1 油田含油污泥主要来源及特点

目前，大庆油田产生的含油污泥主要来自两个方面：一是，在集输处理过程中沉积在各类容器、大罐和回收水池等地面设施中，定期清理产生的污泥；这类容器设施一般包括：污水沉降罐、除油罐、油罐、二合一加热炉、游离水分离器、加热炉、电脱水器、回收水池等；二是，油井作业、集输油管道腐蚀穿孔等产生的落地污泥。仅杏北油田，目前，每年约产生含油污泥15000m³，其中容器清淤污泥约占总污泥量的85%。

由于油田含油污泥来源广泛，污泥的组分也非常复杂，一般含有大量老化油、蜡质、沥青质、胶体、固体悬浮物、细菌、盐类等，还包括生产过程中投加的各种药剂，有些含油污泥中还夹杂有滤料、垢质、石块等杂质。通过对不同来源污泥的分析显示，油田产生的含油污泥含油在15%～70%，含固体悬浮物在10%～60%，其特点是含油、含固体悬浮物高且很不稳定，杂质多，处理难度大。

2 调质-离心处理工艺

杏北油田含油污泥处理站2009年投产，设计处理规模10t/h，设计指标为处理后污泥含油≤2%。主工艺采用调质-离心处理工艺，整个处理站主要由污泥流化预处理装置、调质装置、离心装置、油水分离装置、回掺水装置、导热油加热装置等部分组成。

2.1 污泥流化预处理

污泥流化预处理装置主要由进料斗、转鼓分离器、曝气沉沙池及大颗粒提升装置组成。其主要功能是去除污泥大粒径颗粒，改变污泥流动状态。首先，污泥通过料斗格栅进入料斗去除＞200mm固体颗粒；再通过转鼓分离器，通过热水喷淋和旋转分离去除＞20mm的固体颗粒，同时稀释污泥；然后通过曝气沉砂装置去除＞5mm的固体颗粒，实现污泥的流化。该装置处理后的污泥温度可超过45℃，固体颗粒粒径≤5mm。

2.2 污泥调质装置

主要设备为调质罐，其作用是对流化污泥进一步加热、搅拌、匀化。同时，加入清洗剂、调节剂和破乳剂，以提高调质效果，使油、泥充分分离，油、水充分破乳。通过静止沉降，使油、水、泥分层，上层污油溢流回收，下层污水和污泥进入离心机处理。

2.3 污泥离心装置

该部分是污泥处理的核心部分，主要设备为离心机。调质后的含油污泥通过离心机的高速旋转进行固液分离。分离出的固体（含油率低于2%，含水可达30%～40%）输送到污泥堆放场，分离出的液体进入油水分离装置进一步分离。离心过程加入絮凝剂，提高固液分离效果。

2.4 油水分离装置

油水分离装置主要设备为卧式容器，具有沉降、分离、缓冲功能，主要是对溢流出的污油及离心出的液体进行油水分离，将分离出的油回收，分离出的水作为回掺水循环利用。

2.5 回掺水装置

主要由回掺水罐及回掺水泵组成，功能是将回收的污水加热并供给整个污泥处理系统循环使用。

2.6 导热油加热装置

由导热炉及相关导热管线组成，通过加热炉加热导热油，为预处理装置的曝气沉沙池、调质罐、油水分离器、回掺水管伴热，为整个系统提供热能。

3 工艺运行参数优化

由于该处理工艺 在大庆油田使用，为了使系统能够达到相应的处理指标并稳定运行，因此，需要对系统各装置的运行参数进行研究和摸索。

3.1 污泥流化预处理装置

回掺水的作用是加热稀释并冲洗污泥，将大颗粒物料冲洗干净，分离出去。要求满足的指标：分离出的大固体物料含油≤5%；稀释后的污泥温度超过45℃。

目前，污泥处理站采用人工卸泥的方式进料，进料速度约10m³/h，按此进料速度对预处理装置的回掺水温度和水量进行试验。

经过试验研究，当回掺水温度超过75℃，回掺水量超过25m³/h时，可满足指标要求，经过预处理后的污泥含固量一般低于15%，含油一般在5%～25%。

3.2 污泥调质装置

流化污泥进入调质罐后，需要对污泥进行加药，升温，搅拌，沉降以达到较佳的调质效果，即实现油、水、泥的充分分离。

3.2.1 污泥调质温度优化

针对性质相同的含油污泥，经过相同的调质时间和沉降时间，进行不同的调质温度试验研究。试验研究表明：无论初始的污泥含油如何，调质温度越高，调质后的污泥含油率越低，当调质温度超过60℃后，调质效果基本趋于稳定。因此，从节约能耗的角度考虑，系统较佳的调质温度为60℃。

