國內(nèi)外油田含油污泥處理技術(shù)
行業(yè)動態(tài)
油田在油氣生產(chǎn)過程中都會產(chǎn)生一定量的含油污泥，主要來自兩個(gè)方面：一是原油從地層中攜帶至地面，在各類容器、大罐和回收水池等地面設(shè)施中淤積，應(yīng)定期清理產(chǎn)生的污泥；二是油井作業(yè)、集輸油管道穿孔和盜油產(chǎn)生的落地污泥。由于含油污泥屬于危險(xiǎn)廢物，隨意排放或簡單堆放都會對地下水、地表水、大氣和周圍植被等環(huán)境因素造成污染，各國都對其實(shí)施嚴(yán)格的環(huán)境管理。因此，國內(nèi)外很多油田和環(huán)保公司都積極開發(fā)研究含油污泥處理技術(shù)并應(yīng)用推廣，對含油污泥進(jìn)行無害化處理。
1 國外含油污泥處理技術(shù)
國外對含油污泥治理技術(shù)的研究開展的較早，尤其是美國、加拿大、丹麥、荷蘭等歐美 ，工藝技術(shù)比較成熟。根據(jù)調(diào)查，國外處理含油污泥的工藝主要有三類。
1.1 高溫裂解工藝
高溫裂解技術(shù)是指含油污泥在絕氧的條件下加熱到一定溫度（一般為450℃左右，甚至更高），使烴類物質(zhì)在復(fù)雜的水合和裂化反應(yīng)中分離出來，并冷凝回收。該工藝對含油污泥處理的比較徹底，處理后的高溫污泥含油可達(dá)0.01%（100mg/kg），可以直接填埋或拋灑。
主要工藝過程：含油污泥經(jīng)振動篩處理后，去除磚瓦石塊等大顆粒雜質(zhì)，經(jīng)傳送帶輸送至密閉的旋轉(zhuǎn)處理器，在旋轉(zhuǎn)處理器中污泥被加熱至450～500℃進(jìn)行油泥分離，揮發(fā)出的油氣通過循環(huán)水冷凝回收，處理后的高溫污泥經(jīng)淋水降溫后達(dá)標(biāo)排放。
上世紀(jì)九十年代初，該工藝在國外尤其是歐洲迅速發(fā)展并獲得應(yīng)用，其主要優(yōu)點(diǎn)是對污泥中的油（烴類物質(zhì)）回收率較高，處理后的污泥可以達(dá)到直接填埋的要求。缺點(diǎn)是熱消耗大，投資較高。其中，丹麥的RUGSGO公司業(yè)績比較突出，其技術(shù)已經(jīng)在殼牌、BP等大石油公司成功應(yīng)用。隨著各國對含油污泥處置指標(biāo)的進(jìn)一步嚴(yán)格，該工藝作為一種處置徹底、速度快的污泥處理方法，將成為含油污泥處理的重要方式之一。
1.2 機(jī)械脫水工藝
機(jī)械脫水工藝是將經(jīng)過各種預(yù)處理工藝（調(diào)質(zhì)、篩分、分選、傾析等技術(shù)）處理后的均質(zhì)液態(tài)含油污泥送入高速離心機(jī)進(jìn)行油、水、泥的三相分離，分離出的油回收進(jìn)入脫水站或煉油廠，水則進(jìn)入污水處理廠或循環(huán)使用，分離出的固體污泥還要做進(jìn)一步的處理，滿足不同地區(qū)（企業(yè)）的需要。
荷蘭G-force CE bv公司和德國HILLER公司的調(diào)質(zhì)-機(jī)械脫水技術(shù)，加拿大MG公司的APEX（Aqueous Petroleum Effluent Extraction，水溶性石油提取）技術(shù)，以及新加坡CLEANSEAS公司的機(jī)械脫水+熱解吸技術(shù)，西班牙Tradebe集團(tuán)的HSPU（Homogenization and high Solid content Processor Unit，勻化及高含固處理裝置）+離心技術(shù)等都屬于這種工藝，區(qū)別在于污泥預(yù)處理工藝和高速分離后分離出的固體污泥的后續(xù)處理工藝不同。其核心技術(shù)都是高速離心三相分離工藝。其中應(yīng)用較廣、技術(shù)比較成熟的是荷蘭G-force CE bv公司的調(diào)質(zhì)-機(jī)械脫水技術(shù)和加拿大MG公司的APEX技術(shù)。
