气田污泥处理工艺研究

1苏里格气田污泥处理现状

1.1污泥来源天然气开采作业过程中产生的污泥，即在天然气试气压裂作业过程中，使用部分压裂液，后期天然气生产过程中，携带至下游，与水、沙、泥混合形成油泥。

1.2污泥处置目前污泥处理方式是委托有危险废物处置资质单位进行外运处置。实际生产中，共外运处置污泥量大，转移处置费用高。经分析其原因是污泥含水率高。

2污泥处理工艺研究为了从源头上解决含油污泥给气田生产运行带来的负面影响，按照“减量化、无害化、资源化”的污泥处理原则，结合含油污泥含水率高、体积庞大、静置脱水效果差、加之成分复杂、处理难度高等因素。考虑优先降低污泥含水率来实现减量化，减轻无害化处理设备的负荷，降低成本。减量化后的污泥再进行无害化处理，废渣交至当地固废中心处理。解决思路（见图1）。

2.1污泥性质特点

2.1.1污泥含水率分析含油污泥一般由油包水以及悬浮固体组成，体积巨大，靠静置脱水效果差，加之污泥成分受污水水质、处理工艺、加药剂等因素影响，处理难度高。污泥含水率的降低，将会减少污泥的体积，有利于减轻后续处理设备的负荷，同时降低成本。外运污泥含水率均在95 %左右。

2.1.2污泥组分分析气田污泥成分复杂，既含有大量泥沙，油泥絮状体，还有投加的各种药剂及形成的絮状体、设备及管道腐蚀产物和垢物等成分，静置后分为四层，顶部一层为含油浮泥 ，第二层为污油，第三层为清水，第四层为泥沙，每一层之间间隙模糊。通过对污泥的组分进行分析，污泥性质呈现三高一低的特点：含水率较高、含油率高、有机物含量高、含固率低。

3污泥减量化处理研究

3.1减量化工艺选择常用的污泥减量化脱水处理工艺有浓缩脱水、干化过滤、滤布过滤、机械脱水等，其中机械脱水又包括真空过滤、压力过滤、滚压过滤、离心过滤几种方式（见表3）。由表3各种常用污泥脱水方式的对比可知，自然干化是最简单易行的脱水方式，无需专业技术人员操作，无需加药等污泥调质过程，仅需要一定的晾晒场地即可，操作简单，维护工作量小，且投资、运行成本低，尤其适用于干旱、土地资源充裕的苏里格地区。所以污泥减量化处理工艺选择干化过滤技术。

3.2自然干化技术3.2.1 400 m3技术400 m3污泥干化池，规格尺寸为40m×8 m×1.8 m。工艺（见图2）。

（1）顶部蒸发。在干化池的顶部配套刮渣机，不定期清理表面油泥层，避免油层阻碍水分蒸发，有效提高污泥干化池的利用率及干化效率，缩短干化周期（见图3）。

（2）底部滤水。干化池底部采用三层滤层组合工艺结构，依次分步对油泥进行滤水处理。具体工艺为“粗砂+土工布+过滤砖”，粗砂是将污水中污泥、大颗粒物质隔离至粗砂表面；土工布是将粗砂与过滤砖隔离，防止沙子堵塞过滤砖；过滤砖采用树脂滤料板，用于过滤污泥中的污水。

（3）侧面滤水。在干化池的四个侧面设置1、2道过滤墙，每道均匀分布8个1.2 m×0.8 m的过水洞 （40目的过滤网），过滤网设计为可提升单块插入式，方便清洗维护。这样增大污泥干化池的滤水面积，加快污泥中污水的过滤速度，缩短污泥干化周期。

4污泥无害化处理研究

4.1无害化工艺选择目前含油污泥的无害化处理主要技术有：生物处理、固化处理、焚烧处理、溶剂萃取、热处理等（见表4）。

4.1.1预处理技术含油污泥减量化后含水率83 %，不符合热解装置含水率≤45 %的进料条件，故热解前需通过机械分离实现进一步脱水减容或分离。但含油污泥一般都是稳定的悬浮乳状液体系，在机械分离前还需进行调质、筛分等处理将油水泥破乳分相，再进入三相分离罐沉降分离。经调质处理后的均质液态油泥进入高速离心机实现三相分离，然后进行热解技术处理。经机械离心分离后污泥含水率可降至40 %左右，体积大大减小，为热解处理带来极大的便利。

4.2热解技术

4.2.1热解技术原理经螺旋式进出料密封方式，将油泥推入连续绝氧热解装置，通过特定的螺旋叶片，使内部物料在被推进的过程中得到充分的搅拌，可以实现物料的均匀热解,通过冷凝过滤系统收集油品的一种技术。热解析装置主要由干燥蒸馏单元、热解析单元、油水分离单元、废渣处理单元、空冷单元和控制单元共同组成。

4.2.2设备指标

（1）设计标准处理油泥能力2 m3/h；（2）上料器物料含水≤45 %，不含其他大块固废；（3）采取强热快速加热方式，干燥蒸馏段温度达到205°C，热解温度510°C，可根据物料控制温度；热解器内停留时间30 min，升温速度40°C/min~55°C/min；（4）设备电器全防爆设计；（5）设备连接密封无泄漏，微负压运行；（6）人机界面自动化控制（PLC+PC）；（7）具有温度、压力、含氧量自动检测及报警系统。

4.2.3工艺流程及说明（1）原料油泥密封进入预热器，与净化油气换热，回收油气热量并被预热后；（2）预热后油泥进入干燥蒸馏器被烟气加热到205°C，绝大部分液相被变成气相，固相进入热解器；（3）热解器内的油泥被加热到510°C，油被完全裂解成油气，固渣密封排出；（4）净化油气进入预热器，回收冷凝热，然后进入空冷器，空冷器冷却油气至常温，尽量回收凝析油，不凝气去燃烧器做燃料，冷凝液去油水分离器，污水送去烟气处理单元；（5）装置烟气被回收热量后进入烟气净化塔，与喷淋液逆向接触，其中的SO2、NOX、粉尘被液体吸收下来，净化烟气直接外排。

5预期效果按污泥年平均产量5000 m3计算，减量后体积为1 667 m3，机械离心预处理后体积降至357 m3。按照预处理后污泥量357 m3计算，每天处理量10 m3，连续运行36 d可处置完所有污泥，固体废渣产量250 m3，根据设备出料指标，固废的有机质含量2 %~4 %，易溶盐含量0.2 %，液限50 %等指标满足JTG D30 2004《公路路基设计规范》对含油污泥经处置后，作为公路路基土方：有机质含量≤5 %；易溶盐含量≤0.3 %；液限50%的技术指标，所以固废可直接用作公路路基填方。热解设备投资470万元，配套建设费200万元，1个月运行费30万元。预计3年方可收回投资。

6结论

（1）干化filter press工艺是污泥减量化处理最经济、有效方式，具有处理量大、工艺简单的特点。将含水率95 %污泥降至85 %，污泥体积减少至原来的30 %。

（2）热解析技术是污泥无害化处理的有效方式，在高温绝氧条件下热解，烟气可直接达标排放，重金属全部固化，固废量降到182 m3，且指标满足JTG D302004《公路路基设计规范》的要求，可直接用作公路路基填方。

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