油氣田含油污泥處理技術(shù)與展望
行業(yè)動(dòng)態(tài)
在油氣田勘探、開發(fā)、集輸及煉化等過程中均會(huì)產(chǎn)生大量的含油污泥。含油污泥組成復(fù)雜、成分變化較大、量多、占用土地面積大，通常以膠體和半固體狀態(tài)存在且長時(shí)間不變性，不采取措施或措施不當(dāng)，將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，含油污泥已成為油氣田重大的環(huán)境隱患，含油污泥處理已迫在眉睫。我國多項(xiàng)法律法規(guī)將含油污泥劃歸為危險(xiǎn)固體廢物，但沒有對(duì)其含油量的量化指標(biāo)進(jìn)行要求，僅GB18484-2001《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》和GB/T23486-2009《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質(zhì)》限定了污泥含油量不得＞3000mg/kg（≤0.3%）。黑龍江地方標(biāo)準(zhǔn)DB23/T1413-2010《油氣田含油污泥綜合利用污染控制標(biāo)準(zhǔn)》在含油污泥排放指標(biāo)中含油量的要求不得＞2%。含油污泥治理難度大，各個(gè)油氣田的處理方式都有不同。針對(duì)含油污泥的來源和組分優(yōu)選含油污泥處理工藝技術(shù)，提高油氣田環(huán)境保護(hù)的可持續(xù)發(fā)展。目前在國內(nèi)外油氣田中含油污泥處理的市場(chǎng)需求日益增大，含油污泥處理的應(yīng)用前景廣闊。
1 含油污泥來源與組分
在油氣田勘探開發(fā)、集輸及煉化等過程中均會(huì)產(chǎn)生大量的含油污泥。對(duì)含油污泥來源及組成分別闡述。
1.1 含油污泥來源
來源有：
（1）在鉆井過程中產(chǎn)生的鉆井廢液。
（2）在油氣開發(fā)過程中，產(chǎn)生的含油污泥包括：油井吐砂、固液相分離等。
（3）在油氣集輸過程中，干支線、集輸站內(nèi)罐體容器設(shè)施沉積的含油污泥；產(chǎn)出水處理時(shí)油水和固液分離；管線破損泄漏及應(yīng)急搶險(xiǎn)等。
（4）在煉化及水處理過程中所產(chǎn)生的含油污泥，包括儲(chǔ)油罐、水罐的罐底油泥等。
（5）落地油泥包括被原油、煤油、汽油及柴油污染的土壤。
含油污泥組成復(fù)雜、成分變化較大，含油污泥處理技術(shù)的優(yōu)選首先要考慮含油污泥的種類及組成因素，下面對(duì)典型含油污泥的種類及組成進(jìn)行分析，典型含油污泥的種類及組成如下表所示：
種類 | 含水（%） | 含油（%） | 含固（%） |
鉆井含油廢液 | 40～60 | 5～20 | 20～40 |
油基泥漿 | 5～25 | 50～70 | 25～45 |
開發(fā)過程油泥 | 40～70 | 10～20 | 10～40 |
干支線、站內(nèi)污泥等 | 40～70 | 10～25 | 15～35 |
煉化及水處理污泥 | 60～70 | 10～20 | 10～20 |
罐底油泥 | 20～30 | 60～70 | 5～10 |
落地油泥 | 5～10 | 5～10 | 80～90 |
1.2 含油污泥組分
含油污泥來源不同，含油污泥成分復(fù)雜各異，部分有危害性。通常含油5%～70%，含水10%～70%，且含油大量苯系物、酚類、蒽等有毒物質(zhì)，并有病原體、寄生蟲（卵）、汞、鉻、鉛等重金屬，鹽類以及多氯聯(lián)苯、二噁英和放射性核元素等很難降解的有毒有害物質(zhì)。主要礦物成分包括方解石、石鹽、重晶石和石英等。含油污泥組成復(fù)雜、成分變化較大、量多、占用土地面積大，通常以膠體和半固體狀態(tài)存在且長時(shí)間不變性，含油污泥處理不當(dāng)以及不完全的處置會(huì)對(duì)環(huán)境以及人類健康造成嚴(yán)重的威脅。
2 含油污泥處理技術(shù)
降低含油污泥含油率、降低含油污泥對(duì)環(huán)境的污染、含油污泥資源化與無害化綜合處理技術(shù)已經(jīng)迫在眉睫，以下為闡述目前我國主要應(yīng)用的含油污泥處理工藝技術(shù)。
2.1 微生物處理技術(shù)
生物法主要是應(yīng)用于含油量較低的污泥，氣態(tài)的輕質(zhì)烷烴，液態(tài)的苯系物和固態(tài)的瀝青等重組成分。自然條件下，這些物質(zhì)都能被生物降解，將含油污泥中的石油烴類轉(zhuǎn)化為無毒害形態(tài)的CO2和H2O。目前微生物處理技術(shù)一般采用堆肥法、地耕法進(jìn)行處理。
2.2 脫水焚燒處理技術(shù)
