本发明属于含油污泥处理技术领域，具体地说，尤其涉及一种基于超声波的含油污泥处理系统及其工艺。

　　含油污泥是指在石油开采、运输、炼制及含油污水处理过程中产生的含油固体废物。含油污泥不仅体积庞大，占用耕地，而且含油大量有毒有害物质，对人体和动植物造成严重危害，是石油及石油化工工业中的主要污染物之一。然而，油泥含油量高，具有很高的回收价值。含油污泥组成可以大致氛围水、乳化油或吸附油、固体异物、无机盐等，油泥在水中一般呈稳定的悬浮乳状液体系，很难实现多相分离。超声波破乳是指利用超声波在液体介质中传播产生的空化作用、机械振动作用、热效应进行破乳，油泥在超声波作用下，通过乳化液形成强大的湍流，从而使污泥中的油、水、污泥三相之间因摩擦而克服界面张力，相互分离，达到脱水效果，通过对油泥界面的空化，可迅速分离油和无极固体。但此种方法不仅破乳剂消耗量大，易产生化学试剂残留，而且超声波频率设定过高易产生乳化，过低则脱水效果差。

　　本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供了一种萃取效果好、处理过程中化学试剂消耗少、脱水效果佳、处理量大的基于超声波的含油污泥处理系统及其工艺。

　　为了实现上述技术目的，本发明基于超声波的含油污泥处理系统及其工艺采用的技术方案为：

　　一种基于超声波的含油污泥处理系统，包括顺序连接的预处理单元、超临界co2萃取单元、超声处理单元以及后处理单元；

　　所述预处理单元包括预处理池，所述预处理池表面设有引入含油污泥的引流泵，底部设有出口；

　　所述超临界co2萃取单元包括侧部与预处理池连接的萃取反应釜，所述萃取反应釜底部连接有超临界co2生成模块，另一侧连接有分离釜，所述超临界co2生成模块包括并联的超临界co2支路和携带剂支路，所述超临界co2支路末端和携带剂支路末端汇聚于混合器，所述超临界co2支路包括与co2气体瓶相连接的制冷系统，所述制冷系统上端通过制冷管道与混合器上部相连通，所述制冷管道上设有增压泵，所述携带剂支路包括携带剂储罐，所述携带剂储罐底部通过进剂管道与混合器侧部相连通，所述进剂管道上设有增压泵，所述混合器另一侧通过混合管道与萃取反应釜底部相连接，所述萃取反应釜内中部设有与第一超声波发生器相连接的第一超声波变幅杆，所述分离釜上部设有与换热器相连接的油相出口，底部设有污泥出口，所述换热器另一端与净油池相连接；

　　所述超声处理单元包括与污泥出口相连通的大口径超声波管道，所述超声波管道内中部设有连接第二超声波发生器的第二超声波变幅杆；

　　所述后处理单元包括与超声波管道出口端相连通的离心机，所述离心机上部连通配药池，侧部通过出水口连接集水池，底部通过出泥口连接净泥池。

　　优选的，所述预处理池内上部设有沿横向设置的螺旋搅拌叶，下部设有过滤网，底部出口与萃取反应釜相连通。

　　优选的，所述制冷管道上设有第一压力表，所述混合管道上设有第二压力表，所述萃取反应釜上设有第三压力表。

　　优选的，所述携带剂储罐内携带剂为按1:1:1配制的甲醇、四氯化碳、石油醚混合携带剂，其总质量占处理含油污泥的1％。

　　优选的，所述第一超声波发生器的功率为200～1000w，频率为20～40khz，所述第二超声波发生器的功率为5000～6000w，频率为40～100khz。

　　优选的，所述离心机为卧螺式离心机，转速为2000～3000r/min，离心时间为15min。

　　优选的，所述集水池通过管道与配药池上部相连通，所述配药池内投放有絮凝剂。

　　(1)油泥预处理：启动引流泵，将待处理含油污泥引入到预处理池，同时启动螺旋搅拌叶，将预处理池温度升至50～90℃，打散含油污泥胶状体系，令固相中难溶颗粒(如粘土颗粒、塑料制品、枯枝残叶等)脱离，经过滤网堆积于预处理池底部，即初步筛除含油污泥中固相难溶颗粒；

