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《JHM：水热处理含油污泥过程中油固相互作用的新认识》

  • 来源专题：岩土力学与工程信息资源网
  • 编译者： 李娜娜
  • 发布时间：2024-07-24

  • 石油生产、运输和储存过程中会产生大量的含油污泥（简称“油泥”）。油泥本质上为油-水-固三相分散体系，而且被列入了《国家危险废弃物名录》。未经处理的油泥直接排放到环境中，会对动物、植物和人类产生严重危害。因此，开发适合且有效的治理方法至关重要。因其来源、成分和储存时间的不同，导致油泥极其复杂，山东大学研究人员探索了热解、溶剂萃取和表面活性剂增强清洗等多种处理方法。

    研究人员通过分析水、油和固相的变化研究了水热处理对油泥的影响。结果表明：水热处理显著降低了油泥中的水分含量，但却增加了胶质和沥青质的含量。同时，水热处理过程中会发生了缩合、侧链断裂和氧化反应，导致油泥焦化、团聚和含氧基团含量增加。X射线光电子能谱进一步证实，这种增加强化了油固之间的相互作用。此外，这类油泥的固相主要组分为方解石，其可与含氧基团形成钙桥。另外，水热处理降低了固体颗粒尺寸，增加了油固之间的接触面积。有趣的是，脱沥青质过程弱化了油固之间的相互作用，分散剂DBSA不仅能够有效分散沥青质，而且可以分散油泥颗粒，促进油泥的脱沥青质过程，从而提高油泥的清洗效率。清洗后，HOS中的残油量降低至0.34%以下，达到国家排放标准。

    这项研究提出了一种DBSA辅助正庚烷脱沥青质与传统清洗相结合处理含油油泥的新方法，并且阐明了水热处理对含油污泥油固分离的影响，同时该方法也适用于风化或老化油泥砂的处理，而且为稠油热采后采收率的再提高提供了有价值性的指导。相关研究成果发表于《Journal of Hazardous