焚燒處理工作一般會(huì)在污水處理廠的含油污泥集中處理環(huán)節(jié)中應(yīng)用。且絕大多數(shù)煉油廠都有污泥焚燒裝置，含油污泥在焚燒處理前一般首 行脫水環(huán)節(jié)，經(jīng)過濃縮處理之后，可通過各種設(shè)備完成脫水以及干燥處理環(huán)節(jié)，脫水處理后的含油污泥將其輸送到焚燒爐進(jìn)行焚燒，在800℃以上的溫度下持續(xù)焚燒30min，焚燒過程中的煙氣要進(jìn)行尾氣處理，對(duì)焚燒后的灰渣進(jìn)行后續(xù)處理。焚燒處理措施在含油污泥處理技術(shù)中適應(yīng)性比較強(qiáng)，污泥減量化效果非常明顯。
2.3 固化處理技術(shù)
固化處理技術(shù)是通過物理或化學(xué)方法將含油污泥進(jìn)行固化，或者將其放置在惰性固化基質(zhì)當(dāng)中的一種無害化處理的過程，經(jīng)過處理后具備一定穩(wěn)定性和密封性，便于堆放、儲(chǔ)存、填埋、運(yùn)輸、利用或后續(xù)處理。固化處理技術(shù)在采油污泥及含鹽較高的含油污泥處理中適用性比較強(qiáng)，能夠較大程度地減少含油污泥中的有害離子和有機(jī)物對(duì)土壤的侵蝕和瀝濾。含油量較低的污泥往往可以考慮使用固化處理措施。固化處理物可能發(fā)生風(fēng)化、滲漏造成環(huán)境污染。
2.4 熱解法處理技術(shù)
熱解處理技術(shù)是指在隔絕空氣或缺氧環(huán)境下，以熱解裝置為核心，采用外部間接加熱形式，可將含油污泥加熱到300～600℃，使含油污泥中的烴類物質(zhì)經(jīng)復(fù)雜的水和裂化反應(yīng)中分離，形成輕組分的烴類油水混合物、碳氧化物、混合氣體及固體殘?jiān)?，并使泥渣達(dá)到直接填埋的要求，實(shí)現(xiàn)固體殘?jiān)M分的無害化，揮發(fā)組分進(jìn)一步通過除塵、冷凝、濃縮等方法實(shí)現(xiàn)油水分離，油水分離后實(shí)現(xiàn)油品的回收。分離的水可作系統(tǒng)冷卻水循環(huán)使用或者進(jìn)一步水處理，不可凝氣體通過氧化燃燒或活性炭吸附處理。
2.5 熱洗-離心處理技術(shù)
熱洗-離心分離法是研究較早、目前較通用的含油污泥處理技術(shù)，是熱化學(xué)清洗法和離心分離法結(jié)合的處理技術(shù)，首先要對(duì)含油污泥進(jìn)行預(yù)處理，處理后液態(tài)含有污泥進(jìn)入調(diào)質(zhì)罐，一般采用方法直接加熱、加入破乳劑、絮凝劑等進(jìn)行調(diào)質(zhì)，升溫?cái)嚢鑼⑽勰噙M(jìn)行加熱均勻，使粘度大的吸附油解析和破乳，促使油類從固體顆粒表面分離，調(diào)質(zhì)后的含油污泥通過高速的兩相離心機(jī)進(jìn)行固液分離，分離出的污泥（含油≤2%）被運(yùn)輸車運(yùn)到焚燒裝置處理，分離出的液體 入油水分離器進(jìn)行油水分離，經(jīng)過油水分離器分離的含油污水可以作為工業(yè)用水或進(jìn)行污水處理。
2.6 回注調(diào)剖處理技術(shù)
回注調(diào)剖技術(shù)是利用含油污泥與地層配伍性的一種技術(shù)，將含油污泥進(jìn)行處理后，加入分散劑、懸浮劑、乳化劑等化學(xué)藥劑形成懸浮乳溶液，向注水井注入，用于注水井的調(diào)剖，以達(dá)到降水增油的目的。目前主要在中原油田進(jìn)行應(yīng)用。
3 含油污泥處理的技術(shù)分類與分析
含油污泥種類繁多、性質(zhì)復(fù)雜，相應(yīng)的處理技術(shù)也呈多元化趨勢(shì)，目前含油污泥無害化處理可分為無害化與資源化利用技術(shù)兩類，含油污泥處理的技術(shù)分類與對(duì)比分析見下表所示：
處理技術(shù) | 應(yīng)用情況 | 適用范圍 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) | |
無害化處理技術(shù) | 焚燒法 | 工程應(yīng)用 | 含水率低，含油量高的含油污泥 | 處理污泥速度很快，不需要長期儲(chǔ)存和遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，可以就地焚燒處理 | 處理設(shè)施投資大，能耗高，處理成本高，有機(jī)物焚燒可能產(chǎn)生二噁英等劇毒物質(zhì) |
固化處理技術(shù) | 工程應(yīng)用 | 含油率低的含油污泥 | 處理速度快，穩(wěn)定性高，便于運(yùn)輸，能降低對(duì)環(huán)境的危害和影響 | PHCs無法完全分解，可能風(fēng)化、滲漏造成環(huán)境污染，占用土地 | |
微生物法 | 工程應(yīng)用 | 含油率較低的含油污泥 | 成本低，操作簡(jiǎn)單，不需要太多維護(hù)，能耗低，處理量大 | 菌種配伍性要求高，技術(shù)不成熟，處理時(shí)間較長，受環(huán)境影響較大 | |
