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油泥处理
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2.原油在开采、炼制、储存等过程中会产生大量的含油污泥,通常简称为油泥;如果油泥不加以处理,直接排放,则会对周围土壤、水体、空气都将造成污染。然而,油泥的特点是含有多种有毒有害物质、含水率高、固体颗粒小、油水固乳化严重、脱水困难。因此,油泥处理问题一直是石化企业的难题。
3.油泥处理的最终目的是以减量化、资源化、无害化为原则。目前,油泥的处理方法主要为化学热洗法、高温焚烧法和热裂解法,但是这三种处理方法不仅能耗高、且处理时间长,使得成本增加;另外,上述方法的处理效果较差,如油、水、固三相分离不彻底、水中cod含量高、油的回收率较低,无法从根本上解决油泥的污染。
4.为了低能耗、低成本地处理油泥,同时提高油泥中油、水、固三相的分离效果,本技术提供一种油泥的处理方法。
8.其中,所述碱性金属化球团、所述碳基生物质、所述聚丙烯酰胺与所述油泥的重量比为(20-30):(10-20):(2-5):100;
9.所述碱性金属化球团由重量比为100:(10-20)的金属化球团与碱金属的氢氧化物组成。
10.本技术利用碳基生物质、碱性金属化球团与聚丙烯酰胺对油泥进行处理,经过离心分离固液两相、油水分离油和水,使得油泥中的水相、油相和固相得到良好的分离。油泥处理后的水相物满足污水处理厂对水中含油率与cod含量的要求;油相物回收率较高,油相物中的含水率较低,该油相物能够进入回炼系统进行回收利用;且固相物的含油率和含水率较低。即,利用本技术提供的油泥的处理方法,明显提高了油泥的处理效果。
11.本技术使用的碱性金属化球团具有多孔易吸附的特点,与油泥混合后,容易吸附油泥中的微粒;与油泥混合的碱性金属化球团易生成二价或三价铁离子,随后与油泥中带微弱负电荷的微粒异性相吸,形成比较稳定的絮凝物而去除带微弱负电荷的微粒。另外,申请人发现碳基生物质的加入,可以增强碱性金属化球团的处理效果,这是因为碱性金属化球团与碳基生物质可以通过铁-碳颗粒之间存在着电位差而形成无数个细微原电池,进而形成微电解反应,从而进一步加强了二价或三价铁离子的絮凝作用。
12.本技术使用的聚丙烯酰胺是一种线状的有机高分子聚合物,具有丰富的阳性基团酰胺基,能够分散于油泥液体中,并吸附油泥液体中的悬浮颗粒,在悬浮颗粒之间起链接架
桥作用,使细颗粒形成比较大的絮团,从而提高油泥中油、水、固三相的分离速度与分离效果。
13.另外,由于油泥中油、水、固三相混合为一体,单独使用碱性金属化球团或者单独使用聚丙烯酰胺的效果较差,申请人发现碱性金属化球团、碳基生物质能够与聚丙烯酰胺协同配合,破除油水的乳化现象,破坏油泥中有机聚合物微粒的结构,使团状的油性颗粒分散。同时,碱性金属化球团中的铁离子与聚丙烯酰胺发挥絮凝作用,使得油相积聚,油相积聚又促使了破乳作用。因此,在油泥的处理方法中,破乳作用与絮凝作用相互促进,有利于提高油水的分离和固相的沉降,从而促进油、水、固三相的分离效果。
14.本技术处理的油泥的性能指标为含水率>95wt%,含油率=3-5wt%。
15.在一个具体的实施方案中,所述碱性金属化球团、所述碳基生物质、所述聚丙烯酰胺与所述油泥的重量比可以为20:10:2:100、25:10:2:100、30:10:2:100、20:15:2:100、25:15:2:100、30:15:2:100、20:20:2:100、25:20:2:100、30:20:2:100、20:10:4:100、25:4:2:100、30:10:4:100、20:10:5:100、25:5:2:100、30:10:5:100、
16.在一些具体的实施方案中,所述碱性金属化球团、所述碳基生物质、所述聚丙烯酰胺与所述油泥的重量比为还可以为(20-25):(10-15):(2-4):100、(25-30):(15-20):(4-5):100。
