的选择等。目前使用的脱水机械主要有 带式压滤机和卧螺旋沉降式离心机。
5、土地耕作法 土地耕作法是用土地耕作处理含油污泥的一种方法。微生 物能降解石油组分的能力在一个世纪以前就为人们所共识。 土壤中自然存在的微生物将含油污泥中废油、有机物降解， 产生诸如醇、酚、酯、醛、酮和脂肪酸等中间产物，最终 被转化为二氧化碳、水及细胞物质，并增加土壤腐殖质含 量。 该方法大致做法是：将含油污泥撒在预处理的场地上铺成 10-15cm薄层，用耕犁将其与土壤混合，放置干燥约一周左 右，加入肥料，然后用于圆盘犁耙入土壤中，靠土壤中的 自有微生物把有机物、油分散成终态产物 — 二氧化碳和水。
为减少固体粉末调节剂的投加量，可采用滤饼部分回流到 含油污泥调节段的工艺。要通过调质—机械脱水使含油污 泥实现油—水—固（无机固体）的三相分离，关键是使其 中粘度大的吸附油解析和破乳。为促使油从固体粒子表面 分离，加入合适的电解质可增加系统的电荷密度，使它们 取代油组分优先吸附在粒子表面，并使粒子更分散，为油 从固体颗粒表面脱附创造更好的条件。通过投加表面活性 剂，稀释剂（葵烷等），电解质 (NaCl溶液)或破乳剂（阴 离子或非离子），润湿剂（可增加固体微粒表面和水的亲 和力）和pH值调节剂等，并辅以加热减粘（最佳为50℃以 上）等调质手段，实现水—油—固三相分离。
卧螺旋沉降式离心机具有设备紧凑，占地面积小，调节 剂耗量少和处理效率高等优点，已得到越来越广泛的应 用。要获得好的分离效果和水质好的离心液（悬浮物浓 度低），则在对含油低的污泥脱水时，应使泥中的少量 油最终进入泥饼，即离心因数小，一般取 1000 ；反之， 要求泥饼含油尽量低时，离心因数宜大，一般取 2500 － 2700 ；此外，还必须注意离心机的离心因数、泥饼层厚 度和污泥停留时间的平衡和调节。