罐底油泥特性分析及其除油处理工艺

张 雷，刘惠玲，王丽杰

（1. 哈尔滨工业大学 市政环境工程学院，黑龙江 哈尔滨 150090；2. 东北石油大学 地球科学学院，黑龙江 大庆 163318；3. 中国石油 大庆炼化公司质量检验部，黑龙江 大庆 163318）

罐底油泥特性分析及其除油处理工艺

张 雷1，2，刘惠玲1，王丽杰3

（1. 哈尔滨工业大学 市政环境工程学院，黑龙江 哈尔滨 150090；2. 东北石油大学 地球科学学院，黑龙江 大庆 163318；3. 中国石油 大庆炼化公司质量检验部，黑龙江 大庆 163318）

通过研究罐底油泥的理化性质，开发了适于处理罐底油泥的系列工艺：先采用调质技术提高罐底油泥流动性；再采用超声破乳降低油泥稳定性，改善油泥分离性能；最后采用卧式离心机对油泥进行离心分离处理。在复合型清洗剂加入量为800 mg/L、超声温度为60 ℃、超声功率为12 kW、超声时间为25 m in、离心温度为60℃、絮凝剂加入量为600 mg/L、离心机转速为2 200 r/min的条件下，系统稳定运行9 d，离心机出口泥中含油率低于2.00%，水中悬浮固体质量浓度低于170 mg/L，达到了对罐底油泥进行除油的目的。

罐底油泥；调质；超声破乳；离心分离；固体废物；废物处理

罐底油泥是油田地面处理系统中各类容器的清淤产物，呈黏稠状，颗粒细密，乳化严重。罐底油泥成分复杂，含有大量老化原油、蜡质、沥青质、胶体、固体悬浮物、细菌、盐类、酸性气体、腐蚀产物等，还包括生产过程中投加的大量絮凝剂、缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂等水处理剂。罐底油泥在水中很难实现多相分离，因而增加了处理难度和成本［1-2］。

本工作采用调质技术提高油泥流动性，采用超声破乳技术降低油泥稳定性、改善油泥分离性能，采用离心分离技术对油泥进行最终处理，处理后油泥的含油率小于2.00%，确保了后续生物、固化等工艺的正常运行。

1 实验部分

1.1 试剂和材料

实验用试剂均为分析纯。

实验用罐底油泥为中国石油大庆油田采油八厂脱水装置和沉降罐的清淤污泥。

1.2 工艺流程

罐底油泥处理工艺流程见图1。罐底油泥经储泥池由污泥泵提升至调质罐。经两级调质后进入超声脱稳装置，通过超声破乳技术降低油泥稳定性。超声脱稳装置出泥进入卧式离心机进行离心分离［3］，离心后油泥含油率控制在2.00%以下。离心机出口油泥进入进一步固化处理工艺。污水回流至储泥池，对油泥进行稀释。

图1 罐底油泥处理工艺流程

1.3 分析方法

含油率采用石油醚索氏抽提法测定［4］；含水率采用回流法测定［4］；含固率采用烘干法测定［4］。

2 结果与讨论

2.1 罐底油泥物性分析

罐底油泥外观见图2，物性参数见表1。

图2 罐底油泥外观

表1 罐底油泥物性参数 %

由图2可见，罐底油泥外观为黑色，黏稠状，颗粒细密。由表1可见，罐底油泥中萃取油和重质油质量分数高，含固率相对较低。说明油泥中轻质油组分挥发，部分胶质氧化形成沥青质。胶质、沥青质增加了油水乳化界面膜的强度，导致油泥中油水乳化严重。

罐底油泥经600 ℃灼烧后的外观见图3。由图3可见，罐底油泥经600 ℃灼烧后呈棕黄色块状聚结物，受力后粉碎成粉末状。经600 ℃灼烧后的罐底油泥颗粒粒径较小，平均粒径约为80 μm［5-7］。

图3 罐底油泥经600 ℃灼烧后的外观

2.2 调质技术研究

复合型清洗剂加入量对油泥含油率的影响见图4。由图4可见：增加清洗剂加入量对降低调质罐出口油泥含油率有一定效果；当清洗剂加入量为800 mg/L时，油泥在调质阶段含油率下降最大。

2.3 超声处理效果研究

超声处理罐底油泥主要是利用超声“空穴”作用降低油泥稳定性［8］，提高油破乳效果。在稳定气浮条件下，研究了不同超声温度、超声功率和超声时间对超声处理效果的影响。

超声温度对油泥含油率的影响见图5。由图5可见，当超声温度为60 ℃时，超声脱稳装置出口油泥含油率最低。这是因为升高温度可以降低油泥黏度，减小污油和固体颗粒的黏附应力；但温度过高会减小超声的空化作用，从而降低超声对污泥与污油间结合力的破坏作用。

超声功率对油泥含油率的影响见图6。

图4 复合型清洗剂加入量对调质处理罐底油泥效果的影响

图5 超声温度对油泥含油率的影响

图6 超声功率对油泥含油率的影响

由图6可见，在超声功率为12 kW时，超声脱稳装置出口油泥含油率最低。当超声功率过低时，超声强度降低，无法实现高效空化作用；而过高的超声功率会使污泥颗粒结构发生变化，导致污泥粒径变小， 从而提高污泥颗粒的比表面积，使含油污泥中的无机颗粒表面吸附大量污油，且无法通过气浮清洗去除。