17.经过试验分析可知,在对油泥进行处理的过程中,当碱性金属化球团或者碳基生物质、聚丙烯酰胺的投入量过少时,油泥的处理效果较差。
18.当碱性金属化球团或者碳基生物质的投入量过大时,生成过量的二价或三价铁离子;而二价铁离子具有较强的还原性,易发生氧化反应,生成三价铁离子和o
2-自由基具有较高的活性,进而与聚丙烯酰胺发生反应,使得聚丙烯酰胺的分子链断裂;在聚丙烯酰胺的分子链断裂过程中,会产生新的自由基与三价铁离子反应,重新生成二价铁离子,进一步加剧聚丙烯酰胺的降解,使得聚丙烯酰胺黏度急剧降低,从而降低了处理体系的絮凝能力。
19.另外,当聚丙烯酰胺的投加量过大时,会抑制金属化球团与碳基生物质之间的微电解反应,减少铁离子的生成量,从而降低了油泥中油、水、固三相的分离效果。
20.因此,本技术碱性金属化球团、碳基生物质、聚丙烯酰胺与油泥的重量比控制在上述范围内。
22.先将所述聚丙烯酰胺加入至所述油泥中;然后加入所述碱性金属化球团和所述碳基生物质的混合物。
23.经过试验分析可知,当将碱性金属化球团、碳基生物质与非离子聚丙烯酰胺一起投入到油泥中时,油泥的处理效果较差,这是由于碱性金属化球团与木屑未能充分混匀,减弱了微电解的效果;同时,原料一起投入到油泥中的处理方法,容易使得铁离子与聚丙烯酰胺的官能团先相互吸引而发生交联反应,致使聚丙烯酰胺的分子链断裂,无法延伸,使聚丙烯酰胺黏度急剧降低,从而降低了铁离子和聚丙烯酰胺的絮凝能力。
24.而本技术选择先将油泥与非离子聚丙烯酰胺充分混合,提前破除油水的乳化现象,破坏油泥中有机聚合物微粒的结构;然后加入碱性金属化球团和碳基生物质的混合物,加快固相物的絮凝作用,从而进一步提高油泥油、水、固三相的分离效果。
25.进一步地,所述碱性金属化球团由重量比为100:(10-15)的金属化球团与碱金属的氢氧化物组成。
26.在一个具体的实施方案中,所述金属化球团与所述氢氧化物的重量比可以为100:5、100:10、100:15、100:20。
27.在一些具体的实施方案中,所述金属化球团与所述氢氧化物的重量比还可以为100:(5-10)、100:(5-15)、100:(10-20)、100:(10-20)、100:(15-20)。
28.经过试验分析可知,当控制金属化球团与氢氧化物的重量比为上述范围时,能够进一步提高油泥的处理效果。
30.本技术使用的金属化球团是一种全铁含量≥40wt%的球团,金属化球团来源可以为铁精粉、赤铁矿、红土镍矿等含铁矿石;金属化球团来源也可以为赤泥、铜渣等含铁分的固体废物。
32.进一步地,所述碱金属的氢氧化物选自氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种。
34.在试验过程中,申请人发现,相比于使用阳离子聚丙烯酰胺或者使用阴离子聚丙烯酰胺,本技术选择使用非离子聚丙烯酰胺用于油泥处理,能够进一步提高油泥的处理效果;这可能是因为非离子聚丙烯酰胺不易与碱性金属化球团中的铁离子发生断链反应,不会降低碱性金属化球团的絮凝效果,且非离子聚丙烯酰胺作为有机絮凝剂能够与碱性金属化球团中的铁离子起到良好的配伍作用。
35.进一步地,所述非离子聚丙烯酰胺的浓度为0.05-0.15wt%。
36.在一个具体的实施方案中,所述非离子聚丙烯酰胺的浓度可以为0.05wt%、0.1wt%、0.15wt%。
37.在一些具体的实施方案中,所述非离子聚丙烯酰胺的浓度还可以为0.05-0.1wt%、0.1-0.15wt%。
38.可选地,所述碳基生物质选自木屑、秸秆、锯末、甘蔗渣、稻糠中的一种或多种。
39.优选地,所述油泥的处理方法还包括还包括金属化球团的循环利用,具体方法为:
40.将油泥处理后得到的固相物与氧化钙混合后进行成型处理,并经过焙烧,得到固相物金属化球团,经过破碎、磨细,代替所述金属化球团的加入。
