含油污泥的固化实验研究
摘要：随着当今石油工业的飞速发展，产生了越来越多的含油污泥。含油污泥对环境和人体的危害是十分大的。因此，含油污泥处理是油田环境保护与可持续发展的重要内容之一。我们应从环保的角度出发，对含油污泥进行无害化处理或综合利用。
关键词：含油污泥；固化；含油量
中图分类号：X74 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）03-0105-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.03.061
Abstract： With the rapid development of the petroleum industry today， more and more oily sludge is produced. Oily sludge on the environment and human hazards is very large. Therefore， oily sludge treatment is one of the important contents of oilfield environmental protection and sustainable development. We should proceed from the environmental point of view， the decontamination or comprehensive utilization of oily sludge.
Key words： Oily sludge； Curing； Oil content
1 研究背景
石油及其產品在开采、炼制、储运消费过程中，会产生大量的含油污泥[1]。由于其体积庞大并且含有易挥发的有毒油气，任意堆砌排放含油污泥，不仅大量耕地被占用而且由于含有大量的苯系物、酚类等有恶臭的有毒物质而对周围土壤、水体、空气造成污染，进而影响人类的身体健康，可以说含油污泥的危害性是极其大的[2]。
我们应考虑其资源化利用，进行无害化处理，降低污泥中易腐化发霉的有机物，减少污泥的体积和数量，杀死病原菌，降低危险性，从而达到排放标准[3]。
本文研究了含油污泥处理的各种方法，得出固化法是最经济和最方便的方法[4]。污泥固化后，可以进行一般填埋处理或是作为普通建筑材料使用，都不可避免的要和土壤接触，因此，有必要研究固化块中的原油在土壤中的迁移规律，本文重点研究了固化块中的原油在土壤的各种条件下的迁移扩散规律[5]。
2 含油污泥的含水率的测定
测定含油污泥的含水率就是运用将一定量的试样与无水溶剂混合，进行蒸馏测定其水分含量。具体操作：（1） 称取25g左右的含油污泥试样于预先洗净并烘干的圆底烧瓶中，加入汽油至没于污泥试样。（2） 将洗净并烘干的分水管的支管紧密地安装在圆底烧瓶上，然后在分水管上连接直形冷凝管。（3） 面清晰并不再变化为止。最终测定含油污泥的含水率在13.81%。
3 含油污泥含油量的测定
本实验采用正己烷作为萃取剂，用重量法测量含油污泥中的含油量。具体步骤：（1）用称取3～5 g含油污泥样品，加入50 mL正己烷，振荡1～2 min，盖塞放置过夜；（2）将放置过夜的锥形瓶置于50～55℃水浴振荡器上热浸1 h，注意放气2次；（3）取出锥形瓶抽滤，滤纸预先需用萃取剂浸泡24 h，并用适量的无水硫酸钠干燥，将萃取液滤入已干燥质量恒重的150 mL烧杯中；（4）向滤渣中再加50 mL萃取剂，水浴中振荡半小时；重复上述步骤，直至滤渣中加入萃取剂无色；（5）将烧杯放在55～60℃水浴中，通风浓缩至干；擦去外壁水气，置于60～75℃烘箱中4 h，取出放入干燥器冷却半小时后称重，烧杯前后质量差即为含油量，得出含油污泥样品的含油率在12.03%。
4 含油污泥样品固化
将称好的含油污泥试样和水泥、粉煤灰及石灰倒入搅拌机，开机搅拌1min，使污泥与固化剂充分均匀。用拌铲、抹刀等工具将搅拌好的砂浆装入试模。加压至150kg/cm2成型规格为5.5cm直径，高6cm的圆柱型模块。
4.1 单因素实验的抗压强度测定
将上述压制的固化块经过6d的放置固化处理后，用水养护7d，取出后进行抗压强度的测定，作图分析如图1所示。
随着粉煤灰含量的增多抗压强度是随之减小的，当粉煤灰的量为相同配比的情况下，水泥的含量多时其固化块抗压强度也大。也说明了水泥的含量对固化效果是有很大的影响的。
4.2 正交实验各组抗压强度的测量
