【含油污泥資源化處理方法研究報(bào)告14000字（論文）】

含油污泥資源化處理方法研究報(bào)告目錄TOC\o"1-3"\h\u184871引言 使用了幾種有機(jī)溶劑回收石油污泥中的原油，結(jié)果表明，甲苯的效率最高，回收率為75.94%。梁宏寶等采用一種復(fù)合工藝處理含油污泥，結(jié)果表明，在最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件下，實(shí)現(xiàn)了高脫水、脫油的處理含油污泥的效果，且大于91%萃取劑被再利用。萃取法雖然能達(dá)到較高的回收原油的效果，但常用的有機(jī)溶劑如甲苯等有致癌風(fēng)險(xiǎn)，長(zhǎng)期接觸會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生威脅，與此同時(shí)，萃取劑價(jià)格昂貴，會(huì)提高處理成本。2熱解法熱解又稱焦化、干餾等，已經(jīng)是比較成熟的化工工藝。含油污泥的熱解技術(shù)可以使其中的油組分經(jīng)過蒸餾、熱分解等復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氣體、液體和殘?jiān)N不同相態(tài)的物質(zhì)。Shen等的研究發(fā)現(xiàn)升高熱解溫度有助于含油污泥解吸原油，當(dāng)熱解的溫度提高到525℃時(shí)，除油率升高到30%。馬蒸釗通過改變度和不一樣的熱解析氣氛對(duì)于含油污泥熱解的影響，通過分析含油污泥的熱重結(jié)果，顯示單位時(shí)間內(nèi)溫度升高的速度會(huì)影響熱解效果?？梢钥闯?，相較與焚燒，熱解法產(chǎn)生的有毒有害廢氣少且對(duì)原油回收率高，但熱解對(duì)于設(shè)備要求較高，工藝流程復(fù)雜、制作成本昂貴。3電解法電解法是利用含油污泥中的固相和液相在外加電場(chǎng)的作用下會(huì)分別向陽(yáng)級(jí)和陰極做定向遷移，從而達(dá)到原油、水分和泥砂的分離效果。Elektorowicz采用電解法處理含油污泥，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)電解法處理后的含油污泥減少近63%的水量和約43%輕質(zhì)烴含量，當(dāng)電解法與表面活性劑結(jié)合處理后，輕質(zhì)烴減少量增加。一般情況下，采用電解法回收含油污泥中的石油所需要的能量比其他采油方法要少。然而，含油污泥電解法的大規(guī)模的應(yīng)用和成本研究還有待進(jìn)一步的研究。4超聲處理法Sivagami研究了超聲清洗結(jié)合Fenton氧化工藝對(duì)含油污泥的處理效果，該復(fù)合工藝在最優(yōu)條件下石油烴的去除率可達(dá)84.25%。宋嬌嬌研究了超聲頻率和功率對(duì)于含油污泥除油效果的影響，發(fā)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)條件下，除油率隨超聲功率的升高而提高，隨超聲頻率的提高而下降。在處理大量含油污泥方面，大型超聲清洗槽的應(yīng)用前景較大，但設(shè)備和維護(hù)的高昂費(fèi)用也會(huì)阻礙這項(xiàng)技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用。5化學(xué)熱洗法（1）化學(xué)熱洗技術(shù)研究化學(xué)熱洗法的基本原理是使用熱堿水在最佳洗滌條件下對(duì)含油污泥進(jìn)行清洗，然后用氣浮等措施使固液分離。成本低廉的同時(shí)能耗也相應(yīng)較低。Jing等研究了不同液固比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間和表面活性劑濃度對(duì)于五種清洗劑處理含油污泥的效果，結(jié)果表明當(dāng)液固比為5:1、清洗溫度70℃、清洗時(shí)間20min、清洗劑濃度3%時(shí)，偏硅酸鈉清洗效果最佳，此時(shí)殘油率僅為1.6%。Dennys等應(yīng)用曲面響應(yīng)實(shí)驗(yàn)，以殘油率為指標(biāo)，研究了濃度、溫度、時(shí)間兩兩之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)溫度升高會(huì)使表面活性劑疏水性增強(qiáng)從而影響除油效果。當(dāng)清洗溫度在33.6~53.3℃之間并且清洗時(shí)間在54~125min之內(nèi)時(shí)能取得理想的除油效果。Duan等使用界面張力（IFT）的方法篩選了清洗劑。