　　(2)超临界co2萃取：经预处理池处理后的混合均匀的油泥在压力泵的作用下进入萃取反应釜，打开制冷系统(接通水循环开关，对泵头水冷却)，温度降至2℃时，打开co2气体瓶，co2气体经增压泵加压后引入混合器，携带剂经增压泵加压后进入混合器，携带剂与超临界co2混合，与此同时对萃取反应釜升温加热，超临界co2连同携带剂进入萃取反应釜对含油污泥萃取1h，使油相与污泥分离，随后启动第一超声波发生器，其功率设定为200～1000w，频率为20～40khz，辐照时间为5～20min，以弥补未被萃取的油相从油泥中分离，降低含油污泥的含油率，将萃取后油相与固相分离的油泥泵入分离釜，经换热器作用后油相从co2中脱离进入净油池，co2成为气态循环使用，固相污泥进入下一处理步骤；

　　(3)超声深度脱水：固相污泥经污泥出口流动式进入超声波管道，启动第二超声波发生器，其功率设定为5000～6000w，频率为40～100khz，处理量为50立方/小时，令污泥细胞壁改性，实现污泥毛细水和结合水的部分脱除，提高污泥干性；

　　(4)后处理：经超声波管道处理后的污泥进入离心机，向离心机内投入絮凝剂，在2000～3000r/min转速下，离心15min，使污泥分子间形成团聚，脱除污泥空隙水，使整体污泥干性得到提高。

　　1、本发明中利用co2在临界状态下流体化，分子间力很小，而密度很大，没有相界面的特性，有效萃取含油污泥，无须如同含油污泥常规处理过程中添加大量破乳剂，不仅节省化学试剂，而且避免产生化学污染；

　　2、本发明在利用萃取含油污泥后，结合低功率超声波，令未被完全萃取的少量油相与水相、污泥分离，提高含油污泥中油固两相的分离度，为后续污泥进一步脱水提供基础保障；

　　3、本发明利用大功率超声波发生器改性污泥细胞内壁，脱除污泥中部分细胞水和结合水，提高污泥干性，而且污泥以管道流动的方式进行处理，不仅处理量大，而且避免采用固定容器处理时带来的中心和表面处理程度不一的问题；

　　4、本发明采用超临界萃取和大功率超声波深度处理的处理方式，不仅降低含油污泥含油量，而且提升污泥干性，有效实现三相分离，无需添加破乳剂，降低对化学试剂的需求，同时污泥经大功率超声波处理后分子间间隙变小，团聚性佳，降低了对絮凝剂的依赖，令含油污泥处理成本大幅下降。

　　图中：1.预处理池；2.引流泵；3.出口；4.萃取反应釜；5.分离釜；6.混合器；气体瓶；8.制冷系统；9.增压泵；10.携带剂储罐；11.第一超声波变幅杆；12.换热器；13.油相出口；14.污泥出口；15.净油池；16.超声波管道；17.第二超声波变幅杆；18.离心机；19.配药池；20.集水池；21.净泥池；22.螺旋搅拌叶；23.过滤网；24.第一压力表；25.第二压力表；26.第三压力表。

