延長油田含油污泥處置利用技術(shù)現(xiàn)狀及展望

＊鄭川江 柳偉明 李玉蓉

（延長油田股份有限公司志丹采油廠 陜西 717500）

延長油田地處陜北，在油氣開采、煉制過程中產(chǎn)生大量含油污泥，組分性質(zhì)復(fù)雜、有害物超標(biāo)、處理難度大、處理費用高，不僅影響現(xiàn)場生產(chǎn)，造成資源浪費，還會危害到人類的生存環(huán)境與身體健康。特別是，陜北地處黃土高原，生態(tài)環(huán)境更為脆弱，其所帶來的環(huán)境污染問題更加嚴(yán)重。為此，油泥無害化處理與資源化利用已成為石油生產(chǎn)企業(yè)亟待解決的重要課題。

1.含油污泥性狀及危害

(1)含油污泥性狀

目前，延長油田含油污泥主要為聯(lián)合站、煉油廠儲罐底泥或現(xiàn)場落地油泥等，其含水14.7%～70.5%，含油8.7%～56.7%，泥砂固體4.6%～75.2%；沉降罐、隔油池底泥相對密度1.03～1.11，pH值6.5～8.0；污泥比阻大，可壓縮、可流動性能較差。原油族組分以飽和烴、芳香烴為主（＞80%）；不同沸程區(qū)間組分含量差異明顯，重油為主，輕油次之。重金屬等指標(biāo)符合我國農(nóng)用污泥限值要求，但石油烴類超標(biāo)百余倍，為主要污染源。

(2)含油污泥危害

目前，油氣行業(yè)含油污泥已被列入《國家危險廢物名錄》。在陜北地區(qū)，油泥約占其危險廢物年產(chǎn)量的67.1%。近年來，環(huán)保形勢趨緊，資源開發(fā)與環(huán)境保護的矛盾引人關(guān)注。未經(jīng)減量化處理的臨時堆存，占用大量土地，易對水土、大氣造成嚴(yán)重污染，還可能導(dǎo)致燃爆事故；陜北耕地資源短缺、飲用水源有限，這將使環(huán)境不能承受之重。同時，污染物通過農(nóng)作物、水生生物富集間接進入人體，或通過空氣、飲用水被直接攝入，都會危及人類健康。

2.污泥處置利用技術(shù)研究現(xiàn)狀

(1)處置利用控制標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

20世紀(jì)90年代，美國等發(fā)達國家就已頒布了油泥處置利用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及較為完善的環(huán)保法規(guī)。2001年起，國內(nèi)先后出臺了危險廢物污染控制技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)以及法律法規(guī)，但對油泥缺乏更具針對性的指標(biāo)限值。近年，黑龍江、陜西、新疆相繼發(fā)布了相關(guān)的地方標(biāo)準(zhǔn)（DB23/T 1413-2010、DB61/T 1025-2016、DB65/T 3998-2017），因處置利用途徑不同，控制指標(biāo)及限值也都存在明顯差異。2020年7月，陜西發(fā)布了《含油污泥利用與處置污染控制技術(shù)規(guī)范（征求意見稿）》，進一步明確了處置利用過程中有關(guān)工程設(shè)計、運行、環(huán)評以及監(jiān)管的要求。

(2)處置利用技術(shù)研究現(xiàn)狀

含油污泥處置利用技術(shù)主要包括調(diào)質(zhì)-機械分離（預(yù)）處理、熱處理、溶劑萃取、生物處理以及污泥調(diào)剖等綜合利用技術(shù)。其中，調(diào)質(zhì)-機械分離后還需深度處理；填埋、焚燒“簡單粗暴”，無法回收原油；熱解、萃取工藝復(fù)雜，成本較高；熱洗成本低，但需高適配性藥劑；生物處理周期過長。同時，上述方式均存在二次污染風(fēng)險。目前，國外已開發(fā)出多種工藝技術(shù)及配套設(shè)備，實現(xiàn)了規(guī)模化現(xiàn)場試驗或應(yīng)用，如SAS MIST ECO油泥分離藥劑及模塊化系統(tǒng)、VacuDry?高溫真空蒸餾工藝、TCC?移動式熱解吸機械清理工藝、AquaCritox超臨界水熱氧化工藝等。近年來，國內(nèi)在新技術(shù)室內(nèi)研究中取得了新進展，如陰燃處理法、微波熱處理法、電動力學(xué)法等[1-2]；其中，調(diào)剖處理也為其資源化利用提供了新方向。

(3)延長油田含油污泥相關(guān)技術(shù)進展

目前，延長油田油泥處置主要依靠相關(guān)資質(zhì)企業(yè)，主要工藝包括濃縮→干燥→焚燒、熱洗→分離→壓濾→固化、調(diào)理→氣浮→分離等。2014年3月起，先后規(guī)劃建設(shè)8個減量化處理工程，其中，志丹、定邊等采油廠分別采用了調(diào)質(zhì)（絮凝、均化）—疊螺分離機脫水、低溫離子法技術(shù)。

3.污泥處理工藝技術(shù)

2009年起，延長石油集團開始致力于油泥處理技術(shù)研究與現(xiàn)場試驗，已取得相關(guān)授權(quán)專利20余項，并參與起草了陜西省地方標(biāo)準(zhǔn)《含油污泥處置利用控制限值》。

