油泥及其處理工藝發(fā)展現(xiàn)狀
行業(yè)動(dòng)態(tài)
由于 經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對石油的需求日益增加，油田每年需要打許多油井，煉油廠也在不斷地?cái)U(kuò)建與增大負(fù)荷。在石油勘探、開采、煉制、清罐、儲(chǔ)運(yùn)過程中，由于事故、跑冒滴漏、自然沉降等原因，大量原油或油品與土壤、水或其它雜質(zhì)形成含油污泥或污水。含油污泥或含油污水中含有石油、水及無機(jī)物固體等，屬于高度危險(xiǎn)污染物，對環(huán)境會(huì)造成極大危害。目前，國內(nèi)外在油泥處理方面已有一些成熟的技術(shù)和方法，部分已經(jīng)工業(yè)化，但都或多或少存在一些問題；因此，在油泥的凈化處理技術(shù)和工藝方面還需要不斷地研究和探索。
1 油泥
1.1 油泥類型
根據(jù)成因不同，油泥通常分為：落地油泥、罐底油泥、地面溢油、煉油廠含油污泥等。
1.1.1 落地油泥
在油田采油生產(chǎn)、原油輸送、裝置檢修以及拆油井過程中，井噴和放噴后總有一些石油無法回收，再加上由于事故、跑、冒、滴、漏等原因會(huì)有或多或少的原油流到地上，從而形成落地油泥。落地油泥往往呈棕黑色，泥、水含量較大，有原油的氣味。
1.1.2 罐底油泥
油品儲(chǔ)罐在儲(chǔ)存油品特別是原油時(shí)，存放時(shí)間一般較長，特別是戰(zhàn)略儲(chǔ)備時(shí)儲(chǔ)存時(shí)間更長，這時(shí)原油及油品中的高熔點(diǎn)蠟、瀝青質(zhì)、膠質(zhì)和所夾帶的沙粒、泥土、重金屬鹽類等無機(jī)雜質(zhì)因密度差便會(huì)和水一起沉降積累在油罐底部，形成又黑又稠的膠狀物質(zhì)層，即罐底油泥，其數(shù)量一般高達(dá)該儲(chǔ)罐容量的1%～2%。罐底油泥一般含水率高、含油量大而且含有其它有害物質(zhì)。
1.1.3 地面溢油
油氣田地面溢油中的地面，主要指油氣田區(qū)域范圍農(nóng)用或可農(nóng)用的土壤，也包括沿海灘潦土壤、沙石土壤等；溢油主要指落地原油，也包括落地的煤油、汽油等成品油。油氣田產(chǎn)生地面溢油的環(huán)節(jié)很多，鉆井過程中起下鉆作業(yè)、試井、井噴、清理鉆井設(shè)備；采油過程中抽油管的斷裂、采油樹機(jī)泄漏、抽油機(jī)停產(chǎn)進(jìn)行作業(yè)檢修；原油集輸過程中集輸管線斷裂引起的泄漏以及原油煉制加工等環(huán)節(jié)均能產(chǎn)生地面溢油，從而形成油泥。
1.1.4 煉油廠含油污泥
煉油廠的污水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥主要來自隔油池的底泥、浮選池浮渣、剩余活性污泥，統(tǒng)稱為“三泥”。煉油廠含油污泥的性質(zhì)復(fù)雜，黏度較大，難以沉降，且濃縮困難，脫水和處理技術(shù)難度大，一直是困擾煉油行業(yè)的環(huán)保難題。
1.2 油泥的性質(zhì)及特征
油泥的成分極其復(fù)雜，隨著地質(zhì)條件、生產(chǎn)工藝的不同而各異，一般由水、泥土、油類有機(jī)物等組成。油泥主要有以下幾個(gè)特征：水含量高、體積大；成分復(fù)雜、處理難度大；含有大量的污油和可燃物質(zhì)；有害成分多數(shù)超過排放標(biāo)準(zhǔn)；各種類型油泥的性質(zhì)如下表所示：
油泥類型 | 性質(zhì)及特征 |
落地油泥 | 含油率一般在10%～30%，密度約為1.5～1.8t/m3，由于采油現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，因此落地油泥中除泥土、沙石外，還會(huì)有其它固體廢棄物 |
罐底油泥 | 一般含有約25%的水和5%的無機(jī)物，如泥砂等，其余70%為碳?xì)浠衔铮ㄆ渲袨r青質(zhì)占7.8%、石蠟占6.0%、灰分占4.8%）；通過適當(dāng)?shù)姆蛛x技術(shù)，碳?xì)浠衔锘厥章士蛇_(dá)到98%以上，回收利用價(jià)值較大 |
煉油廠含油污泥 | 一般是由水包油、油包水以及懸浮固體組成的穩(wěn)定乳狀液體系，還包括生產(chǎn)過程中所投加的大量水處理劑；其脫水效果差，污泥成分和物性差異大，處理難度高，油含量差別較大，部分具有回收再利用價(jià)值 |
1.3 油泥的現(xiàn)狀及治理的必要性
據(jù)統(tǒng)計(jì)，勝利油田油泥每年總產(chǎn)量為116.27kt，預(yù)計(jì)全國各大油田產(chǎn)生的油泥每年將高達(dá)上百萬噸；油泥的油含量為10%～30%，水含量為20%～50%，按平均油含量20%計(jì)，每年約有十多萬噸原油沉積在油泥中，造成了石油資源的大量浪費(fèi)。