　　如图1所示，一种基于超声波的含油污泥处理系统包括顺序连接的预处理单元、超临界co2萃取单元、超声处理单元以及后处理单元；

　　所述预处理单元包括预处理池1，所述预处理池1表面设有引入含油污泥的引流泵2，底部设有出口3；

　　所述超临界co2萃取单元包括侧部与预处理池1连接的萃取反应釜4，所述萃取反应釜4底部连接有超临界co2生成模块，另一侧连接有分离釜5，所述超临界co2生成模块包括并联的超临界co2支路和携带剂支路，所述超临界co2支路末端和携带剂支路末端汇聚于混合器6，所述超临界co2支路包括与co2气体瓶7相连接的制冷系统8，所述制冷系统8上端通过制冷管道与混合器6上部相连通，所述制冷管道上设有增压泵9，所述携带剂支路包括携带剂储罐10，所述携带剂储罐10底部通过进剂管道与混合器6侧部相连通，所述进剂管道上设有增压泵9，所述混合器6另一侧通过混合管道与萃取反应釜4底部相连接，所述萃取反应釜4内中部设有与第一超声波发生器相连接的第一超声波变幅杆11，所述第一超声波发生器的功率为200～1000w，频率为20～40khz，所述分离釜5上部设有与换热器12相连接的油相出口13，底部设有污泥出口14，所述换热器12另一端与净油池15相连接；

　　所述超声处理单元包括与污泥出口14相连通的大口径超声波管道16，所述超声波管道16内中部设有连接第二超声波发生器的第二超声波变幅杆17，所述第二超声波发生器的功率为5000～6000w，频率为40～100khz；

　　所述后处理单元包括与超声波管道16出口端相连通的离心机18，所述离心机18为卧螺式离心机，转速为2000～3000r/min，离心时间为15min，所述离心机18上部连通配药池19，侧部通过出水口连接集水池20，底部通过出泥口连接净泥池21。

　　含油污泥通常采用超声破乳去油，利用超声波的机械振动和声空化作用，使含油污泥结构破坏，降低油相黏度，但此种方式不仅需要添加的破乳剂多，而且油泥团聚较大，超声波功率设定较低时无法有效破坏油泥结构，而设定较高时，反而容易使油泥结构异化，无法准确设定。本发明则采用超临界co2气体萃取含油污泥中油相，使大部分油水相与污泥分离，再通过低功率超声波弥补少量未萃取油相与污泥分离，通过换热器以及降压，令油相和水相分离，同时大功率超声波对污泥进行深度脱水，令污泥内毛细水和结合水部分脱除，实现污泥干性的有效提高。整个处理系统无需投入破乳剂，减少了对化学试剂的依赖，而且大功率超声波处理为流动式管道处理，不仅脱水性强，而且单位处理量大。

　　本发明中采用超临界co2气体作为萃取剂，其不仅无毒无副作用，而且动力学性质与气态co2相似，具有粘度低、表面张力小和溶解对象的传输速率大的特性，同时超临界co2气体扩散系数为液体的100倍，具有较大的溶解能力。超临界co2气体属于非极性溶剂，可以溶解非极性物质，向其中加入油相匹配的极性夹带剂，令其溶解极性物质。

　　本发明中利用超临界co2气体的高渗透和高溶解性对含油污泥进行萃取，含油污泥经过初步处理后进入萃取反应釜，co2流体作为溶剂从底部进入萃取反应釜，超临界co2气体在含油污泥表面形成滞留层，随后向其内部渗透扩散，超临界co2分子与需萃取的油相分子作用，油相脱离固相，溶解于超临界co2中，通过滞留层，扩散到超临界co2流体主体，随后进入分离釜，此时由于co2溶解度急剧下降而析出溶质，自动分离成溶质和co2流体两部分，经换热器作用，co2成为气体循环使用，油相收集于净油池。其中萃取一段时间后，为防止少量油相残留于固相中，利用低功率超声波对其弥补分离，有效提高含油污泥中油固两相分离度。由于通常污泥脱水方式为压力式脱水，仅能去除分子间的空隙水，而空隙水占污泥整体的70％，污泥干性不足。本发明通过超临界co2气体萃取含油污泥后，使含油污泥的油相与固相分离完全，再通过大功率超声波对污泥进行细胞壁结构改性，令部分毛细水和结合水脱除，提高污泥整体干性。

