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一种新型含油污泥处理技术的研究及应用

一种新型含油污泥处理技术的研究及应用

1MZ天然气处理厂含油污泥处理工艺现状

1.1工艺流程简介

天然气净化装置排污、气田污水处理装置排污和污水罐等储罐排污通过污泥池汇集到泥水池,通过污泥提升泵转至泥水罐,通过搅拌混合处理后,加入絮凝剂,由泥浆泵输送到螺压脱水机进行脱水处理,处理后的泥饼集中拉运,处理后的污水进入卸车池进一步处理。

1.2存在问题梳理

MZ天然气处理厂气田含油污泥处理系统存在问题,获悉设备停运原因为两方面,一是絮凝剂与污泥成分不匹配,导致螺压脱水机运行效果差、脱水率低;二是设备年久失修,存在反冲洗系统不能正常运转、流量计计量不准确、滤网严重堵塞等问题,最终导致污泥处理系统无法正常投运。

1.3MZ天然气处理厂污泥处理工艺优化前期研究

筛选评价最佳药剂配方,并对污泥处理系统进行维护,出口污泥含水率可达79%,由于进料品质差,不能持续达标,因此急需寻找影响污泥处理效果的关键影响因素,为下步工艺优化指明方向。

1.4确定污泥处理效果关键影响因素

(1)MZ天然气处理厂污泥处理系统泥水罐中污泥沉积5年,致使污泥处于稠状状态(含水率89%左右),药剂污泥无法充分混合。

(2)含油污泥油份含量高(>2000mg/L),导致污泥以o/w、w/o以及悬浮固体组成的稳定的悬浮乳状液体系存在,使得絮凝剂无法对污泥进行有效絮凝;

通过前期研究及目前存在问题可以看出,进料污泥含水率低、油份高是影响含油污泥脱水效果的可能因素。需要逐一开展验证试验,找出制约含油污泥脱水机效果的关键因素。

1.4.1进料污泥含水率影响验证试验

为了研究含水率对污泥脱水性能的影响,现场开展稀释脱水试验研究,稀释后含油污泥进出口含水率差值小于稀释前含油污泥进出口含水率差值,因此进料污泥含水率低不是影响污泥脱水效果的关键因素。

1.4.2进料污泥油份影响验证试验

为了研究油份对污泥脱水性能的影响,室内开展除油脱水实验研究,随着凝析油含量的不断增加,污泥比阻不断增大,表明凝析油的进入影响污泥的脱水性能。因此进料污泥油份是影响污泥脱水性能的关键因素,为下步工艺优化指明方向。

2MZ天然气处理厂污泥处理工艺优化

2.1优化内容及目标

以前期研究为基础,关键影响因素为试验方向,开展MZ天然气处理厂气田污泥处理工艺优化研究。优化污泥处理工艺流程,并研制一套适合此种新工艺的加药方案,最终确保系统出口污泥含水率≤80%。

2.2工艺流程优化

2.2.1制定工艺优化思路

从前期研究工作得知,进料污泥油份高是影响螺压脱水机运行效果的关键因素,因此需要对进料污泥进行预处理,即进行除油处理。结合MZ天然气处理厂现状,选定污泥预处理工艺至关重要。本文的工艺优化思路拟定为污泥预处理(破稳除油)、污泥调质、机械脱水三大步。

2.2.2选定破稳除油工艺

目前国内外含油污泥除油的主要处理技术有:重力沉降__法、粗粒化除油法、破乳剂除油法、生化法、气浮除油法及化学氧化法等。其中重力沉降法及粗粒化除油法的典型代表设备立式除油罐及斜管除油器,通过现场应用得知,除油效果均不佳;破乳剂除油法适用于原油;生化法适用于生活污泥;通过技术调研,臭氧除油工艺完美呈现了气浮除油法与化学氧化法两种工艺的技术特点,可有效氧化降解有机污染物,使含油污泥中稳定的悬浮乳状液体系迅速脱稳,成功实现油、泥、水三相分离。因此污泥预处理工艺采用臭氧强氧化法脱除油泥稳定性并除油。

2.3药剂优化

由于引入臭氧破稳除油工艺,原有药剂配方已不适用,因此需重新优化药剂配方,以适用于此种气田含油污泥处理新工艺。

2.3.1制定药剂优化思路

药剂优化思路具体围绕确定药剂种类、加药量、加药顺序、加药时间间隔四个方面展开工作,通过开展现场及室内试验分别确定此四类关键量,最终确定加药方案。

2.3.2确定药剂种类

2.3.2.1药剂种类选择依据

含油污泥絮凝原理遵循破除污泥稳定性、增大污泥骨架、絮凝沉降三大步骤。通过分析得知,实现此三个步骤的解决方法依次为臭氧破稳除油工艺、支撑剂、絮凝剂,而臭氧破稳除油工艺及絮凝的关键因素为pH,因此初步确定药剂种类为pH调节剂、支撑剂及絮凝剂。

