關鍵詞：污泥脫水；電滲透技術；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、含油水處理設備的排污以及罐內(nèi)和設備定期清理產(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的原理及優(yōu)勢

電滲透污泥脫水技術的工作原理主要是借助復雜的點動力學現(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）電化學反應。在電場的作用下，電極附近會出現(xiàn)氧化還原反應、腐蝕作用等等，電化學反應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是在傳統(tǒng)的脫水工藝上發(fā)展而來的，實踐證明應用電滲透污泥脫水技術具有巨大的優(yōu)勢：首先電滲透污泥脫水技術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壓，具體預壓時間為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，分別關閉空壓機、電源和超聲發(fā)生器。

3.試驗結果

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在含油污泥初始含水率不太高的情況應用比較好（2）電導率的影響。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研究