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CN117430300B - 一种含油污泥的处理方法及系统 - Google Patents

一种含油污泥的处理方法及系统

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CN117430300B
CN117430300B CN202311624137.XA CN202311624137A CN117430300B CN 117430300 B CN117430300 B CN 117430300B CN 202311624137 A CN202311624137 A CN 202311624137A CN 117430300 B CN117430300 B CN 117430300B
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oil
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Zhejiang Huanxing Machinery Co ltd
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Abstract

本发明属于污泥处理领域，涉及一种含油污泥的处理方法及系统，处理方法，包括如下步骤：S1.对含油污泥进行预处理，得到预处理污泥；S2.对预处理污泥输送入密封罐内，通入超临界二氧化碳，对预处理污泥进行超临界二氧化碳处理，得到一级处理污泥；S3.将一级处理污泥输送入密封滤室内，进行加热，同时不断抽出密封滤室内产生的汽水混合物，得到初步干泥和含油水蒸汽；S4.将含油水蒸汽依次经湿式三相分离塔和油水分离器，回收得到油资源；S5.将初步干泥送入回转窑中，进行回转干化处理，然后经炭化装置处理，得到不含水的炭化污泥、炭化烟气和余热热风。本发明所提供的处理方法，对含油污泥的处理效果好，能够有效地将污泥中的油分分离出来进行资源化利用。

Description

一种含油污泥的处理方法及系统
技术领域
本发明属于污泥处理领域，涉及一种含油污泥的处理方法及系统。
背景技术
含油污泥油污泥是一种含有油脂、烃类化合物以及固体颗粒物的废弃物或污染物。它们通常来自以下几个主要的来源：
石油行业：石油勘探、开采、储运和加工过程中产生的废弃物，如钻井污泥、油田污泥、炼油污泥等，含有大量的原油、石油产品和烃类化合物。
工业生产：许多工业过程中会产生含油污泥，例如金属加工、化工生产、机械加工等，这些过程中使用的润滑油、润滑脂和工业油都可能导致废弃的含油污泥。
船舶和港口：船舶的油污、船舶维护和清洗产生的废弃物，以及港口的油污和污染物都可能形成含油污泥。
陆地污染：一些地面上的油污污染事件，如石油泄漏、工业事故等，也会导致含油污泥的产生。
我国含油污泥产生量约600万吨/年。含油污泥主要由石油烃类及一些难降解的有机物组成，难降解、难处置，被国家列为危废。但含油污泥中所含烃类物质具有一定利用价值，通过提取后可实现资源化利用。
目前对于污泥的处理工艺，例如CN110165587A公开的一种污泥资源化处理工艺及其系统，该处理工艺包括以下步骤：S1：改性：将湿污泥和污泥改性剂分别投入污泥改性混合机内进行改性；S2：脱水：经过改性后的污泥输送至污泥辊压深度脱水机进行辊压深度脱水；S3：真空干化：将辊压深度脱水后的污泥输送至污泥真空干化机，并通过蒸汽系统不断加热，通过真空系统给污泥真空干化机抽真空；S4：造粒：将真空干化处理后的干污泥输送至造粒机进行造粒，并在造粒过程中筛掉细粉，得到污泥颗粒；S5：干馏炭化：将污泥颗粒推送至干馏炭化装置内进行热解，得到生物炭，干馏装置内产生的混合气体经过处理后可作为所述干馏装置或/和蒸汽系统的热源。本发明实现了污泥减量化、无害化和资源化的处理。用于含油污泥进行处理时，可能存在一些问题：由于含油污泥的特殊性（含油污泥一般由水包油(o/w)、油包水(w/o)以及悬浮固体组成，在形成过程中受到剪切力作用发生乳化形成悬浮乳状液体系），上述工艺对于含油污泥的干化效果并不好。而且，污泥中油的分离效果有限，无法最大限度利用污泥中的资源成分，也对污泥的后续利用代理不利。
