蘇北油田含油污泥處理技術(shù)研究與應用
行業(yè)動態(tài)
含油污泥是油田開發(fā)生產(chǎn)的主要污染源之一，也是影響油田環(huán)境一大難題。其中主要包括含油污水處理后的含油污泥、油田生產(chǎn)聯(lián)合站原油儲罐的清罐含油污泥及油田生產(chǎn)作業(yè)產(chǎn)生的含油固體廢物。其中含油苯系物、酚類、蒽等毒性物質(zhì)，具有惡臭氣味，同時含有一定量的原油，如直接外排，有毒物質(zhì)會污染水、土壤和空氣，惡化生態(tài)環(huán)境。
根據(jù)《 危險廢物名錄》規(guī)定，含油污泥屬于危險廢物（編號HW08）。因此尋找一種經(jīng)濟有效的油田含油污泥處理及利用技術(shù)，實現(xiàn)油田含油污泥無害化處理是十分必要的。
1 含油污泥處理技術(shù)
油田含油污泥的處理方法主要有溶劑萃取法、離心分離法、熱處理、生物處理法和固化焚燒法等方法。通過對這幾種含油污泥處理技術(shù)的對比分析（見表1），其中，焚燒技術(shù)較成熟、減容率高、無害化比較徹底，結(jié)合蘇北油田生產(chǎn)實際情況，選擇焚燒技術(shù)實現(xiàn)含油污泥的無害化處理及資源化利用效果較佳。
表1：含油污泥處理技術(shù)對比
技術(shù) | 處理程度及原油回收情況 | 二次污染物 | 工藝成熟度 | 設(shè)施投資 | 使用范圍與特點 |
溶劑萃取 | 回收油較徹底 | 剩余污泥量大 | 較復雜，不夠成熟 | 較高 | 適宜深度回收油 |
熱化學洗油 | 回收油不徹底 | 剩余污水，污泥量大 | 簡單，成熟 | 較低 | 適宜簡單回收油 |
生物法 | 處理周期長，對環(huán)烷烴、芳烴處理效果差 | 無 | 較復雜，不成熟 | 一般 | 適宜含油率3%～5%以下的油泥處理 |
做油田調(diào)剖劑 | 全部處理，但不能回收原油 | 無 | 簡單，成熟 | 較低 | 適宜處理，但調(diào)剖用量有限 |
熱解處理 | 有機物全部處理，可有效回收原油 | 少量灰渣 | 較復雜，不夠成熟 | 較高 | 適宜處理，規(guī)模不限 |
焚燒利用熱值 | 有機物全部處理，熱值充分利用，回收余熱 | 少量灰渣 | 較復雜，成熟 | 較高 | 適宜處理，規(guī)模不限 |
2 固化焚燒法處理含油污泥的工藝技術(shù)研究
2.1 含油污泥原樣技術(shù)指標分析
對取自蘇北油田不同地點的含油污泥進行物理性質(zhì)、主要組分和發(fā)熱量測定。
（1）巖相構(gòu)成
表2列出某聯(lián)合站的巖相構(gòu)成分析結(jié)果，分析方法為X射線衍射分析法。
巖相分析結(jié)果表明，泥沙中的主要巖相組分為CaCO3，有利于固硫。
表2：含油污泥XDR巖相分析結(jié)果
礦物名稱 | 方解石 | 食鹽 | 重晶石 | 石英 | 針鐵礦 |
分子式 | CaCO3 | NaCl | BaSO4 | α-SiO2 | α-FeOOH |
百分含量 | 79 | 13 | 2 | 1 | 5 |
（2）物理性質(zhì)
物理性質(zhì)測定結(jié)果列于表3中。
表3：含油污泥原樣物理性質(zhì)測定結(jié)果
含油污泥來源 | 外在形態(tài) | pH | 粘度（厘泊，20℃） | 相對密度 |
某聯(lián)合站 | 粘稠形狀黑色流體，有臭味 | 6～7 | ＞7×105 | 1.356 |
某井落地油 | 粘稠形狀黑色流體，有臭味 | 6～7 | ＞7×105 | 1.287 |
（3）含油污泥含油率和含水率
表4列出含油污泥原樣含油率和含水率的測定結(jié)果。
（4）含油污泥固化發(fā)熱量分析