3.2.2 调质药剂优化

一是，清洗剂可以降低油/水、油/泥的界面张力，便于油、泥的充分分离。针对相同来源的含油污泥，在其他参数相同的条件下，加入不同剂量的清洗剂，以清洗后的污泥含油率为指标优化清洗剂的投加量。通过5个含油范围的来泥试验得出：来泥的含油量越高，所需的清洗剂也越多。各种含油级别的污泥所对应的较佳的清洗剂投加量见表1。

表1：不同含油污泥所对应的清洗剂投加量

二是，破乳剂的加入可提高油、水分离效果，利于污油溢流回收，提高污泥离心效果。针对相同来源的含油污泥，在其他参数相同的条件下，加入不同量的破乳剂，以调质沉降后的上层污油含水率为指标优化破乳剂的投加量。试验得出不同含油范围的污泥所对应的破乳剂投加量见表2。

表2：不同含油污泥对破乳剂投加量

3.3 污泥离心

离心装置是固液分离的关键，其效果好坏主要取决于离心机的转数及转数差。

3.3.1 离心机转数优化

针对同一调质罐内的污泥，调整离心机转数，观察出泥油含量变化情况。试验证明：离心机转速在2700～3200r/min，转数越高离心效果越好，当转数超过2900r/min后效果趋于稳定。而离心机的转数越高，轴瓦温度也增高，影响离心机的安全运行。因此，离心机的转数应该根据轴瓦的实际温度在2900～3100r/min进行调整，且不应低于2800r/min。

3.3.2 离心机转数差优化

针对同一调质罐来泥，将离心机的转数设定在2900r/min不变，调整离心机的转数差（3～8r/min），观察处理后污泥含油、含水率的变化。试验得出，随着转数差的降低，污泥含油和含水率越低，但是，转数差过低易造成离心机出泥缓慢甚至堵塞。结合现场实际，离心机转数差约在5r/min时，既可保证处理效果，又能保证离心机稳定运行。

3.3.3 絮凝剂

絮凝剂可与水中微粒起电荷中和及吸附架桥作用，有利于固、液分离。针对同一调质罐内的污泥，在离心机参数不变的情况下，加入不同剂量的絮凝剂，以处理后的污泥油含量为标准优化絮凝剂的投加量。试验表明在保证出泥效果的前提下，随着污泥固体含量的增加，所需的絮凝剂的量也增加，过少或过多的絮凝剂均会影响出泥效果。

3.4 油水分离器

油水分离器具有缓冲、沉降、分离的作用。油水分离装置的工作原理是依靠油、水的重力沉降作用，利用罐内的隔板，将沉降后的上层污油回收，下层的污水通过泵打入回掺水罐供系统循环利用。

为了控制回掺水中的污油，保证回掺水的质量，需要对油水分离器的沉降时间进行优化。试验得出油水分离器的沉降时间应不低于4h。

通过各单体的参数优化试验，得出了不同来泥情况下所对应的操作参数。按照得出的运行参数，随机进行了实际处理效果的检验。处理后的污泥平均油含量达到了1.48%，均小于2%，说明在优化出的参数下运行可以保证污泥处理的效果。

4 运行成本及经济效益分析

4.1 运行成本

该套处理工艺在杏北油田已运行4年，使用成本主要包括天然气、药剂、耗电、耗水以及设备维护成本，投产初期由于运行参数不明确，污泥处理成本达到312.8元/m³，优化参数后的运行成本仅为154.7元/m³。

4.2 经济及社会效益

杏北油田含油污泥处理站自2009年投产以来累计回收原油6850m³，原油密度按照0.8602g/cm³计算，累计回收原油5892.37t。原油价格按2382元/t计算，累计创经济效益1403.56万元。

5 结语

含油污泥调质-离心处理技术的成功应用，使杏北油田的含油污泥得到了有效的减量化、资源化处理，大大降低了含油污泥对环境的污染，具有较好的经济效益和显著的社会效益。该技术目前已在大庆油田多个采油厂推广应用，成为大庆油田含油污泥处理的主要手段，为绿色油田的发展建设提供了技术支持。