【含油污泥资源化处理方法研究报告14000字（论文）】

含油污泥资源化处理方法研究报告目录TOC\o"1-3"\h\u184871引言 使用了几种有机溶剂回收石油污泥中的原油，结果表明，甲苯的效率最高，回收率为75.94%。梁宏宝等采用一种复合工艺处理含油污泥，结果表明，在最优实验条件下，实现了高脱水、脱油的处理含油污泥的效果，且大于91%萃取剂被再利用。萃取法虽然能达到较高的回收原油的效果，但常用的有机溶剂如甲苯等有致癌风险，长期接触会对人体健康产生威胁，与此同时，萃取剂价格昂贵，会提高处理成本。2热解法热解又称焦化、干馏等，已经是比较成熟的化工工艺。含油污泥的热解技术可以使其中的油组分经过蒸馏、热分解等复杂的物理化学反应转化为气体、液体和残渣三种不同相态的物质。Shen等的研究发现升高热解温度有助于含油污泥解吸原油，当热解的温度提高到525℃时，除油率升高到30%。马蒸钊通过改变度和不一样的热解析气氛对于含油污泥热解的影响，通过分析含油污泥的热重结果，显示单位时间内温度升高的速度会影响热解效果。可以看出，相较与焚烧，热解法产生的有毒有害废气少且对原油回收率高，但热解对于设备要求较高，工艺流程复杂、制作成本昂贵。3电解法电解法是利用含油污泥中的固相和液相在外加电场的作用下会分别向阳级和阴极做定向迁移，从而达到原油、水分和泥砂的分离效果。Elektorowicz采用电解法处理含油污泥，结果发现，经电解法处理后的含油污泥减少近63%的水量和约43%轻质烃含量，当电解法与表面活性剂结合处理后，轻质烃减少量增加。一般情况下，采用电解法回收含油污泥中的石油所需要的能量比其他采油方法要少。然而，含油污泥电解法的大规模的应用和成本研究还有待进一步的研究。4超声处理法Sivagami研究了超声清洗结合Fenton氧化工艺对含油污泥的处理效果，该复合工艺在最优条件下石油烃的去除率可达84.25%。宋娇娇研究了超声频率和功率对于含油污泥除油效果的影响，发现在实验条件下，除油率随超声功率的升高而提高，随超声频率的提高而下降。在处理大量含油污泥方面，大型超声清洗槽的应用前景较大，但设备和维护的高昂费用也会阻碍这项技术的工业应用。5化学热洗法（1）化学热洗技术研究化学热洗法的基本原理是使用热碱水在最佳洗涤条件下对含油污泥进行清洗，然后用气浮等措施使固液分离。成本低廉的同时能耗也相应较低。Jing等研究了不同液固比、反应温度、反应时间和表面活性剂浓度对于五种清洗剂处理含油污泥的效果，结果表明当液固比为5:1、清洗温度70℃、清洗时间20min、清洗剂浓度3%时，偏硅酸钠清洗效果最佳，此时残油率仅为1.6%。Dennys等应用曲面响应实验，以残油率为指标，研究了浓度、温度、时间两两之间的关系，发现温度升高会使表面活性剂疏水性增强从而影响除油效果。当清洗温度在33.6~53.3℃之间并且清洗时间在54~125min之内时能取得理想的除油效果。Duan等使用界面张力（IFT）的方法筛选了清洗剂。发现当以50:10:5的比例混合NaCO3、AEO-9和鼠李糖脂时，该混合剂的IFT值是实验所选用的药剂中最低的，当其加入量是油泥质量的2％时，清洗后，油泥中石油类含量低于1%。李晓歌根据单因素实验结果，设计正交实验，结果表明清洗温度为显著性因素，其次依次为清洗剂浓度、液固比、搅拌强度。在最佳工艺条件下，处理后的油泥含油率仅为0.13%。（2）化学热洗清洗剂的研究存在一种两亲分子，这种分子的一端具有亲水集团另一端具有亲油基团，称为表面活性剂，其可以使油相从固体颗粒表面脱除，并稳定存在于水溶液中，达到油相与泥相的分离。因此，在化学热洗技术中常使用表面活性剂作为清洗剂，对于清洗剂的筛选也极为重要。Ramirez等对比了TritonX-100、X-114、鼠李糖脂、吐温80和十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度与油相回收率的关系，发现有较低临界胶束浓度的TritonX-100、X-114和鼠李糖脂油相回收率较高。