41.本技术对油泥经过处理后,获得的固相物主要成分为金属化球团以及碳基生物质;因此,申请人将固相物与氧化钙混合后进行成型与焙烧处理,得到的固相物金属化球团可以代替第一次使用的金属化球团,然后对油泥进行处理。即,本技术在油泥混合处理阶段采用的金属化球团可以进行循环利用,大大降低了油泥的处理方法中的原料成本。
42.在固相物制备固相物金属化球团的过程中,固相物中的碳基生物质在焙烧过程中可以起到还原和热源的作用,还原氧化铁的同时,还可以提供热量,有利于降低试验过程中的成本。另外,本技术加入的氧化钙可以促进固相物中的氧化铁进行还原,促进铁晶粒的生成与长大。
43.经过试验分析可知,选择使用铁精粉金属化球团的效果不如固相物金属化球团的,这是因为固相物金属化球团的吸附能力及微电解能力均优于铁精粉金属化球团。
44.进一步地,所述固相物与所述氧化钙的重量比为100:(2-10)。
45.进一步地,所述焙烧的条件为:焙烧温度为1100-1250℃;焙烧时间为10-30min。
47.本技术利用碳基生物质、碱性金属化球团与聚丙烯酰胺,对油泥进行处理,使得油泥中的水相、油相和固相得到良好的分离,有效的对油泥进行减量化处理。整个处理工艺操作简单,并具有处理彻底,反应迅速,反应条件简单,操作便利,成本低廉的优点,适合工业化处理油泥。
48.利用本技术提供的油泥的处理方法,油泥处理后的水相物满足污水处理厂对水中含油率与cod含量的要求;油相物回收率较高,油相物中的含水率较低,油相能够进入回炼系统进行回收利用;且固相物的含油率和含水率较低。
49.本技术通过控制碱性金属化球团、木屑、聚丙烯酰胺与油泥的重量比,进一步提高了油泥中油水固三相的分离效果。
53.其中,碱性金属化球团、碳基生物质、聚丙烯酰胺与油泥的重量比为(20-30):(10-20):(2-5):100;
54.碱性金属化球团由重量比为100:(10-20)的金属化球团与碱金属的氢氧化物组成。
55.处理的油泥的性能指标为含水率>95wt%,含油率=3-5wt%。
57.先将聚丙烯酰胺加入至油泥中;然后加入碱性金属化球团和碳基生物质的混合物。
60.同时,聚丙烯酰胺为浓度为0.05-0.15wt%的非离子聚丙烯酰胺。
61.另外,碳基生物质选自木屑、秸秆、锯末、甘蔗渣、稻糠中的一种或多种。
63.具体方法为:将油泥处理后得到的固相物与氧化钙按照重量比为100:(2-10)混合后进行成型处理,并经过焙烧,得到固相物金属化球团,经过破碎、磨细,代替金属化球团的加入。
64.进一步地,焙烧的条件为:焙烧温度为1100-1250℃;焙烧时间为10-30min。
65.以下结合实施例、对比例以及性能检测试验对本技术作进一步详细描述,这些实施例不能理解为限制本技术所要求保护的范围。
66.实施例与对比例中处理的油泥来源:取某炼油厂污水处理后的油泥作为待处理油
泥,该油泥的含水率95.03wt%、含油率4.00wt%、含固率0.97wt%。
72.s1:将100g金属化球团与10g氢氧化钠混合均匀,得到碱性金属化球团,备用;其中,金属化球团是全铁含量为50wt%、平均粒度为1mm的铁精粉。
73.s2:取25g碱性金属化球团与15g木屑混合均匀,得到a混合物;
74.将4g浓度为0.1wt%的非离子聚丙烯酰胺(cas:9003-05-8)加入到100g油泥中,搅拌均匀,然后加入a混合物,混合均匀,得到b混合物。
75.s3:对步骤s2中的b混合物进行离心分离,分离出油水混合物及固相物。
76.s4:将油水混合物进行油水分离,得到油相物和水相物,油进入回炼系统;合格的废水送至污水处理车间。
77.s5:将固相物与氧化钙按照重量比为100:5混合后进行成型处理,成型后进行在1200℃的条件下焙烧20min,得到固相物金属化球团,经过破碎、磨细,可作为代替步骤s1中铁精粉的加入。
