石油圈
1MZ天然氣處理廠含油污泥處理工藝現狀
1.1工藝流程簡介
天然氣凈化裝置排污、氣田污水處理裝置排污和污水罐等儲罐排污通過污泥池匯集到泥水池，通過污泥提升泵轉至泥水罐，通過攪拌混合處理后，加入絮凝劑，由泥漿泵輸送到螺壓脫水機進行脫水處理，處理后的泥餅集中拉運，處理后的污水進入卸車池進一步處理。
1.2存在問題梳理
MZ天然氣處理廠氣田含油污泥處理系統存在問題，獲悉設備停運原因為兩方面，一是絮凝劑與污泥成分不匹配，導致螺壓脫水機運行效果差、脫水率低；二是設備年久失修，存在反沖洗系統不能正常運轉、流量計計量不準確、濾網嚴重堵塞等問題，最終導致污泥處理系統無法正常投運。
1.3MZ天然氣處理廠污泥處理工藝優化前期研究
篩選評價最佳藥劑配方，并對污泥處理系統進行維護，出口污泥含水率可達79%，由于進料品質差，不能持續達標，因此急需尋找影響污泥處理效果的關鍵影響因素，為下步工藝優化指明方向。
1.4確定污泥處理效果關鍵影響因素
（1）MZ天然氣處理廠污泥處理系統泥水罐中污泥沉積5年，致使污泥處于稠狀狀態（含水率89%左右），藥劑污泥無法充分混合。
（2）含油污泥油份含量高（＞2000mg/L），導致污泥以o/w、w/o以及懸浮固體組成的穩定的懸浮乳狀液體系存在,使得絮凝劑無法對污泥進行有效絮凝；
通過前期研究及目前存在問題可以看出，進料污泥含水率低、油份高是影響含油污泥脫水效果的可能因素。需要逐一開展驗證試驗，找出制約含油污泥脫水機效果的關鍵因素。
1.4.1進料污泥含水率影響驗證試驗
為了研究含水率對污泥脫水性能的影響，現場開展稀釋脫水試驗研究，稀釋后含油污泥進出口含水率差值小于稀釋前含油污泥進出口含水率差值，因此進料污泥含水率低不是影響污泥脫水效果的關鍵因素。
1.4.2進料污泥油份影響驗證試驗
為了研究油份對污泥脫水性能的影響，室內開展除油脫水實驗研究，隨著凝析油含量的不斷增加，污泥比阻不斷增大，表明凝析油的進入影響污泥的脫水性能。因此進料污泥油份是影響污泥脫水性能的關鍵因素，為下步工藝優化指明方向。
2MZ天然氣處理廠污泥處理工藝優化
2.1優化內容及目標
以前期研究為基礎，關鍵影響因素為試驗方向，開展MZ天然氣處理廠氣田污泥處理工藝優化研究。優化污泥處理工藝流程，并研制一套適合此種新工藝的加藥方案，最終確保系統出口污泥含水率≤80%。
2.2工藝流程優化
2.2.1制定工藝優化思路
從前期研究工作得知，進料污泥油份高是影響螺壓脫水機運行效果的關鍵因素，因此需要對進料污泥進行預處理，即進行除油處理。結合MZ天然氣處理廠現狀，選定污泥預處理工藝至關重要。本文的工藝優化思路擬定為污泥預處理（破穩除油）、污泥調質、機械脫水三大步。
2.2.2選定破穩除油工藝
目前國內外含油污泥除油的主要處理技術有：重力沉降__法、粗?；头?、破乳劑除油法、生化法、氣浮除油法及化學氧化法等。其中重力沉降法及粗?；头ǖ牡湫痛碓O備立式除油罐及斜管除油器，通過現場應用得知，除油效果均不佳；破乳劑除油法適用于原油；生化法適用于生活污泥；通過技術調研，臭氧除油工藝完美呈現了氣浮除油法與化學氧化法兩種工藝的技術特點，可有效氧化降解有機污染物，使含油污泥中穩定的懸浮乳狀液體系迅速脫穩，成功實現油、泥、水三相分離。因此污泥預處理工藝采用臭氧強氧化法脫除油泥穩定性并除油。
2.3藥劑優化
由于引入臭氧破穩除油工藝，原有藥劑配方已不適用，因此需重新優化藥劑配方，以適用于此種氣田含油污泥處理新工藝。
2.3.1制定藥劑優化思路
藥劑優化思路具體圍繞確定藥劑種類、加藥量、加藥順序、加藥時間間隔四個方面展開工作，通過開展現場及室內試驗分別確定此四類關鍵量，最終確定加藥方案。
2.3.2確定藥劑種類
2.3.2.1藥劑種類選擇依據
