油田污泥離心脫水減量處理現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)
行業(yè)動(dòng)態(tài)
大規(guī)模推廣聚驅(qū)采油技術(shù)增加了油井采出液攜砂量及懸浮物含量，造成污水處理系統(tǒng)負(fù)荷大，處理后水質(zhì)不達(dá)標(biāo)等問題。為保證水質(zhì)達(dá)標(biāo)，油田生產(chǎn)中縮短清淤周期，污水系統(tǒng)采用連續(xù)排泥工藝，有效緩解了采出液攜砂量大幅度增加帶來的問題。但污水系統(tǒng)連續(xù)排出的污泥中含水率高達(dá)90%以上，導(dǎo)致污泥存積、拉運(yùn)和后續(xù)處理的量顯著增大。常用的后續(xù)污泥無害化處理方法有超聲波法、焚燒法、熱解法、萃取法等，這些處理方法的成本較高，因此，需要對(duì)連續(xù)排泥工藝產(chǎn)生的污泥進(jìn)行減量化處理，減少拉運(yùn)費(fèi)用和后續(xù)處理的處理量，保障無害化處理裝置高效運(yùn)行。
油田污水站具有數(shù)量多、分布遠(yuǎn)的特點(diǎn)，綜合考慮處理量、能耗、費(fèi)用，選用調(diào)質(zhì)-機(jī)械分離法進(jìn)行污泥減量化處理。該方法通過調(diào)整污泥固體粒子群的性狀和排列狀態(tài)，使之適合機(jī)械分離處理以改善脫水效果，在污泥含水率為30%～70%的工程中應(yīng)用良好。但是污水系統(tǒng)連續(xù)排出的污泥含水率高達(dá)90%，因此，需要對(duì)工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)，并通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)得到影響因素對(duì)減量效果的作用規(guī)律，優(yōu)化工藝參數(shù)。
1 油田污泥離心脫水減量處理工藝
根據(jù)臥螺離心機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理及效率影響因素，設(shè)計(jì)了油田污泥離心脫水減量處理工藝。人工清淤中通過加壓鍋爐熱水射流剝離含油污泥，排放至沉降罐外的緩沖水池，緩沖水池內(nèi)的沉沒泵將高含水污泥泵送至調(diào)質(zhì)攪拌罐內(nèi)進(jìn)行加熱、攪拌、勻化，加入絮凝劑使污泥中的懸浮物及固體進(jìn)行絮凝，減輕高速離心運(yùn)動(dòng)中固相的破碎分散，調(diào)質(zhì)罐內(nèi)的攪拌可以顯著減少藥劑的用量。采用螺桿泵替代離心泵輸送污泥，防止破壞絮團(tuán)。離心處理后，污泥中的水相進(jìn)入回收水池，濃縮減量后的污泥裝車外運(yùn)。
2 工藝參數(shù)對(duì)減量效果的影響
2.1 轉(zhuǎn)速對(duì)減量效果的影響
調(diào)整離心機(jī)的轉(zhuǎn)速，以處理后污泥含水率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，在進(jìn)泥量保持一定（8m3/h）的條件下，為了確保轉(zhuǎn)速與樣品對(duì)應(yīng)，在調(diào)整轉(zhuǎn)速10min后取樣。具體工藝參數(shù)：轉(zhuǎn)速為2000～2600r/min，差速為9.5r/min，加藥量為175g/m3，溫度為45℃。
試驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)轉(zhuǎn)速在2031～2437r/min的范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速越高分離效果越好，泥出口含水越少。但并不是轉(zhuǎn)速越高越好，含油污泥不易沉降，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過2437r/min后，出泥中含水率升高。這是因?yàn)楹臀勰嗍且环N通過架橋作用和范德華力將高分子絮凝劑、固相和含油膠粒絮凝在一起的膠合物，在過高轉(zhuǎn)速作用下分開的結(jié)果。雖然三者作為整體，密度略大于油水混合物。然而作為單相，含油較高的膠粒的密度小于高分子絮凝劑的密度，因此，當(dāng)離心機(jī)轉(zhuǎn)速增大，由密度差引起的離心力隨之增大。當(dāng)離心力大于相對(duì)穩(wěn)定的膠合物內(nèi)部組成之間的架橋作用和范德華力合力時(shí)，絮凝作用減弱，膠合物失穩(wěn)破壞。因而出現(xiàn)轉(zhuǎn)速過高，處理效果變差的現(xiàn)象。
2.2 差速對(duì)減量效果的影響
離心機(jī)主要通過轉(zhuǎn)鼓和螺旋輸送器的差速推動(dòng)固相實(shí)現(xiàn)固液分離。在轉(zhuǎn)速為2370r/min，加藥量為175g/m3，溫度為45℃，差速為9～11.5r/min的工藝參數(shù)下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。
