含油污泥處理及資源化利用
技術支持
含油污泥主要是石油勘探開發(fā)和石油化工行業(yè)產生的油泥、油砂，組成成分極其復雜，一般包括水包油、油包水以及懸浮固體雜質等，其中含有大量的老化原油、蠟質、瀝青質、膠體、固體懸浮物、細菌、鹽類、酸性氣體、腐蝕產物等，此外還有生產過程中投加的大量絮凝劑、緩蝕劑、阻垢劑、殺菌劑等水處理劑。含油污泥在水中一般呈穩(wěn)定的懸浮乳狀液體系，其水合和帶電性形成了穩(wěn)定的分散狀態(tài)，很難實現(xiàn)多相分離，因此，處理難度和成本都高，一直是困擾油田生產的一大難題。
1 含油污泥的來源、特點及危害
1.1 含油污泥的來源
含油污泥是油田開采和原油煉制過程中產生的危險廢棄物，主要來源是原油開采過程中鉆井、作業(yè)、管線穿孔及采油污水處理過程產生的污泥，油氣集輸管道穿孔和不法分子盜油產生的落地污泥和煉油廠污水處理場產生的含油污泥等。
1.2 含油污泥的特點
含油污泥成分極其復雜，主要由乳化油、水、固體懸浮物等混合組成，其成分與地質條件、生產技術、污水處理工藝、污水水質、加藥種類、排污方式以及管理操作水平有關。含油污泥的比阻比一般污泥大40倍，其可壓縮性系數(shù)大20倍，屬難過濾型污泥，又由于其顆粒細小，呈絮凝體狀，含水量高，體積龐大，因此不易實現(xiàn)油-水-泥的三相分離。我國大部分油田含油污泥的含水率一般為70%～99%，油、鹽成分含量較高，且含有重金屬和其它有害雜質；煉油廠污泥中還含有大量苯系物、酚類、芘、蒽等有毒物質。
1.3 含油污泥的危害
含油污泥是油田開發(fā)和儲運過程中產生的主要污染物之一，含油污泥得不到及時處理，將會對生產區(qū)域及其周邊環(huán)境造成不同程度的影響：
（1）含油污泥中的油氣揮發(fā)，使生產區(qū)域內空氣中總烴濃度超標；
（2）散落和堆放的含油污泥污染地表水，甚至地下水，使水體中的COD、BOD和石油類濃度嚴重超標；
（3）含油污泥中含有大量的原油，造成土壤中石油類濃度超標，土壤板結，使區(qū)域內的植被遭到破壞，草原退化，生態(tài)環(huán)境受到影響。
此外，含油污泥中還含有硫化物、苯系物、酚類、蒽、芘等有惡臭、有毒、有害物質，而且原油中所含的某些烴類物質具有致癌、致畸、致突變作用，嚴重危害人類身體健康。因此，油田含油污泥已被列為危險固體廢棄物（HW08），納入危險廢物管理體系。
2 含油污泥主要處理技術
2.1 調質-機械分離技術
污泥脫水過程實際上是污泥的懸浮粒子群和水的相對運動。含水量高的含油污泥不能直接進行機械脫水操作，必須 行調質。污泥的調質是通過一定手段調整固體粒子群的性狀和排列狀態(tài)，使之適合不同脫水條件的預處理操作。通過調質-機械分離，使含油污泥實現(xiàn)油-水-泥的三相分離。
調質時應根據(jù)含油污泥的性質、脫水機械的性能和濾餅的后續(xù)處理方法等因素選擇合適的調節(jié)劑。在含油污泥的調質過程中，除投加混凝劑、助凝劑外，還必須投加表面活性劑、破乳劑、pH調節(jié)劑等，同時輔以加熱等強化手段，改善污泥中油、水、泥三相狀態(tài)，降低污泥比阻，提高污泥的脫水效果。