發(fā)現(xiàn)當(dāng)以50:10:5的比例混合NaCO3、AEO-9和鼠李糖脂時(shí)，該混合劑的IFT值是實(shí)驗(yàn)所選用的藥劑中最低的，當(dāng)其加入量是油泥質(zhì)量的2％時(shí)，清洗后，油泥中石油類含量低于1%。李曉歌根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明清洗溫度為顯著性因素，其次依次為清洗劑濃度、液固比、攪拌強(qiáng)度。在最佳工藝條件下，處理后的油泥含油率僅為0.13%。（2）化學(xué)熱洗清洗劑的研究存在一種兩親分子，這種分子的一端具有親水集團(tuán)另一端具有親油基團(tuán)，稱為表面活性劑，其可以使油相從固體顆粒表面脫除，并穩(wěn)定存在于水溶液中，達(dá)到油相與泥相的分離。因此，在化學(xué)熱洗技術(shù)中常使用表面活性劑作為清洗劑，對(duì)于清洗劑的篩選也極為重要。Ramirez等對(duì)比了TritonX-100、X-114、鼠李糖脂、吐溫80和十二烷基硫酸鈉的臨界膠束濃度與油相回收率的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)有較低臨界膠束濃度的TritonX-100、X-114和鼠李糖脂油相回收率較高。劉曉燕對(duì)無(wú)機(jī)洗滌劑：NaSiO3、NaOH、NaCO3；陰離子洗滌劑：DBS（自制）、LAS；非離子洗滌劑：NP-10；陽(yáng)離子洗滌劑：甜菜堿以及兩種生物表面活性劑（生物01#、生物02#）進(jìn)行了篩選，發(fā)現(xiàn)在其他條件相同的狀況下，只改變溫度和濃度，NaSiO3、甜菜堿、生物01#對(duì)油泥的處理效果好。從現(xiàn)有研究來(lái)看，無(wú)機(jī)堿作為清洗助劑表現(xiàn)出了較好的清洗效果，同時(shí)一些陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑對(duì)于原油的脫除效果也較為不錯(cuò)。（3）化學(xué)熱洗技術(shù)工程實(shí)例國(guó)外對(duì)于含油污泥的處理應(yīng)用較早，上世紀(jì)大概捌拾年代，美、法、德等歐美發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開始使用“化學(xué)熱洗+脫水”技術(shù)處理含油污泥。荷蘭G-forceCEbv公司、加拿大MG公司的APEX技術(shù)等，都是將其他技術(shù)與化學(xué)熱洗技術(shù)結(jié)合，達(dá)到有效處理含油污泥的目的。我國(guó)對(duì)于含油污泥處理的研究起步較晚，但隨著國(guó)家對(duì)危險(xiǎn)廢物領(lǐng)域的重視，各油田及煉油廠也逐漸意識(shí)到對(duì)含油污泥進(jìn)行處理的必要性。李春曉等先是對(duì)含油污泥進(jìn)行了一定的預(yù)處理，然后將離心技術(shù)應(yīng)用在化學(xué)熱洗技術(shù)之后，通過聯(lián)合工藝對(duì)含油污泥進(jìn)行除油脫水。裝置年處理量6000t/a，處理后殘?jiān)庶S色土塊狀，殘油率為1.21%，與《廢礦物油回收利用污染控制技術(shù)規(guī)范》（HJ607-2011）這一標(biāo)準(zhǔn)相符合。葡北9#中轉(zhuǎn)站含油污泥處理站1座處理工藝流程如圖2-1所示，同樣采用預(yù)處理和調(diào)質(zhì)離心結(jié)合的工藝，每小時(shí)可處理5m3的油泥，35%和1.7%分別是處理后污泥的平均含水率和含油率，實(shí)現(xiàn)了含油污泥的有效處理。高路軍等對(duì)采出水處理站處理過程中產(chǎn)生的污泥采用“熱洗+微生物+疊螺脫水”技術(shù)處理，工藝流程如圖2-2所示，平均去除率可達(dá)91.55%。圖2-1葡北9#中轉(zhuǎn)站含油污泥處理流程圖2-2某采出水處理站含油污泥處理流程3含油污泥化學(xué)熱洗技術(shù)研究3.1引言通過第二章的研究可知，實(shí)驗(yàn)所研究的含油污泥樣品含油率約為18%，有較高的回收利用價(jià)值，而化學(xué)熱洗技術(shù)作為一種工藝流程簡(jiǎn)單、成本低廉、可操作性強(qiáng)、安全性高、處理效果佳的含油污泥資源化處理方法，不僅可回收大部分油品，且處理后污泥性質(zhì)穩(wěn)定，成為處理含油污泥的首選方法。一些化學(xué)試劑作用于含有原油的污泥表面時(shí)，會(huì)發(fā)揮其乳化、溶解原油的作用，這樣就能使附著在污泥表面的原油掉下來(lái)，也就是從完成了原油從固體表面到水體中的轉(zhuǎn)移，這就是化學(xué)熱洗技術(shù)的要點(diǎn)。