含油污泥處理技術(shù)與發(fā)展方向
行業(yè)動(dòng)態(tài)
含油污泥主要是石油勘探開發(fā)業(yè)和石油化工行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的油泥、油砂，具有產(chǎn)生量大、含油量高、重質(zhì)油組分高、綜合利用方式少、處理難度大等特點(diǎn)。含油污泥的存在對(duì)周圍的環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生著不良的影響，是目前固體廢物處理中一個(gè)比較大的難題。
1 含油污泥的特點(diǎn)及處理現(xiàn)狀
1.1 含油污泥的來(lái)源及特點(diǎn)
目前，油田開發(fā)大部分是采用早期注水的方法保持地層壓力。隨著油田的深度開采，采出油中含水率越來(lái)越高。在進(jìn)行原油脫水中，脫水罐、儲(chǔ)油罐、污油罐等底部存在大量含油污泥。同時(shí)，在油田、煉油廠的污水處理場(chǎng)（如隔油池底、浮選池、曝氣池等）也存在著大量含油污泥。一個(gè)日處理20000m3污水的處理廠每日約產(chǎn)生20m3含油污泥。這些污泥成分復(fù)雜，屬于多相體系，一般由水包油（O/W）、油包水（W/O）以及懸浮固體組成，且乳化充分，黏度較大，固相難以徹底沉降，給污泥處理帶來(lái)很大的難度。
1.2 含油污泥的危害
（1）含油污泥的存在使回注水中懸浮物含量嚴(yán)重超標(biāo)，堵塞地層，造成油層吸水能力下降，注水壓力不斷升高；同時(shí)，使水井增注措施（主要是酸化）有效期下降，增加了處理費(fèi)用和工作量。
（2）為確保注水水質(zhì)，防止懸浮物在系統(tǒng)中惡性循環(huán)，每天被迫外排大量的污水，既造成了水資源浪費(fèi)，又污染了環(huán)境。
（3）由于大顆粒在沉降罐、凈化污水罐、污水池中不斷沉積，使清罐周期縮短，清出的大量污泥含水率高，無(wú)處堆放，污染環(huán)境，增加了成本投入。
1.3 含油污泥的處理現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)外處理含油污泥的方法一般有：焚燒法、生物處理法、熱洗滌法、溶劑萃取法、化學(xué)破乳法、固液分離法等。其中焚燒法能耗大、產(chǎn)生二次污染，油資源也沒得到回收利用；生物處理法需將含油污泥混以松散劑、肥料和培菌液，經(jīng)常顫動(dòng)并自然通風(fēng)，歷時(shí)41d才能將97%的石油烴生物降解，同樣油資源也沒有得到回收利用；溶劑萃取法存在的問題是流程長(zhǎng)，工藝復(fù)雜，處理費(fèi)用高，只對(duì)含大量難以降解的有機(jī)物的含油污泥適用；化學(xué)破乳法對(duì)乳化嚴(yán)重的含油污泥需另加破乳劑和加熱；固液分離對(duì)于含油高、污染嚴(yán)重的含油污泥，油回收率低。可見，這些方法由于投資、處理效果及操作成本等原因，未能在國(guó)內(nèi)普及應(yīng)用。目前，我國(guó)含油污泥處理問題一直難以得到有效解決。
2 含油污泥處理技術(shù)進(jìn)展
2.1 調(diào)質(zhì)-機(jī)械分離處理技術(shù)
調(diào)質(zhì)-機(jī)械分離處理技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)相當(dāng)成熟，并且在污泥化學(xué)調(diào)質(zhì)方面，發(fā)展了一系列新型高效的高分子絮凝劑。選用絮凝劑處理含油污泥，可以改變含油污泥顆粒的結(jié)構(gòu)，破壞膠體的穩(wěn)定性，提高污泥的脫水性能，然后進(jìn)行機(jī)械脫水；機(jī)械脫水設(shè)備主要有真空過(guò)濾脫水機(jī)、板框式壓濾脫水機(jī)、帶式壓濾脫水機(jī)和臥式螺旋卸料離心機(jī)。污泥除油工藝是加入破乳劑進(jìn)行攪拌反應(yīng)，然后進(jìn)行三相離心機(jī)分離出油、水、泥三相，其中破乳劑的選擇、泥水比、攪拌強(qiáng)度、反應(yīng)溫度和時(shí)間是影響除油率的重要因素。