刘晓燕对无机洗涤剂：NaSiO3、NaOH、NaCO3；阴离子洗涤剂：DBS（自制）、LAS；非离子洗涤剂：NP-10；阳离子洗涤剂：甜菜碱以及两种生物表面活性剂（生物01#、生物02#）进行了筛选，发现在其他条件相同的状况下，只改变温度和浓度，NaSiO3、甜菜碱、生物01#对油泥的处理效果好。从现有研究来看，无机碱作为清洗助剂表现出了较好的清洗效果，同时一些阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂对于原油的脱除效果也较为不错。（3）化学热洗技术工程实例国外对于含油污泥的处理应用较早，上世纪大概捌拾年代，美、法、德等欧美发达国家已经开始使用“化学热洗+脱水”技术处理含油污泥。荷兰G-forceCEbv公司、加拿大MG公司的APEX技术等，都是将其他技术与化学热洗技术结合，达到有效处理含油污泥的目的。我国对于含油污泥处理的研究起步较晚，但随着国家对危险废物领域的重视，各油田及炼油厂也逐渐意识到对含油污泥进行处理的必要性。李春晓等先是对含油污泥进行了一定的预处理，然后将离心技术应用在化学热洗技术之后，通过联合工艺对含油污泥进行除油脱水。装置年处理量6000t/a，处理后残渣呈黄色土块状，残油率为1.21%，与《废矿物油回收利用污染控制技术规范》（HJ607-2011）这一标准相符合。葡北9#中转站含油污泥处理站1座处理工艺流程如图2-1所示，同样采用预处理和调质离心结合的工艺，每小时可处理5m3的油泥，35%和1.7%分别是处理后污泥的平均含水率和含油率，实现了含油污泥的有效处理。高路军等对采出水处理站处理过程中产生的污泥采用“热洗+微生物+叠螺脱水”技术处理，工艺流程如图2-2所示，平均去除率可达91.55%。图2-1葡北9#中转站含油污泥处理流程图2-2某采出水处理站含油污泥处理流程3含油污泥化学热洗技术研究3.1引言通过第二章的研究可知，实验所研究的含油污泥样品含油率约为18%，有较高的回收利用价值，而化学热洗技术作为一种工艺流程简单、成本低廉、可操作性强、安全性高、处理效果佳的含油污泥资源化处理方法，不仅可回收大部分油品，且处理后污泥性质稳定，成为处理含油污泥的首选方法。一些化学试剂作用于含有原油的污泥表面时，会发挥其乳化、溶解原油的作用，这样就能使附着在污泥表面的原油掉下来，也就是从完成了原油从固体表面到水体中的转移，这就是化学热洗技术的要点。然而，要将固相与液相分离，还要经过离心、沉降。含油污泥化学热洗过程中，油泥处理效果受多方面因素影响，其中关键在于筛选和使用恰当的清洗剂。用于化学热洗技术的清洗剂种类较多。因此，在化学热洗技术中，选择合适的清洗剂不仅能达到较好的处理效果，而且可以降低成本。同时，如热洗温度、热洗时间、液固比等化学热洗条件对处理效果影响也比较大。在最佳的化学热洗工艺条件下，能够以最低的能耗，实现油泥中原油最大限度的回收。通过第一章对含油污泥国内外处理标准的总结，本章以处理后油泥残油率是否低于2%为指标，首先对不同种类清洗剂进行筛选复配，筛选出热洗效果最佳的清洗剂，然后研究探索了化学热洗过程中各影响因素的作用，得到含油污泥化学热洗技术的最佳清洗参数。3.2实验材料与方法3.2.1实验试剂与仪器本实验使用试剂均为分析纯等级，购买后未经处理直接使用。本章实验所用化学试剂本实验使用试剂均为分析纯等级，购买后未经处理直接使用。本章实验所用化学试剂有十二烷基苯磺酸钠（LAS）、十二烷基硫酸钠（SDS）、十二烷基三甲基氯化铵（DTAC）、十二烷基二甲基苄基氯化铵（1227）购自天津市江天化工有限公司；脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO-7）、壬基酚聚氧乙烯醚（OP-10）、硅酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠购自天津光复精细化工所。