然而，要將固相與液相分離，還要經(jīng)過離心、沉降。含油污泥化學(xué)熱洗過程中，油泥處理效果受多方面因素影響，其中關(guān)鍵在于篩選和使用恰當(dāng)?shù)那逑磩?。用于化學(xué)熱洗技術(shù)的清洗劑種類較多。因此，在化學(xué)熱洗技術(shù)中，選擇合適的清洗劑不僅能達(dá)到較好的處理效果，而且可以降低成本。同時(shí)，如熱洗溫度、熱洗時(shí)間、液固比等化學(xué)熱洗條件對(duì)處理效果影響也比較大。在最佳的化學(xué)熱洗工藝條件下，能夠以最低的能耗，實(shí)現(xiàn)油泥中原油最大限度的回收。通過第一章對(duì)含油污泥國(guó)內(nèi)外處理標(biāo)準(zhǔn)的總結(jié)，本章以處理后油泥殘油率是否低于2%為指標(biāo)，首先對(duì)不同種類清洗劑進(jìn)行篩選復(fù)配，篩選出熱洗效果最佳的清洗劑，然后研究探索了化學(xué)熱洗過程中各影響因素的作用，得到含油污泥化學(xué)熱洗技術(shù)的最佳清洗參數(shù)。3.2實(shí)驗(yàn)材料與方法3.2.1實(shí)驗(yàn)試劑與儀器本實(shí)驗(yàn)使用試劑均為分析純等級(jí)，購(gòu)買后未經(jīng)處理直接使用。本章實(shí)驗(yàn)所用化學(xué)試劑本實(shí)驗(yàn)使用試劑均為分析純等級(jí)，購(gòu)買后未經(jīng)處理直接使用。本章實(shí)驗(yàn)所用化學(xué)試劑有十二烷基苯磺酸鈉（LAS）、十二烷基硫酸鈉（SDS）、十二烷基三甲基氯化銨（DTAC）、十二烷基二甲基芐基氯化銨（1227）購(gòu)自天津市江天化工有限公司；脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO-7）、壬基酚聚氧乙烯醚（OP-10）、硅酸鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉購(gòu)自天津光復(fù)精細(xì)化工所。表3-1實(shí)驗(yàn)儀器序號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格型號(hào)生產(chǎn)廠家1電子分析天平A1024型Mettler-Toledo2真空干燥箱85-2上海一恒科學(xué)儀器有限公司3電熱套98-=2\*ROMANII-B寧波市鄞州群安實(shí)驗(yàn)儀器有限公司4紫外分光光度計(jì)T6上海元析儀器有限公司5恒溫水浴振蕩箱SHA-CA湖南凱達(dá)科學(xué)儀器有限公司6電動(dòng)攪拌機(jī)D90-2F杭州儀表電機(jī)有限公司7超級(jí)恒溫水箱HH-501天津市華儀盛達(dá)實(shí)驗(yàn)儀器公司8傅里葉變換紅外光譜儀IRAffinity-1S株式會(huì)社島津制作所9X射線衍射儀MIniflex600日本10掃描電子顯微鏡S-4880日本日立11全自動(dòng)表面張力儀K100克呂士科學(xué)儀器（上海）有限公司12接觸角測(cè)定儀DSA30克呂士科學(xué)儀器（上海）有限公司13低速離心機(jī)TD-24K湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開發(fā)有限公司3.2.2實(shí)驗(yàn)方法1含油污泥化學(xué)熱洗技術(shù)路線采用機(jī)械攪拌—離心靜置的方法，研究不同清洗劑對(duì)于含油污泥的處理效果以及不同工藝條件的影響效果。具體技術(shù)路線如下圖3-1所示。圖3-1化學(xué)熱洗技術(shù)路線圖2含油污泥化學(xué)熱洗技術(shù)最佳工藝條件探索對(duì)于含油污泥化學(xué)熱洗技術(shù)最佳工藝條件探索主要分為兩部分，分別為清洗劑的篩選與最佳工藝條件的確定。（1）清洗劑的篩選：以殘油率為指標(biāo)，首先分別對(duì)不同種類的清洗劑處理效果進(jìn)行考察，包括堿性助劑：硅酸鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉；陽(yáng)離子表面活性劑：十二烷基三甲基氯化銨（DTAC）、十二烷基二甲基芐基氯化銨（1227）；陰離子表面活性劑：十二烷基苯磺酸鈉（LAS）、十二烷基硫酸鈉（SDS）；非離子表面活性劑：脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO-7）、壬基酚聚氧乙烯醚（OP-10）。然后對(duì)篩選出的各清洗劑的熱洗條件進(jìn)行探索，逐一改變清洗劑添加量、熱洗溫度、液固比、熱洗時(shí)間等條件，確定各清洗劑的最優(yōu)化學(xué)熱洗條件。