所以，需要针对含油污泥提供一种针对性的处理方法。
发明内容
本发明提供一种含油污泥的处理方法及系统，可以有效提高含油污泥的干化效果，而且能提高污泥中油的利用率。
本发明采用如下的技术方案：
一种含油污泥的处理方法，包括如下步骤：
S1.对含油污泥进行预处理，得到预处理污泥；
S2.对预处理污泥输送入密封罐内，通入超临界二氧化碳，对预处理污泥进行超临界二氧化碳处理，得到一级处理污泥；
S3. 将一级处理污泥输送入密封滤室内，进行加热，同时不断抽出密封滤室内产生的汽水混合物，维持密封滤室内为真空，得到初步干泥和含油水蒸汽；
S4. 将含油水蒸汽依次经湿式三相分离塔和油水分离器，回收得到油资源；
S5. 将初步干泥送入回转窑中，进行回转干化处理，然后经炭化装置处理，得到不含水的炭化污泥、炭化烟气和余热热风，炭化污泥进行焚烧处理。
作为优选，步骤S3中，将S2排出的二氧化碳通过加压、加热后通入密封滤室内，利用二氧化碳作为热媒对一级处理污泥进行加热。
作为优选，步骤S2中，超临界二氧化碳处理的条件为：温度50至55℃，压力75至80ATM。
作为优选，步骤S2中，超临界二氧化碳处理的时间为1至1.5h。
作为优选，在步骤S2过程中，进行超临界二氧化碳处理的同时，低速搅拌。
作为优选，搅拌速度为120-150转/分钟。
作为优选，步骤S1中，预处理包括向含油污泥中加入木质纤维。
作为优选，步骤S4中，经过湿式三相分离塔中产生的不凝气体保持在65℃以上送入无烟化装置燃烧。
本发明还提供一套含油污泥的处理系统，用于实施上述的处理方法。
上述的处理系统包括：
预处理罐、超临界二氧化碳发生器、超临界二氧化碳处理密封罐、密封滤室、湿式三相分离塔、油水分离器、低速回转窑、炭化装置，所述预处理罐连通超临界二氧化碳处理密封罐，将预处理污泥输送入超临界二氧化碳处理密封罐，所述超临界二氧化碳处理密封罐连通密封滤室，将一级处理污泥输送入密封滤室内，密封滤室与湿式三相分离塔连通，湿式三相分离塔与油水分离器连通，含油水蒸汽依次经湿式三相分离塔和油水分离器，所述超临界二氧化碳发生器连通超临界二氧化碳处理密封罐，所述超临界二氧化碳处理密封罐还通过连通管连通密封滤室。
通过实施上述技术方案，本发明具有如下的有益效果：
本发明所提供的处理方法，对含油污泥的处理效果好，能够有效地将污泥中的油分分离出来进行资源化利用。
附图说明
图1为本发明提供的处理方法的流程图；
图2为本发明提供的处理系统的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详细说明。
需要说明的是，以下实施案例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施案例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施案例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施案例技术方案的范围。
一种含油污泥的处理方法，包括如下步骤：
S1.对含油污泥进行预处理，得到预处理污泥；