含油污泥絮凝原理遵循破除污泥穩定性、增大污泥骨架、絮凝沉降三大步驟。通過分析得知，實現此三個步驟的解決方法依次為臭氧破穩除油工藝、支撐劑、絮凝劑，而臭氧破穩除油工藝及絮凝的關鍵因素為pH，因此初步確定藥劑種類為pH調節劑、支撐劑及絮凝劑。
2.3.2.2藥劑種類及功效
a）pH調節劑確定pH值的升高，有利于臭氧強氧化反應和絮凝劑的絮凝效果，常用堿性pH調節劑有CaO、NaOH。通過綜合評價，CaO可作為主要pH調節劑，同時可作為輔助支撐劑，氧化鈣遇水形成Ca(OH)2微溶物，PH調節空間受限，可采用NaOH彌補。
b）支撐劑確定選擇堵漏劑、煤灰、鋸末、石灰、云母以及復合硅藻土5種支撐劑開展室內實驗，選擇統一進料污泥含水率為95.12%，處理后含水率依次為81.07%、86.94%、82.21%、88.76%、86.25%、79.24%，復合硅藻土效果最佳，因此優選復合硅藻土作為污泥支撐劑。
c）絮凝劑確定選擇SDW-01、SDW-02、SDW-03、SDW-04四種有機調理劑進行污泥調理，改變現場含油含醇污泥的脫水性能。通過實驗結果篩選評價最佳污泥調理劑型號，實驗結果表明SDW-03調理效果較佳，因此確定絮凝劑為SDW-03。2.3.3加藥量確定
2.3.3.1CaO加藥量
對進料污泥進行取樣分析，結果為初始含水率為95%，初始油份為2425mg/L，固定絮凝劑的加量為1L/m3（污泥：藥劑=1:1000），NaOH及復合硅藻土的加量為0，研究CaO加量對污泥脫水效果的影響。通過試驗得知，當CaO加藥量為2Kg/m3時，出口污泥含水率基本不變，約為80%，此時PH為10.5，臭氧破除油效果達到最佳，出口污泥油份為550mg/L,因此確定CaO加藥量為2Kg/m3。
2.3.3.2NaOH加藥量
固定絮凝劑的加量為1L/m3(污泥：藥劑=1:1000)，CaO加藥量為2Kg/m3，復合硅藻土的加量為0，研究NaOH加量對污泥脫水效果的影響。通過試驗得知，當NaOH加藥量為3Kg/m3時，出口污泥含水率基本不變，約為77%，此時PH為12.5。因此確定NaOH加藥量為3Kg/m3
2.3.3.3復合硅藻土加藥量
確定為確定支撐劑種類及加藥量，分別開展CaO/復合硅藻土組成的復合支撐劑、復合硅藻土單一支撐劑兩種藥劑配方優選試驗。
a）開展CaO/復合硅藻土組成的復合支撐劑現場試驗固定絮凝劑的加量為1L/m3（污泥：藥劑=1:1000），CaO加藥量為2Kg/m3，NaOH加藥量為3Kg/m3，研究復合硅藻土的加量對污泥脫水效果的影響。通過試驗得知，當復合硅藻土加藥量為5Kg/m3時，出口污泥含水率基本不變，約為75%。若選擇CaO/復合硅藻土組成的復合支撐劑，復合硅藻土最佳加藥量為5Kg/m3
b）開展復合硅藻土單一支撐劑現場試驗為了確保CaO/復合硅藻土組成的復合支撐劑、復合硅藻土單一支撐劑兩個試驗結果具有可比性，固定試驗條件為污泥含水率從77%降至75%，絮凝劑的加量為1L/m3（污泥：藥劑=1:1000），NaOH加藥量為4Kg/m3，CaO加藥量為0，研究單一支撐劑的加量對污泥脫水效果的影響。通過試驗得知，復合硅藻土加藥量為50Kg/m3時，出口污泥含水率可從77%降至75%。
c）最終支撐劑種類確定及加藥量確定若選擇復合硅藻土組成的單一支撐劑，1m3含油污泥絕干污泥量約為100Kg；若選擇CaO/復合硅藻土組成的復合支撐劑，1m3含油污泥絕干污泥量約為57Kg，通過比較優選CaO/復合硅藻土組成的復合支撐劑，CaO最佳加藥量為2Kg/m3，復合硅藻土最佳加藥量為5Kg/m3。
2.3.3.4確定絮凝劑加藥量
CaO加藥量為2Kg/m3，NaOH加藥量為3Kg/m3，復合硅藻土的加量為5Kg/m3，研究對絮凝劑的加量污泥脫水效果的影響，通過試驗得知，當含油污泥：絮凝劑=1:1200時，出口污泥含水率基本不變，約為75%，。因此確定含油污泥與絮凝劑最佳配比為1:1200。
2.3.4確定加藥順序
