北極星水處理網訊:摘要：深度脫水已經成為含油汙泥無公害處理的重要瓶頸問題，本文以電滲透技術作為突破口，分析其在含油汙泥脫水工藝的應用。本文首先含油汙泥的種類，然後簡述電滲透汙泥脫水技術的優勢應用原理，最後以試驗的方法詳細檢驗電滲透汙泥脫水工藝。
關鍵詞：汙泥脫水；電滲透技術；含水率
引言
含油汙泥是在石油開採、運輸、煉製及含油汙水處理過程中產生的含油固體廢物，其中含有大量的烴類、苯系物、酚類、蒽類等物質，若不加以處理，不僅對汙染環境，而且也是資源的一種浪費。目前含油汙泥還在以每年3%的速度增長，而且油泥尚未有效處理辦法。根據工作實踐，含油汙泥無公害處理的關鍵是脫水，降低含油汙泥含水率不僅可以有效降低汙泥的體積，而且還可以降低汙泥對環境的汙染程度，實現汙泥處理的成本化、無公害化處理。
一、含油汙泥的種類
含油汙泥是化工企業生產中產生的固體廢物，根據汙泥來源及組成部分，含油汙泥主要分為以下兩種：（1）含水率高的含油汙泥。含水率高的汙泥主要集中在油田油區和水區罐底部、含油水處理設備的排汙以及罐內和設備定期清理產生的廢物等，其主要是在原油處理過程中產生的。含水率高的汙泥具有流動性強、成分複雜（見表1）以及儲存量比較大的特點；（2）含水率低的含油汙泥。含水率低的含油汙泥雖然其含水率不高，但是其含固率高、含藥劑成分比較複雜。其產生的原因主要是原油儲罐底部泥沙、分離器底泥、幹化池、廢液池液面浮渣、底泥、採油壓裂返排液、井下作業含油泥土及突發情況油氣管線刺漏汙染土壤產生的含油汙泥。（來源於採油過程和原油處理過程）。第二種油泥來源比第一種來源更複雜，第二種油泥是所有油田油泥危險廢物轉移至堆放池，待集中處理，不僅泥沙含量高、藥劑種類多、流動性差，而且在作業和轉移中油泥中有大量的編織袋、手套和雜草等雜物。
二、電滲透汙泥脫水技術的原理及優勢
電滲透汙泥脫水技術的工作原理主要是藉助複雜的點動力學現象將汙泥中的水分消除。具體的處理流程為（1）電滲析。電滲析的作用是汙泥顆粒的雙電子層中，電場力和毛細管力作用動態平衡的結果。在電場作用下，汙泥顆粒表面的雙電層會發生滑移，這樣可以實現對汙泥顆粒水分的脫離；（2）電泳。電泳的作用主要是在汙泥脫水現象增多時，當汙泥介質固體含量越來越大時，並且不能移動後，電泳的作用就開始顯現出來，具體就是在電場的作用下，汙泥顆粒緩慢的由陰極向陽極方向移動，並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象中顆粒的大小趨近於零的特殊情況；（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汙泥中的水分氧化，以此實現對汙泥的脫水。因此在上述步驟的影響下，汙泥中的水分會逐步的去除，實現脫水。
電滲透汙泥脫水技術是在傳統的脫水工藝上發展而來的，實踐證明應用電滲透汙泥脫水技術具有巨大的優勢：首先電滲透汙泥脫水技術提高了汙泥脫水效果。根據以往的數據表明使用電滲透汙泥脫水技術可以去除60%左右的水分，具有明顯的經濟效益；其次降低了成本支出，有效地提高了汙泥的處理效率。含油汙泥不僅汙染環境，而且還增加企業的運輸成本。通過脫水可以降低汙泥的體積，這樣可以減少運輸的次數，進而減少企業汙泥處理的成本。更為重要的是通過電滲透脫水技術實現了無公害處理，避免了對周圍環境的汙染，實現了資源的優化利用。
三、電滲透含油汙泥脫水工藝試驗
為了檢驗電滲透技術的含油汙泥脫水效果，以高含水率含油汙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
以某石油企業的含油汙泥作為實驗材料，含油汙泥的含水率為83%，幹汙泥中揮發固體含量為51.2%，汙泥密度為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汙泥，保證汙泥的厚度為18cm，然後將其放在鋼製脫水桶內，通過調壓閥調節壓力至恆定目標值，在試驗前為了保證通電後電流的穩定性，需要對汙泥介質進行一定時間的機械預壓，具體預壓時間為0.5min，以此保證汙泥的密實。開始後，按照試驗安排分別開啟空壓機、電源和超聲發生器，並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記錄一次電流數據和滲濾液質量，直至試驗終止，分別關閉空壓機、電源和超聲發生器。
3.試驗結果
3.1電場作用對含有汙泥脫水性能的影響。根據試驗數據表明電場作用對於含有汙泥脫水性能的影響是不同的。電場作用可以降低汙泥的含水率，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，增加了汙泥內部電流的連通性，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，此時汙泥最終含水率為72.90%。
3.2汙泥性質對電滲透汙泥脫水效果的影響。含油汙泥的成分不同，因此其含水率也就不同，對此其對於電滲透脫水的效果影響也就不同：（1）初始含水率的影響。當含有汙泥的初始含水率為74.5%的時候，通過電滲透技術含油汙泥的含水率降低為43.65%，而當初始含水量小於74.5%時，電滲透脫水的效果隨著初始含水率的增加而減小。如果初始值大於74.5%，那麼電滲透脫水後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汙泥初始含水率不太高的情況應用比較好（2）電導率的影響。含油汙泥中的Zeta電位對於脫水效果的影響很大，而電導率對於汙泥的Zeta電位同樣影響很大，例如當Zeta電位增大時，汙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增大汙泥中的離子濃度，這樣就會壓縮汙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，但是其效果並不明顯。
3.3初始汙泥厚度對電滲透作用的影響。試驗表明：在電滲透開始階段汙泥厚度為1cm 脫水較快，當脫水到75%左右時，汙泥幾乎已經不在進行脫水。汙泥厚度為2cm，2.5 cm 時，最終可以使汙泥的含水率降低到60%，符合國家規定的要求。在相同初始電壓梯度下，電滲透汙泥脫水效果隨著汙泥厚度的增加先增加後減小，在汙泥厚度為2cm 時，汙泥的脫水效果最好。
總之，基於我國能源無公害處理技術的不斷發展，降低含油汙泥含水率是降低環境汙染、提高汙泥處理企業經濟效益的重要舉措，因此基於電滲透技術的不斷發展，石油生產企業要不斷創新電滲透汙泥脫水工藝，以此實現石油生產的無公害、低碳化發展。
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