含油污泥處理解決方案
技術(shù)支持
油田和煉油廠的污水處理系統(tǒng)以及原油生產(chǎn)儲運系統(tǒng)會產(chǎn)生大量含油污泥。目前我國每年產(chǎn)生的含油污泥總量達(dá)500余萬t。隨著大多數(shù)油田進(jìn)入中后期開采階段，采出油中含水率越來越高，含油污泥量還會繼續(xù)增加。本文將敘述含油污泥的特性、危害，目前主要的處理方式，以及根據(jù)現(xiàn)有條件，對可能提出的技術(shù)方案進(jìn)行敘述。
1 含油污泥的性質(zhì)和危害
含油污泥成分極其復(fù)雜，主要由乳化油、水、固體懸浮物等混合組成，其成分與地質(zhì)條件、生產(chǎn)技術(shù)、污水處理工藝、污水水質(zhì)、加藥種類、排污方式以及管理操作水平有關(guān)。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，屬難過濾性污泥，又由于其顆粒細(xì)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(zhì)；煉油廠污泥還含有大量苯系物、酚類、芘、蒽等有毒物質(zhì)。
含油污泥直接外排會占用大量土地，其含有的有毒物質(zhì)會污染水、土壤和空氣，惡化生態(tài)環(huán)境；直接用于回注和在污水處理系統(tǒng)循環(huán)時，會造成注水水質(zhì)下降和污水處理系統(tǒng)的運行條件惡化，對生產(chǎn)造成不可預(yù)計的損失；同時大量石油資源被浪費。含油污泥已被列入《 危險廢物目錄》中的含油廢物類，《 清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》和《固體廢物環(huán)境污染防治法》也要求必須對含油污泥進(jìn)行無害化處理。因此，無論是從環(huán)境保護(hù)、維護(hù)正常生產(chǎn)還是從回收能源的角度出發(fā)，都必須對含油污泥進(jìn)行無害化、資源化處理。
2 含油污泥的處理技術(shù)
含油污泥處理以減量化、資源化、無害化為原則，故雖然目前的處理方式有很多，但較具發(fā)展前景的應(yīng)該是以下四種技術(shù)：調(diào)質(zhì)-機(jī)械分離、生物處理、固化處理和綜合利用技術(shù)。下面逐一介紹這四種技術(shù)。
2.1 調(diào)質(zhì)-機(jī)械分離技術(shù)
濃縮、化學(xué)調(diào)節(jié)（即調(diào)質(zhì)）、脫水是含油污泥處理系統(tǒng)必不可少的三個環(huán)節(jié)。高含水量的含油污泥不能直接進(jìn)行機(jī)械脫水操作，必須 行調(diào)質(zhì)；通過調(diào)質(zhì)-機(jī)械分離，使含油污泥實現(xiàn)油-水-泥的三相分離。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，而污泥的調(diào)質(zhì)則是通過一定手段調(diào)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(yù)處理操作。
調(diào)質(zhì)要根據(jù)含油污泥的性質(zhì)、脫水機(jī)械的性能和濾餅的后續(xù)處理方法等因素選擇合適的調(diào)節(jié)劑。研究發(fā)現(xiàn)，無機(jī)絮凝劑中，PAC的效果較好；有機(jī)絮凝劑中，陽離子型聚丙烯酰胺（PAM）由于具有正電荷中和與吸附架橋的雙重作用，絮凝效果比非離子型聚丙烯酰胺（CPAM）好。有機(jī)和無機(jī)絮凝劑都有投加量適度的問題，投加量過大會使污泥比阻升高，水分難以去除。經(jīng)絮凝處理的含油污泥，加入合適的助濾劑CaO可降低污泥的比阻。
脫水的關(guān)鍵是通過解吸附和破乳來降低含油污泥中油的含量。因此，含油污泥的調(diào)質(zhì)，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(diào)節(jié)劑等，同時輔以加熱等強化手段，以改善污泥的脫水性能。有人發(fā)明了通過調(diào)質(zhì)-機(jī)械脫水工藝回收油的專利技術(shù)：通過投加表面活性劑、稀釋劑（葵烷等）、電解質(zhì)（NaCl溶液）或破乳劑（陰離子或非離子）、潤濕劑、pH值調(diào)節(jié)劑等，并輔以加熱減粘（較佳為50℃以上）等調(diào)質(zhì)手段，實現(xiàn)了油-水-泥三相分離。