文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)老化時(shí)間較長(zhǎng)的含油污泥，選用十二烷基磺酸鈉與聚氧乙烯月桂基醚復(fù)配作破乳劑，在攪拌強(qiáng)度為400r/min、攪拌時(shí)間為40min、攪拌溫度為70℃、泥水比為1:10的條件下，脫油效果較好；水溶液可再添加藥劑循環(huán)使用，不會(huì)產(chǎn)生新的污染，多次操作后泥土可達(dá)到環(huán)保要求直接排放。采用化學(xué)破乳加機(jī)械三相離心分離技術(shù)處理的含油污泥的原油回收率可以達(dá)90%以上，分離后油回收利用；分離出的水回用于含油污泥處理，可降低破乳劑的用量，達(dá)到重復(fù)利用，減少排污量，又降低處理成本的目的。
2.2 高溫處理工藝
高溫處理工藝是目前國(guó)外廣泛用于對(duì)含油污泥進(jìn)行無(wú)害化處理的一種工藝。含油污泥在絕氧條件下加熱到水沸點(diǎn)以上、烴類物質(zhì)裂解溫度以下的溫度區(qū)間，然后進(jìn)入分離塔進(jìn)行閃蒸。在閃蒸塔里輕質(zhì)烴和水通過(guò)蒸發(fā)冷凝的方式回收；重質(zhì)烴和無(wú)機(jī)物以泥漿的形式從分離塔里取出，進(jìn)行固液分離后將重質(zhì)烴回收。由于含油污泥首先被加熱到足夠高的溫度，因此，具備了從含油污泥中分離和回收烴類的條件。在高溫下，由于烴類物質(zhì)的黏度降低，可提高烴類物質(zhì)從固體無(wú)機(jī)物中的脫出率。對(duì)富含礦物油的含油污泥，可以利用重質(zhì)礦物油焦化反應(yīng)的特點(diǎn)，在高溫條件下使油泥中的礦物質(zhì)得到深度的裂解，生成化學(xué)性質(zhì)溫度的石油焦和多餾分的輕質(zhì)油，然后對(duì)輕質(zhì)油進(jìn)行回收利用。
高溫處理與通常的帶壓過(guò)濾、離心作用和細(xì)菌處理等工藝相比具有的特點(diǎn)：一是由于高溫處理設(shè)備與其它工藝的生產(chǎn)設(shè)備類似，可利用現(xiàn)有的部分生產(chǎn)設(shè)備，經(jīng)過(guò)改造就可以滿足要求；二是通常的工藝過(guò)程，易揮發(fā)有機(jī)組分會(huì)溢出到大氣中，而高溫處理工藝可通過(guò)冷凝對(duì)烴蒸汽加以回收；三是高溫處理工藝的整個(gè)過(guò)程是在一個(gè)密閉的環(huán)境下進(jìn)行，減少了外圍設(shè)施受污染的幾率，而且占地面積相對(duì)較少。
2.3 溶劑萃取處理技術(shù)
溶劑萃取技術(shù)被廣泛用于去除污泥夾帶的油和其他有機(jī)物。溶劑萃取技術(shù)是利用萃取劑將含油污泥溶解，經(jīng)攪拌和離心后，大部分有機(jī)物和油從污泥中被萃取劑抽提出來(lái)；然后回收萃取液進(jìn)行蒸餾，把溶劑從混合物中分離出來(lái)循環(huán)使用，回收油則用于回?zé)?。溶劑萃取一般在室溫下進(jìn)行，溶劑比越大萃取效果越好，但溶劑比大萃取設(shè)備的負(fù)荷較大，能耗相對(duì)好大。經(jīng)萃取后，大多泥渣都能達(dá)到BDAT（美國(guó)環(huán)保局按指定的較佳示范有效技術(shù)的處理標(biāo)準(zhǔn)）要求。對(duì)含有大量殘余重油的泥渣需進(jìn)行二次萃取，對(duì)萃取處理過(guò)的泥渣，在320～480℃的高溫條件下，用氮?dú)獯祾呋蛘咚魵鈹y帶出其中的油氣。經(jīng)過(guò)萃取后的含油污泥，再經(jīng)蒸餾處理，能有效地脫出含油污泥中的重油，脫油率可達(dá)90%以上。
2.4 生物處理技術(shù)
目前，生物處理是比較有效的一種含油污泥處理技術(shù)，也是今后發(fā)展的方向之一。生物處理的主要原理是微生物利用石油烴類作為碳源進(jìn)行同化降解，使其完全礦化，轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)害的無(wú)機(jī)物質(zhì)（CO2和H2O）的過(guò)程。污油微生物降解可以按過(guò)程機(jī)理分為兩個(gè)方向：一是向油污染點(diǎn)添加具有高效油污降解能力、自然形成并經(jīng)選擇性分離出的細(xì)菌、化肥和一些生物吸附劑；二是曝氣，向油污染點(diǎn)投加含氮磷的化肥，刺激污染點(diǎn)微生物群的活性。
