含油污泥處理方法探討
技術(shù)支持
在石油的生產(chǎn)、運(yùn)輸和加工過程中都會產(chǎn)生一定量的含油污泥。1984年以前，國外煉廠排放的含油污泥大多采用地下填埋的方法處理，在美國大約有100個地下填埋處理設(shè)施。地下填埋是一種經(jīng)濟(jì)的處理方法，但對地下水和周邊環(huán)境會產(chǎn)生一定的污染。自從1984年美國將煉廠含油污泥規(guī)定為危險廢物以來，國內(nèi)外的研究人員進(jìn)行了廣泛的含油污泥無害化處理研究，如采用生物降解、熱解吸、溶劑萃取、焚燒及經(jīng)預(yù)處理后焦化處理等方法。
1998年原國家環(huán)保總局將含油污泥列入《國家危險廢物名錄》。2001年我國出臺了危險廢物貯存、填埋和焚燒的標(biāo)準(zhǔn)。2008版《國家危險廢物名錄》中將原油開采和加工業(yè)產(chǎn)生的含油污泥劃分為危險廢物。2011年國家環(huán)保部提出的“關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)危險廢物和醫(yī)療廢物監(jiān)管工作的意見”又明確要求到2015年，危險廢物產(chǎn)生單位的規(guī)范化管理抽查合格率達(dá)到90%。這給尚未完善相關(guān)治理技術(shù)和措施的石油開采和加工企業(yè)的發(fā)展帶來前所未有的壓力。由于產(chǎn)生含油污泥的工段不同，組成差別較大，處理方法也不盡相同。
本文分析了含油污泥的組成，通過實例介紹了含油污泥預(yù)脫水處理的工藝和效果，以及焦化、熱萃取、污泥干燥等含油污泥無害化處理技術(shù)的特點和存在的問題。
1 含油污泥的組成
原油開采和加工過程中產(chǎn)生的含油污泥主要是石油和石油產(chǎn)品在貯罐中沉積的罐底油泥和含油廢水處理過程產(chǎn)生的隔油池底泥、浮渣等。含油污泥主要含有水、油、固體物等，其中的油泛指各種有機(jī)物，包括多種有毒有害、難生物降解的物質(zhì)；固體物中含有多種金屬、催化劑粉末、土和泥沙等。通常原油加工規(guī)模為8Mt/a的煉廠，其廢水處理場每年產(chǎn)生的含油污泥量約5kt。含油污泥的含油率為1%～45%，含水率為44%～99%。
2 含油污泥的預(yù)脫水處理
通常含油污泥的含水率為80%以上，新產(chǎn)生的含油污泥含水率更高，有些高達(dá)99%，經(jīng)沉降濃縮分離后，含水率可降至92%～95%。含油污泥的體積與含水率有直接關(guān)系，當(dāng)含油污泥的含水率從99%降至95%時，含油污泥的體積只有原體積的20%；而當(dāng)含油污泥的含水率從99%降至80%時，含油污泥的體積只有原體積的5%。所以各企業(yè)都建有含油污泥濃縮和機(jī)械脫水的設(shè)施，最大限度地減少含油污泥的體積，以降低后續(xù)含油污泥無害化處理的成本。
目前一般采用沉降濃縮和機(jī)械脫水的方式對含油污泥進(jìn)行預(yù)脫水。經(jīng)沉降濃縮后可將含油污泥的含水率從99%降至94%～96%。機(jī)械脫水設(shè)備類型很多，主要有臥式離心機(jī)、板框壓濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)和疊氏螺桿機(jī)等。經(jīng)機(jī)械脫水后，含油污泥含水率可降至80%左右。
疊氏螺桿機(jī)是一種新型的污泥脫水設(shè)備，動力消耗只有臥式離心機(jī)的1/10，且維護(hù)簡單。江蘇思科尼恩環(huán)保科技有限公司、中國石化撫順石油化工研究院和中國石化荊門分公司合作，采用疊氏螺桿機(jī)對多種污泥進(jìn)行了預(yù)脫水試驗。
采用疊氏螺桿機(jī)對含油污泥脫水處理后，含油泥餅的含水率均低于80%。產(chǎn)生的濾后液的COD為269～487mg/L，SS小于80mg/L，不會對污水場水質(zhì)造成沖擊。這一結(jié)果與采用臥式離心機(jī)的含油污泥預(yù)脫水處理效果相當(dāng)。
3 含油污泥的無害化處理
3.1 焦化處理
早在20世紀(jì)70年代，國外就有煉廠將含油污泥和原料油一起送入焦化裝置，利用焦化過程的余熱使含油污泥經(jīng)高溫?zé)崃呀鉃榻够a(chǎn)物，固體物被石油焦捕獲并沉積在石油焦上，消除了煉廠含油污泥對環(huán)境的污染。20世紀(jì)90年代，中國石化多家企業(yè)開展了含油污泥和浮渣焦化處理的技術(shù)研發(fā)，目前已工業(yè)化應(yīng)用。
例如，某企業(yè)每年污水處理場產(chǎn)生15kt浮渣，將浮渣送入1.4Mt/a延遲焦化裝置進(jìn)行焦化處理。在高溫焦炭冷卻過程中，浮渣替代部分冷焦水進(jìn)入焦炭塔，浮渣加入量的多少以控制焦炭塔溫度不低于373℃為基準(zhǔn)，在高溫焦炭余熱的作用下，浮渣中的水和輕烴組分蒸發(fā)進(jìn)入焦化分餾塔，重組分及固體雜質(zhì)吸附在焦炭上成為焦炭揮發(fā)分和灰分。