预处理可以包括含油污泥的初沉淀、大颗粒固体杂质的筛除、大块含油污泥的破碎等，这些预处理都是常规预处理操作方法，初沉淀主要是为了初步提高污泥的含水量，针对含水量超大的含油污泥，去除污泥中大部分的水。大颗粒固体杂质的筛除主要是为了筛除掉污泥中例如大石块、金属块等大颗粒杂质，采用过滤的方式进行。大块含油污泥的破碎主要是将污泥碎化，方便后续的处理。
预处理还可以优选的包括向含油污泥中加入木质纤维，这一步在上述的含油污泥的初沉淀、大颗粒固体杂质的筛除、大块含油污泥的破碎等预处理之后，通常在将预处理污泥输送密封罐的前一步骤。
木质纤维的加入量以含有污泥的体积计，大约每100升含油污泥中加入1至3公斤的木质纤维。纤维的长短也会影响效果，以短纤维为佳，通常在1毫米以内，优选纤维尺寸在0.3毫米至1毫米之间。
S2.对预处理污泥输送入密封罐内，通入超临界二氧化碳，对预处理污泥进行超临界二氧化碳处理，得到一级处理污泥；
二氧化碳在温度高于临界温度Tc=31.26℃，压力高于临界压力Pc=72.9atm的状态下，性质会发生变化，这种状态下的二氧化碳称为超临界二氧化碳，该状态下，其密度近于液体，粘度近于气体，扩散系数为液体的100倍左右，而且具有超强的溶解能力。
本发明中，向密封罐内超临界二氧化碳，并维持其内：温度50至55℃，压力75至80ATM，维持时间为1至1.5h，同时，低速搅拌。之后，改变密封罐内的压力，使得二氧化碳恢复常温、常压状态下的形态，随即排出。在维持期间，二氧化碳处于超临界状态，具有该状态下特定的性质。
本发明利用超临界二氧化碳的特性，能够将污泥中的油充分携带，更有利于油从污泥中分离，为后续的高效分离提供了基础。
本发明步骤S1中的预处理，加入木质纤维，有利于协助超临界二氧化碳在污泥中充分填充，进一步提高超临界二氧化碳的作用效果。
本发明选用超临界二氧化碳，还因为它具有以下几个特点:
(1)CO2临界温度为31.26°C，临界压力为72.9atm，临界条件容易达到。
(2)CO2化学性质不活泼，无色无味无毒，安全性好。
(3)价格便宜，纯度高，容易获得。
S3. 将一级处理污泥输送入密封滤室内，进行加热，同时不断抽出密封滤室内产生的汽水混合物，维持密封滤室内为真空，得到初步干泥和含油水蒸汽；初步干泥的含水率25%以下；
在此步骤中需要对密封滤室进行加热，加热温度一般在100℃左右，本发明中，步骤S2中排出的二氧化碳作为热媒，经过适当加压、加热，通入到密封滤室中，高压二氧化碳在初步干泥中会形成气泡，在干化过程中，气泡破裂，有利于在污泥内部形成孔隙，有利于热量的渗入，同时气体排走，可以带走水分，更利于污泥的干化。
S4. 将含油水蒸汽依次经湿式三相分离塔和油水分离器，回收得到油资源；
所述湿式三相分离塔中产生的不凝气体保持在60℃以上送入无烟化装置燃烧，燃烧温度在800℃至1000℃，此时的烟气符合排放标准，可以直接排放，也可以循环用至S3中对一级处理污泥进行加热，再行排放。
S5. 将初步干泥送入回转窑中，进行回转干化处理，然后经炭化装置处理，得到不含水的炭化污泥、炭化烟气和余热热风，再对炭化污泥进行焚烧处理。
炭化污泥的具体步骤包括：
S51.将干化污泥粉碎成粉末状，加入活化剂，投入炭化炉内搅拌均匀，以50-60℃每分钟的升温速率升温至750-800℃，同时通入保护气，进行污泥炭化，炭化时间为90-100分钟；
S52.将步骤S51中所得的炭化产品进行洗涤、过滤，固相再经过酸洗、水洗、过滤、干燥，得到炭化污泥。
本发明还提供一套含油污泥的处理系统，用于实施上述的处理方法，该处理系统包括：
预处理罐、超临界二氧化碳发生器、超临界二氧化碳处理密封罐、密封滤室、湿式三相分离塔、油水分离器、回转窑、炭化装置，所述预处理罐连通超临界二氧化碳处理密封罐，将预处理污泥输送入超临界二氧化碳处理密封罐，所述超临界二氧化碳处理密封罐连通密封滤室，将一级处理污泥输送入密封滤室内，密封滤室与湿式三相分离塔连通，湿式三相分离塔与油水分离器连通，含油水蒸汽依次经湿式三相分离塔和油水分离器，所述超临界二氧化碳发生器连通超临界二氧化碳处理密封罐，所述超临界二氧化碳处理密封罐还通过连通管连通密封滤室。
