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，其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水污泥也越來越多，做好其脫水處理工作對提高油氣生產(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)以及大量的難以測定的膠體粒子，因此處理難度較高，對其處理工藝流程進(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。基于此，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、含水率高、體積大、堆放、運輸困難等特點。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)物和無機(jī)物組成的集合體，其中含有大量水分和植物生長發(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，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，減少對環(huán)境的污染，方便后續(xù)的運輸與處置工作。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行和處理效果，必須要加強對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 污泥特性測試

在本次污泥特性測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)手段對其特性進(jìn)行測試。污泥特性測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、陽離子、非離子等高分子聚合體脫水劑進(jìn)行試驗并選出能夠產(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

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挠绊憽Ｒ话阆燃訜o機(jī)試劑，再加陰離子有機(jī)高分子絮凝劑，最后再加陽離子有機(jī)高分子絮凝劑。

4.2 脫水劑投加間隔時間

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

5 污泥最佳脫水工藝流程

依據(jù)脫水實驗的結(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無機(jī)絮凝劑聚合氯化鋁，對其進(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無機(jī)絮凝劑氧化鎂，對其進(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)高分子絮凝劑陽離子聚丙烯酰胺，以上脫水劑中無機(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)高分子絮凝劑陽離子聚丙烯酰胺。以上脫水劑中，加水泥粉、無機(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)量相對較少，一般200天左右才會產(chǎn)出0.785m3，因此一般會多次收集，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無機(jī)絮凝劑聚合氯化鋁，對其進(jìn)行攪拌，15s后再添加4.17g有機(jī)高分子絮凝劑陽離子聚丙烯酰胺，其中無機(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

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

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