表3-1实验仪器序号设备名称规格型号生产厂家1电子分析天平A1024型Mettler-Toledo2真空干燥箱85-2上海一恒科学仪器有限公司3电热套98-=2\*ROMANII-B宁波市鄞州群安实验仪器有限公司4紫外分光光度计T6上海元析仪器有限公司5恒温水浴振荡箱SHA-CA湖南凯达科学仪器有限公司6电动搅拌机D90-2F杭州仪表电机有限公司7超级恒温水箱HH-501天津市华仪盛达实验仪器公司8傅里叶变换红外光谱仪IRAffinity-1S株式会社岛津制作所9X射线衍射仪MIniflex600日本10扫描电子显微镜S-4880日本日立11全自动表面张力仪K100克吕士科学仪器（上海）有限公司12接触角测定仪DSA30克吕士科学仪器（上海）有限公司13低速离心机TD-24K湖南湘仪实验室仪器开发有限公司3.2.2实验方法1含油污泥化学热洗技术路线采用机械搅拌—离心静置的方法，研究不同清洗剂对于含油污泥的处理效果以及不同工艺条件的影响效果。具体技术路线如下图3-1所示。图3-1化学热洗技术路线图2含油污泥化学热洗技术最佳工艺条件探索对于含油污泥化学热洗技术最佳工艺条件探索主要分为两部分，分别为清洗剂的筛选与最佳工艺条件的确定。（1）清洗剂的筛选：以残油率为指标，首先分别对不同种类的清洗剂处理效果进行考察，包括碱性助剂：硅酸钠、碳酸钠、氢氧化钠；阳离子表面活性剂：十二烷基三甲基氯化铵（DTAC）、十二烷基二甲基苄基氯化铵（1227）；阴离子表面活性剂：十二烷基苯磺酸钠（LAS）、十二烷基硫酸钠（SDS）；非离子表面活性剂：脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO-7）、壬基酚聚氧乙烯醚（OP-10）。然后对筛选出的各清洗剂的热洗条件进行探索，逐一改变清洗剂添加量、热洗温度、液固比、热洗时间等条件，确定各清洗剂的最优化学热洗条件。最后复配清洗剂，选出对于化学热洗技术来说效果最优的清洗剂。（2）最佳工艺条件探索：采用控制变量法，逐一考察清洗剂的浓度（1%~5%）、热洗温度（40℃~80℃）、液固比（4:1~10:1）、热洗时间（20min~100min）等条件对化学热洗效果的影响，最后通过正交实验确定化学热洗最佳条件。3.3结果与分析3.3.1清洗剂的筛选1无机盐清洗剂的筛选盐类物质可以使原油更容易溶解与液体中，这种盐可以由带有极性集团的胶质和沥青质与碱反应生成，并且也可以碱皂化某些酸类物质（如环烷酸），形成一种羧酸盐表面活性剂，其能在洗液与泥砂之间形成不一般的定向排列，这种定向排列分为两层，靠近洗液的一侧为容易与液体结合，是极性的；靠近泥砂的一侧容易与原油结合，与原油结合后，排列会自动蜷曲，将原油固定在中心。选用清洗剂：NaSiO3、NaCO3、NaOH作为药剂，其均为无机盐。在150mL锥形瓶中放置5g含油污泥，按液固质量比为5:1加入清水，清洗药剂添加量为含油污泥质量的1%，在60℃的恒温水浴锅中搅拌50min，热洗完成后在3000r/min条件下离心5min，使油、水、泥三相分层，测定泥相残油率。实验进行三次，取平均值，热洗结果如表3-2及图3-2所示。表3-2无机盐清洗实验结果药剂无添加NaSiO3NaCO3NaOH添加量00.05g0.05g0.05g残油率8.90%2.92%4.33%4.40%以上盐类物质均为无机的，且水溶液呈现碱性，因此可以与原油中带氢离子的物质发生中和反应，这些酸性物质是原油中本身就存在的，极具活性，非常活泼。与无机盐反应后会生成表面带有活性的物质，具有清洗作用。这两种物质不仅会发生酸碱反应，同时还会伴有电子中和反应，使得存在于原油与泥砂之间的双电层被充分挤压，本来相互排斥的胶体因为这种作用而聚合脱稳。由图3-2可知，加入无机碱后，清洗效果明显提高，并且硅酸钠的作用效果要优于碳酸钠和碳酸氢钠，一次洗涤后残油率较低，为2.89%，所以选择硅酸钠为清洗助剂。可能的原因是：=1\*GB3①泥砂中含有SiO2、酸性硅等物质，容易吸引NaSiO3分子进入到泥砂缝隙中与原油反应，完全自然的合成表面活性剂，发挥清洗作用。