浮渣焦化處理技術(shù)經(jīng)濟(jì)有效，但浮渣送焦化裝置前應(yīng)做好預(yù)處理:首先通過均質(zhì)設(shè)施降低因浮渣性質(zhì)不均勻給焦化裝置帶來的影響；其次是降低浮渣的含水率；第三是控制好浮渣加入量，不能因為摻煉浮渣而影響石油焦的品位和焦化分餾塔的正常操作。由于各煉廠的焦化處理能力和生產(chǎn)特點不同，有些企業(yè)的含油污泥只能得到部分處理，對于生產(chǎn)高品位石油焦的企業(yè)，則不能采用焦化裝置處理含油污泥，該技術(shù)的應(yīng)用存在一定的局限性。
3.2 熱萃取處理
熱萃取主要用于處理機(jī)械預(yù)脫水后的含油污泥，含油污泥含水率以70%～85%為宜。采用煉廠180～300℃的餾分油作為萃取油，以低壓蒸汽為熱源，按一定比例將萃取油和含油污泥混合，在強(qiáng)制循環(huán)條件下，用低壓蒸汽加熱萃取油和含油污泥的混合物。隨著混合物溫度的升高，物料開始破乳和脫水，水和部分輕組分從塔頂分出，油和固體物隨萃取油被送至沉降罐分離。脫出水送污水場處理，回收油在熱萃取含油污泥處理系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)利用，沉降罐底部固體物可直接送焦化裝置或循環(huán)流化床鍋爐處理，也可經(jīng)脫油干燥后送電廠綜合利用。
熱萃取含油污泥處理技術(shù)首先在中國石化洛陽分公司進(jìn)行了工業(yè)應(yīng)用。該企業(yè)含油污泥處理裝置設(shè)計處理能力為1m3/h，含油污泥首先經(jīng)過沉降濃縮預(yù)脫水和離心機(jī)預(yù)脫水，預(yù)脫水后的含油泥餅含水率為70%，含油率為15%，含固率為8%～15%。經(jīng)熱萃取處理后脫出水的COD小于1500mg/L，送污水場處理。產(chǎn)生的固體物為粉狀或濕粉狀，干燥程度可以控制，深度干燥時固體物類似飛灰，熱值為1910kJ/kg；輕度干燥時固體物類似濕粉，熱值為18000kJ/kg。裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)時可從每噸含油污泥中回收油110～140kg，固體物產(chǎn)量為預(yù)脫水后含油泥餅質(zhì)量的10%～20%。該工藝實現(xiàn)了含油污泥的無害化處理和資源化利用，已在中國石化多家煉廠得到應(yīng)用。采用該工藝處理含油率高的含油污泥時效果較好，輸送也流暢，但在處理含油率低的含油污泥時，有管路堵塞的現(xiàn)象。目前該工藝還處于完善階段。
3.3 剩余活性污泥干燥技術(shù)
剩余活性污泥干燥技術(shù)包括薄層干燥法、旋流干燥法、槳葉干燥法和轉(zhuǎn)盤干燥法等。干燥用的熱源有蒸汽、煙道氣和導(dǎo)熱油等。干燥后的固體物送至燃煤鍋爐焚燒。某企業(yè)每天產(chǎn)剩余活性污泥50t，含水率為80%～85%，剩余活性污泥干化處理裝置的設(shè)計能力為60t/d，產(chǎn)干泥0.4t/h。
以鍋爐的煙道氣為熱源對剩余活性污泥進(jìn)行干燥。用專用車輛將濕污泥卸在污泥儲料斗內(nèi)，然后由儲料斗底部的螺旋送料器將濕污泥連續(xù)、定量地送入干燥器，將鍋爐煙道氣通入污泥干燥器下部，兩者進(jìn)行強(qiáng)烈的沸騰狀態(tài)的傳熱傳質(zhì)，被迅速干燥后的污泥顆粒由氣流帶出干燥室，進(jìn)入旋風(fēng)分離器與布袋除塵器后被收集，干燥后的污泥進(jìn)入鍋爐制粉系統(tǒng)后，被送入燃煤鍋爐焚燒。經(jīng)旋風(fēng)分離器和布袋除塵器除塵后的廢氣經(jīng)過脫硫塔脫硫處理后由煙囪排入大氣。
該工藝存在的主要問題是系統(tǒng)啟停時干燥器出口溫度不易控制，布袋除塵器易損壞。污泥干燥系統(tǒng)的旋風(fēng)分離器有堵塞現(xiàn)象，造成裝置不能連續(xù)高負(fù)荷運(yùn)行。
4 結(jié)語
在原油開采和加工過程中，產(chǎn)生含油污泥的工段不同，性質(zhì)差別較大，需要進(jìn)行分質(zhì)處理。對于廢水處理過程產(chǎn)生的剩余活性污泥，因含油量很低，采用干燥法較合適，干燥后固體物送燃煤鍋爐焚燒，利用煙道氣作熱源的污泥干燥技術(shù)更有優(yōu)勢，污泥干燥產(chǎn)生的廢氣可與煙道氣一起進(jìn)入脫硫和除塵裝置進(jìn)行處理，降低處理成本，減少廢氣污染。對于浮渣和罐底油泥，可采取回收技術(shù)最大限度地回收其中的資源。焦化處理和熱萃取技術(shù)都可以實現(xiàn)含油污泥的資源化和無害化處理。
由于含油污泥處理的研究與開發(fā)起步較晚，各種處理技術(shù)均存在一定的問題，需要不斷研究完善。隨著國家法規(guī)要求的不斷提高，含油污泥處理越來越受到企業(yè)和地方環(huán)保部門的關(guān)注，期望今后在不斷的實踐中開發(fā)出經(jīng)濟(jì)性、操作性和適用性更好的含油污泥處理技術(shù)。
