24 / 2023-09-29 14:38:19

含油污泥生物预处理：超声耦合生物表面活性剂的设备设计与试验研究

含油污泥；超声波；生物表面活性剂；生物治理；设备设计；场强分布

石油石化行业上下游产生的含油污泥量大面广，目前常用的热处理技术存在能耗高、尾气尾水需要净化等弱点，热化学清洗技术产生大量清洗废水、消耗大量化学药剂、绿色低碳水平不足。生物治理技术绿色低碳，其碳排放量甚至为负值。但是，生物治理技术不适用于高浓度的油泥治理，需要合适的预处理技术将油泥含油量降到5%以下。超声过程涉及解吸、吸附和部分化学反应，可作为生物法的预处理手段，以大幅降低含油量、提高油泥的可生化性。生物表面活性剂绿色低碳、生物友好，利于后续生物处理。因此，本文研究了超声耦合生物表面活性剂作为油泥生物预处理的可行性。

首先，确定了超声处理国内南方某油田油基钻屑的工艺参数：超声频率25 kHz、超声功率200 W、超声温度30 ℃、超声时间10 min、固液比1: 3、pH值8.5，此时处理后油基钻屑的含油量降为7.52%，除油率大于57%。然后，获得了生物表活处理油泥工艺参数：鼠李糖脂投加量5%、反应温度70℃、反应时间45 min、搅拌速度为100-1000 r/min、固液比为1:4、pH值8.5，除油率大于57%。接着，确定了超声与生物表活的联合处理方式，通过单因素以及响应曲面法试验优化了超声-表活耦合工艺参数：SLM-鼠李糖脂投加量为2.53%，反应温度为49.16 ℃，超声声强为0.93 W/cm²，反应时间为11.35 min。在这些条件下，预测及实际除油率均超过77%，处理后油泥含油量降到4%以下，满足生物预处理的目标要求。

此外，基于Comsol软件模拟了超声场强分布，结合试验数据及规律研发了一套超声-生物表活油泥生物预处理室内实验装置，并设计了超声-生物表活成套工艺中试设备方案。