=2\*GB3②原油中所含的沥青质、胶质有很强的极性，呈碱性的硅酸钠与该极性集团反应生成盐类物质，增大了原油在水中的溶解性，使原油更易从油泥表面洗脱下来。图3-2无机盐清洗剂实验结果2表面活性剂的筛选表面活性剂分子的组成可以分为性质不同的两部分，一部分是易与油相结合的亲油基（也称疏水基），另一部分是易与水相结合的亲水基（也称疏油基），因此在化学热洗法处理含油污泥过程中，通常使用表面活性剂降低油/沙界面张力，改变油/水乳化性能，促进石油从泥渣表面脱离下来。典型的表面活性结构式如图3-3所示。将油相与固相分离是表面活性剂化学热洗含油污泥的实质。化学热洗主要涉及两个过程与机理：一是将油相从固相表面脱落下来的过程，涉及到卷曲机理，因为表面活性剂具有特殊的性质，可以在固相与油相、固相与水相界面积聚，改变界面润湿性增大油相与固相之间的接触角，使油相顺利的从固相表面脱落。二是油相悬浮在水相中，不再反吸附到固相上的过程，即增溶机理。其形成胶束后，由于内核疏水，会将油相包裹于其中，稳定的存在于水相当中。但在化学热洗过程中，采用离子型表面活性剂浓度较低，增溶有限，油相以普通乳化液的形式存在于水相当中。利用表面活性剂将含油污泥中的原油去除的过程如图3-4所示。图3-4含油污泥原油去除过程示意图对表面活性剂的筛选实验过程同1所述，以三次实验的平均值为准，清洗结果如表3-3及图3-5所示。表3-3表面活性剂选择结果表面活性剂添加量残油率SDS0.05g5.88%LAS0.05g4.18%DTAC0.05g7.75%12270.05g8.58%AEO-70.05g4.69%OP-90.05g5.41%图3-5表面活性剂筛选结果如图3-5所示，选取了6种表面活性剂作为清洗剂对含油污泥进行清洗，其中有阳离子表面活性剂：DTAC、1227，阴离子表面活性剂：LAS、SDS，非离子表面活性剂：AEO-7、OP-10。图中可以看出DTAC、1227无法将原油很好的的清洗下来，而LAS和AEO-7清洗效果较好，一次洗涤后残油率均低于5%。这是因为在液体中，油泥表面形成了一层负离子排列，阳离子表面活性剂在液体中电离后清水的一侧带有正离子，与油泥表面的负离子相吸，造成疏水的一侧分布在液体与固体结合处，不仅不利于原油的脱离甚至还会使原油更加牢固的存在于油水泥体系中。不同以上药剂，另外两种类型的表面活性剂正好起到了相反的作用，亲水的一侧排列在外层，使原油更易从固体表面进入液体，增加其溶解性，降低了油泥黏度，也使水分子更易脱除。3单一清洗参数对清洗剂清洗效果的影响（1）浓度对清洗剂清洗效果的影响表3-4浓度对清洗剂的清洗效果药剂残油率0.4%0.6%1%1.5%2.0%硅酸钠3.20%2.38%2.24%2.53%2.82%LAS溶液6.04%5.53%3.95%3.24%3.03%AEO-7溶液4.64%3.52%3.21%2.93%3.29%控制其他条件不变，即在清洗温度为60℃、清洗时间为50min、液固比5:1的条件下，添加清洗剂浓度分别为0.4%、0.6%、1%、1.5%、2.0%，考察清洗结束后泥渣残油率。实验结果如图3-6所示。图3-6不同浓度下清洗剂化学热洗效果如图3-6所示，浓度的不断增加，使得LAS溶液的热洗效果逐渐加强，当添加量为油泥质量的2%时，残油率最低。当添加量小于2%时，硅酸钠溶液和AEO-7溶液表现出优于LAS溶液的热洗效果，呈现出先上升后下降的趋势，不同的是在硅酸钠添加量为1%、AEO-7在添加量为1.5%时，其各自的溶液热洗效果最佳，此时残油率分别为2.24%和2.93%。（2）温度对于清洗剂效果的影响控制其他条件不变，改变热洗温度，探究温度对于含油污泥清洗效果的影响。根据（1）中确定的不同清洗剂最佳热洗浓度，确定实验条件。即硅酸钠添加量为1%，LAS添加量为2%，AEO-7添加量为1.5%、清洗时间为50min、液固比5:1的条件下，改变热洗温度（40℃、50℃、60℃、70℃、80℃），考察热洗结束后泥渣残油率。