為了進一步提高復配調理劑的調理效果，固定藥劑種類及加藥量，研究加藥順序對氣田含油污泥脫水性能的影響，為現場含油污泥脫水試驗的順利完成奠定基礎。按照含油污泥絮凝原理遵循破除污泥穩定性、增大污泥骨架、絮凝沉降三大步驟，一一剖析實現此三大步驟的工藝方法，進而找出各種工藝方法所需的藥劑，最后得出該加藥配方的加藥順序。
第一步：破除油泥穩定性。此種方法依靠臭氧破穩除油工藝，而影響該工藝的關鍵因素是PH,因此需要加入主要PH調節劑氧化鈣，由于氧化鈣屬于微溶物，為了保證達到預期PH值，還需加入輔助PH值NaOH，按照前期研究加藥量嚴格加入，最終使得PH達到10.5，確保臭氧破穩除油條件達到最佳；
第二步：增大骨架顆粒加入支撐劑可以有效增大骨架顆粒，通過前期研究優選CaO/復合硅藻土組成的復合支撐劑，第一步已加入CaO，按照前期研究結果，按量加入復合硅藻土；
第三步：絮凝沉降加入絮凝劑可以使通過前期工藝及相關藥劑調理過的含油污泥有效絮凝，按量加入絮凝劑，使得氣田含油污泥處于絕佳絮凝狀態。
2.3.5確定加藥時間間隔
為了進一步提高復配調理劑的調理效果，固定藥劑種類、加藥量及加藥順序，研究加藥時間間隔對氣田含油污泥脫水性能的影響，為現場含油污泥脫水試驗的順利完成奠定基礎。由于氧化鈣足以滿足臭氧破穩除油的所需的PH，處于盡量降低強堿類物質對容器的腐蝕程度，氫氧化鈉需在臭氧破穩除油工藝結束之后投加。經過以上分析，確定加藥時間間隔關鍵點在于確定臭氧破穩除油反應時間（其中包含氧化鈣溶解時間）、氫氧化鈉溶解時間以及復合硅藻土的混合時間，通過現場試驗得知氧化鈣的充分溶解時間為10min，臭氧破穩除油的最佳反應時間為40min；其次加入氫氧化鈉，有效溶解時間為5min；再次入復合硅藻土，通過現場觀察，得出復合硅藻土的有效混合時間為10min；最后加入絮凝劑。
2.3.6確定最終加藥方案
通過室內及現場試驗多次篩選評價，最終確定加入CaO、NaOH、復合硅藻土、絮凝劑。
3現場試驗及應用效果評價
3.1試驗條件確定
本文開展了螺壓脫水機、疊螺機及板框式壓濾機三種機型的現場應用，且三種機型統一采用同一進料污泥、工藝流程及加藥方案，以驗證本項目研發的氣田污泥處理新技術的可行性，同時可優選適合氣田含油污泥的脫水機型。
3.2螺壓脫水機現場試驗
通過現場試驗得知，螺壓脫水機可將污泥含水率從97%左右降至73%～76%，效果顯著。設備運行25min后濾網堵塞，出口污泥含水率約78%，需進行反沖洗；設備連續運行40h后濾網堵死約65%，出口污泥含水率約80%，需進行設備清理。
3.3疊螺機現場試驗
通過現場試驗得知，疊螺機可將污泥含水率從97%左右降至72%～75%，相較螺壓脫水機，疊螺機具有脫水效果更優，不易堵塞等優點。設備運行60min濾水污濁，出口污泥含水率約78%，需進行反沖洗；由于疊螺片不易堵塞，可在處理廠年檢期間進行設備清理。
3.4板框式壓濾機現場試驗
板框式壓濾機可將污泥含水率從97%左右降至66%～77%，脫水效果最佳，但考慮間歇運行、人工勞動強度大等因素，推廣前景不容樂觀。
4結論及認識
（1）影響MZ天然氣處理廠污泥處理效果的關鍵因素為進料污泥油份高，經臭氧破穩除油工藝處理后。油份從2000余mg/L降至550mg/L，使得污泥絮凝效果大大提升；
（2）現場試驗表明，臭氧破穩除油+絮凝+機械脫水工藝方案可行，系統出口污泥含水率可從97%左右降至72%~76%。同時優選評價脫水機型，建議MZ天然氣處理廠采用螺壓脫水機，新建處理廠采用疊螺機；
（3）制定了一套適合此種新工藝的加藥方案，污泥絮凝效果顯著。并通過試驗摸索出一套適合MZ天然氣處理廠工藝改造后的運行管理制度。
版權聲明|來源：《化學工程與裝備》，作者：馬春穩等，版權歸原作者所有。
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