最后復(fù)配清洗劑，選出對(duì)于化學(xué)熱洗技術(shù)來(lái)說(shuō)效果最優(yōu)的清洗劑。（2）最佳工藝條件探索：采用控制變量法，逐一考察清洗劑的濃度（1%~5%）、熱洗溫度（40℃~80℃）、液固比（4:1~10:1）、熱洗時(shí)間（20min~100min）等條件對(duì)化學(xué)熱洗效果的影響，最后通過正交實(shí)驗(yàn)確定化學(xué)熱洗最佳條件。3.3結(jié)果與分析3.3.1清洗劑的篩選1無(wú)機(jī)鹽清洗劑的篩選鹽類物質(zhì)可以使原油更容易溶解與液體中，這種鹽可以由帶有極性集團(tuán)的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)與堿反應(yīng)生成，并且也可以堿皂化某些酸類物質(zhì)（如環(huán)烷酸），形成一種羧酸鹽表面活性劑，其能在洗液與泥砂之間形成不一般的定向排列，這種定向排列分為兩層，靠近洗液的一側(cè)為容易與液體結(jié)合，是極性的；靠近泥砂的一側(cè)容易與原油結(jié)合，與原油結(jié)合后，排列會(huì)自動(dòng)蜷曲，將原油固定在中心。選用清洗劑：NaSiO3、NaCO3、NaOH作為藥劑，其均為無(wú)機(jī)鹽。在150mL錐形瓶中放置5g含油污泥，按液固質(zhì)量比為5:1加入清水，清洗藥劑添加量為含油污泥質(zhì)量的1%，在60℃的恒溫水浴鍋中攪拌50min，熱洗完成后在3000r/min條件下離心5min，使油、水、泥三相分層，測(cè)定泥相殘油率。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行三次，取平均值，熱洗結(jié)果如表3-2及圖3-2所示。表3-2無(wú)機(jī)鹽清洗實(shí)驗(yàn)結(jié)果藥劑無(wú)添加NaSiO3NaCO3NaOH添加量00.05g0.05g0.05g殘油率8.90%2.92%4.33%4.40%以上鹽類物質(zhì)均為無(wú)機(jī)的，且水溶液呈現(xiàn)堿性，因此可以與原油中帶氫離子的物質(zhì)發(fā)生中和反應(yīng)，這些酸性物質(zhì)是原油中本身就存在的，極具活性，非常活潑。與無(wú)機(jī)鹽反應(yīng)后會(huì)生成表面帶有活性的物質(zhì)，具有清洗作用。這兩種物質(zhì)不僅會(huì)發(fā)生酸堿反應(yīng)，同時(shí)還會(huì)伴有電子中和反應(yīng)，使得存在于原油與泥砂之間的雙電層被充分?jǐn)D壓，本來(lái)相互排斥的膠體因?yàn)檫@種作用而聚合脫穩(wěn)。由圖3-2可知，加入無(wú)機(jī)堿后，清洗效果明顯提高，并且硅酸鈉的作用效果要優(yōu)于碳酸鈉和碳酸氫鈉，一次洗滌后殘油率較低，為2.89%，所以選擇硅酸鈉為清洗助劑?？赡艿脑蚴牵?1\*GB3①泥砂中含有SiO2、酸性硅等物質(zhì)，容易吸引NaSiO3分子進(jìn)入到泥砂縫隙中與原油反應(yīng)，完全自然的合成表面活性劑，發(fā)揮清洗作用。=2\*GB3②原油中所含的瀝青質(zhì)、膠質(zhì)有很強(qiáng)的極性，呈堿性的硅酸鈉與該極性集團(tuán)反應(yīng)生成鹽類物質(zhì)，增大了原油在水中的溶解性，使原油更易從油泥表面洗脫下來(lái)。圖3-2無(wú)機(jī)鹽清洗劑實(shí)驗(yàn)結(jié)果2表面活性劑的篩選表面活性劑分子的組成可以分為性質(zhì)不同的兩部分，一部分是易與油相結(jié)合的親油基（也稱疏水基），另一部分是易與水相結(jié)合的親水基（也稱疏油基），因此在化學(xué)熱洗法處理含油污泥過程中，通常使用表面活性劑降低油/沙界面張力，改變油/水乳化性能，促進(jìn)石油從泥渣表面脫離下來(lái)。典型的表面活性結(jié)構(gòu)式如圖3-3所示。將油相與固相分離是表面活性劑化學(xué)熱洗含油污泥的實(shí)質(zhì)?；瘜W(xué)熱洗主要涉及兩個(gè)過程與機(jī)理：一是將油相從固相表面脫落下來(lái)的過程，涉及到卷曲機(jī)理，因?yàn)楸砻婊钚詣┚哂刑厥獾男再|(zhì)，可以在固相與油相、固相與水相界面積聚，改變界面潤(rùn)濕性增大油相與固相之間的接觸角，使油相順利的從固相表面脫落。二是油相懸浮在水相中，不再反吸附到固相上的過程，即增溶機(jī)理。其形成膠束后，由于內(nèi)核疏水，會(huì)將油相包裹于其中，穩(wěn)定的存在于水相當(dāng)中。但在化學(xué)熱洗過程中，采用離子型表面活性劑濃度較低，增溶有限，油相以普通乳化液的形式存在于水相當(dāng)中。利用表面活性劑將含油污泥中的原油去除的過程如圖3-4所示。