分析油气田废水污泥脱水处理工艺流程优化研究

陆如林 曹战平 王新刚 胡懋荣

摘 要：随着油气田开采力度的加强，其生产过程中产生的废水污泥也越来越多，做好其脱水处理工作对提高油气生产效率，保护生态环境有着重要意义。但是污泥中含有大量的微生物、藻类等有机物质以及大量的难以测定的胶体粒子，因此处理难度较高，对其处理工艺流程进行优化，就是根据当前污泥特性选择更有效的药剂，判断其脱水性能指标等。基于此，本文就油气田污泥脱水处理工艺流程的优化进行了分析。

关键词：油气田废水;污泥脱水处理;工艺流程

污泥的处理与处置能够使含有病原微生物散发出恶臭的腐化物质数量减少并使其分解，通过对其脱水处理工艺流程进行优化，能够进一步提高污泥脱水效率，缩短污泥干化周期，为后续运输和处理创造必要的条件。

1 油气田废水污泥

油气田开发产生的污泥来源于油气田生产废水产生过程，包括油气田生产过程中产生的污泥、天然气净化生产过程中产生的活性污泥、炼油化工生产过程中产生的污泥，其具有干化周期长、含水率高、体积大、堆放、运输困难等特点。油气田废水污泥是由多种微生物形成的菌胶团与其吸附的有机物和无机物组成的集合体，其中含有大量水分和植物生长发育所需的氮、磷、钾及维持植物正常生产发育的多种微量元素和能改良土壤结构的有机质，以及对人体有害的化学物质和病毒细菌，在一般情况下，干化池或湿污泥池中0.1～0.3m厚度的污泥当其含水率由98%下降至65%～75%时，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。对油气田的废水污泥进行脱水处理能够缩小其占地面积，减少对环境的污染，方便后续的运输与处置工作。传统的废水污泥脱水处理工艺包括污泥浓缩、泥稳定和污泥脱水等方法，在减少少各种病原体、消除讨厌的气味、减少液体和固体的数量、抑制腐化等方面发挥着重要的作用。当前油气田废水污泥日产量较大，为防止污泥造成的二次污染及保证污水处理厂的正常运行和处理效果，必须要加强对污泥脱水处理的工艺流程的优化，从而进一步提高污泥脱水效率，缩短污泥干化周期。

2 污泥特性测试

在本次污泥特性测试中所选取的样本有某井油气田废水、甲醇生产废水、天然气净化废水处理过程中产生的不同污泥，并才有相应的技术手段对其特性进行测试。污泥特性测试主要包括污泥容重、污泥含水（液）率、污泥含固率、挥发性固体含量、灰分含量、pH值等。

3 脱水剂选择方法

3.1 常用脱水剂类型

常用脱水剂有无机类脱水剂（聚合氯化铝、三氯化铁、硫酸亚铁、活性硅胶、石灰、氧化镁及硫酸铝钾等）;有机类脱水剂（阳离子、阴离子、非离子高分子聚合体等）。

3.2 脱水剂选择方法

首先将污泥样品静止1h，大部分污泥已经沉淀的情况下单独使用高分子聚合体脱水剂进行处理;其次使用具有代表性的阴离子、阳离子、非离子等高分子聚合体脱水剂进行试验并选出能够产生稳定絮状物的脱水剂;最后就可以在所选择的脱水剂中选择2～3种具有最佳沉淀速度、透明度和污泥浓缩效果的脱水剂。

4 污泥脱水剂的投加工艺条件试验

4.1 脱水剂加入顺序

在药剂投加量确定后，固定投加间隔时间，依次交换选定药剂的加入顺序，观察脱水剂加入顺序对凝聚效果的影响。一般先加无机试剂，再加阴离子有机高分子絮凝剂，最后再加阳离子有机高分子絮凝剂。