1.2.1 荷蘭G-force CE bv公司的調(diào)質(zhì)-機(jī)械脫水技術(shù)
該工藝處理污泥的總體思路是 行污泥流化和預(yù)處理，再經(jīng)過調(diào)質(zhì)后進(jìn)行離心分離。具體的工藝過程可分為六步： 步分選調(diào)質(zhì)（加熱、加藥、攪拌等）；第二步用篩子去除較大的雜質(zhì)和浮渣；第三步用兩相傾析器去除90%的細(xì)小固體；第四步用三相凈油離心機(jī)進(jìn)行油、水和固體的分離；第五步用三相水濃縮離心機(jī)分離出可以達(dá)標(biāo)排放的水；第六步對分離出的固體進(jìn)行微生物修復(fù)處理，使含油量滿足要求。
該工藝、設(shè)備按照歐洲安全環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)制造，達(dá)到1級防爆標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備撬裝化，占地面積小，便于現(xiàn)場安裝，操作簡單，自動化程度高。一般來說，主要工藝由5個(gè)撬組成。
（1）預(yù)處理撬。主要作用是將大部分的固體從液體中分離出來，使進(jìn)入下一流程的液體含固量不大于10%。主要設(shè)備包括挖掘泵、大料斗、自清洗沉降罐、熱交換器以及輸送機(jī)、輸送泵等。
（2）調(diào)質(zhì)罐撬。主要功能是對經(jīng)過篩分的含油污泥進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，以提高分離效果。主要設(shè)備為配有加熱和攪拌裝置的調(diào)質(zhì)罐。
（3）液態(tài)污泥處理撬。主要功能是對前面流程分離出來的所有液態(tài)含油廢物作進(jìn)一步的油、水和固體的三相分離。分離出的油含水不大于0.5%，水含油約500mg/L，固體顆粒近乎微米級。和進(jìn)口物料含油相比，含油去除率可達(dá)90%左右。主要設(shè)備有篩網(wǎng)分離器、兩相和三相分離機(jī)、熱交換器等。
（4）編織袋粉碎和清洗裝置撬。該撬是進(jìn)料預(yù)處理過程的后續(xù)補(bǔ)充工藝，用于處理 步分離出來的大塊污泥和含有污泥的編織袋，包括粉碎、柴油清洗和熱水沖洗三個(gè)過程，清洗后的袋子和廢物可直接進(jìn)入市政垃圾處理廠焚燒處理。
（5）加熱爐撬。其功能是為處理工藝過程提供熱源。主要設(shè)備為蒸汽爐，并配有冷凝水回收裝置。
根據(jù)要處理的污泥中較大體積的雜質(zhì)含量以及附近蒸汽熱源供給等條件的不同，撬的數(shù)量可適當(dāng)減少。該公司在含油污泥處理領(lǐng)域有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，先后為歐洲、北美、拉丁美洲及中東等多個(gè) 和地區(qū)的油田、煉油、船舶等工業(yè)場所提供了上百套的污泥處理系統(tǒng)，但其預(yù)處理設(shè)備不是很成熟。
1.2.2 加拿大MG公司的APEX技術(shù)
APEX是一種利用專用化學(xué)配方從含油污泥中將烴類物質(zhì)分離出來的技術(shù)。該工藝處理含油污泥通常分兩個(gè)階段： 階段包括混合過程和用來撇除大部分油分的自由沉降過程，通過專用藥劑、水和含油污泥的混合，使油、水、固在分離罐中完成主要的三相分離；第二階段采用加熱和機(jī)械高速離心的方法進(jìn)一步將水、油、細(xì)微固體顆粒更好的分離，以滿足要求。處理后的污泥含油可低于1%，符合美國環(huán)保局的排放標(biāo)準(zhǔn)。