圖3-4含油污泥原油去除過程示意圖對(duì)表面活性劑的篩選實(shí)驗(yàn)過程同1所述，以三次實(shí)驗(yàn)的平均值為準(zhǔn)，清洗結(jié)果如表3-3及圖3-5所示。表3-3表面活性劑選擇結(jié)果表面活性劑添加量殘油率SDS0.05g5.88%LAS0.05g4.18%DTAC0.05g7.75%12270.05g8.58%AEO-70.05g4.69%OP-90.05g5.41%圖3-5表面活性劑篩選結(jié)果如圖3-5所示，選取了6種表面活性劑作為清洗劑對(duì)含油污泥進(jìn)行清洗，其中有陽(yáng)離子表面活性劑：DTAC、1227，陰離子表面活性劑：LAS、SDS，非離子表面活性劑：AEO-7、OP-10。圖中可以看出DTAC、1227無(wú)法將原油很好的的清洗下來(lái)，而LAS和AEO-7清洗效果較好，一次洗滌后殘油率均低于5%。這是因?yàn)樵谝后w中，油泥表面形成了一層負(fù)離子排列，陽(yáng)離子表面活性劑在液體中電離后清水的一側(cè)帶有正離子，與油泥表面的負(fù)離子相吸，造成疏水的一側(cè)分布在液體與固體結(jié)合處，不僅不利于原油的脫離甚至還會(huì)使原油更加牢固的存在于油水泥體系中。不同以上藥劑，另外兩種類型的表面活性劑正好起到了相反的作用，親水的一側(cè)排列在外層，使原油更易從固體表面進(jìn)入液體，增加其溶解性，降低了油泥黏度，也使水分子更易脫除。3單一清洗參數(shù)對(duì)清洗劑清洗效果的影響（1）濃度對(duì)清洗劑清洗效果的影響表3-4濃度對(duì)清洗劑的清洗效果藥劑殘油率0.4%0.6%1%1.5%2.0%硅酸鈉3.20%2.38%2.24%2.53%2.82%LAS溶液6.04%5.53%3.95%3.24%3.03%AEO-7溶液4.64%3.52%3.21%2.93%3.29%控制其他條件不變，即在清洗溫度為60℃、清洗時(shí)間為50min、液固比5:1的條件下，添加清洗劑濃度分別為0.4%、0.6%、1%、1.5%、2.0%，考察清洗結(jié)束后泥渣殘油率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3-6所示。圖3-6不同濃度下清洗劑化學(xué)熱洗效果如圖3-6所示，濃度的不斷增加，使得LAS溶液的熱洗效果逐漸加強(qiáng)，當(dāng)添加量為油泥質(zhì)量的2%時(shí)，殘油率最低。當(dāng)添加量小于2%時(shí)，硅酸鈉溶液和AEO-7溶液表現(xiàn)出優(yōu)于LAS溶液的熱洗效果，呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)，不同的是在硅酸鈉添加量為1%、AEO-7在添加量為1.5%時(shí)，其各自的溶液熱洗效果最佳，此時(shí)殘油率分別為2.24%和2.93%。（2）溫度對(duì)于清洗劑效果的影響控制其他條件不變，改變熱洗溫度，探究溫度對(duì)于含油污泥清洗效果的影響。根據(jù)（1）中確定的不同清洗劑最佳熱洗濃度，確定實(shí)驗(yàn)條件。即硅酸鈉添加量為1%，LAS添加量為2%，AEO-7添加量為1.5%、清洗時(shí)間為50min、液固比5:1的條件下，改變熱洗溫度（40℃、50℃、60℃、70℃、80℃），考察熱洗結(jié)束后泥渣殘油率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3-7所示。表3-5溫度對(duì)清洗劑的清洗效果藥劑殘油率40℃50℃60℃70℃80℃硅酸鈉3.60%3.30%2.58%3.00%3.35%LAS溶液4.40%4.02%3.51%3.19%4.78%AEO-7溶液5.62%5.50%4.89%4.60%3.90%圖3-7不同溫度下清洗劑化學(xué)熱洗效果從圖3-7中可以看出，變化溫度可以影響含油污泥的清洗效果。AEO-7溶液隨著熱洗溫度的不斷升高，油泥殘油率不斷下降，熱洗溫度為80℃時(shí)，殘油率最低為3.9%。硅酸鈉溶液在熱洗溫度為60℃時(shí)，油泥殘油率是范圍內(nèi)的低值，之后隨著溫度的升高，殘油率也逐步增加。LAS溶液在70℃時(shí)，洗滌效果優(yōu)，當(dāng)溫度升高到80℃時(shí)，殘油率驟增，清洗效果低于其他溫度。當(dāng)溫度提升時(shí)，原油粘度改變，低于低溫時(shí)的粘度，此時(shí)，分子活動(dòng)的更加劇烈，油和水及油和泥之間形成的膜粘度變低，易于原油與泥砂分離。同時(shí)，溫度對(duì)于清洗劑的活性有一定影響，溫度升高有助于表面活性劑活性增加，但是超高的溫度會(huì)導(dǎo)致破壞活性劑的結(jié)構(gòu)，還會(huì)造成能耗的增加。