含油污泥處理新技術及研究方向

肖 峰，馬文杰 ，李小龍，李鳳娟，賀煜峰，曹智鵬，劉慶月

(1.中海油能源發展股份有限公司安全環保分公司，天津 300450；2.中海石油環保服務(天津)有限公司 ，天津 300452)

1 引言

石油在上游的勘探開發、油氣集輸、污水處理、罐底清洗和下游的石油煉制過程中，都會產生大量的含油污泥, 含油污泥的主要來源見圖1。隨著油田勘探開發的不斷增加，我國海上、陸地油田每年產生的含油污泥總量也在逐年增加，目前年產生量已經超過500余萬噸以上[1]。

圖1 含油污泥的主要來源

含油污泥組成成份異常復雜，不僅含有油砂，固體懸浮物、大量的老化原油、鹽類、腐蝕產物及細菌等，還含有生產過程中加入的各種化學藥劑。含油污泥屬于一種難過濾性污泥，含油污泥的比阻為一般污泥的40倍，非常不容易將油、水、泥的三相分離。

含油污泥屬于《國家危險廢物目錄》中的含油廢物類，排放前必須先按照國家相關法律法規及行業標準進行無害化處置。在《農用污泥中污染物控制標準》中，要求污泥中存在的礦物油含油量最大不得超過3000mg/kg。因此，無論是為了保護環境還是維持企業正常生產，都必須對含油污泥進行無害化處理、技術條件達到的情況下進一步資源化利用[2]。

2 含油污泥常規處理技術

2.1 含油污泥固化/穩定化技術

固化/穩定化技術指采用物理或者化學方法，實現含油污泥的固化，或者將其包容在惰性固化基質的一種處理技術。

目前，常用的固化/穩定化技術主要包括以下幾種類型：水泥、石灰等無機材料固化；熱塑性有機材料和熱固性有機材料固化；高分子有機物等藥劑穩定化；玻璃化技術。出于技術和費用等方面的綜合考慮，以水泥、石灰、粉煤灰等無機材料為添加劑的固化/穩定化在工程上應用最廣泛。含油污泥固化實驗表明，將含油污泥、固化劑和促凝劑按一定比例混合，可以將油泥中的含油量從40000mg/L降至0.4mg/L，其固化產物滿足作為建筑材料和進行填埋的環保要求[3]。

這種方法適用于采油污泥或者鹽類物質含量較高的含油污泥的處理，對于含油量相對較低的污泥，可以優先考慮采用此技術。但固化會導致土壤被破壞，不能有效去除重金屬污染物毒性和含量。因此，采用此方法的提前，是固化前的污泥中重金屬含量滿足資源化再利用的要求。

2.2 油泥焚燒技術

我國大部分煉油廠以及法國、德國等國家的石化企業，多采用焚燒法處理油泥。石化企業將焚燒過程中產生的熱量進行回收再利用，將焚燒后的灰渣進行填埋或者用于修路。

在對含油污泥進行焚燒處理前，首先需要經過脫水處理，將含油污泥送入到污泥濃縮罐中，在50～60℃的環境中，投加一定量絮凝劑，經攪拌、沉淀后，進行分層切水處理。經濃縮預處理之后的含油污泥，需要再經過脫水、干燥等工藝，制作成泥餅輸送到焚燒爐中，在800～850℃的高溫環境下焚燒30min以上，最后對剩余的灰渣進行無害化和資源化利用[4]。實驗表明，干化后的含油污泥可進行徹底的焚燒，影響因素主要有：焚燒溫度、通風情況、攪拌情況以及油泥含水率。

油泥焚燒處理技術的適應能力強，減量化效果顯著，幾乎可以對有害物質進行徹底清除。但是在我國焚燒裝置的實際利用率較低，主要是因為其投資大，成本高，通常需要加入一定的助燃燃料，并且在焚燒過程中產生的一氧化碳、二噁英等污染物質會嚴重空氣污染，需要增加大量輔助設備來處理二次污染物，進一步增加成本和能耗。

2.3 含油污泥調質-機械分離技術

調質-機械分離技術是一種現場應用比較成熟的含油污泥處理技術，該工藝可以對大部分原油進行回收，適用于含油量較高的含油污泥。含油污泥處理系統的三個主要環節依次是濃縮、調質和脫水。脫水的工藝應用中，我國主要使用板框壓濾機和帶式過濾機，而國外帶式壓濾機和臥式螺旋卸料沉降離心機[5]最為常用。分離后的水回到污水處理系統進行再處理，油相進行回收利用，離心出濾渣進行焚燒或者生物處理進行綜合利用。

