一种含油污泥热洗方法及热洗药剂

技术领域

本发明涉及含油污泥处理技术领域，特别是一种利用农作物秸秆强化的含油污泥热洗方法及热洗药剂。

背景技术

含油污泥是在原油开采、运输、储存和炼制过程中产生的主要固体废物之一。含油污泥属于多相体系，一般由水包油(O/W)、油包水(W/O)以及悬浮固体组成，它们充分乳化，粘度较大，不易沉降，因此处理难度较大。由于处理工艺限制，目前通常将不同来源的污泥堆放在一起。随着堆放数量增加，不但占用土地，同时由于其含大量的碳氢化合物，还会造成堆放场地周边的土壤、大气和水体的被污染，将对人体健康和环境造成威胁。随着各地污染法规日益严格，含油污泥已被中国列入《国家危险废物名录》。为解决这一问题，已出现如热解、溶剂萃取、热化学清洗、超声辅助处理以及不同处理方法组合的联合技术。

在上述处置方法中，热化学清洗是利用具有亲水和亲油基团的表面活性剂配制的溶液清洗含油污泥，通过表面活性剂降低界面张力和特殊的吸附性能，并在加热、机械搅拌和沉降等辅助下实现油、固、水三相的分离。与其他现有处理方法相比，热化学清洗因具有适用范围广、技术相对成熟、工艺简单、自动化程度高、设备投资低等优点而应用较多。

在热化学清洗含油污泥时热洗药剂起到了关键作用，所用的清洗液成分包括阴、非离子混合表面活性剂、助剂和水。但由于含油污泥粘稠和粘结特性，导致在热化学清洗过程中含油污泥与热洗药剂接触面积有限，不仅影响了热洗效率的提高，同时也由于药剂添加量较高，在一定程度上造成药剂的浪费、增加修复成本。因此，开发一种来源广泛，价格低廉，使用后便于处置的热洗药剂具有显著的经济效益及重要的环境效益。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足，提供一种利用农作物秸秆强化的含油污泥热洗方法。

本发明的第二目的是提供所述利用农作物秸秆强化的含油污泥热洗装置。

本发明的第三目的是提供一种用于含油污泥热洗的热洗药剂。

为了实现本发明的目的，本发明采用的技术方案如下：一种含油污泥热洗方法，利用农作物秸秆强化处理，其步骤包括，将待处理含油污泥与热洗药剂混合均匀后，用蒸汽加热到70～90℃，搅拌20～30min，除去上层浮油和秸秆粉料的混合物，将下层剩余污泥进行固液分离，将得到的固体污泥干燥后进行热脱附处理。

所述含油污泥热洗方法，其包括以下步骤：

(1)农作物秸秆粉料的预处理：将农田里晒干后的农作物秸秆粉碎成 70～90目的秸秆粉料，留做备用；

(2)热洗药剂的制备：将秸秆粉料、表面活性剂水溶液和胶凝材料混合，搅拌均匀，制得以农作物秸秆粉料为表面活性剂吸附载体的热洗药剂；

(3)含油污泥热洗净化：将热洗药剂加入待处理含油污泥中，混合均匀后，蒸汽加热到70～90℃，搅拌20～30min后，将上层浮油和秸秆粉料的混合物过滤后收集浮油，将秸秆粉料送入热脱附装置进行热脱附处理；下层剩余污泥进行固液分离，将得到的固体污泥干化后进入热脱附装置进行热脱附处理，将上清液即净化后的清洗液再次用于清洗含油污泥。

