含油污泥特點及處理方法

武昆(大慶油田有限責任公司第四采油廠油田管理部，黑龍江 大慶 163511)

0 引言

能源與環境是人類發展生存的基石，石油屬于重要戰略資源，未來十幾年中將始終占據重要位置，其對于環境影響不斷加劇，特別是含油污泥，嚴重影響生態環境。含油污泥中包含開發油田產生的落地含油污泥、污水站含油污泥、聯合站罐底污泥等，每年油田污泥約500×104t，煉油廠污泥約為30×104t，新增污泥處理空間在50 億元。含油污泥中存有諸多原油，未回收處理不僅會浪費資源，還會污染環境。因此，應當明確含油污泥特點，選擇合適處理方法，以提高環境保護效果。

1 含油污泥特點

1.1 開采原油含油污泥

開采原油中產生含油污泥來自于地面處理系統，處理采油污水中，會添加凈水劑，結合凈水劑絮狀物、管道污垢、腐蝕產物、細菌等共同構成含油污泥，其具有粘度大、含油量高、脫水南、顆粒細的特點，不僅會對外輸原油質量造成影響，還會造成污水及注水水質無法達到排外標準[1]。

1.2 煉油廠含油污泥

在煉油廠中含油污泥來自于原有罐底泥、浮選池浮渣、隔油池底泥等，也可稱之為“三泥”，污泥組成不同，含水率約為40%～90%，含油率約為10%～50%，且伴有一定固體。

1.3 油田集輸含油污泥

油田污泥來自于聯合站油罐、接轉站、污水罐、沉降罐、輕烴加工廠、隔油池底泥、天然凈化裝置所清理的油泥、油沙，作業鉆井產生的含油污泥。在油品存儲中，存在少量泥土、沙粒與機械雜質等物質，沉淀于油罐底部，構成罐底油泥。還有油田污泥來自于一次/二次沉降罐、洗井水回收罐等，成分較為復雜，包含諸多膠體、瀝青質、老化原油、腐蝕產物、酸性氣體、鹽類、固體懸浮物等，處理污水中還添加了阻垢劑、緩蝕劑、殺菌劑、凝聚劑等藥劑。在定期清洗3～6 年油罐時，罐內約有1%罐底污泥，其中5%為沉淀泥沙、25%為水，70%為碳氫化合物，6%為石蠟、7.8%為瀝青質、4.8%為污泥灰分。

2 含油污泥處理難點

含油污泥不當處理將會污染環境，在環保法不斷完善下，含油污泥的增加為企業帶來嚴重經濟及環保壓力，處理中主要存在以下難點：

(1)成分復雜。在含油污泥中包含細菌、代謝產物、有機物、黏土、絮凝物、無機鹽、阻垢劑、緩蝕劑、絮凝劑等，成分較為復雜，組分種類多[2]。

(2)臭味大。在生成含油污泥后，放置一段時間可能會產生硫醚、硫化物、硫醇等惡臭物質，發散在運轉、存儲及處理中，需做好設備選型及設計工作，提高設備密閉性，以免造成二次污染。

(3)脫水難度高。含油污泥具有較為穩定的性質，是多相體系懸浮乳化物，脫水難、粘度大，污泥中含水量較高，加上顆粒帶電性與水合作用，使得污泥形成穩定分散體系，無法有效破壞體系穩定性。

(4)安全隱患大。在污泥存儲中將會產生揮發烴，易混合空氣形成爆炸氣體，處理中設備不當運行，會為其埋下安全隱患，需做好工藝防暴處理工作。

3 含油污泥處理方法

3.1 高溫熱解處理

該處理方法是指在絕氧下分梯度間接加熱污泥。溫度在250～350 ℃時，可揮發芳香烴、短鏈烷烴、VOCs 等；在350～500 ℃時，高溫裂解重油物；超過500 ℃揮發瀝青質、膠質進而長鏈烷烴，在裂解為小分子烴類物質的同時，還會聚合為焦炭物質，冷凝氣體物質后能夠不凝氣和回收油，殘渣含油量低于0.3%，達到回用標準[3]。在反映中分為裂解與聚合兩環節，超過250 ℃吸熱高溫裂解，斷裂破碎自由基鏈，且產生聚合放熱反映，重新組合為分子式。

篩選預處理污泥后，采取均質進料的方式，限制規格為45 mm，將儲料器送入高、低溫分區加熱爐內，應用雙層殼體設計方式，密封前后端，以冷凝分離不凝氣為燃料，實現循環加熱。在熱流經過外殼體環控后加熱內科，污泥此時可在絕氧環境下加熱，物料熱解通過冷卻螺旋器排出系統，揮發產生油水混合物，通過冷靜分離不凝氣與液相，后者由低凝點原油與水構成，利用油水分離器后可再次處理。如，遼河油田含油污泥處理中，含水率79.32%，含油率13.53%，經過處理降低含油率至0.3%，含水率2%，實現80%減量，回收原油率超過99%。經過處理后不凝氣成分為乙烷與甲烷，殘渣為碳和灰分，可用于植被催化劑與吸附劑等工序中。

3.2 超臨界水氧化處理

該方法主要是提高水的壓力、溫度至超過臨界點，壓力與溫度分別超過22.1 MPa 和374.3 ℃，為超臨界水，其處于氣態與液態之間，具備氣態擴散性和液態溶解性，屬于非極性溶液，能夠溶解有機物、非極性物質、氮氣、氧氣及二氧化碳等[4]。鹽類無機質在該水中溶解度低，選擇超臨界水為截止，添加雙氧水、氧氣及空氣為強氧化劑，可使污泥氧氣、有機物與水構成均一相，從多相轉移變成單相運動。此時，借助高溫高壓可提高氧化有機物速率，10 s 內氧化污泥有毒物變成二氧化碳、氮氣與水，對含油污泥徹底、高效的處理。