（3）液固比對(duì)于清洗效果的影響控制其他條件不變，改變液固比，探究液固比對(duì)于含油污泥清洗效果的影響。根據(jù)（1）、（2）中確定的不同清洗劑最佳清洗濃度和最佳清洗時(shí)間確定實(shí)驗(yàn)條件。即硅酸鈉添加量為1%，熱洗溫度為60℃；LAS添加量為2%，熱洗溫度為70℃；AEO-7添加量為1.5%、熱洗溫度為80℃，清洗時(shí)間均為50min，改變液固比（4:1、5:1、6:1、8:1、10:1），考察熱洗結(jié)束后泥渣殘油率。表3-5液固比對(duì)清洗劑的清洗效果藥劑殘油率4:15:16:18:110:1硅酸鈉3.50%3.22%3.03%3.31%3.43%LAS溶液4.32%2.91%2.73%2.7%3.78%AEO-7溶液3.90%2.89%3.76%3.85%4.90%如圖3-8所示，隨著液固比的增大，三種清洗劑清洗效果均呈現(xiàn)出先上升，后下降的趨勢(shì)。AEO-7溶液在液固比為5:1時(shí)清洗效果最佳，之后液固比增加，油泥殘油率也隨之提高。硅酸鈉溶液清洗效果隨液固比變化的幅度較小，殘油率保持在3.5%~3%之間，在液固比為6:1時(shí)達(dá)到最低。LAS溶液清洗效果隨液固比增加逐漸加強(qiáng)，當(dāng)液固比為8:1時(shí)殘油率僅為2.7%，但固液比繼續(xù)升高到10:1時(shí)，LAS溶液清洗效果下降，因此，液固比對(duì)于化學(xué)熱洗效果的影響并不是液固比越大效果越好，而是存在一個(gè)最佳值。這可能是因?yàn)橐汗瘫刃r(shí)，清洗劑無(wú)法充分接觸泥砂顆粒，使熱洗效率減小，液體體積大意味著隨著機(jī)械葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的氣泡較為分散，無(wú)法與洗下的油顆粒完好的碰撞，在液體表面積聚，因此使得殘油率過高。圖3-8不同液固比下清洗劑化學(xué)熱洗結(jié)果（4）時(shí)間對(duì)于清洗效果的影響表3-6時(shí)間對(duì)清洗劑的清洗效果藥劑殘油率20min40min60min80min100min硅酸鈉4.50%3.51%3.22%3.31%3.23%LAS溶液4.72%3.52%3.56%3.60%3.52%AEO-7溶液6.50%4.10%3.69%3.55%3.50%控制其他條件不變，改變時(shí)間，探究時(shí)間對(duì)于含油污泥清洗效果的影響。設(shè)定實(shí)驗(yàn)條件的依據(jù)為（1）、（2）、（3）中確定的不同清洗劑最佳清洗濃度、溫度和液固比。即硅酸鈉添加量為1%，清洗溫度為60℃，液固比6:1；LAS添加量為2%，清洗溫度為70℃，液固比8:1；AEO-7添加量為1.5%、清洗溫度為80℃，液固比5:1，,改變清洗時(shí)間（20min、40min、60min、80min、100min），考察清洗結(jié)束后泥渣殘油率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3-10所示。從圖3-9中可以看出，隨著時(shí)間的增加，三種清洗劑的清洗效果均呈現(xiàn)先上升后穩(wěn)定的趨勢(shì)，并且在20min~40min之間殘油率下降幅度較大，熱洗時(shí)間大于40min之后，AEO-7與硅酸鈉清洗效果雖有增加，但增加幅度緩慢，而LAS熱洗效果隨時(shí)間增加還有一定的下降。熱洗時(shí)間過短，會(huì)使清洗劑與油泥作用時(shí)間不夠，無(wú)法分散均勻，導(dǎo)致油回收率低，而熱洗時(shí)間過長(zhǎng)也可能會(huì)使液體乳化脫附下的原油，形成O/W型乳化液，導(dǎo)致熱洗效果下降。圖3-9不同熱洗時(shí)間下清洗劑化學(xué)熱洗效果4清洗劑的復(fù)配從以上研究可以看出，采用單一的表面活性劑和無(wú)機(jī)堿作為清洗劑，清洗效果不是很好，在實(shí)驗(yàn)室的條件下，即使最好的處理效果也是殘油率大于2%的，達(dá)不到經(jīng)處理后含油污泥含油率低于2%的標(biāo)準(zhǔn)。故將無(wú)機(jī)堿與表面活性劑進(jìn)行復(fù)配，復(fù)配方案見表3-3。選取熱洗實(shí)驗(yàn)條件為：液固比5:1，攪拌溫度60℃，攪拌時(shí)間50min，加藥量為含油污泥質(zhì)量的2%，投加復(fù)配后的清洗劑對(duì)含油污泥進(jìn)行清洗，效果如圖3-11所示。表3-7清洗劑復(fù)配表分組硅酸鈉LASAEO-7133.3%33.3%33.3%250.0%50.0%0350.0%050.0%4050.0%50.0%550.0%40.0%10.0%650.0%30.0%20.0%如圖3-10所示，復(fù)配后的清洗劑表現(xiàn)出明顯優(yōu)于單一清洗劑的清洗效果，經(jīng)化學(xué)熱洗后的含油污泥殘油率普遍低于3%。