　　所述预处理池内上部设有沿横向设置的螺旋搅拌叶22，下部设有过滤网23，底部出口3与萃取反应釜4相连通。由于含油污泥中存在粘土颗粒、枯枝残叶、塑料制品等固相杂质，这些固相杂质极易影响后续污泥脱水，需对其预清除。利用螺旋搅拌叶，打散整体胶状体系，升高温度，令含油污泥成流态化，固相杂质析出，再经过滤网截留杂质。

　　所述制冷管道上设有第一压力表24，所述混合管道上设有第二压力表25，所述萃取反应釜4上设有第三压力表26。

　　所述携带剂储罐10内携带剂为按1:1:1配制的甲醇、四氯化碳、石油醚混合携带剂，其总质量占处理含油污泥的1％。极性和可极性化对超临界流体中溶质的溶解度有很大的影响，其溶解度随流体密度的增加而增大。其中，甲醇为极性溶剂，不仅可以溶解含油污泥中极性溶质，而且令整体密度增大，进而令流体溶解度增大。

　　所述超声波管道16油性污泥处理量为50立方/小时。常规的超声波处理不仅功率低，无法对污泥进行深度脱水处理，而且为静态装置化处理，单位处理量低，且存在表面、中部以及底部处理程度不一的问题，而超声波管道不仅功率大，可以深度脱水，而且单位处理量大。

　　所述集水池20通过管道与配药池19上部相连通，所述配药池19内投放有絮凝剂。利用集水池中污泥脱除水进行絮凝剂的配制，提高资源的循环使用性。

　　(1)油泥预处理：启动引流泵，将待处理含油污泥引入到预处理池，同时启动螺旋搅拌叶，将预处理池温度升至50～90℃，打散含油污泥胶状体系，令固相中难溶颗粒(如粘土颗粒、塑料制品、枯枝残叶等)脱离，经过滤网堆积于预处理池底部，即初步筛除含油污泥中固相难溶颗粒；

　　(2)超临界co2萃取：经预处理池处理后的混合均匀的油泥在压力泵的作用下进入萃取反应釜，打开制冷系统(接通水循环开关，对泵头水冷却)，温度降至2℃时，打开co2气体瓶，co2气体经增压泵加压后引入混合器，携带剂经增压泵加压后进入混合器，携带剂与超临界co2混合，与此同时对萃取反应釜升温加热，超临界co2连同携带剂进入萃取反应釜对含油污泥萃取1h，使油相与污泥分离，随后启动第一超声波发生器，其功率设定为200～1000w，频率为20～40khz，辐照时间为5～20min，以弥补未被萃取的油相从油泥中分离，降低含油污泥的含油率，将萃取后油相与固相分离的油泥泵入分离釜，经换热器作用后油相从co2中脱离进入净油池，co2成为气态循环使用，固相污泥进入下一处理步骤；

　　(3)超声深度脱水：固相污泥经污泥出口流动式进入超声波管道，启动第二超声波发生器，其功率设定为5000～6000w，频率为40～100khz，处理量为50立方/小时，令污泥细胞壁改性，实现污泥毛细水和结合水的部分脱除，提高污泥干性；

　　(4)后处理：经超声波管道处理后的污泥进入离心机，向离心机内投入絮凝剂，在2000～3000r/min转速下，离心15min，使污泥分子间形成团聚，脱除污泥空隙水，使整体污泥干性得到提高。

　　本发明基于超声波的含油污泥处理工艺将含油污泥中油相萃取，令油固两相分离，再通过大功率超声波使固相污泥细胞内壁改性，令毛细水和结合水得到部分脱除，最后经离心机离心作用，使污泥中固液相之间的空隙水充分脱除，提高污泥的整体干性。其中通过超声波管道处理流动型污泥，使污泥的单位处理量得到提高。

　　综上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

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