实施例1：
一种含油污泥的处理方法，包括如下步骤：
S1.对含油污泥进行预处理，得到预处理污泥；
预处理包括依次进行的大颗粒固体杂质的筛除、含油污泥的初沉淀、大块含油污泥的破碎。
S2.对预处理污泥输送入密封罐内，通入超临界二氧化碳，维持其内：温度50℃，压力75 ATM，对预处理污泥进行超临界二氧化碳处理，维持时间为1h，同时，以120转/分钟的转速低速搅拌，处理完成后，降低密封罐内的压力至二氧化碳脱离临界状态，排出二氧化碳，得到一级处理污泥；
S3. 将一级处理污泥输送入密封滤室内，100℃进行加热，同时不断抽出密封滤室内产生的汽水混合物，维持密封滤室内为真空，得到初步干泥和含油水蒸汽；在此步骤中，还步骤S2中排出的二氧化碳作为热媒，经过适当加压、加热（加压到1MPa、50℃左右），通入到密封滤室中。
S4. 将含油水蒸汽依次经湿式三相分离塔和油水分离器，回收得到油资源；
所述湿式三相分离塔中产生的不凝气体保持在60℃以上送入无烟化装置燃烧，燃烧温度在1000℃，此时的烟气符合排放标准，可以直接排放，也可以循环用至S3中对一级处理污泥进行加热，再行排放。
S5. 将初步干泥送入回转窑中，进行回转干化处理，然后经炭化装置处理，得到不含水的炭化污泥、炭化烟气和余热热风，再对炭化污泥进行焚烧处理。
炭化污泥的具体步骤包括：
S51.将干化污泥粉碎成粉末状，投入炭化炉内搅拌均匀，以50℃每分钟的升温速率升温至750℃，同时通入保护气，进行污泥炭化，炭化时间为90分钟；
S52.将步骤S51中所得的炭化产品进行洗涤、过滤，固相再经过酸洗、水洗、过滤、干燥，得到炭化污泥。
实施例2：
一种含油污泥的处理方法，包括如下步骤：
S1.对含油污泥进行预处理，得到预处理污泥；
预处理包括依次进行的大颗粒固体杂质的筛除、含油污泥的初沉淀、大块含油污泥的破碎。
S2.对预处理污泥输送入密封罐内，通入超临界二氧化碳，维持其内：温度52℃，压力80ATM，对预处理污泥进行超临界二氧化碳处理，维持时间为1h，同时，以130转/分钟的转速低速搅拌，处理完成后，降低密封罐内的压力，排出二氧化碳，得到一级处理污泥；
S3. 将一级处理污泥输送入密封滤室内，100℃进行加热，同时不断抽出密封滤室内产生的汽水混合物，维持密封滤室内为真空，得到初步干泥和含油水蒸汽；在此步骤中，还步骤S2中排出的二氧化碳作为热媒，经过适当加压、加热（加压到1MPa、50℃左右），通入到密封滤室中。
S4. 将含油水蒸汽依次经湿式三相分离塔和油水分离器，回收得到油资源；
所述湿式三相分离塔中产生的不凝气体保持在60℃以上送入无烟化装置燃烧，燃烧温度在1000℃，此时的烟气符合排放标准，可以直接排放，也可以循环用至S3中对一级处理污泥进行加热，再行排放。
S5. 将初步干泥送入回转窑中，进行回转干化处理，然后经炭化装置处理，得到不含水的炭化污泥、炭化烟气和余热热风，再对炭化污泥进行焚烧处理。
炭化污泥的具体步骤包括：
S51.将干化污泥粉碎成粉末状，投入炭化炉内搅拌均匀，以50-60℃每分钟的升温速率升温至800℃，同时通入保护气，进行污泥炭化，炭化时间为90分钟；
S52.将步骤S51中所得的炭化产品进行洗涤、过滤，固相再经过酸洗、水洗、过滤、干燥，得到炭化污泥。
实施例3：
一种含油污泥的处理方法，包括如下步骤：
S1.对含油污泥进行预处理，得到预处理污泥；
预处理包括依次进行的大颗粒固体杂质的筛除、含油污泥的初沉淀、大块含油污泥的破碎。
S2.对预处理污泥输送入密封罐内，通入超临界二氧化碳，维持其内：温度55℃，压力75 ATM，对预处理污泥进行超临界二氧化碳处理，维持时间为1.5h，同时，以150转/分钟的转速低速搅拌，处理完成后，降低密封罐内的温度至室温（30℃以下），排出二氧化碳，得到一级处理污泥；