第4組是所有組分中殘油率最高的一組，達(dá)到2.74%，與其他組分不同的是，第四組沒有加入硅酸鈉，因此可以看出硅酸鈉作為一種無(wú)機(jī)鹽，可以很好的輔助表面活性劑，對(duì)含油污泥有著良好的清洗效果，且當(dāng)硅酸鈉與LAS復(fù)配比例為1:1時(shí)，清洗效果最佳，清洗后含油污泥殘油率僅為1.87%，低于2%的標(biāo)準(zhǔn)。因此，最終選用硅酸鈉與LAS質(zhì)量比為1:1的復(fù)配清洗劑作為含油污泥化學(xué)熱洗技術(shù)的清洗藥劑，做后續(xù)研究。圖3-10不同復(fù)配比例清洗劑化學(xué)熱洗效果3.3.2化學(xué)熱洗技術(shù)參數(shù)研究從化學(xué)熱洗技術(shù)清洗劑的篩選過程中可以看出，熱洗溫度、熱洗時(shí)間、液固比和清洗劑濃度等參數(shù)對(duì)化學(xué)熱洗效果的影響各不相同，且相互影響。復(fù)配后的清洗劑在一定條件下對(duì)含油污泥進(jìn)行化學(xué)熱洗，殘油率僅稍低于2%，因此，對(duì)選用的清洗劑最佳化學(xué)熱洗條件進(jìn)行研究。根據(jù)3.3.1對(duì)清洗劑的篩選結(jié)果，選擇硅酸鈉和LAS以質(zhì)量比1:1復(fù)配后的藥劑作為熱洗技術(shù)的清洗劑，考察清洗劑濃度（1%~5%）、溫度（40℃~80℃）、液固比（4:1~10:1）、時(shí)間（20min~100min）等條件對(duì)熱洗效果的影響。1溫度對(duì)化學(xué)熱洗效果的影響對(duì)照3.2.2.2方法，選擇液固比6:1，洗滌劑添加1%，清洗時(shí)間40min，變化溫度，洗滌油泥，得到殘油率與清洗溫度的關(guān)系，如圖3-12所示。從圖3-12中可以看出，殘油率隨著溫度的升高而逐漸降低，且當(dāng)熱洗溫度高于60℃后，降低速率減小，甚至還有小幅度的回升。在60℃時(shí)，殘油率約為2.2%，在70℃時(shí)，殘油率達(dá)到最低值約為2.1%，比60℃下降低了0.1個(gè)百分點(diǎn)，在80℃下，殘油率回升到不到2.2%，溫度太高會(huì)導(dǎo)致水分子流失，能量消耗加劇，不利于除油。綜合能源消耗因素，選擇60℃為最佳熱洗溫度。圖3-12溫度對(duì)化學(xué)熱洗效果的影響2時(shí)間對(duì)化學(xué)熱洗效果的影響對(duì)照2方法，選擇液固比6:1，洗滌劑量為1%，清洗溫度60℃，改變清洗時(shí)間，得到殘油率與清洗時(shí)間的關(guān)系，如圖3-13所示。圖3-13熱洗時(shí)間對(duì)化學(xué)熱洗效果的影響從圖3-13中可以看出，溫度從40min增加到60min時(shí)，殘油率有明顯的下降，下降幅度超過1個(gè)百分點(diǎn)，油去除的效果明顯提高，之后再延長(zhǎng)時(shí)間，效果變化微小，60~80min時(shí)殘油率只有小幅度的降低，殘油率從2.3%降到2.1%左右，延長(zhǎng)到80min時(shí)，達(dá)到最好的洗滌效果，殘油率僅略高于2.0%，時(shí)間再繼續(xù)增加，反而不利于油的去除。這是因?yàn)椋逑磿r(shí)間的增長(zhǎng)會(huì)使水包油型乳狀液更容易形成，導(dǎo)致油水分離更加困難，殘油率上升。因此，綜合考慮清洗效果以及資源能耗等問題，選擇清洗60min為最佳清洗時(shí)間。3液固比對(duì)化學(xué)熱洗效果的影響對(duì)照2所述方法，選擇清洗時(shí)間60min，洗滌量為1%，清洗溫度60℃，改變液固比，得到殘油率與液固比的關(guān)系，如圖3-14。如圖3-14所示，液固比明顯影響了油泥的清洗效果，當(dāng)液固比為4:1時(shí)，含油污泥處理效果差，殘油率大于3%，液固比為6:1時(shí)殘油率最低，可處理大部分原油，殘油率僅稍高與2%，當(dāng)液體體積所占比例大于6時(shí)，殘油率回升，在8:1時(shí)達(dá)到2.6%，在10:1時(shí)達(dá)到不到2.8%的值，殘油率最低值比最高值低多于1個(gè)百分點(diǎn)，說(shuō)明液固比對(duì)洗滌效果影響較大。液固比過低，水量少，含油污泥不能夠充分與清洗劑接觸，而液固比過高，水量多，清洗劑濃度降低，過于分散，不能有效的脫除含油污泥上的原油，因此，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果選取液固比6:1為最佳液固比。