实验结果如图3-7所示。表3-5温度对清洗剂的清洗效果药剂残油率40℃50℃60℃70℃80℃硅酸钠3.60%3.30%2.58%3.00%3.35%LAS溶液4.40%4.02%3.51%3.19%4.78%AEO-7溶液5.62%5.50%4.89%4.60%3.90%图3-7不同温度下清洗剂化学热洗效果从图3-7中可以看出，变化温度可以影响含油污泥的清洗效果。AEO-7溶液随着热洗温度的不断升高，油泥残油率不断下降，热洗温度为80℃时，残油率最低为3.9%。硅酸钠溶液在热洗温度为60℃时，油泥残油率是范围内的低值，之后随着温度的升高，残油率也逐步增加。LAS溶液在70℃时，洗涤效果优，当温度升高到80℃时，残油率骤增，清洗效果低于其他温度。当温度提升时，原油粘度改变，低于低温时的粘度，此时，分子活动的更加剧烈，油和水及油和泥之间形成的膜粘度变低，易于原油与泥砂分离。同时，温度对于清洗剂的活性有一定影响，温度升高有助于表面活性剂活性增加，但是超高的温度会导致破坏活性剂的结构，还会造成能耗的增加。（3）液固比对于清洗效果的影响控制其他条件不变，改变液固比，探究液固比对于含油污泥清洗效果的影响。根据（1）、（2）中确定的不同清洗剂最佳清洗浓度和最佳清洗时间确定实验条件。即硅酸钠添加量为1%，热洗温度为60℃；LAS添加量为2%，热洗温度为70℃；AEO-7添加量为1.5%、热洗温度为80℃，清洗时间均为50min，改变液固比（4:1、5:1、6:1、8:1、10:1），考察热洗结束后泥渣残油率。表3-5液固比对清洗剂的清洗效果药剂残油率4:15:16:18:110:1硅酸钠3.50%3.22%3.03%3.31%3.43%LAS溶液4.32%2.91%2.73%2.7%3.78%AEO-7溶液3.90%2.89%3.76%3.85%4.90%如图3-8所示，随着液固比的增大，三种清洗剂清洗效果均呈现出先上升，后下降的趋势。AEO-7溶液在液固比为5:1时清洗效果最佳，之后液固比增加，油泥残油率也随之提高。硅酸钠溶液清洗效果随液固比变化的幅度较小，残油率保持在3.5%~3%之间，在液固比为6:1时达到最低。LAS溶液清洗效果随液固比增加逐渐加强，当液固比为8:1时残油率仅为2.7%，但固液比继续升高到10:1时，LAS溶液清洗效果下降，因此，液固比对于化学热洗效果的影响并不是液固比越大效果越好，而是存在一个最佳值。这可能是因为液固比小时，清洗剂无法充分接触泥砂颗粒，使热洗效率减小，液体体积大意味着随着机械叶片旋转产生的气泡较为分散，无法与洗下的油颗粒完好的碰撞，在液体表面积聚，因此使得残油率过高。图3-8不同液固比下清洗剂化学热洗结果（4）时间对于清洗效果的影响表3-6时间对清洗剂的清洗效果药剂残油率20min40min60min80min100min硅酸钠4.50%3.51%3.22%3.31%3.23%LAS溶液4.72%3.52%3.56%3.60%3.52%AEO-7溶液6.50%4.10%3.69%3.55%3.50%控制其他条件不变，改变时间，探究时间对于含油污泥清洗效果的影响。设定实验条件的依据为（1）、（2）、（3）中确定的不同清洗剂最佳清洗浓度、温度和液固比。即硅酸钠添加量为1%，清洗温度为60℃，液固比6:1；LAS添加量为2%，清洗温度为70℃，液固比8:1；AEO-7添加量为1.5%、清洗温度为80℃，液固比5:1，,改变清洗时间（20min、40min、60min、80min、100min），考察清洗结束后泥渣残油率。实验结果如图3-10所示。从图3-9中可以看出，随着时间的增加，三种清洗剂的清洗效果均呈现先上升后稳定的趋势，并且在20min~40min之间残油率下降幅度较大，热洗时间大于40min之后，AEO-7与硅酸钠清洗效果虽有增加，但增加幅度缓慢，而LAS热洗效果随时间增加还有一定的下降。热洗时间过短，会使清洗剂与油泥作用时间不够，无法分散均匀，导致油回收率低，而热洗时间过长也可能会使液体乳化脱附下的原油，形成O/W型乳化液，导致热洗效果下降。