80.上述实施例与实施例1的不同之处在于:碱性金属化球团、木屑、聚丙烯酰胺与油泥的重量比,具体如表1所示。
81.表1实施例1-7中碱性金属化球团、木屑、聚丙烯酰胺与油泥的重量比
上述实施例与实施例1的不同之处在于:碱性金属化球团中铁精粉与氢氧化钠的重量比,具体如表2所示。
本实施例与实施例1的不同之处在于:非离子聚丙烯酰胺的浓度为0.2wt%。
本实施例与实施例1的不同之处在于:以阳离子聚丙烯酰胺(cas:25085-02-3)代替步骤s2中的非离子聚丙烯酰胺。
本实施例与实施例1的不同之处在于:以阴离子聚丙烯酰胺(cas:62649-23-4)代替步骤s2中的非离子聚丙烯酰胺。
本对比例与实施例1的不同之处在于:各原料的添加顺序,油泥的处理方法具体为:
s1:将100g金属化球团与10g氢氧化钠混合均匀,得到碱性金属化球团,备用;其中,金属化球团是粒度为1mm、全铁含量为50wt%的铁精粉金属化球团。
s2:取25g碱性金属化球团、15g木屑、4g浓度为0.1wt%的非离子聚丙烯酰胺一起投入到100g油泥中,搅拌均匀,混合物。
s4:将油水混合物进行油水分离,得到油相物和水相物,油进入回炼系统;合格的废水送至污水处理车间。
本实施例与实施例1的不同之处在于:步骤s1中所用的金属化球团为实施例1步骤s5中制备的固相物金属化球团;该固相物金属化球团的全铁含量为50wt%、粒度为1mm。
上述对比例与实施例1的不同之处在于:碱性金属化球团、木屑、聚丙烯酰胺与油泥的重量比,具体如表3所示。
s1:将100g金属化球团与10g氢氧化钠混合均匀,得到碱性金属化球团,备用;其中,金属化球团是粒度为1mm、全铁含量为50wt%的铁精粉金属化球团。
s2:将4g浓度为0.1wt%的非离子聚丙烯酰胺加入到100g油泥中搅拌均匀,然后加入25g碱性金属化球团,搅拌均匀,得到混合物。
本对比例与实施例1的不同之处在于:未加入非离子聚丙烯酰胺,油泥的处理方法具体为:
s1:将100g金属化球团与10g氢氧化钠混合均匀,得到碱性金属化球团,备用;其中,金属化球团是粒度为1mm、全铁含量为50wt%的铁精粉金属化球团。
s2:取25g碱性金属化球团与15g木屑混合均匀,然后投入到100g油泥中,混合均匀后,得到混合物。
本对比例与实施例1的不同之处在于:未加入碱性金属化球团与木屑,油泥的处理方法具体为:
s1:将4g浓度为0.1wt%的非离子聚丙烯酰胺加入到100g油泥中搅拌均匀,搅拌均匀,得到混合物。
本对比例与实施例1的不同之处在于:以聚合硫酸铁代替碱性金属化球团,油泥的处理方法具体为:
将4g浓度为0.1wt%的非离子聚丙烯酰胺加入到100g油泥中,搅拌均匀,然后加入a混合物,混合均匀,得到b混合物。
本对比例与实施例1的不同之处在于:以硫酸亚铁代替碱性金属化球团,油泥的处理方法具体为:
将4g浓度为0.1wt%的非离子聚丙烯酰胺加入到100g油泥中,搅拌均匀,然后加入a混合物,混合均匀,得到b混合物。
以实施例1-15以及对比例1-8中油泥处理后得到的油相和水相为检测对象,分别对水相物、油相物和固相物的性能指标进行检测。
水相物:称量水相物的回收量,并按照gb/t 16488-1996《水质石油类和动植物油的测定红外光度法》对水相物中的含油率进行检测,按照gb/t 11914-1989《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》对水相物中的cod含量进行检测。
油相物:称量油相物的回收量,按照gb/t 11146-1999《原油含水量测定法》对油相物中的含水率进行检测;并计算油泥中油的回收率,油的回收率=(油相物回收量-油相物回收量
结合表4,通过对比实施例1-15与对比例1-8的检测结果,本技术利用碳基生物质、碱性金属化球团与聚丙烯酰胺对油泥进行处理,经过离心分离固液两相、液相分离油水,使