所述秸秆粉料为小麦、玉米、棉花等农作物秸秆粉碎制成。

所述步骤(3)中热洗药剂用量与含油污泥质量比为(0.01：1)～(0.06： 1)。

一种热洗药剂，由包括秸秆粉料、表面活性剂水溶液和胶凝材料按以下重量份数配比混合制成：

秸秆粉料50～100份

表面活性剂水溶液30～50份

胶凝材料5～10份。

所述表面活性剂为腰果酚聚氧乙烯醚、乙二醇和硅酸盐中的一种或两种以上的组合。

所述胶凝材料为木质素磺酸钠(C20H24Na2O10S2)、草酸钙(Ca2C2O4) 和三乙醇胺中的一种或两种以上的组合。

所述表面活性剂水溶液是将表面活性剂溶于水配置而成，其中表面活性剂的质量分数浓度为20～30％。

所述含油污泥热洗方法基于含油污泥热洗装置实现，具有可以极大的提高效率，降低运行成本等优点。所述含油污泥热洗装置，包括秸秆粉碎机、皮带输送机、捏合机、振动筛、第一螺旋输送机、第二螺旋输送机、调质清洗装置、分离缓冲罐、固液分离器、第三螺旋输送机、油水分离器、桨叶干燥机、第四螺旋输送机和油品储存罐，所述振动筛安装在第一螺旋输送机的第一螺旋输送机进料口上方，所述第一螺旋输送机通过管道与调质清洗装置进料端相连；所述秸秆粉碎机的秸秆粉碎机出料口通过管道与皮带输送机的皮带输送机进料口连接，所述皮带输送机的出料口与所述捏合机的捏合机进料口连接，所述捏合机通过第二螺旋输送机与调质清洗装置的进料端连接，将混合均匀的热洗药剂输送至调质清洗装置；所述调质清洗装置设置有两条出料管道，一条出料管道与分离缓冲罐连接，用于将热洗后回收的上层浮油和秸秆粉料混合物送入分离缓冲罐处理；另一条出料管道与固液分离器连接，用于将下层剩余污泥送入固液分离器；所述分离缓冲罐通过管道与油水分离器连接，所述油水分离器与油品储存罐连接，所述分离缓冲罐过滤掉秸秆粉料后的油品通过管道进入油水分离器，除水后油品进入油品储存罐暂存；所述固液分离器通过第三螺旋输送机与桨叶干燥机连接，所述桨叶干燥机通过第四螺旋输送机与热脱附装置连接。

优选的，所述秸秆粉碎机安装在皮带输送机进料口上方，秸秆粉碎机出料口与皮带输送机上方进料口通过管道连接，且在管道上装有闸板，用于控制进入皮带输送机的秸秆粉料量。

优选的，所述分离缓冲罐内设置有滤网，用于收集秸秆粉料并送入热脱附装置进行处理。

农作物秸秆(经过破碎加工，严格筛选制成)具有多孔结构，将其与含油污泥混合，可改善含油污泥粘稠及粘结的特性，增大热洗过程中含油污泥与热洗药剂接触面积。同时农作物秸秆主要成分为纤维素、半纤维素、木质素等，纤维素分子中葡萄糖基环中C6位上的伯醇羟基和C2、C3上的仲醇羟基以及木质素结构中存在的芳香基、甲氧基、羰基、醇羟基、酚羟基、羧基等活性基团，可通过氧化、酯化、醚化等反应增加吸附官能团的数量，是很好的天然吸附剂来源，可作为表面活性剂优异吸附载体。本发明以农作物秸秆作为原料，对其进行预处理后，将其作为表面活性剂的吸附载体和热洗过程中的助剂，与表面活性剂、胶凝材料混合制成热洗药剂，用于对含油污泥热进行化学清洗，起到优良的效果。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：以来源广泛、成本低廉的农作物秸秆粉料为吸附载体与表面活性剂、胶凝材料混合制备热洗药剂，一方面利用农作物秸秆粉料多孔性质，改善含油污泥粘稠及粘结特性，提高了热洗过程中传质、传热效率；另一方面利用农作物秸秆粉料中所含纤维素具有较强吸附特性，可以此为载体充分吸附表面活性剂，提高表面活性剂在秸秆粉料中分散度，增大热洗过程中含油污泥与热洗药剂接触面积，提高热洗效率，减少药剂用量，降低修复成本；以含油污泥热洗装置辅助处理，可以极大的提高效率，降低运行成本。