含油污泥是一種密度稍大于水、粘度較大的粘稠狀黑色半流體，極富粘附性。含油污泥的含水率和含油率隨來源和存放時間不同而有很大差別，表5中列出的幾種含油污泥原樣的含水率10%～90%，含油率5%～55%（干重）；發(fā)熱量隨油泥砂含油率而變，1kg原油的發(fā)熱量理論值為40000kJ（9700kcal），若含油污泥含10%的原油，則1kg原油污泥的發(fā)熱量約為4000kJ（1000kcal）。
表5：堆積場含油污泥原樣彈筒發(fā)熱量測定結(jié)果
樣品 | 彈筒發(fā)熱量（kJ/kg） |
某聯(lián)合站原樣 | 11050 |
某井落地油原樣 | 13095 |
某聯(lián)合站含油污泥固化物 | 15190 |
某井落地油含油污泥固化物 | 20650 |
2.2 含油污泥固化物技術(shù)指標分析
通過調(diào)節(jié)固化劑配比和操作條件，利用含油污泥可生產(chǎn)出不同粒度的固化物產(chǎn)品。
（1）固化物含油率和含水率
對部分含油污泥固化物取樣測定含水、含油率，測定結(jié)果見表6。
表6：含油污泥固化物組成取樣測定結(jié)果
樣品 | 監(jiān)測項目 | 備注 | |
含水率（%） | 含礦物油（%） | ||
某聯(lián)合站清罐 | 4.52 | 12.32 | ①含水率為原樣分析 ②礦物油為風干樣分析 |
某井落地油 | 19.6 | 25.66 | |
某聯(lián)合站清罐 | 2.66 | 10.33 | |
某聯(lián)合站清罐 | 7.1 | 22.3 | |
（2）發(fā)熱量
對部分固化物發(fā)熱量進行了檢測，檢測結(jié)果見表7。
表7：固化物彈筒發(fā)熱量測定結(jié)果
固化物 | 彈筒發(fā)熱量（kJ/kg） |
較大顆粒 | 6550 |
較小顆粒 | 7595 |
粉末狀 | 6288.7 |
某井落地油固化物 | 8650.05 |
某聯(lián)合站固化物 | 7747.5 |
表中列出的固化物的發(fā)熱量6000～9000kJ/kg，平均折合為7366.25kcal/kg，若煤的低位發(fā)熱量以5000ckal/kg計，則含油污泥固化物的發(fā)熱量約為同等重量煤的發(fā)熱量的1/3。
3 含油污泥焚燒試驗
在室內(nèi)試驗的基礎(chǔ)上，進行蘇北油田某聯(lián)合站的燃煤鍋爐工業(yè)規(guī)模的焚燒試驗，鍋爐型號為小型熱水蒸汽鍋爐，爐排為鏈條式，額定蒸發(fā)量為2t/h，額定蒸汽壓力＜1.27MPa。
將從聯(lián)合站內(nèi)儲油罐清罐清出的含油污泥，堆放1周脫水后，取1300kg與煤、助燃劑用固化設(shè)備進行混合固化，污泥比例設(shè)為10%，然后分批次運送至鍋爐中進行焚燒，對加入油泥和不加入油泥時的鍋爐煙氣及煤渣進行檢測，檢測結(jié)果見表8。
表8：固化油泥焚燒時鍋爐有害物質(zhì)排放檢測結(jié)果
檢測項目 | 煙塵濃度/g/m3 | 煙塵濃度/g/m3 | 煙氣黑度 | 總絡/g/m3 |
燃煤 | 76.1 | 276 | 1 | 221.9 |
煤+油泥 | 84.4 | 360 | 1 | 234.5 |
排放標準 | 200 | 900 | 1 | 1000 |
由表8可見，加入含油污泥與煤、阻燃劑一起燃燒，其中多種物質(zhì)基本能燃燒完全，鍋爐的煙氣及爐渣中有害物質(zhì)的含量均小于 規(guī)定的排放標準。
對含油污泥固化處理后按一定比例與煤、阻燃劑進行混合，作為燃煤鍋爐燃料，同時燃燒后粉煤灰可以鋪路、制磚、綠化或經(jīng)過處理用作油水井調(diào)剖劑的原料，有效地解決了含油污泥的出路問題，杜絕了對周邊環(huán)境的污染，實現(xiàn)了含油污泥的無害化處理。