機械脫水的主要技術有真空過濾、加壓過濾、滾壓過濾和離心過濾，其原理是在過濾介質的兩面產生壓差，使固體顆粒被截留而水分通過。目前，國內主要使用的是板框壓濾機和帶式過濾機，國外廣泛使用的是帶式壓濾機和臥式螺旋卸料沉降離心機。通過離心脫水實現(xiàn)油、泥、水的三相分離，保證污泥達標外排。調質-機械分離技術是一種比較成熟的含油污泥處理技術，油的回收率較高。
2.2 溶劑萃取工藝
溶劑萃取作為一種用以除去污泥所夾帶的油和其它有機物的單元操作技術而被廣泛研究，溶劑包括丙烷三乙胺、重整油和臨界液態(tài)CO2等。油類從污泥中被溶劑抽提出來后，通過蒸餾再把溶劑從混合物中分離出來，可進行循環(huán)使用。經萃取后，大多泥渣都能達到BDAT（美國環(huán)保局按指定的示范有效技術的處理標準）要求，回收油則用于回煉。
張秀霞等介紹了一種使用三氯甲烷溶劑萃取-蒸汽蒸餾處理含油污泥的工藝試驗。用三氯甲烷將污泥溶解，經攪拌和離心后回收萃取液。含有殘余重油和溶劑的污泥，進入下一步蒸汽蒸餾處理。采用該方法，含油污泥的脫油率可高達90%以上，比單一的溶劑萃取和直接蒸餾處理效果好。
但是，由于萃取劑價格較高，且處理過程中有一定的損失，較高的成本阻礙了該技術的應用。目前溶劑萃取法的關鍵問題在于開發(fā)性價比合理的萃取劑。
2.3 高溫裂解工藝
高溫裂解工藝是指含油污泥在絕氧條件下加熱到一定溫度（一般為450℃左右，甚至更高），使烴類物質在復雜的水合和裂化反應中被分離出來，并冷凝回收。該工藝對含油污泥處理得比較徹底，處理后的高溫污泥的含油率可減少到0.01%（100mg/kg），可以直接填埋或拋灑。
高溫裂解與常見的帶壓過濾、離心作用和細菌處理等工藝相比具有以下優(yōu)點：
（1）由于高溫裂解設備與其它工藝的生產設備類似，因此可利用現(xiàn)有的部分生產設備，對其進行一定的改造后就能滿足要求；
（2）在常規(guī)的工藝處理過程中，易揮發(fā)有機組分會溢出到大氣中，而高溫裂解工藝通過冷凝對烴蒸汽加以回收，使污泥中的油（烴）類物質回收率較高；
（3）高溫裂解工藝的整個過程在一個密閉的環(huán)境下進行，減少了外圍設備受污染的幾率，并且占地面積相對較小。高溫裂解工藝的缺點是熱消耗大、投資較高。
2.4 生物處理技術
生物處理技術是目前比較有效的一種含油污泥處理技術，也是今后含油污泥處理的發(fā)展方向之一。生物處理的主要原理是微生物利用石油烴類作為碳源進行同化降解，使其完全礦化，轉變?yōu)闊o害的無機物質（CO2和H2O）。微生物降解可以按過程機理分為2個方向：一是向油污染點投加具有高效油污降解能力、自然形成并經選擇分離出的細菌、化肥和一些生物吸附劑；二是曝氣，并向油污染點投加含氮、磷的化肥，以刺激污染點微生物群的活性。Sudarat等采用原位生物修復技術研究了微生物對煉油廠含油污泥的處理能力。向含油污泥中加入培養(yǎng)好的菌種與營養(yǎng)物質，經過55d和120d后，原來含油量高（99.2g/kg）的污泥的含油率分別下降了83.5%和90.2%。
生物處理技術操作方便，作用持久，無二次污染，處理成本低，已在國外得到廣泛的商業(yè)化應用，并將成為未來含油污泥無害化處理的主要方式。由于目前仍存在著菌種選擇困難，處理周期長，對環(huán)烷烴、芳烴、雜環(huán)類處理效果差，對高含油污泥難適應等問題，生物處理技術在我國尚未得到進一步的推廣應用。
3 含油污泥資源化利用技術
3.1 含油污泥固化技術