該技術(shù)設(shè)備緊湊，占地面積小，處理效率高，可移動，進(jìn)料范圍寬，無污染物排放。其技術(shù)優(yōu)勢主要有兩個(gè)：一是專用的化學(xué)藥劑，能夠使油從固體表面脫附，同時(shí)不再沉降和乳化，安全無毒并可以降解；二是專用的APEX設(shè)備，組件較小但處理能力大，效率高。處理后的污泥含油量可滿足低于1%的要求。缺點(diǎn)是前置預(yù)處理工藝適應(yīng)性較差。
該工藝已經(jīng)成功應(yīng)用到美國、羅馬尼亞、巴拿馬、墨西哥、加拿大等多個(gè) 的含油污泥處理項(xiàng)目。
此外，西班牙的HSPU+離心技術(shù)也屬于這類工藝，主要在英國和土耳其等國應(yīng)用過。其工藝過程為：含油污泥首先送入振動篩進(jìn)行篩分和研磨，而后進(jìn)入水力旋流器去除粒徑較大的固體物質(zhì)，經(jīng)過篩分和旋流后的流體進(jìn)入HSPU（勻化及高含固處理裝置）做進(jìn)一步的固液分離，并被加熱至60℃后，再進(jìn)入離心機(jī)進(jìn)行分離?；厥盏挠瓦M(jìn)入煉油廠，水則輸送到污水處理廠，振動篩、旋流器、HSPU和離心機(jī)排出的泥進(jìn)行厭氧高溫（500℃）熱解分離后成為可處置的惰性廢物或水泥窯的輔助燃料，熱解過程中釋放的蒸汽經(jīng)回收裝置回收后進(jìn)入水處理系統(tǒng)。
1.3 生物處理工藝
生物處理工藝主要有地耕法、堆肥法和生物反應(yīng)器法等，主要是利用微生物的新陳代謝作用，將石油烴類降解，轉(zhuǎn)化為CO2和H2O。比較有代表性的工藝是：先將含油污泥和生物處理所需要的消耗性物質(zhì)充分?jǐn)嚢?，然后堆放成行，用曝氣車定期進(jìn)行翻攪，使其充分反應(yīng)。該過程的分離周期一般為4～6個(gè)月，經(jīng)過生物處理后的含油污泥可根據(jù)情況用作農(nóng)用污泥或填埋場的垃圾覆蓋土等。
該工藝的優(yōu)點(diǎn)是不需要加入化學(xué)藥劑，綠色環(huán)保，而且處理的比較徹底。但地耕法、堆肥法需要大面積土地，生物反應(yīng)器法仍有廢渣排出。而且生物處理法不能處理含油量高的污泥，同時(shí)對環(huán)境和條件要求較高，如營養(yǎng)物含量及比例、氧氣含量、pH值、濕度和溫度等。因此，更適合作為含油污泥的深度處理或者少量污泥的處理。
除此之外，還有電化學(xué)處理技術(shù)。主要原理是利用大地電場和低電壓、低電流技術(shù)，在有機(jī)物和無機(jī)物之間引入氧化還原反應(yīng)，將土壤中的復(fù)雜的碳?xì)浠衔锓纸鉃?/span>CO2和H2O，并通過電動力去除重金屬、小顆粒物質(zhì)和水，達(dá)到消除污染的目的。該技術(shù)的要點(diǎn)為通過破壞分子的尺寸進(jìn)行液化（氧化還原反應(yīng)），利用電化學(xué)原理使油遷移并利用電滲析原理去除水，可有效去除污泥中的有機(jī)污染物。
2 國內(nèi)含油污泥處理技術(shù)
我國在油田環(huán)境保護(hù)方面起步較晚，含油污泥的處理沒有得到足夠的重視，沒有形成成熟的配套含油污泥處理技術(shù)，與國外差距較大。但隨著 環(huán)保形勢的發(fā)展，各油田企業(yè)已經(jīng)意識到含油污泥無害化處理勢在必行。經(jīng)過近幾年的探索、研究和引進(jìn)消化，使我國的含油污泥處理技術(shù)有了相應(yīng)發(fā)展，在降低含油污泥對環(huán)境的影響方面發(fā)揮了一定作用。
2.1 國內(nèi)部分油田的污泥處理技術(shù)
大慶、遼河、大港等國內(nèi)一些油田較早在含油污泥的處理方面進(jìn)行了有益的嘗試，雖說不夠成熟，但對含油污泥的減量化、無害化還是起到了一定作用。
大慶油田早在1997年就建成了一座專門的含油污泥處理站。主要工藝過程為：含油污泥收集后，存放在處理站的存放池內(nèi)，用機(jī)械送入攪拌池，加水液化，過濾，再由螺桿泵送入預(yù)處理器，完成加熱勻化，進(jìn)入高速離心機(jī)進(jìn)行油、水、泥三相分離。但由于預(yù)處理（加溫勻化）部分存在問題，影響了離心機(jī)的運(yùn)行，效果一直不好，處理量也很有限。