魏彥林、楊志剛等[3-4]通過“熱洗→三相分離→壓濾→固化”現(xiàn)場試驗，除油率達90%；污泥制磚浸出液COD滿足標(biāo)準(zhǔn)限值要求；此外，利用“pH調(diào)節(jié)→絮凝脫水→低溫?zé)峤狻睂崿F(xiàn)了對含水＞70%、含油＞10%油泥的油水分離；還探索了“篩分流化-化學(xué)調(diào)質(zhì)-機械分離”技術(shù)最佳工藝參數(shù)，經(jīng)處理污泥剩余含油小于2%。

楊東元等[5-7]利用“超臨界流體多級萃取-裂解耦合”，閃蒸即得輕油，萃取分離重油，處理后可達填埋標(biāo)準(zhǔn)；將油泥經(jīng)化學(xué)調(diào)質(zhì)-離心脫水至含水＜80%，再與經(jīng)破碎的煤氣化、煤液化以及煤油共煉殘渣等混合、造粒、煅燒，可得粒度≤10目的輕質(zhì)微孔陶粒；“多段爐干化脫水-汽柴油多級多段分餾-高溫氣化”也實現(xiàn)了油泥中原油回收利用。

姚彬、扈廣法等[8-9]摻配油泥制成多組分料漿用于合成氣生產(chǎn)，料漿濃度＞62%、粘度＜1200mPa·s，流動性、穩(wěn)定性較好，滿足生產(chǎn)工藝要求。將油泥與煤摻配制備水煤漿，ANSYS Fluent模擬表明，摻配比5%時，相較于空白水煤漿，粗煤氣中有效氣（CO+H2）體積分?jǐn)?shù)由81%提高至86%，在保證氣化爐運行更經(jīng)濟的同時實現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保。

楊鵬輝等[10]利用真空管式熱解爐對油泥作熱解處理，原油回收率達83%；同時，殘渣與標(biāo)準(zhǔn)煤混合制成燃料的熱值達24000kJ/kg，且燃燒煙氣符合標(biāo)準(zhǔn)限值要求。王鳳超等[11]利用長官廟聯(lián)合站污泥，將其與煤、生物質(zhì)等混合成型，原料煤:污泥:黏土:杏殼＝4:4:1:1，添加水量5%，制得型煤熱值達16505kJ/kg，焚燒廢氣、殘渣污染物均滿足油泥綜合利用要求。

田耕虎[12]篩選出“油泥+弱凝膠”（9:1）調(diào)剖劑體系，油泥固含量10%、懸浮劑0.1%～0.2%、M分散劑0.15%～2%，巖心封堵率達96.4%，突破壓力＞9MPa，封堵作用明顯。吳亞等[13]優(yōu)化出“油泥-弱凝膠復(fù)合調(diào)剖體系”，摻油泥15%，候凝2d（70℃）粘度達20000mPa·s；注入0.3PV，封堵率99%，突破壓力＞10MPa。

4.配套技術(shù)及設(shè)備

在配套技術(shù)研發(fā)方面，楊東元、扈廣法等[14-16]先后開發(fā)了多種預(yù)處理技術(shù)，如以CO2或水為溶脹劑的“超臨界流體快速溶脹調(diào)質(zhì)”技術(shù)；或以含氟水溶性高分子共聚物以及表活劑作調(diào)質(zhì)劑，或采用含氟聚羧酸類分散劑，并利用超聲波強化傳質(zhì)分散；處理后，油泥可直接與煤摻配制水煤漿。魏彥林等[17]研發(fā)的處理藥劑-表活劑（2.5%～10.0%）、生物酶（0.25%～2.0%）、氯化鈣（0.05%～0.2%）、丙二醇（5%～10%）混合水溶液，可降低油水界面張力至10-2mN/m（室溫）。

在處理設(shè)備研發(fā)方面，魏彥林、楊志剛等先后從油泥熱解處理、摻配油泥制備水煤漿、調(diào)質(zhì)造粒固型等方面，研發(fā)了多套處理設(shè)備或結(jié)構(gòu)配件，如由油泥預(yù)制、超聲波萃取、兩相分離及萃取劑回收等系統(tǒng)組成的成套處理設(shè)備，有效提高了萃取效率和原油回收率[18]。

5.污泥處置利用技術(shù)發(fā)展趨勢與展望

目前，我國油泥處置利用市場空間大，為相關(guān)技術(shù)、設(shè)備研發(fā)提供了機遇。但隨環(huán)保監(jiān)管力度持續(xù)強化以及法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)不斷完善，技術(shù)提標(biāo)升級將會給行業(yè)發(fā)展帶來新挑戰(zhàn)。

業(yè)者更多聚焦于原油及能量的回收利用，對其中某些污染物關(guān)注度有限；但排放相關(guān)指標(biāo)限值正在不斷細化、完善，技術(shù)研發(fā)應(yīng)再向前一步，方可從容應(yīng)對新形勢、新變化的要求。

此外，對于單一技術(shù)的不足，應(yīng)從污泥性質(zhì)、技術(shù)特點、現(xiàn)場條件等入手，結(jié)合產(chǎn)業(yè)政策發(fā)展需要，將不同工藝技術(shù)協(xié)同耦合，形成更具針對性的環(huán)保達標(biāo)、經(jīng)濟可行的處置利用方式；對油田自身來說，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件符合要求時，油泥調(diào)剖不失為一種有效的資源化利用途徑。