图3-9不同热洗时间下清洗剂化学热洗效果4清洗剂的复配从以上研究可以看出，采用单一的表面活性剂和无机碱作为清洗剂，清洗效果不是很好，在实验室的条件下，即使最好的处理效果也是残油率大于2%的，达不到经处理后含油污泥含油率低于2%的标准。故将无机碱与表面活性剂进行复配，复配方案见表3-3。选取热洗实验条件为：液固比5:1，搅拌温度60℃，搅拌时间50min，加药量为含油污泥质量的2%，投加复配后的清洗剂对含油污泥进行清洗，效果如图3-11所示。表3-7清洗剂复配表分组硅酸钠LASAEO-7133.3%33.3%33.3%250.0%50.0%0350.0%050.0%4050.0%50.0%550.0%40.0%10.0%650.0%30.0%20.0%如图3-10所示，复配后的清洗剂表现出明显优于单一清洗剂的清洗效果，经化学热洗后的含油污泥残油率普遍低于3%。第4组是所有组分中残油率最高的一组，达到2.74%，与其他组分不同的是，第四组没有加入硅酸钠，因此可以看出硅酸钠作为一种无机盐，可以很好的辅助表面活性剂，对含油污泥有着良好的清洗效果，且当硅酸钠与LAS复配比例为1:1时，清洗效果最佳，清洗后含油污泥残油率仅为1.87%，低于2%的标准。因此，最终选用硅酸钠与LAS质量比为1:1的复配清洗剂作为含油污泥化学热洗技术的清洗药剂，做后续研究。图3-10不同复配比例清洗剂化学热洗效果3.3.2化学热洗技术参数研究从化学热洗技术清洗剂的筛选过程中可以看出，热洗温度、热洗时间、液固比和清洗剂浓度等参数对化学热洗效果的影响各不相同，且相互影响。复配后的清洗剂在一定条件下对含油污泥进行化学热洗，残油率仅稍低于2%，因此，对选用的清洗剂最佳化学热洗条件进行研究。根据3.3.1对清洗剂的筛选结果，选择硅酸钠和LAS以质量比1:1复配后的药剂作为热洗技术的清洗剂，考察清洗剂浓度（1%~5%）、温度（40℃~80℃）、液固比（4:1~10:1）、时间（20min~100min）等条件对热洗效果的影响。1温度对化学热洗效果的影响对照3.2.2.2方法，选择液固比6:1，洗涤剂添加1%，清洗时间40min，变化温度，洗涤油泥，得到残油率与清洗温度的关系，如图3-12所示。从图3-12中可以看出，残油率随着温度的升高而逐渐降低，且当热洗温度高于60℃后，降低速率减小，甚至还有小幅度的回升。在60℃时，残油率约为2.2%，在70℃时，残油率达到最低值约为2.1%，比60℃下降低了0.1个百分点，在80℃下，残油率回升到不到2.2%，温度太高会导致水分子流失，能量消耗加剧，不利于除油。综合能源消耗因素，选择60℃为最佳热洗温度。图3-12温度对化学热洗效果的影响2时间对化学热洗效果的影响对照2方法，选择液固比6:1，洗涤剂量为1%，清洗温度60℃，改变清洗时间，得到残油率与清洗时间的关系，如图3-13所示。图3-13热洗时间对化学热洗效果的影响从图3-13中可以看出，温度从40min增加到60min时，残油率有明显的下降，下降幅度超过1个百分点，油去除的效果明显提高，之后再延长时间，效果变化微小，60~80min时残油率只有小幅度的降低，残油率从2.3%降到2.1%左右，延长到80min时，达到最好的洗涤效果，残油率仅略高于2.0%，时间再继续增加，反而不利于油的去除。这是因为，清洗时间的增长会使水包油型乳状液更容易形成，导致油水分离更加困难，残油率上升。因此，综合考虑清洗效果以及资源能耗等问题，选择清洗60min为最佳清洗时间。3液固比对化学热洗效果的影响对照2所述方法，选择清洗时间60min，洗涤量为1%，清洗温度60℃，改变液固比，得到残油率与液固比的关系，如图3-14。如图3-14所示，液固比明显影响了油泥的清洗效果，当液固比为4:1时，含油污泥处理效果差，残油率大于3%，液固比为6:1时残油率最低，可处理大部分原油，残油率仅稍高与2%，当液体体积所占比例大于6时，残油率回升，在8:1时达到2.6%，在10:1时达到不到2.8%的值，残油率最低值比最高值低多于1个百分点，说明液固比对洗涤效果影响较大。