4 處理工藝技術(shù)
2009年采油廠申報含油污泥處理技術(shù)方案，2010年初建設(shè)完成年處理量1萬t規(guī)模的含油污泥固化處理站并投入運行。
工藝流程如下：
清池清罐污泥裝車運至清罐油泥池，井場油泥裝車運至井場油泥池。清罐油泥池內(nèi)含油污泥經(jīng)油泥螺旋輸送提升機提升至固化混合系統(tǒng)，井場油泥池內(nèi)含油污泥經(jīng)鏟車轉(zhuǎn)運至固化混合系統(tǒng)，固化、助燃劑經(jīng)粉體螺旋輸送提升機提升至固化混合系統(tǒng)，含油污泥與固化、助燃劑在固化混合系統(tǒng)內(nèi)充分攪拌混合后形成含油污泥固化物，含油污泥固化物在堆放場風干后（一般約5～10d）經(jīng)造粒傳送皮帶系統(tǒng)送入造仿煤機，制成仿煤燃料，仿煤燃料裝車外運至用戶。
清罐油泥池及井場油泥池內(nèi)油水溢流至油水回收池，經(jīng)污水提升泵提升至陶思莊鉆井作業(yè)廢液處理站內(nèi)污水池進行處理。
含油污泥堆積一段時間后，如遇到雨水季節(jié)，含油污泥存貯池中會蓄積部分雨水，但由于含油污泥沉積在池底部，而新進入的雨水，存在于油泥池的上部，不會發(fā)生混溶現(xiàn)象，所以池中含油污泥的含水量不會升高。在對含油污泥進行固化處理前，先要將含油污泥池上部的游離水（雨水和含油污泥滲出水）用移動式油水泵通過溢流孔打入油水池，所以雨水季節(jié)不會對含油污泥的處理造成影響。
5 技術(shù)應用與效果評價
建設(shè)配套的處理設(shè)施和設(shè)備，優(yōu)化工藝流程。采用專用設(shè)備用固化劑對含油污泥進行固化，固化后為棕黑色粉末和細小顆粒的混合物，與鍋爐燃煤濕合后，用于鍋爐燃燒，按照燃燒指標，一般燃煤鍋爐燃燒發(fā)熱量為4000～6000kcal，含油污泥含油量一般在20%～40%，按發(fā)熱量1000kcal計算，固化后發(fā)熱量可達4625kcal，滿足了鍋爐對燃料發(fā)熱量的要求，燃燒后的廢渣送磚瓦廠做建材原料，對環(huán)境沒有任何影響；根據(jù)二惡英在705℃以下相當穩(wěn)定，高于此溫度即開始分解的特性，層燃鏈條爐排燃燒充分，爐膛溫度在800℃以上，煙塵再經(jīng)過燃煤鍋爐濕式除塵器處理，滿足排放標準要求。
該處理站建成至今，已累計處理1萬t含油污泥，給各油氣集輸站燃煤鍋爐獲得共1000多萬大卡的熱量，折合發(fā)熱量5000kcal的燃煤2000多噸，每噸煤按300元計算，共節(jié)約能源費用60多萬元，取得了良好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。
6 結(jié)論
（1）根據(jù)含油污泥處理工藝技術(shù)研究，優(yōu)選工藝、優(yōu)化設(shè)備設(shè)施配置，結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)實際，充分考慮環(huán)境條件、經(jīng)濟因素和技術(shù)要求，成功解決了蘇北油田油氣開采過程中產(chǎn)生的含油污泥環(huán)保污染問題，同時充分利用了含油污泥的能量，變廢為寶，取得了良好的社會效益。
（2）含油污泥中含油量較多的原因，一定的溫度下具有很強的滲流的特殊性，以及固化助燃劑助燃，成功應用在現(xiàn)有的各油氣集輸站的各種鍋爐中焚燒，滿足鍋爐燃料的要求。
（3）該固化焚燒處理技術(shù)的成功應用，為含油污泥的無害化、資源化、減量化尋找到了一種綜合利用的方法，既有效利用了能源，又解決了含油污泥外排的問題，減少了環(huán)境污染。
