含油污泥處理方法的發展現狀

摘" " " 要： 近年來，含油污泥帶來的環境污染問題越來越嚴重。介紹了含油污泥的來源及危害，概述了國內外常見的含油污泥處理方法、各種處理方法的適用范圍及其優缺點。闡述了超聲空化技術處理含油污泥的機理，針對其在工業化應用上的局限性，提出了一種水力空化技術處理含油污泥的工藝。綜述了常見的水力空化反應器、水力空化技術的應用、水力空化技術處理含油污泥的優勢，為含油污泥處理方法提供新的思路，促進含油污泥處理方法的研究與發展。

關" 鍵" 詞：含油污泥； 處理方法； 資源化； 無害化； 水力空化

中圖分類號：X741" " "文獻標識碼： A" " "文章編號： 1004-0935（2024）04-0621-04

油泥是指石油在開采、儲運和精煉等過程中，由于事故、跑冒滴漏等原因與土壤及其他雜質形成的固體混合物[1]。含油污泥是石油工業固有的副產品，具有石油資源和危險廢物的雙重特征[2]。隨著石油產量的不斷增加，產生的含油污泥越來越多，若不進行合理處理，不僅會浪費石油資源還會帶來嚴重的環境問題。

空化是微氣泡或空腔在極其短暫的時間內產生、增長和塌縮的現象[3]，空化過程將釋放出巨大的能量，這一能量可以剝蝕固體表面，甚至可以打斷分子鏈。因為其不同的產生方式，可以分為聲空化、光空化、粒子空化和水力空化[4]，目前水力空化和超聲空化得到了廣泛的應用。然而，相比適用于實驗室等小規模處理的超聲空化技術，水力空化技術在設備放大與成本上具有明顯優勢，具有廣闊的工業應用潛力[5]。研究表明[6-9]超聲空化技術能夠有效處理含油污泥，由于水力空化能夠產生與超聲空化類似的空化效應，與水力空化在設備和成本上的優勢，提出了一種基于水力空化技術的含油污泥處理工藝。

1" 含油污泥的來源及危害

1.1" 含油污泥的來源

如圖1所示，含油污泥根據來源不同，主要包括原油開采、原油儲運及石油煉化過程中產生的含油污泥三大類。

1.2" 含油污泥的危害

含油污泥的危害體現在以下三個方面：

1）含油污泥中油類成分的危害。油泥中的石油類附著在土壤表面會改變土壤通透性，破壞土壤的結構［11］；石油類滲入土壤內部會改變土壤的物理化學條件，影響植物的生長，人若食用了有毒的農作物會危害健康，同時油類物質還會影響酶的活性，使土壤不通透，影響植物和微生物的生長。

2）含油污泥中有機硫化物、苯系物、酚類等成分的危害。上述有害物質具有致癌、致畸、致突變的作用，肆意放置得不到有效地處理，對環境會有極大危害，給當地居民帶來嚴重危害。

3）含油污泥中重金屬成分的危害。含油污泥中存在大量的重金屬，若這些重金屬流入到田地里，會對田地造成嚴重危害，從而危害人類以及動物的健康。

2" 含油污泥處理方法

含油污泥由于種類較多，性質比較復雜，因此對應的處理方法和設備也各種各樣。目前，國內外含油污泥的處理方法可分為資源化處理和無害化處理兩大類，介紹了國內外常用的含油污泥處理方法。各種處理方法、規模、適用范圍、優缺點詳見表1和表2。

2.1" 含油污泥資源化處理方法

1）超聲波處理技術

超聲波處理技術是近幾年新興的含油污泥處理技術，該技術在實現油泥資源化、無害化以及減量化領域前景廣闊［12］。在超聲波技術處理含油污泥中，主要是利用超聲波在液體介質中傳播時會發生空化，稱為超聲空化，在空化過程中會產生空化效

應，即機械效應、化學效應、熱效應。空化處理含油污泥的機理是油中的雜原子與固體表面的羥基形成氫鍵，如O-H···O、O-H···N和O-H···S。其中，O-H···O在油吸附中起關鍵作用，因為它具有較高的鍵能。空化過程中氣泡潰滅產生的熱效應（高溫高壓）和機械效應（沖擊波、微射流和強剪切力）足以破壞油和固體顆粒之間的氫鍵，從而從含油污泥中釋放油［7］。

2）如表1所示為含油污泥資源化處理中常見的方法。

2.2" 含油污泥無害化處理方法

含油污泥無害化處理方法見表2。

3" 水力空化技術處理含油污泥

由于諸多方法存在著一些弊端而使實際應用受限，很多處理方法尚未普及應用。所以，探究出一種能將油泥資源化利用又可徹底處理的高效實用的處理方法，必然有廣大的市場需求[13]。第3章提到超聲處理含油污泥，超聲處理含油污泥主要是利用該過程產生的空化效應，水力空化過程中也會產生空化效應，因此本文提出一種新的含油污泥處理工藝，水力空化技術處理含油污泥。

