含油污泥處理技術(shù)概述

李雪凝，張付生，劉國良

（油田化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國石油天然氣股份有限公司勘探開發(fā)研究院，北京 100083）

1 含油污泥的來源

石油工業(yè)的作業(yè)過程會(huì)產(chǎn)生大量的含油污泥。在上游作業(yè)中，含油污泥來源包括油井溢出的原油落地形成的含油污泥、原油儲(chǔ)罐底部沉積含油污泥和鉆井泥漿殘留形成的含油污泥［1］。在下游作業(yè)中存在很多種類的含油污泥，包括溢出油漿乳化固體；熱交換束清洗污泥；油／水分離器的殘留物；鐵路、卡車或儲(chǔ)罐底部沉積污泥；絮凝-浮選單元（FFU）、溶解空氣浮選 （DAF）或誘導(dǎo)氣浮 （IAF）單元的污泥；井場污水處理廠產(chǎn)生的活性污泥［2］。在中國，石油石化行業(yè)含油污泥的年產(chǎn)量預(yù)計(jì)為300萬t，更高的煉油能力會(huì)產(chǎn)生更大量的含油污泥，每500t原油加工產(chǎn)生一噸含油污泥廢物。本文重點(diǎn)介紹了溶劑萃取法、離心法超聲波輻射法等含油污泥處理技術(shù)。

含油污泥被國家列入危險(xiǎn)固體廢棄物（HW08），若得不到及時(shí)有效處理，將會(huì)對生產(chǎn)區(qū)域和周邊環(huán)境造成不同程度的影響。含油污泥中含有的高濃度有毒物質(zhì)會(huì)對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，因此，含油污泥處理技術(shù)得到越來越多的關(guān)注。

2 含油污泥處理技術(shù)

2.1 溶劑萃取法

溶劑萃取法主要應(yīng)用于將半揮發(fā)性和非揮發(fā)性有機(jī)化合物從土壤或水基質(zhì)中去除。溶劑萃取法的原理是在合適的比例下，將溶劑與油性廢物完全混溶，其中的水、固體顆粒和碳質(zhì)雜質(zhì)由于不相溶而被萃取溶劑排斥，然后將混合物放入蒸餾裝置后從溶劑中分離回收油［3］。

溶劑萃取法的優(yōu)勢是它能將油、水和泥沙徹底分離，而且它是將含油污泥分離成有價(jià)值的烴和體積減少的固體或半固體殘留物的簡單而有效的方法。溶劑萃取過程可以在相對短的時(shí)間內(nèi)完成，并且萃取塔合理的設(shè)計(jì)增加了處理更大量的含油污泥的可能。在油田大規(guī)模應(yīng)用溶劑萃取法處理含油污泥的一個(gè)主要的問題是處理過程中使用的大量的有機(jī)溶劑做萃取劑會(huì)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)和環(huán)境問題，這是溶劑萃取法的缺點(diǎn)。

巫樹風(fēng)等［4］針對某煉化企業(yè)產(chǎn)生的罐底油泥，進(jìn)行了不同萃取劑萃取回收油分實(shí)驗(yàn)，并比較各萃取劑的處理效果。實(shí)驗(yàn)表明，石腦油90～110℃沸程段的餾分油的萃取效果好于其他常用溶劑；在優(yōu)化萃取工藝條件下，經(jīng)萃取可分離出大于96%的可萃取油分，罐底油泥中有機(jī)物的萃出率可達(dá)64%以上，實(shí)現(xiàn)了罐底油泥更深程度的萃取和資源化利用。

2.2 離心法

近年來，離心法在油田規(guī)模化含油污泥處理中得到了廣泛的應(yīng)用。離心法是將不同密度的組分通過離心力從含油污泥中分離出來。在離心法處理過程中，需要通過增加預(yù)處理環(huán)節(jié)來降低含油污泥的黏度，如添加有機(jī)溶劑或破乳劑、蒸汽注入或直接加熱來降低設(shè)備能耗和提高設(shè)備離心性能。［5］

離心法是一種比較清潔、成熟的含油污泥處理技術(shù)，它能夠高效的從含油污泥中分離出石油。離心法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是離心設(shè)備通常不占用很多空間。離心法的缺點(diǎn)是高速離心這個(gè)過程需要高能耗來產(chǎn)生足夠強(qiáng)的離心力以便于從含油污泥中分離油。由于設(shè)備高昂的投資成本和離心法的一些限制，離心法的應(yīng)用還僅局限于小規(guī)模應(yīng)用。此外，用于污泥預(yù)處理的張力劑和破乳劑會(huì)增加處理成本和環(huán)境問題。

