高效剪切与水力空化协同效应实现含油污泥室温高效清洗：工艺优化与机理探究

为解决含油污泥处理能耗高、效率低及二次污染等问题，研究人员设计新型多层搅拌转子，通过高速搅拌（HSS）结合水力空化效应，实现室温下含油污泥高效清洗。实验优化参数为转速6000 r/min、时间15 min、硅酸钠添加量5%、固液比1:7 g/mL，残油率降至0.74%，除油率达94.64%。该研究为石化行业污泥处理提供节能高效新方案。

　　

含油污泥是石油开采、运输和精炼过程中产生的危险废弃物，全球年产量超6000万吨，累积存量已达10亿吨。这些污泥含有石油烃、重金属等有毒物质，长期露天堆放会污染土壤、水体，并释放挥发性有机物威胁人类健康。传统处理方法如溶剂萃取、热解等存在高能耗、高成本或二次污染问题，而生物处理周期长、效率低。尽管化学热清洗（需加热至45-80°C）和超声清洗（依赖昂贵设备）应用较广，但均难以兼顾经济性与环境友好性。

针对上述问题，来自中国的研究团队在《Journal of Environmental Management》发表研究，提出一种基于高速搅拌（HSS）的新型室温清洗技术。该技术通过设计多层搅拌转子，结合剪切力与水力空化协同作用，在无需加热条件下实现含油污泥高效处理。研究采用单因素实验优化工艺参数，结合扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）和四组分分析进行效果验证，并利用计算流体力学（CFD）模拟揭示机理。

材料与方法
研究采用大庆油田含油污泥（初始含油率13.81%），以残油率和除油率为指标，考察转速、时间、清洗剂（硅酸钠）添加量和固液比的影响。通过SEM观察污泥结构变化，FTIR分析官能团变化，CFD模拟转子流场与空泡动力学行为。

工艺优化结果
最优条件为转速6000 r/min、时间15 min、硅酸钠5%、固液比1:7 g/mL。在此条件下，残油率从13.81%降至0.74%，除油率达94.64%，处理后的污泥达到排放标准。

机理分析
CFD模拟显示，转子高速旋转产生强剪切力破坏污泥结构，同时因压力变化引发水力空化。空泡溃灭产生的微射流和冲击波促进石油烃解吸，协同降低浆液黏度。SEM证实清洗后污泥孔隙率显著增加，FTIR显示石油烃特征峰强度减弱。

结论与意义
该研究首次将高效剪切与水力空化效应协同应用于含油污泥室温清洗，突破传统技术能耗高、步骤复杂的局限。工艺优化后处理效率提升80%以上，且清洗水可回用。研究成果为石化行业污泥资源化提供新思路，推动绿色低碳技术发展。