超臨界水氧化處理技術(shù) | 實(shí)驗(yàn)室 | 幾乎所有含油污泥 | 處理快，效率高，能完全降解有機(jī)污染物，受外界環(huán)境干擾小 | 成本高，無法工業(yè)應(yīng)用，無法處理重金屬 | |
填埋法 | 工程應(yīng)用 | 含油率低，重金屬含量低的含油污泥 | 處理量大，成本較低 | 處理過程非常慢，占地面積大，浪費(fèi)可回收的資源，可能造成滲漏 | |
資源化處理技術(shù) | 溶劑萃取技術(shù) | 工程應(yīng)用 | 含大量難降解有機(jī)物的含油污泥 | 適用范圍廣，油的回收率高，溶劑可循環(huán)使用，操作簡(jiǎn)單易應(yīng)用，能耗低 | 需要大量的萃取試劑，成本高，無法處理重金屬，易造成二次處理難題 |
熱分解技術(shù) | 工程應(yīng)用 | 含水率不高的含油污泥 | 快速，高效，油相可回收利用，處理量較大 | 設(shè)備投資大，運(yùn)行成本高，能耗較高 | |
離心分離技術(shù) | 工程應(yīng)用 | 含水率高的含油污泥 | 處理高效，工藝技術(shù)成熟，運(yùn)行與管理簡(jiǎn)單，無二次污染，適用性強(qiáng)，油相可回收 | 占地面積較大，主要用于含水較高的污泥，且設(shè)備成本較高，固相含油處理不徹底 | |
化學(xué)熱洗法 | 工程應(yīng)用 | 含油率高，乳化較輕的含油污泥 | 處理工藝簡(jiǎn)單，成本低，可靠性強(qiáng)，油的回收率較高 | 化學(xué)清洗劑容易造成二次污染，并且專一性強(qiáng) | |
回注調(diào)剖技術(shù) | 工程應(yīng)用 | 重組分油類物質(zhì)含量高的含油污泥 | 增油降水效果顯著，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益明顯 | 含油污泥調(diào)剖劑的封堵強(qiáng)度低，粒徑分布窄而限制其應(yīng)用，處理量小，處理費(fèi)用高 | |
4 結(jié)論與技術(shù)展望
含油污泥是目前油氣田嚴(yán)重的污染物，環(huán)保污染隱患極高。含油污泥無害化和資源化處理已迫在眉睫。油氣田含油污泥處理上應(yīng)用的技術(shù)有生物處理、焚燒法、固化法、超臨界氧化法、熱解法、化學(xué)熱洗、機(jī)械分離法、超聲波處理、溶劑萃取、回注調(diào)剖等。這些處理技術(shù)都有自身的優(yōu)缺點(diǎn)，在處理效果、成本、能耗、適用性、處理時(shí)間、二次污染等方面存在一定問題或局限性，且受含油污泥種類繁多、性質(zhì)復(fù)雜的影響。沒有一種技術(shù)具有普遍適用性，含油污泥處理已成為目前石油行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的制約條件。含油污泥處理技術(shù)展望如下：
（1）針對(duì)目前處理技術(shù)自身的缺點(diǎn)及局限性，對(duì)技術(shù)以及設(shè)備進(jìn)一步改進(jìn)、優(yōu)化、整合、完善等措施，也是目前可靠、便捷有效的處理途徑。
（2）以無害化和資源化利用為出發(fā)點(diǎn)，不斷創(chuàng)新研究探索各種新興技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。
（3）在考慮含油污泥性質(zhì)、含量、資源化利用的程度、排放的標(biāo)準(zhǔn)以及環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的綜合要求等因素基礎(chǔ)上，優(yōu)化含油污泥處理工藝，聯(lián)合運(yùn)用多種含油污泥處理技術(shù)，形成多級(jí)、分階段的處理工藝，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)期的處理效果。
（4）含油污泥處理受適用性、處理程度、經(jīng)濟(jì)、排放標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境保護(hù)等因素制約。含油污泥處理盡量避免資源浪費(fèi)和處理成本過高，在考慮處理技術(shù)選擇上要統(tǒng)籌考慮。
（5）降低含油污泥對(duì)環(huán)境及人類健康的影響，必須在來源上控制。在油氣田勘探、開發(fā)、集輸及煉化等過程中，盡量地減少含油污泥的生成量和生物毒性，實(shí)現(xiàn)“清潔生產(chǎn)”，也便于含油污泥的無害化資源化處理，實(shí)現(xiàn)安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的目的。