三相離心機自動化程度高、藥劑使用用量少、運行成本相對較低、通過離心分離出的泥餅含油量低，基于這些優點，三相離心機得到廣泛應用。大慶油田采油四廠含油污泥處理站采用了調質-離心處理工藝，引進德國HILLER公司的全套離心裝置，處理后的污泥含油量小于2%，滿足鋪設油田內部井場和通井路[6]要求。

2.4 低溫熱解技術

低溫熱解技術是指在無氧微正壓、較低溫度的條件下,將含油污泥分離為熱解渣、熱解液、熱解氣一種處理工藝。熱解的氣態、液態和固態產物分別為：氣態的氫氣、甲烷和一氧化碳；液態的甲醇、丙酮、乙醛等有機物及其他焦油、溶劑油等；固態的則主要是焦炭或炭黑。低溫熱解技術最大的特點是可以回收利用污泥中能源物質和無機礦物。

王萬福,杜衛東等人[7]通過含油污泥熱解處理室內實驗，測定了回收油氣的組成、熱解殘渣含碳量和Al2O3含量，并對殘渣的絮凝性能和吸附性能進行了分析。

3 含油污泥處理的新工藝

3.1 超聲聯用處理技術

超聲波處理技術是利用超聲波的空化作用(聲空化作用可以產生速度400km/h的強大射流)，使含油污泥中的油類物質從固體顆粒表面分離出來，或者在超聲機械振動作用下使油顆粒聚集的一種處理方法[8]。王新強、楊志剛等人[9]實驗得出超聲波處理含油污泥的最佳條件是超聲頻率40kHz、功率50W、作用時間20min、作用溫度50℃,在該弱空化狀態條件下，含油污泥除油率達90%以上。

就目前處理技術來看，超聲波技術有著獨特的處理特點，再與其他常規技術相結合的聯合處理方法，比如超聲波與熱解處理技術聯用、超聲清洗與臭氧降解聯用、超聲波與熱化學清洗技術聯用等，這些聯用技術具有廣闊的發展前景。JIN等采用超聲波與熱化學清洗聯用技術處理油泥[10]，與常規熱化學清洗相比，技術聯用使得原油回收率提高了17.65%。杜杰，張帆等人[11]采用"熱化學洗滌-超聲波分離"工藝對含油污泥進行處理，除油率達到95.9%。

3.2 化學-生物聯合處理法

國內外研究表明：化學氧化-生物聯合處理可以有效地降解污染物。開展化學-生物聯合處理法研究，利用化學處理法和生物處理法各自的優勢，是一種成本相對低廉的含油固廢處理方法。

2001年美國新澤西州立大學采用芬頓氧化+生物降解處理多環芳烴，去除率最高達96.7%。2013年西班牙格拉納達大學采用芬頓氧化+生物降解處理含油率為2%的泥土，實驗規模為1m3，降解率最高可達58%。何煥杰等[12]利用常溫清洗-微生物聯合處理技術對油基鉆屑進行試驗，廢渣中總石油烴含量降至0.3%以下。2010年中國石油大學開展了一項實驗，采用芬頓氧化可以將3.2%含油率降至2.1%，經過后續2.5個月的生物處理，降解至0.5%[13]。2012年華東交通大學開展了一項實驗[14]，采用芬頓氧化+生物降解的方式，3.8%含油率5個月降解至0.4%。2010年西安建筑科技大學采用芬頓氧化+生物降解的方式，0.5%含油率4周降解至0.04%。趙虎仁等人[15]采用“熱化學洗滌+生物處理”工藝對煉油廠含油污泥進行處理，石油類去除率可提升至95%。

化學-生物聯合處理法的處理效果好，但是處理過程中使用的化學清洗劑使用量量大，容易造成二次污染，并且專一性強，另外生物法處理周期長，因此綜合處理成本較高。該聯合處理法以后的研究方向將是研發更加高效的化學試劑，培養和馴化高效降解石油烴的微生物菌劑、優化操作條件和縮短處理周期。

4 研究方向

隨著國家環境保護要求的不斷提高，聚合物驅油的大量推廣，油泥的成分越來復雜，單獨使用一種處理技術已經很難使污泥中的含油量降低到相關標準以下。因此,在工業現場的應用過程中,結合各油田含油污泥來源、組成及性質的特點，采用超聲波與熱解處理技術聯用、超聲清洗與臭氧降解聯用、、超聲波處理技術聯合植物修復技術、化學洗滌技術聯合超聲波處理技術、化學洗滌技術聯合生物處理技術等聯合處理技術，將是未來技術發展的必然趨勢。