分析油氣田廢水污泥脫水處理工藝流程優(yōu)化研究

陸如林 曹戰(zhàn)平 王新剛 胡懋榮

摘 要：隨著油氣田開采力度的加強(qiáng)，其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水污泥也越來(lái)越多，做好其脫水處理工作對(duì)提高油氣生產(chǎn)效率，保護(hù)生態(tài)環(huán)境有著重要意義。但是污泥中含有大量的微生物、藻類等有機(jī)物質(zhì)以及大量的難以測(cè)定的膠體粒子，因此處理難度較高，對(duì)其處理工藝流程進(jìn)行優(yōu)化，就是根據(jù)當(dāng)前污泥特性選擇更有效的藥劑，判斷其脫水性能指標(biāo)等?；诖?，本文就油氣田污泥脫水處理工藝流程的優(yōu)化進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：油氣田廢水;污泥脫水處理;工藝流程

污泥的處理與處置能夠使含有病原微生物散發(fā)出惡臭的腐化物質(zhì)數(shù)量減少并使其分解，通過對(duì)其脫水處理工藝流程進(jìn)行優(yōu)化，能夠進(jìn)一步提高污泥脫水效率，縮短污泥干化周期，為后續(xù)運(yùn)輸和處理創(chuàng)造必要的條件。

1 油氣田廢水污泥

油氣田開發(fā)產(chǎn)生的污泥來(lái)源于油氣田生產(chǎn)廢水產(chǎn)生過程，包括油氣田生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污泥、天然氣凈化生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的活性污泥、煉油化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污泥，其具有干化周期長(zhǎng)、含水率高、體積大、堆放、運(yùn)輸困難等特點(diǎn)。油氣田廢水污泥是由多種微生物形成的菌膠團(tuán)與其吸附的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物組成的集合體，其中含有大量水分和植物生長(zhǎng)發(fā)育所需的氮、磷、鉀及維持植物正常生產(chǎn)發(fā)育的多種微量元素和能改良土壤結(jié)構(gòu)的有機(jī)質(zhì)，以及對(duì)人體有害的化學(xué)物質(zhì)和病毒細(xì)菌，在一般情況下，干化池或濕污泥池中0.1～0.3m厚度的污泥當(dāng)其含水率由98%下降至65%～75%時(shí)，自然干化周期大致是春季30天，夏季10天，秋季15天，冬季20天。對(duì)油氣田的廢水污泥進(jìn)行脫水處理能夠縮小其占地面積，減少對(duì)環(huán)境的污染，方便后續(xù)的運(yùn)輸與處置工作。傳統(tǒng)的廢水污泥脫水處理工藝包括污泥濃縮、泥穩(wěn)定和污泥脫水等方法，在減少少各種病原體、消除討厭的氣味、減少液體和固體的數(shù)量、抑制腐化等方面發(fā)揮著重要的作用。當(dāng)前油氣田廢水污泥日產(chǎn)量較大，為防止污泥造成的二次污染及保證污水處理廠的正常運(yùn)行和處理效果，必須要加強(qiáng)對(duì)污泥脫水處理的工藝流程的優(yōu)化，從而進(jìn)一步提高污泥脫水效率，縮短污泥干化周期。

2 污泥特性測(cè)試

在本次污泥特性測(cè)試中所選取的樣本有某井油氣田廢水、甲醇生產(chǎn)廢水、天然氣凈化廢水處理過程中產(chǎn)生的不同污泥，并才有相應(yīng)的技術(shù)手段對(duì)其特性進(jìn)行測(cè)試。污泥特性測(cè)試主要包括污泥容重、污泥含水（液）率、污泥含固率、揮發(fā)性固體含量、灰分含量、pH值等。

3 脫水劑選擇方法

3.1 常用脫水劑類型

常用脫水劑有無(wú)機(jī)類脫水劑（聚合氯化鋁、三氯化鐵、硫酸亞鐵、活性硅膠、石灰、氧化鎂及硫酸鋁鉀等）;有機(jī)類脫水劑（陽(yáng)離子、陰離子、非離子高分子聚合體等）。

3.2 脫水劑選擇方法

首先將污泥樣品靜止1h，大部分污泥已經(jīng)沉淀的情況下單獨(dú)使用高分子聚合體脫水劑進(jìn)行處理;其次使用具有代表性的陰離子、陽(yáng)離子、非離子等高分子聚合體脫水劑進(jìn)行試驗(yàn)并選出能夠產(chǎn)生穩(wěn)定絮狀物的脫水劑;最后就可以在所選擇的脫水劑中選擇2～3種具有最佳沉淀速度、透明度和污泥濃縮效果的脫水劑。

4 污泥脫水劑的投加工藝條件試驗(yàn)

4.1 脫水劑加入順序

在藥劑投加量確定后，固定投加間隔時(shí)間，依次交換選定藥劑的加入順序，觀察脫水劑加入順序?qū)δ坌Ч挠绊?。一般先加無(wú)機(jī)試劑，再加陰離子有機(jī)高分子絮凝劑，最后再加陽(yáng)離子有機(jī)高分子絮凝劑。

4.2 脫水劑投加間隔時(shí)間

在藥劑投加順序及投加量固定情況下，改變加藥間隔時(shí)間（共進(jìn)行15s、30s、45s和60s 4種時(shí)間間隔試驗(yàn)），觀察其對(duì)凝聚效果的影響。

5 污泥最佳脫水工藝流程

依據(jù)脫水實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以選擇效果最好的脫水機(jī)和脫水方式，并以此對(duì)四種污泥脫水處理工藝進(jìn)行優(yōu)化。