3.1" 常見的水力空化裝置

水力空化發生裝置可以分為文丘里管型、孔板型、旋轉型、渦流型及其他類型[14]。文丘里管型和孔板型水力空化反應器在水力空化處理污水中應用最廣泛，因為他們可以達到理想的空化強度。而且，這些類型的水力空化反應器結構簡單，容易操作。但是，二者易發生堵塞和腐蝕[15]。旋轉型水力空化反應器結構復雜，同時，與文丘里管與孔板相比空化程度不易控制。渦流型水力空化反應器指的是在渦流中產生空化。其優缺點對比如表3所示。

3.2" 水力空化技術的應用

水力空化技術作為一種新型的高效處理技術，被廣泛地應用于污水處理、殺菌消毒、各種化工過程、食品消毒等領域。而且，在污水處理中，還可以添加化學試劑或與其他技術聯合使用，提高效率。

1）水力空化技術處理污水

水力空化可以處理抗生素、農藥、苯酚類等成分的生物難降解廢水。研究表明[16-18]，水力空化對焦化廢水、苯酚廢水、含油廢水具有一定的降解效果。其機理被認為是空化過程中產生的機械效應使有機化合物的碳鍵斷裂、局部熱點的熱解以及高活性自由基的共同作用。

2）水力空化技術殺菌消毒

水力空化可對細菌、酵母、藻類以及病毒產生滅活作用[19]。其機理是空化過程中產生的機械、熱和化學效應等破壞了微生物的細胞結構，使微生物細胞代謝過程受到影響，抑制微生物繁殖，達到滅活、殺菌的效果[20]。

3）水力空化技術破解污泥

水力空化可以處理污泥，王子榮[21]等進行了水力空化協同臭氧氧化法處理醫療污泥技術的研究，研究結果表明實驗減泥效果明顯。其機理為水力空化的機械作用破壞污泥的絮體結構，空化將進一步破壞活性污泥的胞外聚合物和細胞膜，導致細胞死亡和裂解，加劇了活性污泥的減量效果[22]。

3.3" 水力空化技術處理含油污泥的優勢

現階段，利用水力空化處理含油污泥是一種創新的方法，該方法的主要目的是利用空化過程中的產生的空化效應，破壞油和固體顆粒之間的氫鍵，使得從含油污泥中釋放油相。總的來說，水力空化技術在處理含油污泥方面具有以下幾點優勢：

1）超聲空化成本高、熱效率較低，因此很難擴大實現工業化應用，目前處于實驗室研究階段，水力空化作為一種新興的技術，與超聲空化相比，水力空化反應器具有結構簡單、經濟性好、熱效率高、易于放大等優點，具有很大的工業應用潛力。

2）水力空化可處理幾乎所有的含油污泥。

3）水力空化適配性強，還可與其他方法聯合處理含油污泥。

4）水力空化相對于其他含油污泥處理方法更加清潔，不會造成二次污染。

5）水力空化處理含油污泥不僅可以回收原油，而且對油泥中的其他物質也有一定的去除作用。

4" 結 論

含油污泥組成復雜，種類較多，成因差別較大，處理比較困難，國內外現有的含油污泥處理方法雖然種類較多，但在處理效果、經濟性、實用性、二次污染等方面均存在一定的問題。基于超聲空化處理含油污泥這一方法，提出水力空化技術處理含油污泥這一工藝，為含油污泥的處理方法提供新的思路。

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Development Status of Oily Sludge Treatment Methods

YANG Yali1， LIU Bo1， YANG Hanshuo2， JIANG Jiuchuang1

（1. School of Chemical Equipment， Shenyang University of Technology， Liaoyang Liaoning 111003， China;

2. School of Mechanical Engineering， Shenyang University of Technology， Shenyang Liaoning 110870， China）

Abstract： In recent years， the environmental pollution caused by oily sludge has become more and more serious. In this paper， the main sources and hazards of oily sludge were introduced， and the common treatment methods of oily sludge at home and abroad were summarized， as well as the application scope of various treatment methods， and their advantages and disadvantages. The mechanism of treating oily sludge by ultrasonic cavitation technology was expounded， and in view of its limitations in industrial application， a process of treating oily sludge by hydraulic cavitation technology was put forward. The common hydraulic cavitation reactors， the application of hydraulic cavitation technology and the advantages of hydraulic cavitation technology in treating oily sludge were summarized， providing new ideas for oily sludge treatment to promote the research and development of oily sludge treatment methods.

Key words： Oily sludge; Treatment methods; Recycling; Harmless; Hydraulic cavitation