油泥治理是有機(jī)溶劑污染土壤修復(fù)領(lǐng)域的重要課題。脫水是油泥治理中的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)作業(yè)量和除費(fèi)成本影響較大。本文從藥劑、工藝、裝備三方面對(duì)脫水研究方面的成果進(jìn)行總結(jié)，以期提供進(jìn)一步研究的方向和建議。

含油污泥貫穿于整個(gè)石油產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程。每年我國(guó)新產(chǎn)生的含油污泥有 80 萬(wàn) t，含油污泥中大量的芳香族有機(jī)物可能會(huì)對(duì)土壤、地下水等產(chǎn)生難以降解的污染，進(jìn)而影響作業(yè)區(qū)周邊居民的健康。

隨著國(guó)家“土十條”“水十條”的相繼頒布，石化產(chǎn)業(yè)相關(guān)企業(yè)的油泥治理需要更徹底、更環(huán)保的處理方式。但含油污泥的治理對(duì)環(huán)保技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，挑戰(zhàn)一直都在。脫水技術(shù)是油泥治理中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，一方面可以降低作業(yè)量，另一方面可以減少諸如熱處理過(guò)程中的能源消耗，從而降低處理成本。含油污泥中的水分形態(tài)分為表面吸附水、間隙水、毛細(xì)結(jié)合水和內(nèi)部結(jié)合水四大類(lèi) 。實(shí)施脫水時(shí)，表面吸附水需要加入絮凝劑以破壞表面張力；間隙水由于是游離的，利用重力和離心就能分離；約占污泥總量15%~25% 的毛細(xì)結(jié)合水與污泥顆粒的結(jié)合力強(qiáng)，需要較高的機(jī)械力和能量才能脫除；內(nèi)部結(jié)合水大量存在于生物胞體內(nèi)，需要采用加熱或生物分解的方式脫除。

1 脫水藥劑

油泥是復(fù)雜的混合物，分析含油污泥的組分是脫水的前期工作。劉清云等 采用正戊烷、正庚烷和甲苯，對(duì)長(zhǎng)慶油泥進(jìn)行了戊烷、庚烷和甲苯三級(jí)提取分析。元素分析結(jié)果表明，戊烷和庚烷提取液中主要是輕質(zhì)烷烴和蠟狀固體，二者都是原油的重要組分，可以通過(guò) 90# 石油醚熱洗回收處理。紅外光譜表征結(jié)果表明，甲苯提取物主要是富羧基瀝青質(zhì)，酸值接近 360mg·g-1。為破壞瀝青質(zhì)很強(qiáng)的分子間作用力，作者認(rèn)為加入 Fe³⁺、Al³⁺ 等金屬陽(yáng)離子生成金屬螯合物，可減少束縛水，加入兩性高分子絮凝劑形成高分子交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，能使內(nèi)包結(jié)構(gòu)中的水分子游離，加強(qiáng)脫水效果。中試實(shí)驗(yàn)中，加入氧化鈣將長(zhǎng)期存放的污泥 pH 調(diào)節(jié)到 6.0~6.5，可以增加氫氧根的數(shù)目，減弱絮凝效應(yīng)，促進(jìn)脫水。最終，油泥含水率可降低至 33.6%，體積縮小 20 倍。

聚丙烯酰胺（PAM）是目前報(bào)道的廣泛用于含油污泥脫水的表面活性劑。黃田等在脫水干燥的實(shí)驗(yàn)中先加入 2%（w）的脫水劑，然后分 2 次加入陽(yáng)離子型 PAM 進(jìn)行快速和慢速攪拌，處理后含水率降低了 20%。脫水后，干化實(shí)驗(yàn)中加入 5% 的氧化鈣混合煤粉可以用作燃料。鄭凌晨等在高含水油泥中加入 3% 的脫穩(wěn)劑后，含水率降低 22%，之后按照 0.5g·kg-1 的投加量加入陽(yáng)離子型 PAM，含水率降低約 3%。脫水油泥與煤的混合比例為 1∶5時(shí)，混合物熱值達(dá)到原煤的 90%，可以作為煤的替代燃料，實(shí)現(xiàn)資源的二次利用。杜國(guó)勇等以 3%的固體酸和強(qiáng)電解質(zhì)為脫穩(wěn)劑，按照 400mg·L-1 的濃度加入非離子型 PAM，此工藝下，含水率可低于55%。在中試放大實(shí)驗(yàn)中，脫水后的污泥經(jīng) 0.178mm篩網(wǎng)過(guò)濾后，濾渣與煤按照 1∶2 混合后可制備可燃性燃料。韓卓等 [6] 在脫水藥劑的小試中發(fā)現(xiàn)，單因素試驗(yàn)中脫水率較高的絮凝劑和表面活性劑分別是1500 萬(wàn)分子量的 PAM 和非離子型脂肪醇聚氧乙烯醚。正交復(fù)配試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)非離子型脂肪醇聚氧乙烯醚的加入量為 1.5mL·kg-1，生石灰投加量為1%，聚丙烯酰胺投加量為 0.05% 時(shí)，真空抽濾脫水率達(dá)到 60%。此外，復(fù)配藥劑也有相關(guān)報(bào)道。閻松等把十二烷基苯磺酸鈉、碳酸鈉和 PAM 作為復(fù)配藥劑，對(duì)含油污泥進(jìn)行離心前預(yù)處理，處理后的水層和油層分開(kāi)進(jìn)行離心，并在離心前進(jìn)行攪拌。當(dāng)轉(zhuǎn)速為 3000r·min-1、時(shí)間 20min、油泥和助劑的固液比為 2∶5(g/mL) 時(shí)，最高脫水率為 92.17%。