試驗(yàn)結(jié)果顯示：隨著差速的增加，離心處理后的污泥出現(xiàn)含水率升高的現(xiàn)象，當(dāng)差速在9～10.5r/min范圍內(nèi)，變化較快，超過10.5r/min后，變化較慢。這是由于差速的大小影響離心機(jī)排固量的大小，差速過高時(shí)，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)流體的擾動(dòng)作用加強(qiáng)，會(huì)增大流體對(duì)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁沉積固相的沖刷，影響分離效果。因此，差速應(yīng)該保持在較低水平。
2.3 加藥量對(duì)減量效果的影響
絮凝劑CPAM的投加可以使污泥中分散的物質(zhì)絮凝，增強(qiáng)離心作用下的液固分離效果。在轉(zhuǎn)速為2377r/min，差速為9.7r/min，溫度為45℃，加藥量為150～275g/m3的條件下進(jìn)行試驗(yàn)。污泥中的固相和含油膠粒通常帶有負(fù)電荷，相互排斥，加入絮凝劑后，降低了粒子電位，使粒子相互吸引形成絮團(tuán)。同時(shí)絮凝劑本身的吸附架橋作用又將大量的絮團(tuán)吸附形成了更大的絮團(tuán)，在離心作用下固相下沉。
試驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著加藥量的增加，處理后的污泥含水率下降。在加藥量由150g/m3增加到225g/m3時(shí)，污泥含水率隨加藥量的增加急劇降低。加藥量在225～275g/m3之間含水率降低緩慢。
2.4 溫度對(duì)減量效果的影響
溫度對(duì)水質(zhì)粘度和絮凝劑的作用具有一定的影響，在轉(zhuǎn)速為2392r/min，差速為9.5r/min，加藥量為175g/m3，溫度為35～65℃的條件下進(jìn)行試驗(yàn)。
試驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著溫度的升高，處理后污泥含水率不斷下降，尤其是35～45℃范圍內(nèi)下降明顯。這是因?yàn)闇囟壬?，降低了水相黏度，同時(shí)減弱了界面膜強(qiáng)度，使更多的水滴和含油膠粒分開。溫度升高加劇了固相、含油膠粒的熱運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，增加碰撞機(jī)會(huì)，有利于固相、膠粒脫穩(wěn)凝聚。
綜上所述，溫度對(duì)污泥處理效果的影響主要是通過改變油水黏度和增加聚并頻率實(shí)現(xiàn)。隨著溫度的進(jìn)一步升高，含水率下降趨勢(shì)放緩。
3 工藝方案優(yōu)化
3.1 參數(shù)優(yōu)化
轉(zhuǎn)速、差速、加藥量、溫度4個(gè)因素的綜合作用決定了油田污泥離心脫水減量處理效果，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法優(yōu)化工藝方案。離心后的污泥含水率越低說明處理效果越好，轉(zhuǎn)速是影響離心處理效果的主要因素，其次是差速、溫度和加藥量。試驗(yàn)的較優(yōu)運(yùn)行方案是：轉(zhuǎn)速為2500r/min，差速為9r/min，加藥量為225g/m3，溫度為55℃。
3.2 工藝穩(wěn)定性分析
將工藝在較佳方案下連續(xù)運(yùn)行2h，每小時(shí)取樣5次，考察工藝運(yùn)行的穩(wěn)定性。離心機(jī)入口、出水口、出泥口取樣測(cè)試結(jié)果表明，排出的污泥物性參數(shù)平穩(wěn)，出泥口的含水率和含固率波動(dòng)較小。處理后，平均含水率從入口的97.37%下降到出泥口的59.17%，平均含固率從污泥入口的1.73%上升到出泥口的33.72%。離心機(jī)出水口和出泥口分流比范圍是24.14:1～33.19:1，對(duì)應(yīng)的污泥減量比例為96.02%～97.08%，達(dá)到了污泥減量的目的。
4 結(jié)論
（1）依托污水站現(xiàn)有工藝，以臥螺離心機(jī)為關(guān)鍵設(shè)備，與緩沖水池、沉沒泵、調(diào)質(zhì)罐、絮凝劑加藥裝置、回收水池等組合成一套油田污泥離心脫水減量處理工藝。
（2）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)分析減量工藝的影響因素，包括轉(zhuǎn)速、差速、加藥量和溫度。結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速越高，差速越低，絮凝劑加藥量大，溫度較高，有利于降低出泥口的污泥含水率。
（3）采用正交試驗(yàn)方法優(yōu)化得到較佳離心減量處理工藝參數(shù)為：轉(zhuǎn)速為2500r/min，差速為9r/min，加藥量為225g/m3，溫度為55℃。處理后，平均含水率從入口的97.37%下降到出泥口的59.17%，平均含固率從污泥入口的1.74%上升到出泥口的33.72%。工藝運(yùn)行穩(wěn)定，離心機(jī)出水口和出泥口分流比范圍是24.14:1～33.19:1，對(duì)應(yīng)的污泥減量比例為96.02%～97.08%，達(dá)到了污泥減量的目的。