4.2 脱水剂投加间隔时间

在药剂投加顺序及投加量固定情况下，改变加药间隔时间（共进行15s、30s、45s和60s 4种时间间隔试验），观察其对凝聚效果的影响。

5 污泥最佳脱水工艺流程

依据脱水实验的结果可以选择效果最好的脱水机和脱水方式，并以此对四种污泥脱水处理工艺进行优化。

5.1 某井站污泥脱水处理工艺流程及选取参数

由于污泥中无机含量较高，因此采用真空脱水能力比重力脱水能力高8倍，因此采用真空脱水，使用的真空脱水装置的有效容积应为9m3，负压为45kPa。据调查，该井站平均日产污泥量0.775m3，10天的量为7.75m3。按照处理要求，每隔十天进行ICI污泥脱水处理，其中污泥调质浓缩槽的有效容积应为8m3，将污泥泵入调质浓缩槽后，按照先后顺序往里添加脱水剂。首先需要添加5.19kg无机絮凝剂聚合氯化铝，对其进行搅拌，15s后再添加46.5g有机高分子絮凝剂阴离子聚丙烯酰胺，进行搅拌，30s以后再加入FO4190SH：46.5g。以上脱水剂都需要配制成5%水溶液投加。最后进行充分的搅拌以后放入空脱水装置静止脱水即可，直至滤饼含水率达到53%以下。

5.2 净化（Ⅰ）污泥脱水处理流程及选取参数

此次处理采用真空脱水，真空脱水装置的有效容积应为2m3，负压为45kPa。10天进行一次污泥脱水，污泥量为0.695m3。污泥调质浓缩槽的有效容积应为1m3。污泥泵入调质浓缩槽后，按照先后顺序往里添加脱水剂。首先需要添加0.465kg无机絮凝剂氧化镁，对其进行搅拌，15s后再添加4.17g有机高分子絮凝剂阴离子聚丙烯酰胺，进行搅拌，30s以后再加入4.17g有机高分子絮凝剂阳离子聚丙烯酰胺，以上脱水剂中无机絮凝剂氧化镁需要配制成5%水溶液投加，而有机高分子絮凝剂阴离子聚丙烯酰胺和有机高分子絮凝剂阳离子聚丙烯酰胺需要配制成0.1%水溶液投加。最后进行充分的搅拌以后放入空脱水装置静止脱水即可，直至滤饼含水率达到80%以下。

5.3 净化（Ⅱ）污泥脱水处理流程及选取参数

按照日处理污泥量4.87m3，污泥调质浓缩槽的有效容积应为6m3。污泥干化池底面积应为10m2，池高0.7，有效容积6m3。按照先后顺序往里添加脱水剂。首先需要添加97.4kg加水泥粉，充分搅拌后再就如3.262kg无机絮凝剂氧化镁，搅拌反应15s以后在加入38.96g有机高分子絮凝剂阴离子聚丙烯酰胺，在进行搅拌并反应30s以后加入38.96g有机高分子絮凝剂阳离子聚丙烯酰胺。以上脱水剂中，加水泥粉、無机絮凝剂氧化镁需要配制成5%水溶液投加，而有机高分子絮凝剂阴离子聚丙烯酰胺和有机高分子絮凝剂阳离子聚丙烯酰胺需要配制成0.1%水溶液投加。最后进行充分的搅拌以后泵入污泥干化池自然脱水。直至滤饼含水率达到80%以下。

5.4 甲醇污泥脱水处理流程及选取参数

甲醇污泥的日产量相对较少，一般200天左右才会产出0.785m3，因此一般会多次收集，然后集中脱水处理。此次处理采用真空脱水，真空脱水装置的有效容积应为2m3，负压为45kPa。污泥调质浓缩槽的有效容积应为1m3。污泥泵入调质浓缩槽后，按照先后顺序往里添加脱水剂。首先需要添加0.525kg无机絮凝剂聚合氯化铝，对其进行搅拌，15s后再添加4.17g有机高分子絮凝剂阳离子聚丙烯酰胺，其中无机絮凝剂聚合氯化铝需要配制成5%水溶液投加，有机高分子絮凝剂阳离子聚丙烯酰胺需要配制成0.1%的水溶液投加。最后进行充分的搅拌以后放入空脱水装置静止脱水即可，直至滤饼含水率达到80%以下。

6 结语

综上所述，油气田生产过程中产生的废水污泥对环境影响较大，完善的处理工艺流程不仅会提高处理效果，也会提高其生产效率，通过以上实验可以针对污泥特性进行针对性的处理，从而不断优化污泥处理工艺流程，对促进油气田生产发挥着重要的作用。

参考文献：

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