含油污泥危廢無害化處置技術現狀

常少英，劉春雨，唐勛，馬躍，岳長濤*

(1.國能龍源環保有限公司，北京 100039；2.中國石油大學(北京)，北京 102249)

0 引言

含油污泥是一種固體廢棄物，主要產生于石油開采、儲運、煉化及含油廢水處理過程中[1-3]。含油污泥從來源上可分為落地油泥、煉廠油泥和罐底油泥[4]。含油污泥是一種成分復雜的懸浮乳狀液，其中連續相為水，分散相為乳化油和懸浮固體[5]。隨著世界經濟發展，原油作為主要能源，一直保持著較高的產量[6]。伴隨著油氣田開采，含油污泥大量產生。目前我國每年產生的含油污泥接近400萬噸。含油污泥中油氣揮發，會導致區域空氣環境質量惡化，影響人類健康。含油污泥中Cu、Zn、Cr、Pb等重金屬含量超標，還有稠環芳烴、酚類等有明顯致癌性的有毒物質。若不處理直接堆放填埋，不僅占用大量土地資源，石油類物質滲入土壤還會使土壤滲水性下降，造成土壤結構變化，影響土壤微生物的生存。含油污泥屬于《國家危險廢物名錄》中HW08廢礦物油與含礦物油廢物目錄，其處置過程納入危廢管理。國家對名錄中的廢棄物已提出了一系列嚴格的排放要求，若排放物中有害物質含量超標，將受到嚴厲的經濟處罰甚至法律制裁[7]。

1 含油污泥處置技術發展現狀

1.1 離心分離法

離心分離法是將含油污泥置于特制的高速旋轉離心設備中，在離心力場作用下，不同密度的介質將被分離。離心分離的分散相可為固體顆粒或液滴，連續相可為氣體或液體。影響離心分離效果的因素包括離心機轉速、離心助劑添加量等。一般情況下離心機轉速越高，離心分離效果越好，但同時需要考慮離心機運行負荷和能耗等因素。離心助劑是指一些能夠改變油泥物理化學特性的化學試劑，包括絮凝劑、分散劑等。離心助劑可以破壞油、水、泥三相的穩定乳化液體系，有助于提高離心效率和效果。

離心分離法效率高，耗時少，無二次污染，是一種清潔的含油污泥處理技術。但是離心分離法能耗較高，只能滿足小規模含油污泥處理，且離心設備運行噪音大，造成的聲污染比較嚴重。

1.2 溶劑萃取法

溶劑萃取是指某物質從固相或液相轉移至另一液相的過程，該過程可有效地將含油污泥中的石油烴類物質與固體顆粒進行分離。溶劑萃取法適用于處理泥沙顆粒細小、含油率略高的含油污泥。含油污泥溶解在萃取劑中，經過攪拌和離心作用，溶有石油烴的萃取劑與泥沙分離。溶有石油烴的萃取劑可通過蒸餾操作除去，進而達到回收石油烴的目的，萃取劑經冷凝回收，可多次循環使用。

利用萃取工藝對含油污泥中的石油烴進行回收，收率較高，效率較高，污泥中的有害微生物也可被徹底消除。經萃取工藝處理后的固體顆粒可達到國家規定的填埋標準，而回收的石油烴則可送至煉油廠進行精制處理。但是萃取溶劑價格昂貴、萃取流程成本高、回收萃取劑能耗大，且萃取劑揮發、泄漏或處理不當都會造成環境污染。溶劑萃取法目前尚未有實際應用，尋找性價比高的萃取劑是溶劑萃取技術投入實際應用的關鍵環節。

1.3 熱洗滌法

熱化學洗滌法是通過熱水溶液與化學藥劑聯合調質含油污泥，經多次熱洗，破壞含油污泥穩定結構，經過靜置處理或離心分離，油、水、泥三相分離，從而達到回收原油和減量化處理含油污泥的目的。含油污泥具有雙電層、帶電性，在加入清洗劑并加熱的條件下，清洗劑親油端、親水端分別與油相、水相結合，經過卷掃、乳化、溶解、增溶等作用，含油污泥油/泥、油/水相界面發生變化，含油污泥雙電層結構被破壞，由穩定的乳狀液體系轉變為不穩定的分散體系，在機械攪拌作用下，原本穩定分散于水中的微小油滴相互融合，靜置或離心分離后形成連續油相，從水相中分離出來。油、水、泥三相分離，原油黏度降低。熱化學洗滌法主要針對含油量高、乳化程度輕的落地油泥。影響洗滌效果的因素包括洗滌劑成分、比例及液固比、溫度、攪拌速度等。清洗劑包括一些有機和無機的表面活性劑、破乳劑等。

1.4 固化處理法

固化處理法是指通過添加固化劑使含油污泥發生物理化學變化形成固化物，使含油污泥中的有害物質固化封閉。該方法可使含油污泥中的有害物質在土壤、地下水以及空氣中的擴散得以控制，并有利于運輸和存放，從而減輕對生態環境造成的不利影響。影響固化效果的因素一般為固化劑種類及其在含油污泥中的添加量，固化物浸出液中含油量、COD、有毒元素等評價指標都隨固化劑不同、添加量不同而變化。固化劑一般分為有機和無機兩類，常用固化劑包括水泥、石灰石等。