附图说明

图1为本发明所述含油污泥热洗装置的系统构造框图，其中，附图标记说明如下：1-秸秆粉碎机，11-秸秆粉碎机进料口，12-秸秆粉碎机出料口， 13-闸板，2-皮带输送机，21-皮带输送机进料口，3-捏合机，31-捏合机进料口， 4-振动筛，5-第一螺旋输送机，51-第一螺旋输送机进料口，6-第二螺旋输送机， 7-调质清洗装置，8-分离缓冲罐，81-滤网，9-固液分离器，10-第三螺旋输送机，14-油水分离器，15-油品储存罐，16-桨叶干燥机，17-第四螺旋输送机。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，需要说明的是，实施例并不构成对本发明要求保护范围的限制。

所述含油污泥热洗装置，如图1所示，包括秸秆粉碎机1、振动筛4、皮带输送机2、第一螺旋输送机5、捏合机3、第二螺旋输送机6、调质清洗装置7、固液分离器9、桨叶干燥机16、第三螺旋输送机10、第四螺旋输送机17、分离缓冲罐8、油水分离器14和油品储存罐15。所述第一螺旋输送机5的出料端通过管道与调质清洗装置7进料端相连；所述振动筛4与所述第一螺旋输送机5的第一螺旋输送机进料口51连接。所述振动筛4安装在第一螺旋输送机进料口51上方，第一螺旋输送机5上方设置具有接收来自振动筛4筛选后含油污泥的第一螺旋输送机进料口51。所述秸秆粉碎机1上的秸秆粉碎机出料口12 通过管道与皮带输送机2的皮带输送机进料口21连接，皮带输送机2的出料口与所述捏合机3的捏合机进料口31连接，所述捏合机3通过第二螺旋输送机6 与调质清洗装置7的进料端连接，将混合均匀的热洗药剂输送至调质清洗装置 7。优选的，所述秸秆粉碎机1安装在皮带输送机进料口21上方，秸秆粉碎机出料口12与皮带输送机上方的皮带输送机进料口21通过管道连接，且在所述管道上装有闸板13，用于控制进入皮带输送机2的秸秆粉料的量。所述捏合机3的上方设有捏合机进料口31，用于接收皮带输送机2出料端的粉碎后秸秆粉料和添加表面活性剂水溶液和胶凝材料。所述皮带输送机2出料端安装于捏合机进料口31上方。所述捏合机3出料端通过第二螺旋输送机6与调质清洗装置 7相连，将混合均匀的热洗药剂输送至调质清洗装置7处理。所述调质清洗装置7设置有两条出料管道，一条管道与分离缓冲罐8连接，用于将热洗后回收的浮油和秸秆粉料混合物送入分离缓冲罐8；另一条管道与固液分离器9连接，用于将回收油后剩余的渣浆送入固液分离器9。所述分离缓冲罐8内设置有滤网81，可收集浮油中秸秆粉料并送入热脱附装置进行处理。所述分离缓冲罐8 通过管道与油水分离器14连接，所述油水分离器14与油品储存罐15连接；所述分离缓冲罐8过滤掉秸秆粉料后剩余油品通过管道进入油水分离器14，除水后油品进入油品储存罐12暂存。固液分离器9中固液分离后上清液即净化后的清洗液再次进入调质清洗装置7用于清洗含油污泥。固液分离器9通过第三螺旋输送机10与桨叶干燥机16连接，所述桨叶干燥机16通过第四螺旋输送机 17与热脱附装置连接。固液分离器9中固液分离后的剩余污泥通过第三螺旋输送机10进入桨叶干燥机16进行干化处理；桨叶干燥机16出料端通过管道与第四螺旋输送机17相连，通过第四螺旋输送机17将桨叶干燥机16出料输送至热脱附装置进行处理。