在制漿車間首先將污泥加熱稀釋至90%含水率，濾除超過10 mm 的污泥顆粒，利用高壓將泵把剩余物料打入換熱器處理，換熱器內和充分反映的超臨界水熱交換，生成高壓氧氣與物料輸送至反應器內，降低溫度后通過高、低壓水油分離系統，將殘余溶液進行液、氣分離。借助排渣漏斗將反應器殘渣沖如收渣槽，之后資源化統一處理。如，新疆油田處理含油污泥中采取超臨界水氧化技術，控制pH 為10、壓力為24 MPa，400%過氧比下處理含油污泥，殘渣含油率低于2%，實現90%減容，回收原油率超過98%。殘渣成分多為無機礦物質，可實現無害化處理。

3.3 調質-機械分離處理

含油污泥中存在膠質瀝青質、機械雜質、硫酸鹽還原菌，受到循環剪切、空氣及硫化物影響，乳化狀態較為穩定，親水性較高，污泥顆粒與水具有較強結合力，需調至污泥改變例子表面物化性質，將交替結構破壞，進而提高脫水性[5]。在調質機械分離中，國外廣泛應用臥式螺旋卸料沉降離心機，可分離不同密度液相物質，圓形的離心機筒體，使得油水兩相可生成同心圓柱，內層為輕比重優質原有，外層為較大密度的固體顆粒，中間依次為油層、水油過度層級水層。設備運作中，螺旋輸出器將最外層游離水與固體顆粒排除，具有良好分離固體顆粒與水油的效果。但是，該設備效率及處理能力有限，需配合其他處理方式。通過該方法處理含油污泥，可提高回收污油率，不同含有污泥選擇恰當絮凝劑與破乳劑，通過適宜溫度凝聚固體顆粒，總成固液相密度差，改善其分離性能。

3.4 多梯度耦合處理

該處理方式屬于物理技術，原理是通過分子振動、電磁感應、慣性力新作用在時間與空間上實現優化耦合，借助超聲波的電磁學、熱學、力學及化學效應，分離粒徑、重量及密度不同的成分，根據相同物性集聚原則，提高處理對象分離效率[6]。超聲波熱作用與裂解作用還能夠斷裂分子鏈，粉碎大分子，將原油粘度降低，促進滲透速率的提升，在空化作用下可推動解聚高分子物質和氧化還原反應，斷裂瀝青質分子鏈；機械效應可均勻分散膠體液化、液體乳化；海綿效應可團聚污泥顆粒，增大粒徑，達到一定粒徑程度，可使得粒徑相互粘結碰撞，進而沉淀。

使用甩干機篩分干料，粉化破碎后超過70%物料直徑在3 mm 以下，送入漿化撬高頻振動篩篩分，超過3 mm 直徑則反回破碎，在3 mm 以下則進入漿化槽內，通過高速攪拌生成均質粗漿料，經過漿料輸送泵加壓至漿化罐，進行高速攪拌切割，顆粒更為細致，成為均質細漿料，利用灌頂排送浮油裝置，浮油排送至儲油槽內。漿料耦合處理后經過輸送泵送入三相離心機，實現水油泥三相分離，水進入水槽循環、泥進入洗地沉淀處理、油回收，以此實現多梯度耦合處理。如，遼河油田采取該方法，含油污泥含油率與含水率分別為25.77%和54.54%，經過處理降低含油率至0.83%，回收原油率超過98%。干化污泥還可資源化利用，用于免燒磚制作，可達到抗壓強度15 MPa。

3.5 電化學生物耦合處理

該方法主要是通過氧化還原反應處理油泥中有機物，包含石油烴等，將大分子物質向小分子物質轉化，借助微生物代謝實現含有污泥降解。借助特有電化學交直流混合處理技術，添加快速去除重金屬菌劑和石油降解菌劑，可深度處理含油污泥，提高污泥土壤肥力。通過此種方法，能夠彌補生物法周期長的問題，且便于操作、工藝簡單、成本較低，發展潛力較高。現場試驗中，可選擇輔助劑與優質菌劑處理含油污泥，質量分數降低為3%，符合污染物控制標準。

4 含油污泥處理展望

在石油化工業中存在大量含油污泥，對產業發展造成嚴重制約，為協調環境保護與油田發展的平衡，需積極研究高效、綠色節能的處理含油污泥技術，已經成為該行業發展方向[7]。在研究與應用技術中，需遵循原則如下：

(1)選擇處理含有污泥工藝中，選擇二次污染環境小，可回收99%以上原油的技術。

(2)處理含油污泥涉及環保工程，工藝技術應用中需嚴格落實環保標準與法規，保證各項參數指標均符合環保標準，以此為基礎研究新的處理工藝及技術。

(3)低污染土壤可應用運行成本低、操作便捷的處理方式，如電化學生物耦合法、生物固化法等。

(4)滿足地質條件要求下，可應用注水井堵水調剖技術有效利用含油污泥。

5 結語

綜上所述，含油污泥成分復雜，處理難度較高，當前無害化處理方式主要包含高溫熱解處理、超臨界水氧化處理、調質-機械分離處理、多梯度耦合處理、電化學生物耦合處理技術等。在處理過程中，可結合含油污泥特點，選擇多種技術展開處理，不僅可節約資源，徹底講解污染物，還能創造更多價值空間，提高處理效率。