固體處理是通過物理化學方法將含油污泥固化或包容在惰性固化基材中的一種無害化處理過程，以方便污泥的運輸、利用或處置。所用的化學固化劑分為有機和無機兩大類，有機系列包括脲醛樹脂、聚酯、環(huán)氧乙烷、丙烯酰胺凝膠體、聚丁二烯等，無機系列有水泥及近年開發(fā)的磷石膏等。固化技術是指在含油污泥中加入固化劑，使之發(fā)生穩(wěn)定的、不可逆的物理化學反應，固化其中的部分水分和有毒物質，并使其有一定強度，以便堆放、儲存和后續(xù)處理。
理想的固化產物應該具有良好的機械性能和抗浸透、抗浸出、抗干濕、抗凍、抗融等特性。固化劑的作用是將含油污泥中的有害物質（污油、有害氣體等）固定或封閉在惰性物質中，大幅降低有害物質的滲透能力和溶出率。
水泥固化試驗研究表明，水泥的投加量越大、固化時間越長，固化物的硬度越高，但增容比較大，可以通過減少水泥的投加量控制增容比和pH值。固化浸出液測試結果表明，除pH值稍超出 標準外，浸出液中石油物質、懸浮物、COD濃度都能滿足 工業(yè)廢水排放標準的要求，將固化產物作為建筑材料和進行填埋也都可以滿足環(huán)保的要求。
固化處理是一種較為理想的含油污泥無害化、減量化處理技術，近年來對該技術的研究受到重視。但固化后的污泥堆放占用了大面積土地，造成了資源的浪費，且加入有機固化劑可能帶來二次污染。因此，只有將固化后的污泥進行資源再利用，才能從根本上解決污染問題。
3.2 含油污泥用于注水井調剖
含油污泥與地層有良好的配伍性，同時具有較好的憎水親油特性，可將其用作調剖劑。利用含油污泥中的泥組分、油組分，采用化學處理方法，加入適量的各種懸浮劑、分散劑和增粘劑，能使懸浮于其中的固體顆粒延長懸浮時間、增加注入深度，提高封堵強度，同時使油組分分散均勻，形成均一、穩(wěn)定的乳狀液。由含油污泥配制成的乳化懸浮液調剖劑被用于油田注水井調剖，在地層中到達一定的深度后，受地層水沖釋及地層巖石的吸附作用，乳化懸浮體系分解，其中的泥質吸附膠瀝質和蠟質，并通過它們粘聯(lián)聚集形成較大粒徑的團粒結構，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。通過優(yōu)化施工工藝，可使含油污泥只封堵住高滲透地帶，而不污染中、低滲透層。
3.3 含油污泥生產建筑材料
將含油污泥作為原料，采用一定工藝可生產建筑材料，用于鋪設路面或墻體以及筑壩等。該技術可以較徹底地解決含油污泥對環(huán)境的污染，并能產生一定的經濟效益，是近年來含油污泥資源化再利用和無害化處理的一個研究方向。
研究表明含油率為6%～8%的污泥摻入煤粉可作燒磚的燃料，或者摻入適當?shù)闹嘉镔|如煤、鋸末、油等可生產型煤。油底泥、浮渣熱值很高，并含有Al(OH)3等物質，污水處理過程中常用的混凝劑，如：Al2(SO4)3、PAC等，按不同比例摻入粘土制成磚坯進行焙燒，制得磚的抗壓強度符合 相關標準的要求。
4 結語
含油污泥因其處理難度大而成為困擾石油工業(yè)發(fā)展的難題之一。由于各地區(qū)含油污泥成分不同，應該積極尋求多種處理途徑，徹底解決含油污泥的污染問題。調質-機械脫水、生物處理、固化處理等技術實現(xiàn)了含油污泥的減量化和無害化，綜合利用技術則進一步實現(xiàn)了資源的回收利用。隨著國內外對環(huán)境保護要求的不斷提高和含油污泥處理技術研究的不斷深入，資源化處理已成為含油污泥處理技術的主要發(fā)展目標。
