關(guān)鍵詞：污泥脫水；電滲透技術(shù)；含水率

引言

含油污泥是在石油開采、運輸、煉制及含油污水處理過程中產(chǎn)生的含油固體廢物，其中含有大量的烴類、苯系物、酚類、蒽類等物質(zhì)，若不加以處理，不僅對污染環(huán)境，而且也是資源的一種浪費。目前含油污泥還在以每年3%的速度增長，而且油泥尚未有效處理辦法。根據(jù)工作實踐，含油污泥無公害處理的關(guān)鍵是脫水，降低含油污泥含水率不僅可以有效降低污泥的體積，而且還可以降低污泥對環(huán)境的污染程度，實現(xiàn)污泥處理的成本化、無公害化處理。

一、含油污泥的種類

含油污泥是化工企業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的固體廢物，根據(jù)污泥來源及組成部分，含油污泥主要分為以下兩種：（1）含水率高的含油污泥。含水率高的污泥主要集中在油田油區(qū)和水區(qū)罐底部、含油水處理設(shè)備的排污以及罐內(nèi)和設(shè)備定期清理產(chǎn)生的廢物等，其主要是在原油處理過程中產(chǎn)生的。含水率高的污泥具有流動性強、成分復(fù)雜（見表1）以及儲存量比較大的特點；（2）含水率低的含油污泥。含水率低的含油污泥雖然其含水率不高，但是其含固率高、含藥劑成分比較復(fù)雜。其產(chǎn)生的原因主要是原油儲罐底部泥沙、分離器底泥、干化池、廢液池液面浮渣、底泥、采油壓裂返排液、井下作業(yè)含油泥土及突發(fā)情況油氣管線刺漏污染土壤產(chǎn)生的含油污泥。（來源于采油過程和原油處理過程）。第二種油泥來源比第一種來源更復(fù)雜，第二種油泥是所有油田油泥危險廢物轉(zhuǎn)移至堆放池，待集中處理，不僅泥沙含量高、藥劑種類多、流動性差，而且在作業(yè)和轉(zhuǎn)移中油泥中有大量的編織袋、手套和雜草等雜物。

二、電滲透污泥脫水技術(shù)的原理及優(yōu)勢

電滲透污泥脫水技術(shù)的工作原理主要是借助復(fù)雜的點動力學(xué)現(xiàn)象將污泥中的水分消除。具體的處理流程為（1）電滲析。電滲析的作用是污泥顆粒的雙電子層中，電場力和毛細管力作用動態(tài)平衡的結(jié)果。在電場作用下，污泥顆粒表面的雙電層會發(fā)生滑移，這樣可以實現(xiàn)對污泥顆粒水分的脫離；（2）電泳。電泳的作用主要是在污泥脫水現(xiàn)象增多時，當污泥介質(zhì)固體含量越來越大時，并且不能移動后，電泳的作用就開始顯現(xiàn)出來，具體就是在電場的作用下，污泥顆粒緩慢的由陰極向陽極方向移動，并且擠壓水分向反方向移動；（3）電遷移。電遷移可以看成是電泳現(xiàn)象中顆粒的大小趨近于零的特殊情況；（4）電化學(xué)反應(yīng)。在電場的作用下，電極附近會出現(xiàn)氧化還原反應(yīng)、腐蝕作用等等，電化學(xué)反應(yīng)則是通過氧化作用等將污泥中的水分氧化，以此實現(xiàn)對污泥的脫水。因此在上述步驟的影響下，污泥中的水分會逐步的去除，實現(xiàn)脫水。

電滲透污泥脫水技術(shù)是在傳統(tǒng)的脫水工藝上發(fā)展而來的，實踐證明應(yīng)用電滲透污泥脫水技術(shù)具有巨大的優(yōu)勢：首先電滲透污泥脫水技術(shù)提高了污泥脫水效果。根據(jù)以往的數(shù)據(jù)表明使用電滲透污泥脫水技術(shù)可以去除60%左右的水分，具有明顯的經(jīng)濟效益；其次降低了成本支出，有效地提高了污泥的處理效率。含油污泥不僅污染環(huán)境，而且還增加企業(yè)的運輸成本。通過脫水可以降低污泥的體積，這樣可以減少運輸?shù)拇螖?shù)，進而減少企業(yè)污泥處理的成本。更為重要的是通過電滲透脫水技術(shù)實現(xiàn)了無公害處理，避免了對周圍環(huán)境的污染，實現(xiàn)了資源的優(yōu)化利用。