機(jī)械脫水主要技術(shù)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(zhì)兩面產(chǎn)生壓差，使固體顆粒被截留而水分通過。目前國內(nèi)主要使用板框壓濾機(jī)和帶式壓濾機(jī)，而國外廣泛使用的是帶式壓濾機(jī)和臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)。集污泥濃縮、油水分離于一體的三相臥螺沉降離心機(jī)是今后含油污泥處理設(shè)備的發(fā)展方向。帶式壓濾機(jī)在使用中取得較好的脫水效果，調(diào)質(zhì)污泥依次經(jīng)過重力區(qū)、楔形區(qū)、中亞區(qū)和高壓區(qū)，脫除油和水，脫水后的泥餅外運。
2.2 生物處理
對于經(jīng)過石油提取處理的剩余含油污泥，部分微生物可以將其中的石油和有機(jī)物降解，轉(zhuǎn)化成無害的CO2、H2O等，同時增加土壤腐殖質(zhì)含量，其處理方式包括堆肥處理法、土壤耕作法、微生物降解等。堆肥和土壤耕作法都需要較長的處理周期，同時受到地理、社會的影響，一般不是首選的處理方法。本文主要介紹生物處理技術(shù)。
含油污泥組成成分復(fù)雜，其中多為難降解有機(jī)物。在生物處理過程中，石油降解菌的培養(yǎng)時間長，難度大，生長條件不容易控制。目前大多數(shù)方法是通過添加N、P等營養(yǎng)物質(zhì)刺激油污土壤或污泥中的土著微生物的活性，強化生物降解過程。但由于土著微生物生長緩慢、數(shù)量有限，這種普通強化的效果并不顯著。
為了縮短含油污泥堆肥處理的周期，提高處理效率，近年來，以添加微生物菌劑和營養(yǎng)液為主要手段的生物強化預(yù)處理技術(shù)被應(yīng)用到含油污泥的生物處理中。生物強化技術(shù)中采用的微生物菌劑可以來源于原處理體系，也可以來源于其它途徑得到的高效烴類降解細(xì)菌。這些微生物經(jīng)過馴化、富集、篩選、培養(yǎng)達(dá)到一定數(shù)量后，可投加到含油污泥處理體系中。
然而經(jīng)過文獻(xiàn)調(diào)研，所需時間較長仍是生物處理法的限制條件。例如某文獻(xiàn)中，在使用經(jīng)過馴化的高效菌種的條件下，對含油污泥好氧消化，仍需24天才使污泥含油率從18%降至8.8%。另一個研究中，強化菌種將含油污泥從含油23g/kg降低到10.1g/kg需要4d，然而需要經(jīng)過60天，才能達(dá)到排放要求。
在含油污泥的堆肥處理過程中，營養(yǎng)物質(zhì)都是不可或缺的因素。研究表明，當(dāng)?shù)孜镏?/span>C:N:P為300～100:10:1時，對石油烴類的生物降解較為有利。因此，在含油污泥生物穩(wěn)定化過程中通常要加入氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)
生物處理技術(shù)操作方便，作用持久，無二次污染（產(chǎn)物為CO2和H2O），處理成本低，已在國外得到廣泛的商業(yè)化應(yīng)用，并將成為未來含油污泥無害化處理的主要方式之一。但目前仍存在著選擇合適的菌種困難，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(yīng)等問題。
2.3 含油污泥固化
固化技術(shù)是在含油污泥中加入一定組分的固化劑，使其發(fā)生一些穩(wěn)定的、不可逆的物理化學(xué)反應(yīng)，固化其中的部分水分和有毒物質(zhì)，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(chǎn)物應(yīng)該具有良好的機(jī)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(zhì)（污油、有害氣體等）固定或封閉在惰性物質(zhì)中，大幅降低有害物質(zhì)的滲透性和溶出率。固化劑分有機(jī)固化劑和無機(jī)固化劑。有機(jī)固化劑包括脲醛樹脂、聚酯、環(huán)氧乙烷、丙烯酰胺凝膠體、聚丁二烯等。目前使用較多的是以水硬材料為主體的無機(jī)固化劑，如波特蘭水泥、波特蘭水泥混合物、磷石膏、河沙等。