根据制模大小还有正交设计中配比等因素，确定实验中各因素的选取量，将固化6d，未经过水养护及经过7d水养护的含油污泥固化块分别进行抗压强度的测试，实验结果如表1所示。
（1）水泥的含量对固化效果的影响是决定性的，石灰对固化抗压强度也具有很大的影响。
（2）水养护对于含油污泥固化块的抗压强度也是存在一定的影响，养护后的含油污泥固化块其抗压强度大，其固化效果也是比较好的。
5 污油样品含油率测量标准曲线的绘制
浸出液含含油量的方法测得是将水体中油类的芳烃组分，在紫外光区有特征吸收，其吸收强度与芳烃含量成正比。水样经正己烷萃取后，以油标准作参比，进行紫外分光光度测定。绘制标准曲线的方法如下：（1）分别移取0 mL，0. 25 mL，0. 50 mL， 0. 75 mL，1. 00 mL，1. 25 mL油标准使用溶液于盛有少量正己烷的10 mL容量瓶中，加正己烷稀释至标线，混匀；（2）将溶液移入1 cm石英测定池中，于波长225 nm处，以正己烷作参比，测定吸光值Ai和A0（标准空白）；（3）以吸光值Ai——A0，为纵坐标，相应的油浓度（μg/mL）为横坐标，绘制油标准曲线，见图2。
5.1 浸出液含油量的测定
将单因素的6组实验模块和正交实验中8号的模块样品均是固化6d，并放入水中养护7d后取出，并放入1500mL的水中分别浸泡4d，取出部分浸出液，进行浸出液含油量的测定，具体方法如下：（1）将经5 mL硫酸溶液酸化的水样约500 mL全量转入800 mL、锥形分液漏斗中，加10. 0 mL正己烷于分液漏斗中，振荡2 min，静置分层。将下层水样放入原水样瓶中。用滤纸卷吸干锥形分液漏斗管颈内水分，正己烷萃取液放入20 mL带刻度比色管中。（2）振荡水样瓶，将萃取过的水样倒回原分液漏斗，加10. 0 mL正己烷重复萃取一次。将下层水样放入1000 mL量筒中，测量萃取后水样体积。萃取液合并于上述带刻度比色管中，用正己烷定容至标线。测量水样体积.减去硫酸溶液用量得水样实际体积V2。（3）按油标准曲线步骤测定吸光值Aw。同时取500 mL蒸馏水测定分析空白吸光值Ab。首先先将固化6d的固化块放入2L蒸馏水中浸泡4d，取出浸出液进行浸出液含油的测定。
根据污水综合排放标准（GB8978-1996）中对油含量的规定，研究单因素对固化效果影响的6组实验达到了三级排放标准即20mg/L。而在正交实验中试样号为8号的实验达到了二级排放标准即10mg/L，说明了石灰的加入与否对浸出液含油量也是有很大影响的。我们也可以看出随着粉煤灰的加入量增多，其浸出液的含油量是逐渐降低的，而当其他条件不变，水泥的比例降低，其含油量是逐渐增加的。
5.2 浸出液COD的测定实验数据
随着粉煤灰的加入量的增加其COD的值是逐渐降低的，当其他条件固定不变时水泥的含量减少其COD的值相应的增加。根据污水综合排放标准（GB8978-1996）中对COD的规定，单因素实验的6组实验其COD符合二级和三级标准即二级标准150mg/L和三级标准500mg/L。而正交实验中试验8达到了国家一级排放标准100mg/L，说明了石灰的加入与否对固化块浸出液的COD值是有直接影响的。
6 结论
（1） 水泥加量对固化块的固化影响有着决定性的影响，在所进行的实验中，我们可以得出在水泥和含油污泥样品的质量为1：2时，固化效果最好，固化块的抗压强度达到最大值。
（2） 试验中加入适量的添加剂，可以有效增加固化块的强度，使含油污泥中油的含量与粉煤灰的质量比达到1：3以及污泥与水的质量比达到4：1时，固化块的固化效果最好，浸出液的含油濃度为最低。
（3） 固化后是否加水养护也是影响着固化效果的因素之一，在一定的条件下，加水养护的固化块的固化效果相对来说会更好。
参考文献
[1]姜勇，赵朝成，赵东风.含油污泥特点及处理方法[J].油气田环境保护，2005，15（4）：38-41.
[2]Fadhil M.Salih， Avin E.Pillay， Kirthi Jayasekara.Levels of radium in oilysludge.International Journal of Environmental and Analytical Chemistry， 2005， 85（2）： 141- 147.
[3]赵玉鹏等.油田采出液中含油污泥无害化处理研究[J].石油规划计，1999，10（2）：29-31.
[4]李利民，唐善法，付美龙等.含油污泥的固化处理技术研究[J].精细石油化工进展，2005，6（10）：41-46.
[5]曹永华，闫澍旺，杨昌民.污泥固化的实验研究[J].天津大学学报，2006，39（2）：199-204.