三、電滲透含油污泥脫水工藝試驗

為了檢驗電滲透技術(shù)的含油污泥脫水效果，以高含水率含油污泥作為實驗對象進行相關(guān)的試驗，具體實驗操作如下：

1.試驗材料及裝置

以某石油企業(yè)的含油污泥作為實驗材料，含油污泥的含水率為83%，干污泥中揮發(fā)固體含量為51.2%，污泥密度為1.02g/cm3。電滲透脫水試驗裝置主要由脫水設(shè)備主體、空壓機、電源和超聲發(fā)生器組成。具體試驗裝置見圖1：

圖1：試驗裝置圖

2.試驗方法

選取145g污泥，保證污泥的厚度為18cm，然后將其放在鋼制脫水桶內(nèi)，通過調(diào)壓閥調(diào)節(jié)壓力至恒定目標值，在試驗前為了保證通電后電流的穩(wěn)定性，需要對污泥介質(zhì)進行一定時間的機械預(yù)壓，具體預(yù)壓時間為0.5min，以此保證污泥的密實。開始后，按照試驗安排分別開啟空壓機、電源和超聲發(fā)生器，并分別記錄了運行時間。試驗過程中，滲濾液逐滴滴下，收集在天平上的容器中。每0.5min記錄一次電流數(shù)據(jù)和滲濾液質(zhì)量，直至試驗終止，分別關(guān)閉空壓機、電源和超聲發(fā)生器。

3.試驗結(jié)果

3.1電場作用對含有污泥脫水性能的影響。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)表明電場作用對于含有污泥脫水性能的影響是不同的。電場作用可以降低污泥的含水率，尤其是電場作用減緩了電流衰減的速率，增加了電滲流量上升速率，增加了污泥內(nèi)部電流的連通性，使水分能夠更快速的脫出。但是其需要滿足以下條件：20kHz，聲強0.255W/cm 2 （功率20W），作用時間3.5min，此時污泥最終含水率為72.90%。

3.2污泥性質(zhì)對電滲透污泥脫水效果的影響。含油污泥的成分不同，因此其含水率也就不同，對此其對于電滲透脫水的效果影響也就不同：（1）初始含水率的影響。當含有污泥的初始含水率為74.5%的時候，通過電滲透技術(shù)含油污泥的含水率降低為43.65%，而當初始含水量小于74.5%時，電滲透脫水的效果隨著初始含水率的增加而減小。如果初始值大于74.5%，那么電滲透脫水后的含水率會隨著初始值的增加而增大，因此在電滲透脫水技術(shù)在含油污泥初始含水率不太高的情況應(yīng)用比較好（2）電導(dǎo)率的影響。含油污泥中的Zeta電位對于脫水效果的影響很大，而電導(dǎo)率對于污泥的Zeta電位同樣影響很大，例如當Zeta電位增大時，污泥電滲透脫水效果就高。本次的試驗表明如果在電滲透脫水的過程中投入Na2SO4增大污泥中的離子濃度，這樣就會壓縮污泥膠體顆粒的雙電層，有效地降低了Zeta電位的絕對值，緩慢了顆粒的遷移速率，但是其效果并不明顯。

3.3初始污泥厚度對電滲透作用的影響。試驗表明：在電滲透開始階段污泥厚度為1cm 脫水較快，當脫水到75%左右時，污泥幾乎已經(jīng)不在進行脫水。污泥厚度為2cm，2.5 cm 時，最終可以使污泥的含水率降低到60%，符合國家規(guī)定的要求。在相同初始電壓梯度下，電滲透污泥脫水效果隨著污泥厚度的增加先增加后減小，在污泥厚度為2cm 時，污泥的脫水效果最好。

總之，基于我國能源無公害處理技術(shù)的不斷發(fā)展，降低含油污泥含水率是降低環(huán)境污染、提高污泥處理企業(yè)經(jīng)濟效益的重要舉措，因此基于電滲透技術(shù)的不斷發(fā)展，石油生產(chǎn)企業(yè)要不斷創(chuàng)新電滲透污泥脫水工藝，以此實現(xiàn)石油生產(chǎn)的無公害、低碳化發(fā)展。

原標題:污泥脫水的電滲透技術(shù)研究