油田含油污泥主要來源于各類儲罐、油水分離器以及偷油漏油事故。含油污泥中的油氣揮發造成局部地區空氣總烴濃度超標，油氣中含有的某些烴類物質具有致癌、致畸、致突變作用；流失于地表的含油污泥不僅污染地表水甚至地下水，而且造成土壤板結、草原退化，生態環境遭到嚴重破壞。據有關部門統計，僅大慶、勝利、遼河三大油田每年產出的含油污泥就達200萬m3。近年來，因資源短缺，國內外科研人員對于資源化、減量化處理含油污泥的研究從未間斷過，主要研究成果有含油污泥的高溫裂解法、溶劑萃取法、生物處理法等。此外，超聲波處理和污泥分離器等新技術、新設備作為含油污泥處理的輔助手段也應運而生。而調質-機械離心分離技術作為一種比較成熟的含油污泥處理技術，因其原油回收率高、濃縮脫水效果好、處理量大等優點而被廣泛應用。臥螺離心機作為機械離心分離的核心設備，其經濟運行方案對于減少運輸及后處理費用、增加原油回收量、提高油田經濟效益具有重要意義。本文中針對大慶油田某聚驅區塊污水站含油污泥進行現場試驗及室內化驗分析，對離心式污泥減量化處理效果的影響因素進行研究，確定了離心式污泥減量化處理優化運行方案。

1 離心式污泥減量化處理工藝流程

該工藝流程采用外輸水經加熱、加壓后，由噴頭對罐內含油污泥進行射流剝離，含油污泥從清掃孔流入罐外的緩沖水池，由浸沒泵將污泥泵送至加熱攪拌罐，在加熱攪拌罐中加熱至70℃，并攪拌均勻。然后泵送至臥螺離心機中進行離心處理。為提高處理效果，在污泥進入臥螺離心機前在線加入絮凝劑，使污泥中的細小沙粒進行絮凝，減輕高速離心運動中沙粒的破碎分散。離心處理后，污泥中的水相進入沉降罐，進行油水分離，濃縮后的污泥裝車外運。

2 室內化驗分析

評價離心式污泥減量化處理效果的指標為臥螺離心機出泥口泥餅的含水率及出水口的含固率。

2.1 泥樣檢測方法

該檢測裝置的化學藥劑為甲苯，甲苯的沸點為110.6℃，密度小于水且極微溶于水。檢測過程為：緩慢加熱圓底燒瓶中的甲苯，甲苯蒸氣冷凝后回流至分液管和索氏提取器，索氏提取器中泥樣逐漸被甲苯浸沒，液態甲苯對泥樣中的原油進行萃取，同時使泥樣中的水加熱蒸發。水蒸氣同圓底燒瓶中的甲苯蒸氣一同經冷凝管冷凝后回流至分液管，由于水的密度大，水位于分液管下層，所以泥樣中的含水量可由分液管讀取。索氏提取器中甲苯達到一定高度后回流至圓底燒瓶，如此循環直至將泥樣中的油和水脫除，剩余的泥沙經烘干后稱重。由差重法得知泥樣中含油量。

2.2 水樣檢測方法

水樣是臥螺離心機進口和出水口試驗樣品的總稱。水樣含水量檢測同泥樣檢測裝置類似，將索氏提取器拿掉，直接將分液管與圓底燒瓶連接。簡化后的實驗裝置只能檢測水樣中的含水量，而水樣含油量檢測需采取分光光度法，由吸光度值和標準曲線計算得到水樣中含油量。而水樣中含固量由差重法計算得到。

3 離心式污泥減量化處理影響因素

3.1 設備運行參數對處理效果的影響

3.1.1 轉鼓轉速

轉鼓轉速直接影響物料所受離心力大小，轉速越高，所受離心力越大，但過高的轉速勢必會消耗更大的動力，離心機軸瓦溫度升高，不利于安全平穩運行。同時，過高的轉速還會破壞絮凝體，使脫水效果變差。在臥螺離心機差速9.2r/min、堰板高度112mm、進泥量10m3/h、加藥量200g/m3時，調整離心機的轉速，考察轉鼓轉速對污泥處理效果的影響。

轉速對處理效果的影響如下表所示：

在其他條件一定的情況下，隨著轉速的增加，脫水后污泥的含水率呈下降趨勢，轉速為2339r/min時，含水率達到低點，當轉速進一步提高時，脫水后污泥的含水率反而增加，其原因在于過高的轉速降低了絮凝劑的效果。因此，臥螺離心機的轉速應控制在2300～2400r/min。

3.1.2 差速

差速直接影響物料在離心機內的停留時間，停留時間越長，離心時間和擠壓時間越長，沉渣含水率就越低。在臥螺離心機轉速為2213r/min、堰板高度112mm、進泥量9m3/h、加藥量200g/m3時，調整離心機的差速，得到污泥濃縮處理效果和差速之間的關系，結果如下表所示：

從試驗數據可以看出，隨著差速的降低，處理后的污泥含水率越低。但過低的差速，扭矩會逐漸升高，當接近離心機預設的扭矩連鎖停車值時，離心機會自動停車，同時會造成污泥停留時間過長，離心機出泥緩慢，甚至堵塞。因此，差速在9.5～10.5r/min比較合適。