    Materials》[1]。

    [1] New Insights Into Interaction Between Oil and Solid During

    Hydrothermal Treatment of Oily Sludge

  • 原文来源：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.134358
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  • 《含油污水处理设备知识详解》
    • 来源专题：水体污染治理
    • 编译者：郑春晓
    • 发布时间：2018-09-25
    • 1含油污水处理设备的优点 含油污水处理设备产品应用了先进的射流加药凝聚法，高速射流制造溶气水的气浮分离法等最新技术，与其它同类产品相比具有以下优点： 1、化学药剂采用可控制定比自动跟踪投加，克服了凭经验投加药剂的缺点，省去了用计量泵加药的老方法，从而保证了絮凝、破乳、中和的最佳效果； 2、利用高速射流技术使大气与水直接混合而生成溶气水的最新技术，使生成的溶气水质量稳定，大大提高了气浮分离的效果。同时取消了空压机，降低了水处理成本，也避免了空压机的噪音污染。 3、配套使用了SF高效防堵释放器，延长了气浮时间，提高了净化效果，减轻了后续工艺的负担。同时也根除了因释放器堵塞而造成的设备停机； 4、射流法制造溶气水技术的应用，取消了溶气塔，改为管道溶气系统，使操作更为简单、安全、可靠； 5、处理工艺完善，具有一机多用特征，用户可根据回用水质标准的要求，对各道工序进行选择、取舍和组合； 6、该设备设计合理、结构紧凑、占地面积小、耗能低、处理效果稳定，是理想经济的工业污水处理设备。 2含油污水处理设备适用范围 例如某型含油污水处理设备系列产品适用于以下行业的污水治理： 1、机械加工和压延加工业的乳化含油污水。 2、铁路机车、车辆和油罐车的清洗含有污水。 3、石油化工行业的炼油污水和油脂悬浮物混合污水。 4、船舶上的压舱污水。 5、电镀行业的电镀污水。 6、动力部门的压缩机排除的污水。 7、制革行业的鞣质污水。 8、喷涂行业的漆物污水。 9、汽车、拖拉机、动力机械行业的综合污水。 3含油污水处理设备工作原理及工艺流程 工作原理： 格栅井-----调节池-----反应箱-----混凝沉淀池-----气浮分离池-----清水池-----出水 注：反应箱要配一个加药系统 污水处理过程如下： 污水调节池中的污水经污水泵，提升到反应箱的过程中，搅拌均匀的药液从药液箱分别经加药流量计，按定量比加入加药射流器（泵前加药）和（泵后加药）与污水充分混合，然后在反应池中进行絮凝反应，使污水中的杂质形成较大的絮状颗粒进入气浮分离池。已经开始工作的溶气泵，通过进气射流器将空气按定比经进入流量计，溶入水中形成溶气水，通过溶气水流量计，调整流量后送入溶气释放器，溶气水经溶气释放器连续不断的释放，迅速的减压消能，释放出大量的微细气泡，将污水中形成的絮状颗粒托浮至气浮池水面，浮渣由刮渣机刮入排渣槽流到机外进行相应的处理，气浮后的清水由气浮分离池下部溢流到清水箱，供制造溶气水和一级排放。 4含油污水处理设备规程 1、开机前的准备工作 （1）切断电源，关闭设备上的所有阀门和转子流量计的旋钮。 （2）对设备各部分进行认真检查，清除内部杂物、连接件应紧固，仪表及安装设施应完好，配电箱和电机接地应可靠，输电路应安全可靠。往泵体注油部位加润滑油。 （3）接通电源检查各电气回路，指示仪表的指示灯应正确显示，电机水泵能正常运转。 （4）往药箱中加自来水到该箱的4/5处，药剂比例定量加入药液箱中。 （5）往清水箱内加注自来水至该箱的4/5处，以备初次运用时制造溶气水。 （6）往污水泵引水斗或真空罐内加足自来水，待加满后关闭放气阀和引水斗阀门。 2、开机与调试 （1）启动搅拌机，是药剂充分溶解。 （2）启动溶气泵，并立即打开溶气泵出水阀及气体流量计旋转，同时把气体流量计和溶气水流量计的浮球调整在适当的刻度上，待溶气管上压力表指针上升到0.4Mpa时打开溶气释放器的阀门，调节溶气释放器的阀门使溶气管上压力表指针稳定在0.035Mpa。取样观察溶气水呈浮白色状液体时可启动污水泵。 （3）启动污水泵。调节污水流量计下端阀门，使流量计的浮球上浮到规定的处理水位上，并通时调节泵前和泵后两个加药流量计旋钮，使加药量与处理污水量成正比。 （4）当气浮分离池内悬浮絮凝体积聚至2厘米时，启动刮渣机进行刮渣，调节清水箱出水口盖板，使水位保持在刮渣机能顺利刮渣的稳定位置。
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  • 《城市污泥处理处置技术现状研究》
    • 来源专题：水体污染治理
    • 编译者：王阳
    • 发布时间：2019-04-29
    • 摘要：城市污水处理厂污泥中含有大量有机物、重金属和病菌元等，直接排放将给环境造成严重的污染。如果对污泥进行有效的处理，可以将污泥用于农田施肥、土壤改良和制砖等，若大量污泥得不到科学、合理处置，将造成严重的环境二次污染问题。因此加强污泥稳定化、减量化和无害化等有效处理，进行合理处置的意义重大。本文就目前城市污水处理厂污泥处理处置现状和存在的问题进行分析，探究城市污水处理厂污泥处理处置的有效途径和技术方法。 关键词：城市污泥；处理；处置；技术现状 1 导言 近年来，随着我国污水处理能力的快速增长，污泥产量也同步大幅增加。据统计，2016年全国污泥处理能力约为1300万吨，而污泥达标处置率仅达到33%，有67%的污泥没有得到合理处置。如何提高污泥处理效率和降低成本，合理处置污泥，是当下城市污水处理厂普遍面临的难题。 2 污泥特性 污泥特性的表征指标包括有毒有害物质、脱水性能、挥发性固体、水含量和固体含量以及化学动力学特性。有毒有害物质是指污泥中含有的细菌、病毒和寄生虫卵，在施用前必须经过处理。水含量是污泥中水含量的体积分数，污泥是一种高水分物质，根据其存在形态可分为四类： 1）自由水。不与污泥颗粒直接结合，占污泥总水分的70%；2）毛细水。