2.3.2.2药剂种类及功效

a)pH调节剂确定pH值的升高,有利于臭氧强氧化反应和絮凝剂的絮凝效果,常用碱性pH调节剂有CaO、NaOH。通过综合评价,CaO可作为主要pH调节剂,同时可作为辅助支撑剂,氧化钙遇水形成Ca(OH)2微溶物,PH调节空间受限,可采用NaOH弥补。

b)支撑剂确定选择堵漏剂、煤灰、锯末、石灰、云母以及复合硅藻土5种支撑剂开展室内实验,选择统一进料污泥含水率为95.12%,处理后含水率依次为81.07%、86.94%、82.21%、88.76%、86.25%、79.24%,复合硅藻土效果最佳,因此优选复合硅藻土作为污泥支撑剂。

c)絮凝剂确定选择SDW-01、SDW-02、SDW-03、SDW-04四种有机调理剂进行污泥调理,改变现场含油含醇污泥的脱水性能。通过实验结果筛选评价最佳污泥调理剂型号,实验结果表明SDW-03调理效果较佳,因此确定絮凝剂为SDW-03。2.3.3加药量确定

2.3.3.1CaO加药量

对进料污泥进行取样分析,结果为初始含水率为95%,初始油份为2425mg/L,固定絮凝剂的加量为1L/m3(污泥:药剂=1:1000),NaOH及复合硅藻土的加量为0,研究CaO加量对污泥脱水效果的影响。通过试验得知,当CaO加药量为2Kg/m3时,出口污泥含水率基本不变,约为80%,此时PH为10.5,臭氧破除油效果达到最佳,出口污泥油份为550mg/L,因此确定CaO加药量为2Kg/m3。

2.3.3.2NaOH加药量

固定絮凝剂的加量为1L/m3(污泥:药剂=1:1000),CaO加药量为2Kg/m3,复合硅藻土的加量为0,研究NaOH加量对污泥脱水效果的影响。通过试验得知,当NaOH加药量为3Kg/m3时,出口污泥含水率基本不变,约为77%,此时PH为12.5。因此确定NaOH加药量为3Kg/m3

2.3.3.3复合硅藻土加药量

确定为确定支撑剂种类及加药量,分别开展CaO/复合硅藻土组成的复合支撑剂、复合硅藻土单一支撑剂两种药剂配方优选试验。

a)开展CaO/复合硅藻土组成的复合支撑剂现场试验固定絮凝剂的加量为1L/m3(污泥:药剂=1:1000),CaO加药量为2Kg/m3,NaOH加药量为3Kg/m3,研究复合硅藻土的加量对污泥脱水效果的影响。通过试验得知,当复合硅藻土加药量为5Kg/m3时,出口污泥含水率基本不变,约为75%。若选择CaO/复合硅藻土组成的复合支撑剂,复合硅藻土最佳加药量为5Kg/m3

b)开展复合硅藻土单一支撑剂现场试验为了确保CaO/复合硅藻土组成的复合支撑剂、复合硅藻土单一支撑剂两个试验结果具有可比性,固定试验条件为污泥含水率从77%降至75%,絮凝剂的加量为1L/m3(污泥:药剂=1:1000),NaOH加药量为4Kg/m3,CaO加药量为0,研究单一支撑剂的加量对污泥脱水效果的影响。通过试验得知,复合硅藻土加药量为50Kg/m3时,出口污泥含水率可从77%降至75%。

c)最终支撑剂种类确定及加药量确定若选择复合硅藻土组成的单一支撑剂,1m3含油污泥绝干污泥量约为100Kg;若选择CaO/复合硅藻土组成的复合支撑剂,1m3含油污泥绝干污泥量约为57Kg,通过比较优选CaO/复合硅藻土组成的复合支撑剂,CaO最佳加药量为2Kg/m3,复合硅藻土最佳加药量为5Kg/m3。

2.3.3.4确定絮凝剂加药量

CaO加药量为2Kg/m3,NaOH加药量为3Kg/m3,复合硅藻土的加量为5Kg/m3,研究对絮凝剂的加量污泥脱水效果的影响,通过试验得知,当含油污泥:絮凝剂=1:1200时,出口污泥含水率基本不变,约为75%,。因此确定含油污泥与絮凝剂最佳配比为1:1200。