3.1.3 堰板高度

堰板高度直接影響出泥口泥餅的含水率及出水口物料含固率。在臥螺離心機轉速2373r/min、差速10r/min、進泥量9.5m3/h、加藥量200g/m3時，調整離心機的堰板高度，以獲得污泥離心處理與堰板高度間的變化規律，具體測試數據見下表：

隨著溢流堰板高度的降低，離心機處理后污泥的含水率逐漸降低。當溢流堰板高度下降至108mm時，脫水后污泥含水率60.81%，但出水口濾池的含固率為0.33%，超過了設計要求的0.30%。因此，堰板高度為110mm比較合適。

3.2 試驗介質參數對處理效果的影響

3.2.1 進泥量

污泥的進泥量決定了離心機的處理負荷和污泥在離心機內的停留時間，這將對處理效果產生影響。在臥螺離心機轉速2185r/min、差速11r/min、堰板高度114mm、加藥量200g/m3時，調整離心機的進泥量，以獲得進泥量對污泥濃縮處理的影響。具體測試數據如下表所示：

隨著進泥量的增加，脫水后的污泥含水率總體呈升高趨勢。當進泥量為5～7m3/h時，處理后的污泥含水率變化不大，上升較緩；當進泥量繼續增加時，處理后的污泥含水率增加明顯。所以離心機入口的進泥量應控制在6～7m3/h較為適宜。

3.2.2 絮凝劑投加量

添加絮凝劑在實際應用中俗稱“加藥”，加藥的目的在于使污泥中分散的物質絮凝，利于污泥在離心力的作用下與水分離。在臥螺離心機轉速2296r/min、差速10.5r/min、堰板高度112mm、進泥量6m3/h時，調整加藥量，獲得加藥量與處理效果之間的變化規律。具體測試數據如下表所示：

隨著加藥量的增加，處理后的污泥含水率總體呈下降趨勢。加藥量增加到275g/m3時，脫水后污泥的含水率可降至51.22%。在加藥量由150g/m3增加到225g/m3的范圍內，污泥含水率隨加藥量的增加急劇降低，加藥量在225～275g/m3含水率降低緩慢。同時考慮到加藥成本，加藥量維持在225～250g/m3較為合理。

3.2.3 污泥含水率

臥螺離心機進口污泥的含水率直接影響離心機運行和加藥量大小。在臥螺離心機轉速2271r/min、差速10.5r/min、堰板高度112mm、進泥量6m3/h時，對不同含水率的污泥進行處理，獲得污泥含水率與處理效果之間的變化規律。具體測試數據如下表所示：

隨著污泥入口含水率的增加，處理后污泥含水率不斷上升，當入口污泥的含水率從89.85%上升到98.66%時，與之對應的是濃縮后的污泥含水率由59.62%升高到65.46%。

4 工藝方案制定及結果分析

臥螺離心機的處理效果是各個因素綜合作用的結果。在現場工藝中可以調整優化的影響因素有轉鼓的轉速、轉鼓與螺旋輸送器之間的差速、堰板高度、進泥量、加藥量、污泥入口含水率這6項因素。由于同一沉降罐中的污泥含水率相差較小，堰板高度需要停機調整，加藥量與進泥量的大小相關，因此，在工藝方案的初步制定中，堰板高度為110mm，加藥量為225g/m3，只考慮工藝中重要且容易操作實現的轉速、差速和進泥量作為研究對象。為了通過較少的試驗次數得到較優的工藝運行方案，采用正交試驗方法設計試驗。因素水平表如下：

由試驗結果可知，R_A＞R_C＞R_B，所以轉速是影響離心處理效果的主要因素，進泥量和差速次之。此外，A因素水平的變動對實驗結果有影響，由K_A3＜K_A1＜K_A2可以斷定A3為A因素的優水平。同理，可確定B₂和C₂分別為因素B和因素C的優水平。3個因素的優水平組合A₃B₂C₂為本次實驗的較優水平組合，即轉速為2339m/s，差速為10m/s，進泥量為7.0m3/h，為本次試驗的較優運行方案。在此工況下，污泥含水率由97.03%下降到47.44%，達到了污泥減量化處理的目的。

5 結論

（1）針對污水站含油污泥組成及分布特點，設計了污水站離心式污泥減量化處理的工藝流程。該工藝流程利用污水站現有流程，處理后含油污水直接進沉降罐進行油水分離，可有效回收污泥中原油。

（2）對污水站離心式污泥減量化處理進行現場試驗及室內化驗，結合化驗結果，分析了臥螺離心機運行參數和試驗介質參數對減量化處理效果的影響規律。結果表明，轉速過高會影響脫水效果，且考慮到經濟及安全因素，差速、絮凝劑添加量及進泥量應控制在合理的范圍內。

（3）綜合考慮離心式污泥減量化處理的影響因素，采用正交試驗方法設計試驗。對試驗結果進行分析，確定了較佳處理工藝參數為：轉速2339r/min，差速10r/min，進泥量7m3/h，堰板高110mm，加藥量225g/m3。采用該方案，處理后污泥含水率由處理前的97.03%下降到47.44%，處理效果良好。