存在于污泥颗粒间隙，约占20%；3）表面吸附水。吸附在污泥颗粒表面，约占7%；4）内水。污泥颗粒或微生物细胞中水含量，占3%。四种水与污泥颗粒之间的粘结强度顺序为自由水、毛细水、表面吸附水和内水，这也是污泥脱水的难易顺序。一般来说，我国城市污泥脱水后的含水量较高（约75%），挥发性物质含量较低（约50%），国外数据一般为70%。一般来说，污泥含水量大于85%，呈流态化，含水量在65%-85%，污泥呈塑性，含水量小于65%，污泥为固体。 污泥脱水性能通常由污泥过滤比阻rSRF和毛细管吸水时间cst来评价，rSRF越高，脱水性能越差。污泥脱水性能不仅与污泥的性质、调理方法和条件有关，还与脱水机械的种类有关。污泥脱水前的强化处理改变了污泥颗粒的理化性质，破坏了其胶体结构，降低了其与水的亲和力，改善了脱水性能，这个过程称为污泥调理。污泥化学动力学是表征污泥能量利用价值和焚烧特性的重要指标。污泥的组成分析、热值、可燃性和焚烧特性表明污泥的利用价值，是污泥资源化的基础。 3 国内污泥处理处置现状 我国污泥处理技术目前还处在起步阶段，城镇化快速发展，城市人口的增多，导致城市污水排放量不断增加，由此产生的污泥数量也不断上增。目前我国常用的污泥处理技术包括污泥浓缩、污泥脱水等方式，进而达到农业利用、制作建筑材料、园林绿化及填埋等处置标准要求。按照“十二五”我国城镇污水处理以及再生利用设施建设规划，2015年我国的直辖市、省会城市和计划单列市污泥无害化处理达到80%以上。但是受到技术、资金等方面的限制，我国大部分城市的污泥没有得到有效的处理，而是直接排放到环境中，对周围的环境带来重大污染。目前污泥处理的技术难题主要在于含水率太高，污泥含水率从95%降低到80%，则污泥的体积减少75%，含水率从80%降低到50%，则污泥的体积缩小50%。污泥的含水率越高，则热值越低，只有当含水率降低到50%以下，达到5052.2kJ/kg的热值才能焚烧。通过机械脱水含水率只能降低到80%，想要达到焚烧、填埋要求则需要将污泥的含水量降低到50%，所以需要研发将污泥的含水量降低到50%以下的技术。然而在处理污泥过程中，由于污泥中含有大量的微生物细胞以及胶体物质，这些物质机械脱水和生物降解都有一定的难度。传统的污泥消化的进泥浓度只有2%-4%，反应容器比较小，无法对污泥进行有效的消化，因而进一步增加了污泥处理难度。 4 城市污水处理厂污泥处理处置的有效途径和技术方法 4.1 污泥处理 城市污水处理厂主要处理工业废水和居民用水。因此，污水中往往伴随有毒有害物质，重金属含量较高。在污水处理过程中，许多有毒有害物质沉淀成为污泥的一部分，因此，在处理和处置这些污泥时，必须考虑污泥的来源和组成。目前，污泥处理技术包括浓缩（重力浓缩和机械浓缩）和脱水（自然干化、热干化和机械脱水），在一线城市的污泥处理中，采用溶解法处理污泥。该工艺主要通过高温分解污泥，高温分解后，工业金属与污泥中的化合物反应实现汽提，回收污泥中金属资源。 4.2 污泥处置 资源化利用是污泥处理处置需要达到的重要目标。污泥资源的利用体现在污泥处置过程中对污泥中所含的有机质、养分和能量的充分利用。污泥资源的利用包括土地利用、土壤改良以及通过焚烧等技术从污泥中回收能量。 4.2.1 污泥堆肥 常见的污泥堆肥处置工艺是好氧堆肥。好氧堆肥是在氧气比较充足的情况下，好氧菌对废弃物进行吸收、氧化以及分解。好氧微生物将一部分吸收的有机物氧化为无机物，并释放微生物所需的能量，另外部分有机物合成新的细胞结构，让微生物不断繁殖，繁殖出更多的新细胞质。这种处理工艺可以最大限度杀死污泥中的有害原菌，加速有机物的降解速度，减少臭氧发生量。好氧堆肥工艺流程为：预处理—次发酵—二次发酵—后处理—存储。 4.2.2 生物利用 根据对污泥的成分进行分析，发现其中含有大量的有机物，包括碳、硫、氢、氧等化学元素，根据污泥这一特性，可以尝试采用生物处理技术。这种处理技术主要是通过微生物进行代谢作用，借助微生物酶、菌群等对污泥中的有机物质进行消化分解，在这一分解过程中，又分为有氧处理和无氧处理。其中有氧处理技术是将相关的微生物注入污泥之中，并将污泥置于室外露天的环境中进行平摊，使其获得足够的氧气，以此来刺激微生物和菌群的活性，加速污泥的处理。进行有氧处理处置后的污泥肥分比较高，具有很大的回收价值，但是相对来说处理的成本也比较高。无氧处理是通过在无氧的状态下将微生物和菌群放入污泥中，使其对污泥中的有机物进行消化分解，最终将污泥分解成无机物和气体，处理后的污泥体积明显变小，且经过无氧处理的污泥容易脱水，性质比较稳定。此外，这种污泥处理处置技术的成本相对较低，因此在城市污水处理厂的污泥处理处置中应用也比较广泛。 4.2.3 炭化利用 炭化以后的污泥可以作为吸附材料和除臭，污泥活性炭在处理工业有机废水，吸收污水中的氮氧化物，比商品活性炭效果更好，在除臭方面也远远超过硫化氢和甲基硫醇等物质。由于碳化污泥的热值比较高，吸收太阳光热量效果比较好，所以还可以作为融雪剂使用。碳化后的污泥还可以用于园林绿化施工中，改良土壤的性质，提高土壤的透水性和透气性。此外，工业产值比较高的污泥炭化以后，还可以作为生物质原料用于热电厂助燃料。 5 结束语 综上所述，污泥处理处置需考虑产业结构、土地资源、城市化程度等因地制宜地采取合适的技术路线，要尽可能避免二次污染，变废为宝，实现污泥价值的提升，实现循环再利用。 参考文献： [1]戴晓虎.我国城镇污泥处理处置现状及思考[J].给水排水，2012，38（2）：1-5. [2]王硕，陈晓光，陈宇，等.城市污水厂污泥深度脱水研究进展[J].环境科学与技术，2015，38（12Q）：186-190. [3]汤连生，罗珍贵，张龙舰，等.污泥脱水研究现状与新认识[J].水处理技术，2016，42（6）：12-17. [4]宋启辉，仝坤，刘杰，等.辽河油田油泥处理现场实验进展及处置思路[J].油气田环境保护，2018（3）：20-23. [5]张勇.我国污泥处理处置现状及发展前景[J].中国资源综合利用，2014（32）：10.
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