液固比过低，水量少，含油污泥不能够充分与清洗剂接触，而液固比过高，水量多，清洗剂浓度降低，过于分散，不能有效的脱除含油污泥上的原油，因此，根据实验结果选取液固比6:1为最佳液固比。图3-14液固比对化学热洗效果的影响4清洗剂浓度对化学热洗效果的影响对照2所述方法，选择液固比6:1，清洗时间60min，清洗温度60℃，改变清洗剂浓度，得到残油率与清洗剂浓度的关系，如图3-15。从图3-15中可以看出，当清洗剂浓度为含油污泥质量的4%时，残油率最低。这可能是因为清洗剂浓度低的情况下，吸附架桥作用弱，电性中和少[77]，原油难以从含油污泥上脱除下来。但若清洗剂浓度过高，达到CMC值，就会造成洗涤剂聚成胶束，溶液中很少存在单一的活性剂分子，不能充分发挥表面活性剂“双亲”的作用，导致脱油效果下降，因此最佳清洗剂浓度为4%。图3-15清洗剂浓度对化学热洗效果的影响4正交实验根据以上单因素实验结果，以清洗温度、时间、液固比和浓度为考察对象，建立正交实验。正交实验因素水平表如表3-8所示，实验结果见表3-9。表3-8正交实验因素水平表因素清洗温度清洗时间液固比清洗剂浓度ABCD150℃40min5:13%260℃60min6:14%370℃80min8:15%表3-9为正交实验直观分析表，表中K值表示的是固定单一因素不改变，变化其中的具体数值后对于清洗效果的影响，R值为单一条件各水平下平均残油率的极差，因此R值可以体现出不同条件的波动对清洗效果的影响，R值越大，影响越大。表3-9正交实验结果序号因素残油率（%）ABCD试验一11114.73试验二12222.37试验三13332.13试验四21231.86试验五22310.73试验六23122.82试验七31321.54试验八32132.12试验九33213.60K13.07672.71003.22333.0200/K21.80331.74002.61002.0367/K32.42002.85001.46672.2433/R1.27331.11000.61330.9833/如表3-9所示，最优实验方案为A2B2C3D2，即当清洗剂浓度为4%、清洗温度为60℃、液固比为8:1、清洗时间为60min时，清洗效果最佳。在此条件下进行重复平行实验加以验证，最终清洗后残油率平均值为0.94%。根据表中R值大小可以看出各因素对清洗效果的影响级别为：温度大于浓度大于时间大于液固比。与其他研究（表3-10）相比，本章对于中海油绥化炼油厂含油污泥化学热洗技术参数的研究，用较为经济的流程实现了含油污泥的无害化处理，处理后含油污泥残油率仅为0.94%，处理效果佳，达到了国家标准的要求。表3-10化学热洗技术处理含油污泥效果的对比清洗剂浓度温度时间液固比残油率参考文献NaOH:Na2SiO3=1:5(5%)70℃30min3:115.60%[77]OP-10:十二烷基磺酸钠=1:1(2%)80℃240min6:17.31%[78]Na2SiO3:LAS:AEO-20=2:2:1(1g/L)75℃40min6:14.40%ADDINNE.Ref.{0BA133C1-8950-4B57-9911-79FA06FD928F}[79]CMC:AEO-9:Na2CO3:LAS:STPP:Na2SiO3·9H2O=1:3:15:15:25:11(5%)50℃35min5:13.03%[80]AEO-9:LAS=1:20(4%)55℃30min4:12.30%[81]Na2SiO3·9H2O(3%)50℃20min5:11.60%ADDINNE.Ref.{10747F85-89D5-4126-891B-9B957D4B9848}[82]AEOS(0.6%)+KOH(3%)80℃30min3:11.40%ADDINNE.Ref.{01DFDBBB-A058-43B1-B056-AB8B0CEFE5C6}[83]LAS:Na2S