含油污泥固化實驗表明，污泥、固化劑、促凝劑之比為4:1:0.01時，一般在1d內(nèi)達(dá)到一定的強度，3d后基本較硬，10d后基本達(dá)到較大硬度；污泥固化后，礦化度下降了46%，含油量從未固化時的40000mg/L降至0.4mg/L，硫化物含量僅為0.4mg/L，將固化產(chǎn)物作為建筑材料和進(jìn)行填埋都可滿足環(huán)保要求。
水泥固化實驗研究表明，水泥的添加量越多、固化時間越長，固化物硬度越高，但增容比較大，可通過減少水泥的添加量控制增容比和pH。固化浸出液測試結(jié)果表明，除pH稍大于 標(biāo)準(zhǔn)外，浸出液中石油物質(zhì)、懸浮物、COD含量都能滿足 工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)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(shù)，近年來對該技術(shù)的研究受到重視。但固化后的污泥堆放占用了大面積土地，造成了資金的浪費，且加入有機(jī)固化劑可能帶來二次污染。因此，只有將固化后的污泥進(jìn)行資源再利用，才能從根本上解決污染問題。
3 含油污泥處理技術(shù)方案
含油污泥的處理技術(shù)多種多樣，各種方法都有各自的優(yōu)缺點和適用范圍，但由于含油污泥成分復(fù)雜，沒有任何一種處理方法可以處理所有類型的含油污泥，因此含油污泥的處理應(yīng)根據(jù)含油污泥的特性，所需的處理程度，選用合適的方法進(jìn)行處理。
3.1 含油污泥組成的確定
含油污泥主要需要檢測以下指標(biāo)：
（1）基本指標(biāo)：pH、含砂率、含水率、含油率等（究竟含油率高于多少時，回收里面的油是可行的，還需要進(jìn)一步探討）。
（2）有機(jī)物的測定：有機(jī)物的含量、種類、濃度（與生物處理需要選用的菌種有關(guān)）。
（3）重金屬含量分析（Cd、Hg、Pb、Cr、As、Cu、Zn、Ni，如重金屬濃度超標(biāo)，需要采用固化的方法處理污泥）。
（4）一些基本的衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)（回用于農(nóng)田等時需要）。
指標(biāo)仍需要進(jìn)一步補充完善。
3.2 含油污泥的物化處理
3.2.1 原位修復(fù)
原位修復(fù)即在受污染場地就地處理污染物的修復(fù)方法。
原位修復(fù)主要是先在受油污染的場地表面噴灑化學(xué)藥劑（Osdex DEXtra，具體噴灑量需要進(jìn)一步確定g/m2）。
之后噴灑高效降解微生物（確定菌種及用量）
3.2.2 異位修復(fù)
異位修復(fù)即將含油污泥從受污染區(qū)域轉(zhuǎn)移到鄰近地點或反應(yīng)器內(nèi)，對其中的污染物進(jìn)行治理的方法。
對于含油量價高/含水量也較高的含油污泥，需要 行油-水-泥的三相分離。即調(diào)質(zhì)-機(jī)械分離技術(shù)。
在污泥中加入定量的化學(xué)物質(zhì)（Osdex DEXtra，具體加入量需要進(jìn)一步確定g/t或g/m3），以及其它化學(xué)物質(zhì)，如pH值調(diào)節(jié)劑、潤濕劑、破乳劑等（加入量需要進(jìn)一步確定），并輔以機(jī)械攪拌、翻動，實現(xiàn)油水-泥的分離。
視分離所得的油水混合物是否值得回收，選擇不同的方案（之后轉(zhuǎn)為含油廢水的處理，隔油氣浮生化等）。
3.3 含油污泥的微生物處理
含油污泥實現(xiàn)油水分離后，污泥部分含油量已經(jīng)較低，可以采用強化微生物處理方案，如投加高效含油污泥降解菌、或混入一定量的含油廢水生物處理階段產(chǎn)生的污泥（具有較強的降解能力）。