2.3 超聲波輻射法

超聲波輻射法可有效降低油包水乳液的穩(wěn)定性，從而去除固體顆粒中的吸附物以及分離高濃度懸浮液中的固體或液體，故可以有效分離含油污泥中的石油［6］。當(dāng)超聲波在待處理介質(zhì)中傳播時(shí)，會(huì)產(chǎn)生壓縮反應(yīng)和釋放反應(yīng)。壓縮循環(huán)和釋放循環(huán)反應(yīng)原理不同，壓縮循環(huán)在介質(zhì)中施加正壓力將分子聚集到一起。釋放循環(huán)通過施加一個(gè)負(fù)壓力使分子分散開，并且微氣泡在這種負(fù)壓力下可以產(chǎn)生和生長。當(dāng)這些微氣泡長大到不穩(wěn)定的尺寸時(shí)，它們會(huì)產(chǎn)生空化現(xiàn)象，即劇烈破碎并產(chǎn)生沖擊波，該反應(yīng)可以在幾微秒內(nèi)產(chǎn)生極高的溫度和壓力。這種空化現(xiàn)象可以降低乳狀液的黏度，提高乳狀液體系的溫度，以及增加液相傳質(zhì)強(qiáng)度，從而引起油包水乳狀液的失穩(wěn)，將含油污泥中的石油分離出來。超聲波輻射法還能起到超聲波浸出的作用，可以穿透到其它分離方法不能達(dá)到的多相體系的不同區(qū)域。該技術(shù)可以使溶劑更容易進(jìn)入固體孔隙內(nèi)部，并增加污染物通過固體基質(zhì)的傳質(zhì)能力，使石油從含油污泥的固體表面脫附，從而提高將石油從含油污泥中分離的效果。

超聲波輻射法處理含油污泥的石油回收率受很多因素的影響，如超聲功率和強(qiáng)度、固體粒徑、初始PHCs濃度、超聲頻率、超聲處理時(shí)間、乳狀液含水量、溫度、鹽度和表面活性劑的含量等［7］。超聲波輻射法技術(shù)是一種可以在較短的時(shí)間內(nèi)處理含油污泥的 “綠色”的處理方法，其優(yōu)點(diǎn)是油品回收效率高，無二次污染，缺點(diǎn)是該技術(shù)的設(shè)備和維護(hù)的成本較高。

張曉丹等［8］對儲(chǔ)油罐罐底污泥進(jìn)行超聲波輻射法處理，實(shí)驗(yàn)表明，在超聲波功率45W、超聲波頻率40 kHz、反應(yīng)溫度55℃、反應(yīng)時(shí)間15min的最佳實(shí)驗(yàn)條件下，含油污泥除油率為90.52%。張小慶等［9］采用超聲波輔助破乳法對安慶石化罐底油泥進(jìn)行脫水回收原油處理，實(shí)驗(yàn)表明，在超聲頻率28kHz、超聲功70W、水浴溫度70℃、超聲時(shí)間15 min、破乳劑加入量50μg／g的最佳超聲波輔助破乳條件下，油泥脫水率和原油回收率分別為92.3%和98.5%，比沒有超聲波輔助的傳統(tǒng)破乳法分別提高了25.7%和12.3%。

3 研究展望

含油污泥的產(chǎn)生是石油開發(fā)過程中不可避免的問題，并且含油污泥對環(huán)境的危害是極為嚴(yán)重的。因此，對含油污泥無害化和資源化的處理是研究的熱點(diǎn)問題。本文介紹的溶劑萃取法、離心法和超聲波輻射法對含油污泥資源化處理有較好的處理效果，可以推廣應(yīng)用。在未來的研究中，應(yīng)該重點(diǎn)解決以下問題：降低各油田處理處置含油污泥的經(jīng)濟(jì)損失。多數(shù)石化企業(yè)采用單一簡單的處置技術(shù)處理含油污泥，如將含油污泥填埋或脫水制成泥餅，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。未來應(yīng)該增加資源化回收處理途徑，有效的回收含油污泥中的有價(jià)燃料，降低處理含油污泥的經(jīng)濟(jì)損失。如何高效、綠色和低成本的處理含油污泥是未來研究的方向。