圖3-14液固比對(duì)化學(xué)熱洗效果的影響4清洗劑濃度對(duì)化學(xué)熱洗效果的影響對(duì)照2所述方法，選擇液固比6:1，清洗時(shí)間60min，清洗溫度60℃，改變清洗劑濃度，得到殘油率與清洗劑濃度的關(guān)系，如圖3-15。從圖3-15中可以看出，當(dāng)清洗劑濃度為含油污泥質(zhì)量的4%時(shí)，殘油率最低。這可能是因?yàn)榍逑磩舛鹊偷那闆r下，吸附架橋作用弱，電性中和少[77]，原油難以從含油污泥上脫除下來(lái)。但若清洗劑濃度過高，達(dá)到CMC值，就會(huì)造成洗滌劑聚成膠束，溶液中很少存在單一的活性劑分子，不能充分發(fā)揮表面活性劑“雙親”的作用，導(dǎo)致脫油效果下降，因此最佳清洗劑濃度為4%。圖3-15清洗劑濃度對(duì)化學(xué)熱洗效果的影響4正交實(shí)驗(yàn)根據(jù)以上單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以清洗溫度、時(shí)間、液固比和濃度為考察對(duì)象，建立正交實(shí)驗(yàn)。正交實(shí)驗(yàn)因素水平表如表3-8所示，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3-9。表3-8正交實(shí)驗(yàn)因素水平表因素清洗溫度清洗時(shí)間液固比清洗劑濃度ABCD150℃40min5:13%260℃60min6:14%370℃80min8:15%表3-9為正交實(shí)驗(yàn)直觀分析表，表中K值表示的是固定單一因素不改變，變化其中的具體數(shù)值后對(duì)于清洗效果的影響，R值為單一條件各水平下平均殘油率的極差，因此R值可以體現(xiàn)出不同條件的波動(dòng)對(duì)清洗效果的影響，R值越大，影響越大。表3-9正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果序號(hào)因素殘油率（%）ABCD試驗(yàn)一11114.73試驗(yàn)二12222.37試驗(yàn)三13332.13試驗(yàn)四21231.86試驗(yàn)五22310.73試驗(yàn)六23122.82試驗(yàn)七31321.54試驗(yàn)八32132.12試驗(yàn)九33213.60K13.07672.71003.22333.0200/K21.80331.74002.61002.0367/K32.42002.85001.46672.2433/R1.27331.11000.61330.9833/如表3-9所示，最優(yōu)實(shí)驗(yàn)方案為A2B2C3D2，即當(dāng)清洗劑濃度為4%、清洗溫度為60℃、液固比為8:1、清洗時(shí)間為60min時(shí)，清洗效果最佳。在此條件下進(jìn)行重復(fù)平行實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證，最終清洗后殘油率平均值為0.94%。根據(jù)表中R值大小可以看出各因素對(duì)清洗效果的影響級(jí)別為：溫度大于濃度大于時(shí)間大于液固比。與其他研究（表3-10）相比，本章對(duì)于中海油綏化煉油廠含油污泥化學(xué)熱洗技術(shù)參數(shù)的研究，用較為經(jīng)濟(jì)的流程實(shí)現(xiàn)了含油污泥的無(wú)害化處理，處理后含油污泥殘油率僅為0.94%，處理效果佳，達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。表3-10化學(xué)熱洗技術(shù)處理含油污泥效果的對(duì)比清洗劑濃度溫度時(shí)間液固比殘油率參考文獻(xiàn)NaOH:Na2SiO3=1:5(5%)70℃30min3:115.60%[77]OP-10:十二烷基磺酸鈉=1:1(2%)80℃240min6:17.31%[78]Na2SiO3:LAS:AEO-20=2:2:1(1g/L)75℃40min6:14.40%ADDINNE.Ref.{0BA133C1-8950-4B57-9911-79FA06FD928F}[79]CMC:AEO-9:Na2CO3:LAS:STPP:Na2SiO3·9H2O=1:3:15:15:25:11(5%)50℃35min5:13.03%[80]AEO-9:LAS=1:20(4%)55℃30min4:12.30%[81]Na2SiO3·9H2O(3%)50℃20min5:11.60%ADDINNE.Ref.{10747F85-89D5-4126-891B-9B957D4B9848}[82]AEOS(0.6%)+KOH(3%)80℃30min3:11.40%ADDINNE.Ref.{01DFDBBB-A058-43B1-B056-AB8B0CEFE5C6}[83]LAS:Na2S