遼河油田建成了數(shù)座污泥處理站，但工藝比較單一，設(shè)施簡陋，冬季停運(yùn)，夏季運(yùn)行，處理效果一般。主要處理過程為：將污泥從存儲池人工轉(zhuǎn)移至沉淀池（化油池），進(jìn)行泥液分離，水循環(huán)利用，污油回收，池底的污泥定期清理，通過傳送帶進(jìn)入旋流分離器，處理后的污泥墊井場或鋪路。
大港油田產(chǎn)生的污泥由地方政府建設(shè)和管理的污泥處理站處理，油田支付一定的處理費(fèi)用。由于該油田泥中含沙量較高，主要處理工藝為高壓蒸汽熱洗，油水回收，泥沙則傾倒至指定地點(diǎn)堆放。
2.2 萃取工藝
萃取工藝是指利用化學(xué)溶劑萃取法分離回收污泥中的原油。主要工藝過程為：污泥在化油池中經(jīng)初步分離后，油水等液態(tài)流體進(jìn)入萃取裝置，將其中的油分離出來（回收率高達(dá)99.4%），作為燃料用油；提取原油后的污泥和水進(jìn)入離心脫水裝置進(jìn)行脫水，分離出的污泥用作型煤的燃料。其優(yōu)點(diǎn)是有、水、泥都能做到有效利用，且用于萃取的溶劑化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可循環(huán)利用。
2.3 固化燃燒工藝
主要工作原理是用固化劑將含油污泥進(jìn)行固化后，運(yùn)至燃煤鍋爐房煤場，與燃煤按一定比例進(jìn)行混合，作為鍋爐燃料燃燒。燃燒后的廢渣用于建材原料，廢氣經(jīng)鍋爐除塵系統(tǒng)處理達(dá)標(biāo)后排放。其優(yōu)點(diǎn)是投資低，處理的比較徹底，泥中含油全部轉(zhuǎn)化為熱能，得到有效利用，沒有污染。缺點(diǎn)是固化、混合過程勞動強(qiáng)度大，而且需要與熱力部門協(xié)商場地和費(fèi)用問題。
2.4 化學(xué)反應(yīng)-旋流分離工藝
該工藝主要工作原理為：含油污泥經(jīng)過篩選等預(yù)處理后，送入主要裝置-反應(yīng)釜裝置，輔之以藥劑，綜合應(yīng)用氣浮選、超聲波和旋流分離等技術(shù)綜合處理含油污泥。分離出的油、水回收，污泥含油可低于1%。
該工藝的技術(shù)關(guān)鍵是反應(yīng)釜裝置，主要過程全部在其中完成，工藝比較復(fù)雜?？商峁┸囕d和固定兩種模式。該技術(shù)在吉林油田使用過，沒有較大規(guī)模的推廣應(yīng)用。
3 結(jié)束語
相對于國內(nèi)污泥處理技術(shù)的簡陋和不配套，國外由于發(fā)展的較早和環(huán)保政策的嚴(yán)格，在含油污泥處理技術(shù)和工藝方面比較成熟，而且配套齊全，具有比較豐富的設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，值得我們借鑒。
含油污泥的處理工藝多種多樣，各有所長，僅靠單一的處理工藝和技術(shù)很難滿足環(huán)保要求。將各種工藝有機(jī)組合，取長補(bǔ)短，是實(shí)現(xiàn)含油污泥徹底無害化的發(fā)展方向之一。從目前看，以離心分離技術(shù)為核心，多種預(yù)處理和后續(xù)處理技術(shù)相結(jié)合的工藝比較可行。尤其是國外普遍應(yīng)用的機(jī)械脫水工藝，輔之以調(diào)制、傾析等預(yù)處理技術(shù)和高溫裂解、生物處理等后續(xù)處理技術(shù)，比較適合我國現(xiàn)階段和未來的污泥處理需要。應(yīng)結(jié)合國內(nèi)實(shí)際，在引進(jìn)和消化關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備的基礎(chǔ)上，逐漸形成滿足我國環(huán)保需要的含油污泥處理新技術(shù)。