收稿日期：2017-12-26
作者简介：徐莉莉（1989-），女，本科，助理工程师，理学学士，毕业于天津科技大学，环境科学专业。
关键词：含油污泥；固化；含油量
中图分类号：X74 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）03-0105-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.03.061
Abstract： With the rapid development of the petroleum industry today， more and more oily sludge is produced. Oily sludge on the environment and human hazards is very large. Therefore， oily sludge treatment is one of the important contents of oilfield environmental protection and sustainable development. We should proceed from the environmental point of view， the decontamination or comprehensive utilization of oily sludge.
Key words： Oily sludge； Curing； Oil content
1 研究背景
石油及其產品在开采、炼制、储运消费过程中，会产生大量的含油污泥[1]。由于其体积庞大并且含有易挥发的有毒油气，任意堆砌排放含油污泥，不仅大量耕地被占用而且由于含有大量的苯系物、酚类等有恶臭的有毒物质而对周围土壤、水体、空气造成污染，进而影响人类的身体健康，可以说含油污泥的危害性是极其大的[2]。
我们应考虑其资源化利用，进行无害化处理，降低污泥中易腐化发霉的有机物，减少污泥的体积和数量，杀死病原菌，降低危险性，从而达到排放标准[3]。
本文研究了含油污泥处理的各种方法，得出固化法是最经济和最方便的方法[4]。污泥固化后，可以进行一般填埋处理或是作为普通建筑材料使用，都不可避免的要和土壤接触，因此，有必要研究固化块中的原油在土壤中的迁移规律，本文重点研究了固化块中的原油在土壤的各种条件下的迁移扩散规律[5]。
2 含油污泥的含水率的测定
测定含油污泥的含水率就是运用将一定量的试样与无水溶剂混合，进行蒸馏测定其水分含量。具体操作：（1） 称取25g左右的含油污泥试样于预先洗净并烘干的圆底烧瓶中，加入汽油至没于污泥试样。（2） 将洗净并烘干的分水管的支管紧密地安装在圆底烧瓶上，然后在分水管上连接直形冷凝管。（3） 面清晰并不再变化为止。最终测定含油污泥的含水率在13.81%。
3 含油污泥含油量的测定
本实验采用正己烷作为萃取剂，用重量法测量含油污泥中的含油量。具体步骤：（1）用称取3～5 g含油污泥样品，加入50 mL正己烷，振荡1～2 min，盖塞放置过夜；（2）将放置过夜的锥形瓶置于50～55℃水浴振荡器上热浸1 h，注意放气2次；（3）取出锥形瓶抽滤，滤纸预先需用萃取剂浸泡24 h，并用适量的无水硫酸钠干燥，将萃取液滤入已干燥质量恒重的150 mL烧杯中；（4）向滤渣中再加50 mL萃取剂，水浴中振荡半小时；重复上述步骤，直至滤渣中加入萃取剂无色；（5）将烧杯放在55～60℃水浴中，通风浓缩至干；擦去外壁水气，置于60～75℃烘箱中4 h，取出放入干燥器冷却半小时后称重，烧杯前后质量差即为含油量，得出含油污泥样品的含油率在12.03%。
4 含油污泥样品固化
将称好的含油污泥试样和水泥、粉煤灰及石灰倒入搅拌机，开机搅拌1min，使污泥与固化剂充分均匀。用拌铲、抹刀等工具将搅拌好的砂浆装入试模。加压至150kg/cm2成型规格为5.5cm直径，高6cm的圆柱型模块。
4.1 单因素实验的抗压强度测定
将上述压制的固化块经过6d的放置固化处理后，用水养护7d，取出后进行抗压强度的测定，作图分析如图1所示。
随着粉煤灰含量的增多抗压强度是随之减小的，当粉煤灰的量为相同配比的情况下，水泥的含量多时其固化块抗压强度也大。也说明了水泥的含量对固化效果是有很大的影响的。
4.2 正交实验各组抗压强度的测量
根据制模大小还有正交设计中配比等因素，确定实验中各因素的选取量，将固化6d，未经过水养护及经过7d水养护的含油污泥固化块分别进行抗压强度的测试，实验结果如表1所示。