S3. 将一级处理污泥输送入密封滤室内，100℃进行加热，同时不断抽出密封滤室内产生的汽水混合物，维持密封滤室内为真空，得到初步干泥和含油水蒸汽；在此步骤中，还步骤S2中排出的二氧化碳作为热媒，经过适当加压、加热（加压到1MPa、50℃左右），通入到密封滤室中。
S4. 将含油水蒸汽依次经湿式三相分离塔和油水分离器，回收得到油资源；
所述湿式三相分离塔中产生的不凝气体保持在60℃以上送入无烟化装置燃烧，燃烧温度在1000℃，此时的烟气符合排放标准，可以直接排放，也可以循环用至S3中对一级处理污泥进行加热，再行排放。
S5. 将初步干泥送入回转窑中，进行回转干化处理，然后经炭化装置处理，得到不含水的炭化污泥、炭化烟气和余热热风，再对炭化污泥进行焚烧处理。
炭化污泥的具体步骤包括：
S51.将干化污泥粉碎成粉末状，投入炭化炉内搅拌均匀，以50℃每分钟的升温速率升温至800℃，同时通入保护气，进行污泥炭化，炭化时间为100分钟；
S52.将步骤S51中所得的炭化产品进行洗涤、过滤，固相再经过酸洗、水洗、过滤、干燥，得到炭化污泥。
实施例4：
与实施例1的不同在于，步骤S1中的预处理还包括：在将预处理污泥输送密封罐前，向含油污泥中加入木质纤维，边搅拌边加入。木质纤维的加入量以含有污泥的体积计，大约每100升含油污泥中加入1公斤的木质纤维。纤维尺寸在0.3毫米至1毫米之间。
实施例5：
与实施例1的不同在于，步骤S1中的预处理还包括：在将预处理污泥输送密封罐前，向含油污泥中加入木质纤维，木质纤维的加入量以含有污泥的体积计，大约每100升含油污泥中加入2.5公斤的木质纤维。纤维尺寸在0.3毫米至1毫米之间。
实施例6：
与实施例1的不同在于，步骤S1中的预处理还包括：在将预处理污泥输送密封罐前，向含油污泥中加入木质纤维，木质纤维的加入量以含有污泥的体积计，大约每100升含油污泥中加入5公斤的木质纤维。纤维尺寸在0.3毫米至1毫米之间。
实施例7：
与实施例1的不同在于，步骤S1中的预处理还包括：在将预处理污泥输送密封罐前，向含油污泥中加入木质纤维，木质纤维的加入量以含有污泥的体积计，大约每100升含油污泥中加入2.5公斤的木质纤维。纤维尺寸在2毫米至3毫米之间。
对比例1：
与实施例1的不同在于，不进行步骤S2。其处理方法包括：
S1.对含油污泥进行预处理，得到预处理污泥；
预处理包括依次进行的大颗粒固体杂质的筛除、含油污泥的初沉淀、大块含油污泥的破碎。
S2. 将预处理污泥输送入密封滤室内，100℃进行加热，同时不断抽出密封滤室内产生的汽水混合物，维持密封滤室内为真空，得到初步干泥和含油水蒸汽；
S3. 将含油水蒸汽依次经湿式三相分离塔和油水分离器，回收得到油资源；
所述湿式三相分离塔中产生的不凝气体保持在60℃以上送入无烟化装置燃烧，燃烧温度在1000℃，此时的烟气符合排放标准，可以直接排放，也可以循环用至S3中对一级处理污泥进行加热，再行排放。
S4. 将初步干泥送入回转窑中，进行回转干化处理，然后经炭化装置处理，得到不含水的炭化污泥、炭化烟气和余热热风，再对炭化污泥进行焚烧处理。
炭化污泥的具体步骤包括：
S41.将干化污泥粉碎成粉末状，投入炭化炉内搅拌均匀，以50℃每分钟的升温速率升温至750℃，同时通入保护气，进行污泥炭化，炭化时间为90分钟；
S42.将步骤S41中所得的炭化产品进行洗涤、过滤，固相再经过酸洗、水洗、过滤、干燥，得到炭化污泥。
对比例2：
与实施例4的不同在于，不进行步骤S2。其处理方法包括：
S1.对含油污泥进行预处理，得到预处理污泥；
预处理包括依次进行的大颗粒固体杂质的筛除、含油污泥的初沉淀、大块含油污泥的破碎和添加木质纤维步骤。木质纤维的加入量以含有污泥的体积计，大约每100升含油污泥中加入1公斤的木质纤维。纤维尺寸在0.3毫米至1毫米之间。