5.1 某井站污泥脫水處理工藝流程及選取參數(shù)

由于污泥中無(wú)機(jī)含量較高，因此采用真空脫水能力比重力脫水能力高8倍，因此采用真空脫水，使用的真空脫水裝置的有效容積應(yīng)為9m3，負(fù)壓為45kPa。據(jù)調(diào)查，該井站平均日產(chǎn)污泥量0.775m3，10天的量為7.75m3。按照處理要求，每隔十天進(jìn)行ICI污泥脫水處理，其中污泥調(diào)質(zhì)濃縮槽的有效容積應(yīng)為8m3，將污泥泵入調(diào)質(zhì)濃縮槽后，按照先后順序往里添加脫水劑。首先需要添加5.19kg無(wú)機(jī)絮凝劑聚合氯化鋁，對(duì)其進(jìn)行攪拌，15s后再添加46.5g有機(jī)高分子絮凝劑陰離子聚丙烯酰胺，進(jìn)行攪拌，30s以后再加入FO4190SH：46.5g。以上脫水劑都需要配制成5%水溶液投加。最后進(jìn)行充分的攪拌以后放入空脫水裝置靜止脫水即可，直至濾餅含水率達(dá)到53%以下。

5.2 凈化（Ⅰ）污泥脫水處理流程及選取參數(shù)

此次處理采用真空脫水，真空脫水裝置的有效容積應(yīng)為2m3，負(fù)壓為45kPa。10天進(jìn)行一次污泥脫水，污泥量為0.695m3。污泥調(diào)質(zhì)濃縮槽的有效容積應(yīng)為1m3。污泥泵入調(diào)質(zhì)濃縮槽后，按照先后順序往里添加脫水劑。首先需要添加0.465kg無(wú)機(jī)絮凝劑氧化鎂，對(duì)其進(jìn)行攪拌，15s后再添加4.17g有機(jī)高分子絮凝劑陰離子聚丙烯酰胺，進(jìn)行攪拌，30s以后再加入4.17g有機(jī)高分子絮凝劑陽(yáng)離子聚丙烯酰胺，以上脫水劑中無(wú)機(jī)絮凝劑氧化鎂需要配制成5%水溶液投加，而有機(jī)高分子絮凝劑陰離子聚丙烯酰胺和有機(jī)高分子絮凝劑陽(yáng)離子聚丙烯酰胺需要配制成0.1%水溶液投加。最后進(jìn)行充分的攪拌以后放入空脫水裝置靜止脫水即可，直至濾餅含水率達(dá)到80%以下。

5.3 凈化（Ⅱ）污泥脫水處理流程及選取參數(shù)

按照日處理污泥量4.87m3，污泥調(diào)質(zhì)濃縮槽的有效容積應(yīng)為6m3。污泥干化池底面積應(yīng)為10m2，池高0.7，有效容積6m3。按照先后順序往里添加脫水劑。首先需要添加97.4kg加水泥粉，充分?jǐn)嚢韬笤倬腿?.262kg無(wú)機(jī)絮凝劑氧化鎂，攪拌反應(yīng)15s以后在加入38.96g有機(jī)高分子絮凝劑陰離子聚丙烯酰胺，在進(jìn)行攪拌并反應(yīng)30s以后加入38.96g有機(jī)高分子絮凝劑陽(yáng)離子聚丙烯酰胺。以上脫水劑中，加水泥粉、無(wú)機(jī)絮凝劑氧化鎂需要配制成5%水溶液投加，而有機(jī)高分子絮凝劑陰離子聚丙烯酰胺和有機(jī)高分子絮凝劑陽(yáng)離子聚丙烯酰胺需要配制成0.1%水溶液投加。最后進(jìn)行充分的攪拌以后泵入污泥干化池自然脫水。直至濾餅含水率達(dá)到80%以下。

5.4 甲醇污泥脫水處理流程及選取參數(shù)

甲醇污泥的日產(chǎn)量相對(duì)較少，一般200天左右才會(huì)產(chǎn)出0.785m3，因此一般會(huì)多次收集，然后集中脫水處理。此次處理采用真空脫水，真空脫水裝置的有效容積應(yīng)為2m3，負(fù)壓為45kPa。污泥調(diào)質(zhì)濃縮槽的有效容積應(yīng)為1m3。污泥泵入調(diào)質(zhì)濃縮槽后，按照先后順序往里添加脫水劑。首先需要添加0.525kg無(wú)機(jī)絮凝劑聚合氯化鋁，對(duì)其進(jìn)行攪拌，15s后再添加4.17g有機(jī)高分子絮凝劑陽(yáng)離子聚丙烯酰胺，其中無(wú)機(jī)絮凝劑聚合氯化鋁需要配制成5%水溶液投加，有機(jī)高分子絮凝劑陽(yáng)離子聚丙烯酰胺需要配制成0.1%的水溶液投加。最后進(jìn)行充分的攪拌以后放入空脫水裝置靜止脫水即可，直至濾餅含水率達(dá)到80%以下。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，油氣田生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水污泥對(duì)環(huán)境影響較大，完善的處理工藝流程不僅會(huì)提高處理效果，也會(huì)提高其生產(chǎn)效率，通過以上實(shí)驗(yàn)可以針對(duì)污泥特性進(jìn)行針對(duì)性的處理，從而不斷優(yōu)化污泥處理工藝流程，對(duì)促進(jìn)油氣田生產(chǎn)發(fā)揮著重要的作用。

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