采用生物法處理的優(yōu)點(diǎn)：一是對(duì)環(huán)境影響小，生物處理是自然過(guò)程的強(qiáng)化，其產(chǎn)物是二氧化碳、水和脂肪酸等，不會(huì)形成二次污染或?qū)е挛廴疚镛D(zhuǎn)移；二是費(fèi)用低，其費(fèi)用約為焚燒處理費(fèi)用的1/4～1/3；三是處理效果好，經(jīng)過(guò)生化處理，污染物殘留量可以大幅度降低。其缺點(diǎn)：一是生物法在篩選石油降解菌和菌種培養(yǎng)上存在很大的困難；而是對(duì)含油率較高的污泥處理效果不是很好。
3 含油污泥的綜合利用
3.1 污泥固化、制磚
污泥固化處理是把水泥、塑料、石膏、水玻璃等凝結(jié)劑同污泥加以混合進(jìn)行固化，或是在污泥中加入硅酸鈉、黏土之類的添加劑燒結(jié)固化（玻璃化）。污泥中的有害物質(zhì)被封閉在固化體中不析出污染環(huán)境，從而達(dá)到穩(wěn)定化、無(wú)害化、減量化的目的。在油田污泥脫水干化后，采用固化處理填埋簡(jiǎn)單易行；另外，固化物還可以制磚，抗壓強(qiáng)度達(dá)到普通磚塊的標(biāo)準(zhǔn)。其工藝流程：干污泥+黏土→混合→碾磨→干燥磚樣→燒結(jié)。
3.2 污泥的燃料化
污泥燃料化的途徑：一是使污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣用于供熱發(fā)電。由于煉油廠污泥的碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)含量較低；而礦物油、硫化物、酚含量較高，故沼氣產(chǎn)率只有2.64m3/m3，城市污泥沼氣產(chǎn)率能達(dá)到8～15m3/m3；二是通過(guò)多效蒸發(fā)器脫水把污泥直接合成燃料，一部分干污泥用來(lái)發(fā)生蒸發(fā)熱源的蒸汽，其余部分作燃料，提高了污泥脫水過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性。在日本，這種污泥燃料用作水泥廠的燃料，對(duì)水泥質(zhì)量沒有影響。
3.3 作為焦化裝置的原料
20世紀(jì)90年代，許多煉油廠就采用油泥焦化工藝來(lái)處理隔油池污泥。該工藝主要是把污泥注入到延遲焦化裝置，作為驟冷介質(zhì)在清焦前對(duì)熱焦炭進(jìn)行冷卻，使烴類再循環(huán)到工藝裝置中。在此工藝運(yùn)行中，沒有出現(xiàn)焦炭質(zhì)量明顯下降的現(xiàn)象。目前，采用焦化工藝實(shí)施污泥處理有兩種技術(shù)路線：一是將污泥摻入焦化進(jìn)料，處理煉油廠污泥；二是將污泥作為焦化急冷液，處理煉油廠污泥。在采用摻入焦化進(jìn)料方式處理污泥時(shí)，還可分為從焦化塔底進(jìn)料和從塔頂進(jìn)料兩種。
3.4 污泥回灌調(diào)剖技術(shù)
含油污泥回灌調(diào)剖技術(shù)是利用含油污泥與地層的良好配伍性，用含油污泥中的泥組分、油組分，加入適量添加劑，不僅能懸浮其中的固體顆粒和延長(zhǎng)懸浮時(shí)間，還能有效地提高封堵強(qiáng)度，使油組分分散均勻，形成均一、穩(wěn)定的乳狀液。在油田注水井調(diào)剖中，由含油污泥配制成的乳化懸浮液調(diào)剖劑，到達(dá)地層一定深度后，受地層水沖釋及地層巖石的吸附作用，乳化懸浮體系分解；其中的泥質(zhì)吸附膠瀝質(zhì)和蠟質(zhì)，并通過(guò)它們黏聯(lián)聚集形成較大粒徑的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，沉降在大孔道中，使大孔道通徑變小，封堵高滲透層帶。迫使注入水改變滲流方向，提高注入水波及體積。該調(diào)剖劑與其他的化學(xué)調(diào)剖劑相比，具有抗鹽、抗高溫、抗剪切、性能優(yōu)異和無(wú)風(fēng)險(xiǎn)注入等特點(diǎn)，便于大劑量調(diào)剖擠注，不受礦化度、溫度影響，有效期長(zhǎng)，可廣泛用于注水井的調(diào)水增油挖潛。
污泥回灌調(diào)剖技術(shù)既解決了污水處理系統(tǒng)污泥大量淤積影響水質(zhì)的問題，又解決了污泥的出路及二次污染問題，還能確保注入水質(zhì)，增油效果顯著。污泥回灌調(diào)剖技術(shù)與傳統(tǒng)治理措施相比，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。該技術(shù)已在華北油田、江漢油田等地得到應(yīng)用，并取得良好的效果，具有很好的發(fā)展?jié)摿Α?/span>