2.3.4确定加药顺序

为了进一步提高复配调理剂的调理效果,固定药剂种类及加药量,研究加药顺序对气田含油污泥脱水性能的影响,为现场含油污泥脱水试验的顺利完成奠定基础。按照含油污泥絮凝原理遵循破除污泥稳定性、增大污泥骨架、絮凝沉降三大步骤,一一剖析实现此三大步骤的工艺方法,进而找出各种工艺方法所需的药剂,最后得出该加药配方的加药顺序。

第一步:破除油泥稳定性。此种方法依靠臭氧破稳除油工艺,而影响该工艺的关键因素是PH,因此需要加入主要PH调节剂氧化钙,由于氧化钙属于微溶物,为了保证达到预期PH值,还需加入辅助PH值NaOH,按照前期研究加药量严格加入,最终使得PH达到10.5,确保臭氧破稳除油条件达到最佳;

第二步:增大骨架颗粒加入支撑剂可以有效增大骨架颗粒,通过前期研究优选CaO/复合硅藻土组成的复合支撑剂,第一步已加入CaO,按照前期研究结果,按量加入复合硅藻土;

第三步:絮凝沉降加入絮凝剂可以使通过前期工艺及相关药剂调理过的含油污泥有效絮凝,按量加入絮凝剂,使得气田含油污泥处于绝佳絮凝状态。

2.3.5确定加药时间间隔

为了进一步提高复配调理剂的调理效果,固定药剂种类、加药量及加药顺序,研究加药时间间隔对气田含油污泥脱水性能的影响,为现场含油污泥脱水试验的顺利完成奠定基础。由于氧化钙足以满足臭氧破稳除油的所需的PH,处于尽量降低强碱类物质对容器的腐蚀程度,氢氧化钠需在臭氧破稳除油工艺结束之后投加。经过以上分析,确定加药时间间隔关键点在于确定臭氧破稳除油反应时间(其中包含氧化钙溶解时间)、氢氧化钠溶解时间以及复合硅藻土的混合时间,通过现场试验得知氧化钙的充分溶解时间为10min,臭氧破稳除油的最佳反应时间为40min;其次加入氢氧化钠,有效溶解时间为5min;再次入复合硅藻土,通过现场观察,得出复合硅藻土的有效混合时间为10min;最后加入絮凝剂。

2.3.6确定最终加药方案

通过室内及现场试验多次筛选评价,最终确定加入CaO、NaOH、复合硅藻土、絮凝剂。

3现场试验及应用效果评价

3.1试验条件确定

本文开展了螺压脱水机、叠螺机及板框式压滤机三种机型的现场应用,且三种机型统一采用同一进料污泥、工艺流程及加药方案,以验证本项目研发的气田污泥处理新技术的可行性,同时可优选适合气田含油污泥的脱水机型。

3.2螺压脱水机现场试验

通过现场试验得知,螺压脱水机可将污泥含水率从97%左右降至73%~76%,效果显著。设备运行25min后滤网堵塞,出口污泥含水率约78%,需进行反冲洗;设备连续运行40h后滤网堵死约65%,出口污泥含水率约80%,需进行设备清理。

3.3叠螺机现场试验

通过现场试验得知,叠螺机可将污泥含水率从97%左右降至72%~75%,相较螺压脱水机,叠螺机具有脱水效果更优,不易堵塞等优点。设备运行60min滤水污浊,出口污泥含水率约78%,需进行反冲洗;由于叠螺片不易堵塞,可在处理厂年检期间进行设备清理。

3.4板框式压滤机现场试验

板框式压滤机可将污泥含水率从97%左右降至66%~77%,脱水效果最佳,但考虑间歇运行、人工劳动强度大等因素,推广前景不容乐观。

4结论及认识

(1)影响MZ天然气处理厂污泥处理效果的关键因素为进料污泥油份高,经臭氧破稳除油工艺处理后。油份从2000余mg/L降至550mg/L,使得污泥絮凝效果大大提升;

(2)现场试验表明,臭氧破稳除油+絮凝+机械脱水工艺方案可行,系统出口污泥含水率可从97%左右降至72%~76%。同时优选评价脱水机型,建议MZ天然气处理厂采用螺压脱水机,新建处理厂采用叠螺机;

(3)制定了一套适合此种新工艺的加药方案,污泥絮凝效果显著。并通过试验摸索出一套适合MZ天然气处理厂工艺改造后的运行管理制度。

版权声明|来源:《化学工程与装备》,作者:马春稳等,版权归原作者所有。
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