超声时间对油泥含油率的影响见图7。由图7可见，当超声时间为25～30 m in时，超声处理罐底油泥的效果最好。经过一段时间的超声作用，污泥体系的絮状网络结构受超声振动产生的剪切作用而部分破碎成较小尺寸的网状絮体，从而破坏了原絮体之间强大的分子作用力，导致污泥黏度降低，油泥处理效果提高［9-10］。

图7 超声时间对油泥含油率的影响

2.4 离心分离效果研究

离心温度、絮凝剂加入量、离心机转速等离心分离工艺条件对离心分离效果的影响见图8～图10。由图8可见，当离心温度为60 ℃时，离心机出口泥中的含油率最低，为1.48%。由图9可见，当絮凝剂加入量为600 mg/L时，离心机出口水中悬浮固体质量浓度最低，为136 mg/L； 离心机出口泥中的含油率较低，为1.68%。由图10可见，离心机转速为2 200 r/m in时，离心机出口泥中的含油率最低，为1.47%。

图8 离心温度对离心分离效果的影响

图9 絮凝剂加入量对离心分离效果的影响

图10 离心机转速对离心分离效果的影响

综上所述，在离心温度为60 ℃、絮凝剂加入量为600 mg/L、离心机转速为2 200 r/m in的条件下，离心机出口泥中含油率为1.47%，水中悬浮固体质量浓度为136 mg/L。

2.5 稳定运行效果

在复合型清洗剂加入量为800 mg/L、超声温度和离心温度均为60 ℃、超声功率为12 kW、超声时间为25 min、絮凝剂加入量为600 mg/L、离心机转速为2 200 r/m in、干污泥处理量为2 m3/h的条件下，整个系统稳定运行9 d，罐底油泥处理效果见图11。由图11可见，系统稳定运行期间，离心机出口泥中含油率低于2.00%，水中悬浮固体质量浓度低于170 mg/L，达到了对罐底油泥除油的目的。经后续微生物处理可进一步降低污泥中的含油率，达到污泥无害化治理的目的。

图11 系统稳定运行时的罐底油泥处理效果

3 结论

a） 罐底油泥的物性分析结果表明：罐底油泥中萃取油和重质油质量分数高，导致油泥中油水乳化严重；罐底油泥经600 ℃灼烧后颗粒平均粒径为80 μm，颗粒粒径小。

b） 先采用调质技术提高罐底油泥流动性；再采用超声破乳降低油泥稳定性，改善油泥分离性能；最后采用卧式离心机对油泥进行离心分离处理。调质阶段，复合型清洗剂的最佳加入量为800 mg/L；超声阶段最佳工艺条件为超声温度60 ℃，超声功率12 kW，超声时间25 m in；离心分离阶段最佳工艺条件为离心温度60 ℃，絮凝剂加入量600 mg/L，离心机转速2 200 r/m in。

c）在最佳工艺条件下稳定运行9 d，离心机出口泥中含油率低于2.00%，水中悬浮固体质量浓度低于170 mg/L，达到了对罐底油泥除油的目的。

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Characteristics of Tank Bottom Oily Sludge and Its Oil-removing Treatment Process

Zhang Lei1，2，Liu Huiling1，Wang Lijie3

（1. School of Municiple and Environmental Engeering，Harbin Institute of Technology，Harbin Heilongjiang 150090，China；2. School of Earth Sciences，Northeast Petroleum University，Daqing Heilongjiang 163318，China；3. Quality Inspection Department，Daqing Refining and Chem ical Company，CNPC，Daqing Heilongjiang 163000，China）

Based on the research of physical and chem ical properties of tank bottom oily sludge，a series of processes for tank bottom oily sludge treatment were developed as follows：first，improving the fluidity of tank bottom oily sludge by conditioning technology；second，reducing the oily sludge stability and improving the sludge separation property by ultrasonic demulsification；Finally，separating oil and water from the oily sludge by horizontal centrifuge. Under the conditions of composite cleaning agent dosage 800 mg/L，ultrasonic temperature 60 ℃，ultrasonic power 12 kW，ultrasonic time 25 m in，centrifugalization temperature 60 ℃，flocculant dosage 600 mg/L，rotational speed 2 200 r/min and running time 9 d，the oil content of the sludge of the centrifuge export is less than 2.00%，the SS in the outlet water is less than 170 mg/L，and the purpose of oil-removal of the tank bottom oily sludge is achieved.

tank bottom oily sludge；conditioning；ultrasonic emulsion breaking；centrifugation；solid waste；waste treatment

TQ 116.2

A

1006-1878（2012）04 - 0334 - 05

2012 - 02 - 24；

2012 - 03 - 24。

张雷（1982—），男，辽宁省锦州市人，博士生，讲师，主要从事生活污水低温处理技术及油田采出水处理以及油泥污泥处理技术研究。电话 0459 - 6504757，电邮 zhlei162@126.com。

（编辑 王 馨）