油泥中石油的揮發(fā)成分進(jìn)入大氣會(huì)污染空氣；油泥中的石油隨雨水進(jìn)入水體則會(huì)造成嚴(yán)重污染，破壞水的生態(tài)系統(tǒng)；油泥中的石油進(jìn)入土壤，會(huì)對土壤自身的微生物和土壤植物生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生危害；更嚴(yán)重的是原油中的許多有害物質(zhì)具有致突變和致癌性，通過直接和間接途徑會(huì)給人體健康帶來嚴(yán)重?fù)p害。
我國已將石油污泥列入《 危險(xiǎn)廢物目錄》，根據(jù) 制定的新排污收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，未經(jīng)處理的含油污泥的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為1000元/t，因此，研發(fā)經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、實(shí)用的處理方法和裝置，充分回收油泥中的石油，并使處理后泥土中的殘油量達(dá)到 規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，將具有良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。
2 國內(nèi)外油泥凈化處理技術(shù)
許多 都進(jìn)行了含油污泥資源化回收技術(shù)的研究，并形成了一些成熟的技術(shù)和思路。主要有：溶劑萃取技術(shù)、熱水洗處理技術(shù)、熱分解處理技術(shù)、生物處理技術(shù)、調(diào)剖技術(shù)、熱萃取-脫水處理技術(shù)、超聲脫油技術(shù)等。
2.1 溶劑萃取技術(shù)
溶劑萃取技術(shù)是根據(jù)“相似相溶”原理，利用特定的有機(jī)溶劑將油泥中的油萃取出來，由于泥砂密度大，靜止后沉降于容器底部，水相處于中間層，從而實(shí)現(xiàn)油、水、泥三相分離。處理后的有機(jī)相通過蒸餾將萃取劑分離出來后可以循環(huán)使用，回收油可以用于回?zé)?；處理后的水?jīng)破乳凈化處理可以循環(huán)使用或是排放；處理后的泥砂基本上可以達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。
2.2 熱水洗處理技術(shù)
熱水洗處理油泥技術(shù)主要是以熱堿水溶液（一般是用NaOH或者Na2CO3溶液）或含有適量濃度的表面活性劑及其他助劑的熱水溶液對油泥進(jìn)行多次洗滌，再通過氣浮或旋流等工藝設(shè)施來實(shí)現(xiàn)油、水、泥三相的分離，洗滌后所回收的溶液通過補(bǔ)加少量新鮮試劑溶液可以多次循環(huán)使用。該方法是美國環(huán)保局處理含油污泥優(yōu)先采用的方法，目前主要用于落地油泥的處理。該方法處理油泥效果比較理想，處理費(fèi)用相對不高，但處理過程易產(chǎn)生二次污染，需要有相應(yīng)的廢水處理設(shè)施。
2.3 熱分解處理技術(shù)
熱分解處理油泥技術(shù)是在高溫、無氧條件下，對油泥進(jìn)行深度的熱分解處理，使得油泥中的烴、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)以及其它有機(jī)物發(fā)生熱解或是熱縮合而得到相應(yīng)的液相油品、氣體、焦炭以及干泥砂等，采取冷凝回流的方法回收液體油品和有機(jī)物氣體，處理后干泥砂中殘留有害物質(zhì)在滿足環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)條件下可直接排放。熱分解處理技術(shù)分為高溫分解法和低溫處理法兩種，高溫分解法的工作溫度可達(dá)1400℃，低溫處理法的工作溫度為800℃左右。國外Wang Zhiqi等人開展過油泥的熱分解處理技術(shù)研究工作，并考察了催化劑、加熱速率、熱解溫度等因素對油泥熱分解處理的影響。熱分解處理油泥技術(shù)具有較高的技術(shù)含量，處理效果比較理想，其缺陷在于能耗較高，操作比較復(fù)雜。
2.4 生物處理技術(shù)
生物處理技術(shù)是利用自然界或是人為培養(yǎng)的微生物將油泥中的石油烴類及其它有機(jī)物降解為無害的物質(zhì)，這樣處理后的土壤既能達(dá)到環(huán)保要求又能適合農(nóng)作物的生長。該技術(shù)包括地耕法、堆肥法、生物反應(yīng)法等。J.L.R.Gallego等依據(jù)微生物的共代謝效應(yīng)、乳化性質(zhì)、油化合物的定殖和降解能力，開發(fā)了對油泥中有機(jī)物有強(qiáng)烈降解作用的微生物種群（由三種細(xì)菌和一種酵母菌組成），效果比較理想。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是處理成本低、處理效果較好，其不足在于油泥處理時(shí)間較長，而且油泥中的油被降解了沒有得到回收利用，因此，從回收珍貴的二次石油資源方面考慮，該方法僅適用于油含量少的油泥的處理。