1.5 生物處理法

生物處理法，是指在微生物作用下，石油烴類降解，轉變為CO2、H2O等無機物質的過程。在生物酶的作用下，石油烴類與氧分子結合，形成含氧中間體，再轉化成CO2、H2O等無機物質，實現石油烴類的降解。氧氣是微生物生長和分解石油烴類的關鍵物質。微生物在石油烴環境中的耗氧變化可以表征石油烴的可降解性。含油污泥的生物處理法主要包括生物反應器法、土地耕作法和堆肥法。具體操作模式有兩種，一種是將具有高降解活性的微生物種群直接加在含油污泥中；另一種是在含油污泥中加入大量氮肥和磷肥，它們作為養料可加速含油污泥中現有降解微生物的繁殖速度，并刺激其降解活性的提高。

生物法處理含油污泥經濟節能，不會形成二次污染，避免污染物轉移。但生物降解過程緩慢，且難以降解環烷烴、芳烴及雜環類有機物，僅適用于含油率低的污泥。

1.6 微波輻射法

微波輻射法是利用微波加熱作用結合傳統熱解技術提出的一種新技術。高頻電磁波頻率介于300 MHz～300 GHz之間，能迅速穿透反應物，將能量傳遞到分子官能團。在電磁場中，分子由無規則運動轉變為有規則的高頻振動，分子動能轉變為熱能，達到從分子內部進行加熱的效果，從而使乳化液破乳，降黏以及水分子沉降。含油污泥是一種乳化液，油水混合相中水分子的介電損耗高于油分子，因此水分子可以吸收更多的微波能量，實現油水兩相分離。但在實際工業應用中，微波輻射所需的特殊反應設備和高處理成本是限制其工業化應用的主要瓶頸。

1.7 熱脫附和熱解技術

熱脫附技術主要針對低餾點油泥，如油基鉆屑。在真空或載氣環境下，將含油污泥直接或間接加熱到合適溫度，使其中石油烴類通過揮發作用與泥沙分離，再通過氣體處理系統進行進一步處理。熱脫附過程中有機物只發生物理變化，不發生化學反應，石油烴類的分子結構不會發生改變。通過選擇適當的脫附溫度和停留時間，可以有針對性地使有機物揮發，而不發生分解和氧化反應。熱脫附技術原料適應性強、處理后的污泥可再利用，對PCBs(多氯聯苯)這類有機物，使用熱脫附處理技術可以顯著減少二噁英生成。

熱解技術的核心是在無氧環境下加熱含油污泥，使含油污泥中油相發生裂解成為小分子含碳化合物，如烴類和CO2等，與固體半焦分離。對熱解后的高溫氣體冷凝，可以分離出熱解氣、熱解油，分別回收再利用。影響熱解效果的因素包括熱解溫度、熱解時間等。經過熱解法處理的含油污泥，有機物含量可降至1%以下，充分實現油品回收，固相殘渣也能達到排放標準。熱解技術的缺點是熱解過程需要供給熱能才可反應，而熱解產物半焦和熱解氣都有一定熱值，可以作為供熱原料，因此該方法用于處理含油污泥，有其不可比擬的優勢，經濟前景良好。

1.8 焚燒技術

焚燒技術，是在高溫有氧條件下將含油污泥燃燒分解，含油污泥中有機物轉變為CO2和H2O，泥沙等固相作為爐渣排出。焚燒前一般需要對含油污泥進行脫水及調質預處理，使含油污泥濃縮；預處理后的含油污泥再經過干燥脫水過程，才能進入焚燒爐。焚燒溫度一般在800～850 ℃之間。目前最常用的含油污泥焚燒裝置是回轉窯和循環流化床。焚燒技術的影響因素包括原料性質、燃燒溫度、燃燒時間等。含油污泥成分復雜，可能含有大量重金屬，對焚燒后的煙氣需要進一步處理，防止對下游尾氣處理設備造成腐蝕或有害氣體排放超標危害大氣環境，焚燒產生的灰渣也需要進一步處理防治重金屬含量過高污染土壤和地下水。焚燒技術原料適應性強，減容效果明顯，操作簡單，易于進行連續處理，實現工業化；缺點是不能進行原油回收，對設備及操作工藝要求高，能耗高，燃燒產生的粉塵如處理不當可能造成二次污染。

2 結語

目前含油污泥處置市場已跨過了萌芽期，進入成長期，越來越多的企業進入此行業。當前實踐中運用的含油污泥處置技術主流包括離心分離工藝、熱洗滌工藝、熱脫附處理工藝和焚燒工藝等。單一處理技術不可避免地存在一定程度的缺陷，多種技術協同處理，或將成為含油污泥危廢無害化處置的新趨勢。