所述固液分离器9包含有沉淀絮凝料斗、搅拌器、加药罐、离心机和螺旋推进器，用于将下层剩余污泥进一步三相脱离。其中沉淀絮凝料斗的进料口连接调质清洗装置7的渣浆输出管道以及固液分离加药计量泵的输出端，固液分离加药计量泵与加药罐相连接，沉淀絮凝料斗内设置搅拌器，沉淀絮凝料斗的底部安装有螺旋推进器，螺旋推进器的出口端安装离心机，离心机的出渣口经第三螺旋输送机10与桨叶式干燥机16相连。所述分离缓冲罐8的罐体内设置有滤网81，用于将浮油中的秸秆粉料与浮油分离，收集秸秆粉料并送入热脱附装置进行处理。所述调质热洗装置7包括调质箱、热洗加药罐和刮油器，所述热洗加药罐安装于所述调质箱的上端，用于添加热洗药剂，并通过计量泵输送至调质箱内；在所述调质箱上部设置刮油器，用于将调质箱内热洗后的上层浮油和秸秆粉料混合物回收并通过出料管道送入分离缓冲罐8处理。所述捏合机3包括混捏部分、机座部分、液压系统、传动系统和电控系统等五大部分，其内还设置有一对互相配合旋转的Σ桨叶，利用所述桨叶所产生强烈剪切作用进行搅拌混合。所述振动筛4的筛网为冲孔网，筛孔尺寸为3cm。待处理含油污泥经振动筛4筛分，直径小于3cm的油泥落入暂存池，直径大于3cm的油泥和杂物经破碎后再次输送至振动筛4进行筛分。本发明上述构造的配套单元部件均可以是市场在售的相应成熟设备，具体实施时按上述构造根据含油污泥设计处理量灵活选择匹配的型号进行安装即可。

实施例1

一种含油污泥热洗方法，基于上述含油污泥热洗装置的基础上，其步骤如下：

步骤1：通过秸秆粉碎机进料口11将农田里自然晒干的农作物秸秆加入到秸秆粉碎机1中，将农作物秸秆粉碎成80目的秸秆粉料留作备用；

步骤2：将秸秆粉料通过皮带输送机2输送至捏合机3中，同时通过捏合机进料口31加入胶凝材料和表面活性剂水溶液，其中秸秆粉料，表面活性剂水溶液和胶凝材料的重量份数比为90:50:10，表面活性剂水溶液中表面活性剂的质量分数浓度为30％，三者混合搅拌均匀后即制成热洗药剂；

步骤3：经过振动筛4筛分除杂和大颗粒后含油率为25.3％、含水率为 49.8％的含油污泥1吨通过第一螺旋输送机进料口51进入第一螺旋输送机5，通过第一螺旋输送机5将含油污泥输送至调质清洗装置7中；同时通过第二螺旋输送机6将与含油污泥质量比为0.03：1的热洗药剂输送至调质清洗装置7 中充分搅拌混合，即每次处理按照含油污泥1吨，添加30千克热洗药剂。混合均匀后用蒸汽加热至80℃，并搅拌30min，上层浮油和秸秆粉料混合物通过分离缓冲罐8过滤后收集浮油，将秸秆粉料送入热脱附装置进行热脱附处理，浮油经过油水分离器14进行油水分离过滤后，油品进入油品储存罐12中暂存；调质清洗装置7中的下层剩余污泥进入固液分离器9进行固液分离，将上清液即分离出来的液体再次用于清洗含油污泥，固液分离后的污泥在通过第三螺旋输送机10输送至桨叶干燥机16中进行干化，干化后通过第四螺旋输送机17 进入热脱附装置进行热脱附处理。

含油率为25.3％，含水率为49.8％的含油污泥来源为油田采油过程中产生的罐底油泥，颜色发黑，有明显臭味；秸秆粉料由小麦、玉米、棉花等典型农作物自然晒干秸秆粉碎而成，其颜色为棕黄色，含水率低于3％。

上述含油污泥经过清洗并干化后颜色发生明显变化，趋于土黄色，臭味消除，物料表面干燥，分散性较好，经检测含油率降至1.8％，含水率为7.5％。

对比试验1-1

一种含油污泥热洗方法，其包括的步骤如下：

步骤1：通过秸秆粉碎机进料口11将农田里自然晒干的农作物秸秆加入到秸秆粉碎机1中，农作物秸秆粉碎成80目的秸秆粉料作备用；

步骤2：通过捏合机进料口31加入胶凝材料和表面活性剂水溶液，两者混合搅拌均匀后制成热洗药剂，其中表面活性剂水溶液与胶凝材料的重量份数比为50:10，表面活性剂水溶液中表面活性剂的质量分数浓度为30％，此步骤制备的热洗药剂中不加入秸秆粉料；