（1）水泥的含量对固化效果的影响是决定性的，石灰对固化抗压强度也具有很大的影响。
（2）水养护对于含油污泥固化块的抗压强度也是存在一定的影响，养护后的含油污泥固化块其抗压强度大，其固化效果也是比较好的。
5 污油样品含油率测量标准曲线的绘制
浸出液含含油量的方法测得是将水体中油类的芳烃组分，在紫外光区有特征吸收，其吸收强度与芳烃含量成正比。水样经正己烷萃取后，以油标准作参比，进行紫外分光光度测定。绘制标准曲线的方法如下：（1）分别移取0 mL，0. 25 mL，0. 50 mL， 0. 75 mL，1. 00 mL，1. 25 mL油标准使用溶液于盛有少量正己烷的10 mL容量瓶中，加正己烷稀释至标线，混匀；（2）将溶液移入1 cm石英测定池中，于波长225 nm处，以正己烷作参比，测定吸光值Ai和A0（标准空白）；（3）以吸光值Ai——A0，为纵坐标，相应的油浓度（μg/mL）为横坐标，绘制油标准曲线，见图2。
5.1 浸出液含油量的测定
将单因素的6组实验模块和正交实验中8号的模块样品均是固化6d，并放入水中养护7d后取出，并放入1500mL的水中分别浸泡4d，取出部分浸出液，进行浸出液含油量的测定，具体方法如下：（1）将经5 mL硫酸溶液酸化的水样约500 mL全量转入800 mL、锥形分液漏斗中，加10. 0 mL正己烷于分液漏斗中，振荡2 min，静置分层。将下层水样放入原水样瓶中。用滤纸卷吸干锥形分液漏斗管颈内水分，正己烷萃取液放入20 mL带刻度比色管中。（2）振荡水样瓶，将萃取过的水样倒回原分液漏斗，加10. 0 mL正己烷重复萃取一次。将下层水样放入1000 mL量筒中，测量萃取后水样体积。萃取液合并于上述带刻度比色管中，用正己烷定容至标线。测量水样体积.减去硫酸溶液用量得水样实际体积V2。（3）按油标准曲线步骤测定吸光值Aw。同时取500 mL蒸馏水测定分析空白吸光值Ab。首先先将固化6d的固化块放入2L蒸馏水中浸泡4d，取出浸出液进行浸出液含油的测定。
根据污水综合排放标准（GB8978-1996）中对油含量的规定，研究单因素对固化效果影响的6组实验达到了三级排放标准即20mg/L。而在正交实验中试样号为8号的实验达到了二级排放标准即10mg/L，说明了石灰的加入与否对浸出液含油量也是有很大影响的。我们也可以看出随着粉煤灰的加入量增多，其浸出液的含油量是逐渐降低的，而当其他条件不变，水泥的比例降低，其含油量是逐渐增加的。
5.2 浸出液COD的测定实验数据
随着粉煤灰的加入量的增加其COD的值是逐渐降低的，当其他条件固定不变时水泥的含量减少其COD的值相应的增加。根据污水综合排放标准（GB8978-1996）中对COD的规定，单因素实验的6组实验其COD符合二级和三级标准即二级标准150mg/L和三级标准500mg/L。而正交实验中试验8达到了国家一级排放标准100mg/L，说明了石灰的加入与否对固化块浸出液的COD值是有直接影响的。
6 结论
（1） 水泥加量对固化块的固化影响有着决定性的影响，在所进行的实验中，我们可以得出在水泥和含油污泥样品的质量为1：2时，固化效果最好，固化块的抗压强度达到最大值。
（2） 试验中加入适量的添加剂，可以有效增加固化块的强度，使含油污泥中油的含量与粉煤灰的质量比达到1：3以及污泥与水的质量比达到4：1时，固化块的固化效果最好，浸出液的含油濃度为最低。
（3） 固化后是否加水养护也是影响着固化效果的因素之一，在一定的条件下，加水养护的固化块的固化效果相对来说会更好。
参考文献
[1]姜勇，赵朝成，赵东风.含油污泥特点及处理方法[J].油气田环境保护，2005，15（4）：38-41.
[2]Fadhil M.Salih， Avin E.Pillay， Kirthi Jayasekara.Levels of radium in oilysludge.International Journal of Environmental and Analytical Chemistry， 2005， 85（2）： 141- 147.
[3]赵玉鹏等.油田采出液中含油污泥无害化处理研究[J].石油规划计，1999，10（2）：29-31.
[4]李利民，唐善法，付美龙等.含油污泥的固化处理技术研究[J].精细石油化工进展，2005，6（10）：41-46.
[5]曹永华，闫澍旺，杨昌民.污泥固化的实验研究[J].天津大学学报，2006，39（2）：199-204.
收稿日期：2017-12-26
作者简介：徐莉莉（1989-），女，本科，助理工程师，理学学士，毕业于天津科技大学，环境科学专业。