得油泥中的水相、油相和固相得到良好的分离。经过检测,水相中的含油率低于0.49wt%,水相中的cod含量低于496mg/l,满足污水处理厂对水中含油率与cod含量的要求;油相中的含水率低于1.64wt%,油泥中的油回收率高于84.64%,能够进入回炼系统进行回收利用;固相物的含油率低于0.49%。另外,分离得到的固相物与氧化钙经过成型处理与焙烧,可得到固相物金属化球团代替铁精粉金属化球团,进而对油泥进行处理,以此进行重复利用。以上结果表明,利用本技术提供的油泥的处理方法,有效提高了油泥的处理效果。
通过对比实施例1与对比例4的检测结果,相比于未加入木屑作为碳基生物质,本技术选择加入木屑作为碳基生物质,能够与碱性金属化球团形成微电解反应,从而有利于提高油泥的处理效果。
通过对比实施例1与对比例5的检测结果,相比于未加入非离子聚丙烯酰胺,本技术选择加入聚丙烯酰胺,与碳基生物质、碱性金属化球团协同配合,对油泥进行处理,可以明显提高油泥的处理效果。
通过对比实施例1与对比例6的检测结果,相比于未加入碱性金属化球团与碳基生物质,本技术选择加入碱性金属化球团、碳基生物质,与非离子聚丙烯酰胺协同配合,对油泥进行处理,可以明显提高油泥的处理效果。
通过对比实施例1与对比例7-8的检测结果,相比于使用聚合硫酸铁或者使用硫酸亚铁,本技术选择使用碱性金属化球团,与碳基生物质、非离子聚丙烯酰胺协同配合,能够进一步提高油泥的处理效果。
通过对比实施例1-7与对比例1-3的检测结果,当控制碱性金属化球团、碳基生物质、聚丙烯酰胺与油泥的重量比为(20-30):(10-20):(2-5):100的范围内时,能够明显提高油泥的处理效果。因此,本技术将碱性金属化球团、碳基生物质、聚丙烯酰胺与油泥的重量比控制在上述范围。
通过对比实施例1与实施例8-10的检测结果,当控制碱性金属化球团中金属化球团与碱金属氢氧化物的重量比在100:(5-20)的范围内时,能够进一步提高油泥的处理效果。因此,本技术将金属化球团与碱金属氢氧化物的重量比控制在上述范围。
通过对比实施例1与实施例11-12的检测结果,相比于使用阳离子聚丙烯酰胺或者使用阴离子聚丙烯酰胺,本技术选择使用非离子聚丙烯酰胺,能够进一步提高油泥的处理效果。同时,通过对比实施例1与实施例13的检测结果,当将非离子聚丙烯酰胺的浓度控制为0.05-0.15wt%的范围时,能够进一步提高油泥的处理效果。因此,本技术选择使用非离子聚丙烯酰胺,并将非离子聚丙烯酰胺的浓度控制在上述范围内。
通过对比实施例1与实施例14的检测结果,当将碱性金属化球团、木屑与非离子聚丙烯酰胺一起投入到油泥中时,油泥的处理效果较差;而本技术本技术选择先将油泥与非离子聚丙烯酰胺充分混合,然后加入碱性金属化球团和碳基生物质的混合物,能够进一步提高油泥的处理效果。
通过结合实施例1与实施例15的检测结果,本技术将实施例1的固相物金属化球团作为金属化球团的来源,并对油泥进行处理,油泥的处理效果优于铁精粉金属化球团的处理效果。由此可知,本技术在油泥混合处理阶段采用的金属化球团可以进行重复利用,获得了循环利用、低成本处理油泥的有益效果。
虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述,但在
本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。
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1.环境污染控制:环境污染物的高级氧化去除及转化机制 2.环境计算化学:典型污染物的环境相关物性参数预测及构效关系研究
主要从事海洋生物医药及海洋污染物的微生物修复研究。 (1)海洋微生物中筛选免疫活性物质,用于抗氧化保健品以及抗肿瘤药物的开发。 (2)开展石油烃降解菌的基因组学、转录组以及代谢组和关键酶基因研究,分析其降解石油烃途径。利用分子生物学和生物信息学技术开展与海洋环境污染治理和修复相关的微生物分子数据