步骤3：经过振动筛4筛分除杂和大颗粒后含油率为25.3％、含水率为 49.8％的含油污泥1吨通过第一螺旋输送机进料口51进入第一螺旋输送机5，通过第一螺旋输送机5将含油污泥输送至调质清洗装置7中；同时通过第二螺旋输送机6将与含油污泥质量比为0.03：1的热洗药剂输送至调质清洗装置7 中充分搅拌混合，即每次处理按照含油污泥1吨，添加30千克热洗药剂。混合均匀后用蒸汽加热至80℃并搅拌30min，上层浮油和秸秆粉料的混合物通过分离缓冲罐8过滤后收集浮油，将秸秆粉料送入热脱附装置进行热脱附处理，浮油通过油水分离器14进行油水分离过滤后进入油品储存罐12中暂存；调质清洗装置7中的下层剩余污泥进入固液分离器9进行固液分离，将固液分离出的上清液再次用于清洗含油污泥，固液分离后的污泥在通过第三螺旋输送机10 输送至桨叶干燥机16中进行干化，干化后通过第四螺旋输送机17进入热脱附装置进行热脱附处理。

所述含油污泥经过清洗并干化后，颜色未发生明显变化，趋于黑褐色，仍有明显臭味，物料表面较粘稠，分散性不好，经检测含油率为17.1％，含水率为16.3％。

对比试验1-2

一种含油污泥热洗方法，其包括的步骤如下：

步骤1：通过秸秆粉碎机进料口11将农田里自然晒干的农作物秸秆加入到秸秆粉碎机1中，农作物秸秆粉碎成80目的秸秆粉料作备用；

步骤2：将80目的秸秆粉料通过皮带输送机2输送至捏合机3中，同时通过捏合机进料口31加入胶凝材料和表面活性剂水溶液，其中秸秆粉料，表面活性剂水溶液和胶凝材料的重量份数比为10:50:10，表面活性剂水溶液中表面活性剂的质量分数浓度为30％，三者混合搅拌均匀后即制成热洗药剂；

步骤3：经过振动筛4筛分除杂后含油率为25.3％、含水率为49.8％的含油污泥1吨通过第一螺旋输送机进料口51进入第一螺旋输送机5，通过第一螺旋输送机5将含油污泥输送至调质清洗装置7中；同时通过第二螺旋输送机 6将与含油污泥质量比为0.03：1的热洗药剂输送至调质清洗装置7中充分搅拌混合，即每次处理按照含油污泥1吨，添加30千克热洗药剂。混合均匀后蒸汽加热至80℃，并搅拌30min，上层浮油和秸秆粉料的混合物通过分离缓冲罐 8过滤后收集浮油，将秸秆粉料送入热脱附装置进行热脱附处理，浮油通过油水分离器14进行油水分离过滤后进入油品储存罐12中暂存；调质清洗装置7 中的下层剩余污泥进入固液分离器9进行固液分离，将固液分离出的上清液再次用于清洗含油污泥，固液分离后的污泥在通过第三螺旋输送机10输送至桨叶干燥机16中进行干化，干化后通过第四螺旋输送机17进入热脱附装置进行热脱附处理。

上述含油污泥经过清洗并干化后颜色未发生明显变化，趋于黑褐色，仍有明显臭味，物料表面较粘稠，分散性不好，经检测含油率为14.7％，含水率为13.6％。

对比试验1-3

一种含油污泥热洗方法，其包括的步骤如下：

步骤1：通过秸秆粉碎机进料口11将农田里自然晒干的农作物秸秆加入到秸秆粉碎机1中，农作物秸秆粉碎成80目的秸秆粉料留作备用；

步骤2：将80目的秸秆粉料通过皮带输送机2输送至捏合机3中，同时通过捏合机进料口31加入胶凝材料和表面活性剂水溶液，其中秸秆粉料，表面活性剂水溶液和胶凝材料的重量份数比为90:50:10，表面活性剂水溶液中表面活性剂的质量分数浓度为30％，三者混合搅拌均匀后即制成热洗药剂；