2.5 調(diào)剖技術(shù)
含油污泥調(diào)剖技術(shù)是利用含油污泥與地層之間的良好配伍性，向油泥中加入適量的不同添加劑，與油泥中的瀝青、泥砂等組分相混合，形成一種均一、穩(wěn)定的乳狀液調(diào)剖劑，用于油田注水井調(diào)剖。通過調(diào)剖劑與地層水、巖石、泥質(zhì)等的稀釋、吸附、黏聯(lián)作用提高封堵強(qiáng)度，改變注入水的滲流方向，增強(qiáng)注入水的波及體積，從而改善注水效果。因此油泥中的油沒有得到回收，所以這種方法比較適用于油含量小的油泥的處理。
2.6 熱萃取-脫水處理技術(shù)
熱萃取-脫水油泥處理技術(shù)是利用溶劑油在一定溫度下有效破壞油泥原來的油、水、固界面水化膜，實(shí)現(xiàn)破乳，從而使油泥中的油、水、固三相得到有效分離，脫出的水去污水場再處理，回收的油去煉油廠進(jìn)行回?zé)?，干燥后產(chǎn)生的非黏性固體物送自備電廠作燃料。該技術(shù)是由中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院開發(fā)的專利技術(shù)。該技術(shù)在處理油泥過程中不會(huì)產(chǎn)生二次污染，并且處理后的油泥能達(dá)到環(huán)保要求；但是該方法僅適合于煉油廠含油污泥的處理。
2.7 超聲脫油技術(shù)
含油污泥超聲脫油技術(shù)是利用超聲波破壞含油污泥的結(jié)構(gòu)，降低污泥中污油的黏度，減小污油與泥土的黏附作用，實(shí)現(xiàn)破乳，從而將污油、水和泥土徹底分離。該技術(shù)主要利用了超聲波的機(jī)械振動(dòng)、微擾、聲空化等作用，具有處理時(shí)間短，操作簡單的優(yōu)點(diǎn)，在油泥處理方面具有較大的應(yīng)用潛力。
2.8 綜合利用技術(shù)
根據(jù)含油污泥的性質(zhì)，某些油泥可用于制磚鋪路，制備的磚具有較高的耐壓強(qiáng)度，同時(shí)能夠滿足危險(xiǎn)廢物再循環(huán)利用的標(biāo)準(zhǔn)要求；油泥熱處理使其中有機(jī)組分下降到15%～20%后，可與混凝土、礦石料混合作為路基材料用于鋪路。國內(nèi)戴永勝等人針對油泥的特征，對油泥進(jìn)行了焦化反應(yīng)制備含碳含吸附劑的研究，國外科研工作者還開展了從油砂殘?jiān)兄苽浣鸺t石、從含油細(xì)砂中分離無定形納米材料、將煅燒油泥砂細(xì)渣用作水泥混凝土中的輔助材料等方面的研究，并且都取得了一些成果和寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
3 國內(nèi)油泥處理技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
我國從各油田及煉油廠的實(shí)際出發(fā)，充分吸收國外的 技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，研究出符合我國油田及煉油廠實(shí)際的油泥資源化處理技術(shù)并部分已經(jīng)工業(yè)化。包括綜合利用技術(shù)、熱萃取-脫水油泥處理技術(shù)、油泥焚燒技術(shù)、油泥調(diào)剖回注技術(shù)。
4 油泥處理過程中的問題與討論
油泥種類多樣，性質(zhì)復(fù)雜，特別是油泥中油、泥、水三相乳化嚴(yán)重，造成油泥初次處理后很難達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，要使處理后泥中殘油量達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)必須進(jìn)行多次處理，這樣處理油泥的裝置將比較復(fù)雜，成本也會(huì)相應(yīng)的增加。因此，為了使油泥處理取得更好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，必須進(jìn)一步研究開發(fā)高效的油泥處理新技術(shù)和簡易工藝裝置。
油泥在處理過程中會(huì)產(chǎn)生大量的污水，污水中不僅殘留一定量的油，而且還有一些油泥處理過程中所添加的一些化學(xué)試劑，將對環(huán)境造成二次污染。因此，在油泥處理過程中還應(yīng)該配備相應(yīng)的污水處理裝置，避免對環(huán)境造成二次污染。
油泥的處理技術(shù)和工藝多種多樣，每種方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)和使用范圍；目前，還沒有一種處理方法能達(dá)到既經(jīng)濟(jì)、高效又能處理所有類型油泥的目的。隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格和完善，隨著石油資源的日益短缺，油泥的減量化、無害化、資源化、清潔化處理技術(shù)將成為其發(fā)展的必然趨勢。