S2. 将预处理污泥输送入密封滤室内，100℃进行加热，同时不断抽出密封滤室内产生的汽水混合物，维持密封滤室内为真空，得到初步干泥和含油水蒸汽；
S3. 将含油水蒸汽依次经湿式三相分离塔和油水分离器，回收得到油资源；
所述湿式三相分离塔中产生的不凝气体保持在60℃以上送入无烟化装置燃烧，燃烧温度在1000℃，此时的烟气符合排放标准，可以直接排放，也可以循环用至S3中对一级处理污泥进行加热，再行排放。
S4. 将初步干泥送入回转窑中，进行回转干化处理，然后经炭化装置处理，得到不含水的炭化污泥、炭化烟气和余热热风，再对炭化污泥进行焚烧处理。
炭化污泥的具体步骤包括：
S41.将干化污泥粉碎成粉末状，投入炭化炉内搅拌均匀，以50℃每分钟的升温速率升温至750℃，同时通入保护气，进行污泥炭化，炭化时间为90分钟；
S42.将步骤S41中所得的炭化产品进行洗涤、过滤，固相再经过酸洗、水洗、过滤、干燥，得到炭化污泥。
上述实施例和对比例所采用的处理系统参见图2，包括：预处理罐100、超临界二氧化碳发生器200、超临界二氧化碳处理密封罐300、密封滤室400、湿式三相分离塔500、油水分离器600、回转窑700、炭化装置800，所述预处理罐连通超临界二氧化碳处理密封罐，将预处理污泥输送入超临界二氧化碳处理密封罐，所述超临界二氧化碳处理密封罐连通密封滤室，将一级处理污泥输送入密封滤室内，密封滤室与湿式三相分离塔连通，湿式三相分离塔与油水分离器连通，含油水蒸汽依次经湿式三相分离塔和油水分离器，所述超临界二氧化碳发生器连通超临界二氧化碳处理密封罐，所述超临界二氧化碳处理密封罐还通过连通管连通密封滤室。
对同一批含油污泥（油田污泥，含油率为36%），采用上述实施例和对比例的方法进行处理，对处理后的初步干泥中的含油率进行测定。测定方法参考“油砂油泥含油率测定方法研究，许修强等，化工科技，2008,16（4）：1~4”，测定结果参见如下表1。

Claims (7)

1.一种含油污泥的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1 .对含油污泥进行预处理，得到预处理污泥，包括向含油污泥中加入木质纤维；
S2 .对预处理污泥输送入密封罐内，通入超临界二氧化碳，对预处理污泥进行超临界二氧化碳处理，得到一级处理污泥；
S3 . 将一级处理污泥输送入密封滤室内，进行加热，同时不断抽出密封滤室内产生的汽水混合物，维持密封滤室内为真空，得到初步干泥和含油水蒸气；
S4 . 将含油水蒸气依次经湿式三相分离塔和油水分离器，回收得到油资源；
S5 . 将初步干泥送入回转窑中，进行回转干化处理，然后经炭化装置处理，得到炭化污泥。
2.根据权利要求1所述的一种含油污泥的处理方法，其特征在于，步骤S3中，将S2排出的二氧化碳通过加压、加热后通入密封滤室内，利用二氧化碳作为热媒对一级处理污泥进行加热。
3.根据权利要求1所述的一种含油污泥的处理方法，其特征在于，步骤S2中，超临界二氧化碳处理的条件为：温度50至55℃，压力75至80ATM。
4.根据权利要求3所述的一种含油污泥的处理方法，其特征在于，步骤S2中，超临界二氧化碳处理的时间为1至1.5h。
5.根据权利要求1所述的一种含油污泥的处理方法，其特征在于，在步骤S2过程中，进行超临界二氧化碳处理的同时，搅拌。
6.根据权利要求5所述的一种含油污泥的处理方法，其特征在于，搅拌速度为120-150转/分钟。
7.根据权利要求1所述的一种含油污泥的处理方法，其特征在于，步骤S4中，经过湿式三相分离塔中产生的不凝气体保持在65℃以上送入无烟化装置燃烧。
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