2 脫水工藝

芬頓及類(lèi)芬頓氧化工藝是目前報(bào)道最多的脫水工藝。孫根行等探究了酸性條件下提高芬頓氧化法脫水率的方法。小試實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng) pH 為 4、雙氧水濃度為 2g·L-1、雙氧水與二價(jià)鐵的質(zhì)量比為 4∶1、溫度 35℃、反應(yīng) 1h、氧化鈣濃度 7g·L-1、轉(zhuǎn)速為 3000r·min-1、時(shí)間為 5min 時(shí)，得到的泥餅含水率低于 75%，石油類(lèi)含量低于 2%。雙氧水用量的增加有利于降低離心上清液的石油類(lèi)含量及濁度等指標(biāo)。該方法的主要原理是羥基自由基氧化分解胞外聚合物，破壞了由胞外聚合物作為鏈橋形成的絮凝體，使得團(tuán)狀胞外聚合物膠團(tuán)變?yōu)榻z狀。苑宏英等在比較了多種氧化劑對(duì)污泥的脫水性能后認(rèn)為，氧化性強(qiáng)并不一定有利于脫水，而是在氧化的同時(shí)增加具有絮凝作用的金屬陽(yáng)離子，從而降低出料污泥的比阻，金屬陽(yáng)離子能夠與污泥表面大量的負(fù)電荷和胞外聚合物形成鏈橋，加速沉降 。在光照 - 芬頓氧化的實(shí)驗(yàn)中，Tokumura M等認(rèn)為，除羥基自由基的氧化作用外，鐵離子可加速污泥絮凝集團(tuán)的瓦解。在后期的氧化過(guò)程中，鐵離子被嵌入活化的絮凝集團(tuán)，有利于后續(xù)處理中內(nèi)部結(jié)合水的脫除。微波是一種可快速加熱的儀器，陳小英等研究了微波與芬頓氧化結(jié)合的工藝條件，認(rèn)為微波能夠加速污泥中富電子集團(tuán)顆粒的運(yùn)動(dòng)，增加相互碰撞的頻率，進(jìn)而改變絮凝體的穩(wěn)定性，提高胞外聚合物的濃度。胞外聚合物也被認(rèn)為是導(dǎo)致污泥難脫水的重要原因。芬頓試劑在后續(xù)的氧化過(guò)程中可以充分氧化胞外聚合物，對(duì)釋放出的胞外聚合物進(jìn)行破解和重組，形成絮凝體，同時(shí) Fe2+ 產(chǎn)生正負(fù)電荷顆粒中和的聚集效應(yīng)，從而加速聚沉脫水。

3 脫水裝備

過(guò)濾是脫水的傳統(tǒng)方法，對(duì)含油污泥粒徑及含油率進(jìn)行分析，有利于過(guò)濾工段的實(shí)施。毛飛燕等采用改進(jìn)的 DSC 檢測(cè)方法 [19]，對(duì)油泥中水滴的粒徑進(jìn)行了測(cè)試分析，按照單因素實(shí)驗(yàn)法和正交試驗(yàn)優(yōu)化法，對(duì)高黏度、水滴粒徑分布廣的含油污泥的離心工藝進(jìn)行了探究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，溫度和轉(zhuǎn)速是決定脫水率的關(guān)鍵因素。對(duì)粒徑小于 5μm 的油泥，轉(zhuǎn)速的影響較大；粒徑大于 10μm 的油泥，40min 的總時(shí)間才能達(dá)到 85% 的脫水率。劉會(huì)娥課題組利用自制的小型壓濾裝置，對(duì)壓濾過(guò)程中的影響因素進(jìn)行討論。含油率和固體物粒徑是影響濾餅比阻的關(guān)鍵因素。含油率為 20.97%、平均粒徑為 289μm 的油泥無(wú)需加入助濾劑，壓差為 0.2MPa 時(shí)就能順利進(jìn)行壓濾；含油率為 45.41%、平均粒徑 45.36μm 的油泥在相同壓差下無(wú)法壓濾，需要加入 15% 干基油泥的助濾劑，含水率才能降到 60%。絮凝劑陽(yáng)離子 PAM 和聚合氯化鋁均能降低比阻，利于壓濾，但聚合氯化鋁的使用會(huì)造成濾液發(fā)黃、渾濁的問(wèn)題。將 1% 的陽(yáng)離子 PAM 和 0.3% 的助濾劑復(fù)配，壓濾時(shí)間 3min 即可滿足成型和運(yùn)輸需要。