步骤3：经过振动筛4筛分除杂后含油率为25.3％、含水率为49.8％的含油污泥1吨通过第一螺旋输送机进料口51进入第一螺旋输送机5，通过第一螺旋输送机5将含油污泥输送至调质清洗装置7中；同时通过第二螺旋输送机 6将与含油污泥质量比为0.005：1的热洗药剂输送至调质清洗装置7中充分搅拌混合，即每次处理按照含油污泥1吨，添加5千克热洗药剂。混合均匀后用蒸汽加热至80℃，并搅拌30min，上层浮油和秸秆粉料的混合物通过分离缓冲罐8过滤后收集浮油，将秸秆粉料送入热脱附装置进行热脱附处理，浮油通过油水分离器14进行油水分离过滤后进入油品储存罐12中暂存；调质清洗装置 7中的下层剩余污泥进入固液分离器9进行固液分离，将固液分离出的上清液再次用于清洗含油污泥，固液分离后的污泥在通过第三螺旋输送机10输送至桨叶干燥机16中进行干化，干化后通过第四螺旋输送机17进入热脱附装置进行热脱附处理。

上述含油污泥经过清洗并干化后颜色未发生明显变化，趋于黑褐色，仍有明显臭味，物料表面较粘稠，分散性不好，经检测含油率为19.2％，含水率为17.9％。

对比试验1-4

一种含油污泥热洗方法，其包括的步骤如下：

步骤1：通过秸秆粉碎机进料口11将农田里自然晒干的农作物秸秆加入到秸秆粉碎机1中，农作物秸秆粉碎成20目的秸秆粉料留作备用；

步骤2：将20目的秸秆粉料通过皮带输送机2输送至捏合机3中，同时通过捏合机进料口31加入胶凝材料和表面活性剂水溶液，其中秸秆粉料，表面活性剂水溶液和胶凝材料的重量份数比为90:50:10，表面活性剂水溶液中表面活性剂的质量分数浓度为30％，三者混合搅拌均匀后即制成热洗药剂；

步骤3：经过振动筛4筛分除杂后含油率为25.3％、含水率为49.8％的含油污泥1吨通过第一螺旋输送机进料口51进入第一螺旋输送机5，通过第一螺旋输送机5将含油污泥输送至调质清洗装置7中；同时通过第二螺旋输送机 6将与含油污泥质量比为0.03：1的热洗药剂输送至调质清洗装置7中充分搅拌混合，即每次处理按照含油污泥1吨，添加30千克热洗药剂。混合均匀后用蒸汽加热至80℃，并搅拌20～30min，上层浮油和秸秆粉料的混合物通过分离缓冲罐8过滤后收集浮油，将秸秆粉料送入热脱附装置进行热脱附处理，浮油通过油水分离器14进行油水分离过滤后进入油品储存罐12中暂存；调质清洗装置7中的下层剩余污泥进入固液分离器9进行固液分离，将固液分离出的上清液再次用于清洗含油污泥，固液分离后的污泥在通过第三螺旋输送机10输送至桨叶干燥机16中进行干化，干化后通过第四螺旋输送机17进入热脱附装置进行热脱附处理。

上述含油污泥经过清洗并干化后颜色未发生明显变化，趋于黑褐色，仍有明显臭味，物料表面较粘稠，分散性不好，经检测含油率为12.8％，含水率为11.7％。

下表1为本发明实施例1与现有技术也就是对比例的含油污泥热化学清洗方式的比较数据列表，其中含油污泥来源为油田采油过程中产生的罐底油泥，其含油率为25.3％，含水率为49.8％，颜色发黑，有明显臭味。

表1

以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即但凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。