離心機(jī)是研究較廣泛的設(shè)備。戴賞菊等 提出基于離心脫水機(jī)的技術(shù)改進(jìn)路線，主要增加了污泥濃縮罐、污泥調(diào)理系統(tǒng)和污泥輸送系統(tǒng)。通過(guò)增加濃縮罐解決對(duì)周?chē)h(huán)境的污染，采用加熱的方式破壞絮凝體，加入 PAM 和 PAC 改變膠體的穩(wěn)定性，增加隔離墻和輸送帶解決出料對(duì)室內(nèi)空氣的污染等，改進(jìn)了原技術(shù)路線，項(xiàng)目的運(yùn)行效果良好。李旭升等指出，離心前把預(yù)處理污泥和絮凝劑一起加進(jìn)離心機(jī)，可以加速輸送過(guò)程中絮凝體的破壞，從而精簡(jiǎn)流程、降低成本。含油污泥和不含油污泥在運(yùn)行中的脫水效果也不一樣。劉俊起等 指出， 3年多的運(yùn)行結(jié)果表明，非含油污泥經(jīng)離心脫水后的干污泥含水率小于 80％，含油污泥的干污泥含水率小于 85％。三泥單獨(dú)離心脫水時(shí)，會(huì)出現(xiàn)濾液顏色發(fā)黑、伴有油類(lèi)懸浮物的情況。于振民等指出，浮渣、油泥和剩余污泥按比例加入，不會(huì)造成濾液COD 偏高、濾液渾濁的情況，原因是不同種類(lèi)污泥的排放規(guī)律不同，若在儲(chǔ)泥罐中隨機(jī)混合，很難找準(zhǔn)離心機(jī)對(duì)應(yīng)的參數(shù)，應(yīng)該單獨(dú)儲(chǔ)存不同種類(lèi)污泥，在前期確立離心脫水參數(shù)的前提下，按比例混合。

李強(qiáng)報(bào)道了一種用于罐底油泥脫水干化的移動(dòng)車(chē)載離心脫水機(jī)組，最大的優(yōu)點(diǎn)是占地面積小、方便移動(dòng)、自動(dòng)化性能強(qiáng)。實(shí)際應(yīng)用中，只需在平整地面上提供動(dòng)力電源、自來(lái)水管即可快速作業(yè)。

在調(diào)整好絮凝劑濃度、轉(zhuǎn)速、差轉(zhuǎn)速的前提下，出料含水率小于 65%。李健光 [27] 報(bào)道了疊螺式污水脫水機(jī)在油泥、浮渣和活性污泥脫水中的應(yīng)用。結(jié)果表明，處理油泥時(shí)，PAM 需要稀釋后再加入，出料含水率低于 55%；浮渣中投加 1mg·L-1 的 PAM，出料脫水率約 68%；活性污泥中投加 1mg·L-1 的PAM，外加助凝劑，出料含水率約 80%。各種污泥脫水后的濾液 COD 均低于 500mg·L-1，石油烴濃度小于 50mg·L-1，達(dá)到污水廠的水質(zhì)要求。類(lèi)似的研究 也提到，活性污泥與油泥按 3∶1 混合，加入 0.15% 的固體 PAM 攪拌后，水層厚、渣層薄，絮凝效果良好。之后采用三相臥螺離心脫水機(jī)離心，含水率由 95% 降到 70%。脫水后的油泥餅經(jīng)高溫蒸汽二次加熱后，含水率進(jìn)一步降低到 25%。相對(duì)于離心脫水機(jī)，壓濾機(jī)應(yīng)用得較少，但也有報(bào)道。孫建成設(shè)計(jì)了一種撬裝移動(dòng)式油泥砂脫水成套裝置，主要脫水部分是面積 40m2 的廂式壓濾機(jī)，其它組成分別是高效混拌器、加藥系統(tǒng)、分離收集系統(tǒng)及自控配電系統(tǒng)。在加入的助濾劑小于 5%、絮凝劑小于 0.005% 時(shí)，依靠調(diào)整壓濾時(shí)間，最低含水率達(dá)到 60.18%，平均含水率由 95% 降低到 80%，節(jié)約成本 100 元·m-3。

4 結(jié)論和建議

目前應(yīng)用于污泥脫水的表面活性劑大多是廣用型試劑，適用于多個(gè)領(lǐng)域，基于污泥組分和性質(zhì)的表面活性劑卻未見(jiàn)報(bào)道，因此研究開(kāi)發(fā)含油污泥專(zhuān)用表面活性劑是未來(lái)試劑開(kāi)發(fā)可以考慮的方向。工藝處理主要集中在芬頓及類(lèi)芬頓的氧化改性上，其它氧化劑的相關(guān)工藝報(bào)道很少，建議進(jìn)行系統(tǒng)研究。脫水裝備的研發(fā)難度較大，研發(fā)周期長(zhǎng)，研發(fā)成本高，需要有關(guān)部門(mén)集中資源和力量進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。