油田含油污泥處理處置技術發展及應用

李 琳

（北京機電院高技術股份有限公司，北京 100027）

油田含油污泥處理處置技術發展及應用

李 琳

（北京機電院高技術股份有限公司，北京 100027）

介紹了油田含油污泥的特征、來源，以及國內外相關法規政策和標準規范的制定情況；分析了含油污泥處置技術的主要研究進展和應用現狀；對我國油田含油污泥處理處置技術提出了發展建議。

油田含油污泥;處理處置技術;發展建議

1 引言

在油田的開采過程中，油田污水處理系統和原油生產儲運系統會產生一種水包油（O/W）、油包水（W/O）交叉乳化、相互溶解、油泥互相吸附的極其穩定的懸浮體系，即含油污泥。

油田含油污泥體積龐大，其中勝利油田每年產生的含油污泥就在1.0×105噸以上，大港油田每年產生含油污泥約1.5×105噸，大慶油田每年產生含油污泥近1.43×105噸，遼河油田年產污泥（浮渣）5.8×105噸[1]。若不加以處理而直接排放，不但會占用大量寶貴的土地資源，還會改變土壤結構和性質，加速土壤中營養成分的流失，抑制植物對養分的吸收。而且，油田含油污泥中含有豐富的有機物、鹽類以及氮、磷、硫等營養物質，若直接排入或在降水的作用下流入地表水體，有機物和氨氮將大量消耗水體中的氧，導致水體富營養化，嚴重影響水生生態系統的平衡。此外，油田含油污泥含有銅、鋅、鉻、汞等重金屬，以及病原菌、寄生蟲（卵）、多氯聯苯、二英、放射性核素等難降解的有毒有害物質，其中的有機化學物質很多均具有致癌、致突變、致畸作用，不但會對環境造成污染，還會導致很多致命疾病，威脅人體健康。在長期的油田開發和石油開采過程中，油田含油污泥已經造成了周邊地區土壤、水體、大氣的嚴重污染，并成為國內外亟待解決的一大難題。

2 油田含油污泥來源及特征

由于油田所處的地質構造多樣，以及石油成分、油田開采工藝、污水處理工藝、污水水質、油泥來源、管理操作水平的差異，造成了油田含油污泥組成成分的復雜性，除了含有大量老化原油、蠟質、瀝青質、膠體、固體懸浮物、細菌、鹽類、酸性氣體、腐蝕性產物等，還包括生產過程中投加的大量凝聚劑、緩蝕劑、阻垢劑、殺菌劑等水處理劑，因此對生態環境和人體健康的危害極大，并且處理難度極高，成為油田開采及石油化工工業中的主要污染源[2-4]。油田含油污泥含油量高，一般在10%～50%，油分的存在形式可分為可浮油、乳化油、溶解油，其中乳化油占絕大部分，是含油污泥黏度大、脫水難的主要原因。

國內外研究人員普遍將油田含油污泥的來源分為三種：1）原油開采產生的含油污泥；2）油田集輸過程產生的含油污泥；3）煉油廠污水處理場產生的含油污泥[5]。原油開采過程中產生的含油污泥主要來源于地面處理系統，由采油污水處理過程中產生的含油污泥、污水凈化處理中投加的凈水劑形成的絮體、設備及管道腐蝕產物和垢物、細菌（尸體）等組成，一般具有含油量高、黏度大、顆粒細、脫水難等特點[5-6]。在油田集輸過程產生的含油污泥主要包括接轉站、聯合站儲油罐、沉降罐、污水罐、洗井水回收罐中的罐底油泥以及鉆井、作業、管線穿孔過程中產生的落地油泥，含油較多，顆粒細密，雜質較少，碳氫化合物（油）含量極高[7]。煉油廠污水處理場的含油污泥主要來源于浮選池浮渣，占總量的80%，此外還有部分隔油池底泥、原油罐底泥等，此三者俗稱“三泥”。此類含油污泥組成各異，通常含油率在10%～50%，含水率在40%～90%，同時伴有一定量的固體[8]。

3 國內外油田含油污泥法規標準

3.1 法規政策

油田含油污泥的處理一直是困擾油田的一大難題。世界各國對于油田含油污泥的環境監管，也制定了不同的體系和辦法。美國環保總署（USEPA）將石油冶煉行業產生的油田含油污泥明確劃入危險廢物名錄（40 CFR §261.31：F037，F038；40 CFR §261.32：K169，K170），并制定了較為完善的含油污泥處理法規，如《資源保護和回收法令》（Resource Conservation and Recovery Act）、《危險和固體廢物修正案》（Hazardous and Solid Waste Amendment），以及《美國環保總署按指定的最佳示范可用技術的處理標準》（Best Demonstrated Available Technology，BDAT）。英國環境總署也在其頒布的《技術指南》（Technical Guidance WM2）中，將石化行業產生的罐底淤泥等列為“明顯有害類”（Absolute hazardous entries）物質。加拿大和澳大利亞等國均針對油田含油污泥的環境管理也出臺了相應的政策法規。

在含油污泥處理處置及資源化利用方面，國外也根據處理方式的差異，對其中的油類含量進行了相應的規定。如，填埋和筑路作為目前國外處理處置含油污泥的兩個主要的終端方式。為了防止其中油分對周邊環境產生不良影響，避免人類健康和生態受到損害，各國對填埋和筑路污泥中的油含量進行了如下規定：美國和法國規定填埋污泥中油類含量不得超過2%，筑路污泥中的油類含量不得超過5%；加拿大用于填埋的污泥油類含量的指標上限值也為2%。

在我國，2008年8月制定并施行的《國家危險廢物名錄》中明確規定石油開采和煉制過程中產生的油泥為危險廢物（HW08）。《國家清潔生產促進法》和《固體廢物環境污染防治法》也分別從環境保護、維護正常生產和回收能源的角度出發，要求必須對含油污泥進行無害化、資源化處理。此外，根據國家發展計劃委員會、財政部、國家環境保護總局、國家經濟貿易委員會四部委2003年2月28日聯合制定并于2003年7月1日起施行的《排污費征收標準管理辦法》：“對以填埋方式處置危險廢物不符合國家有關規定的，危險廢物排污費征收標準為每次每噸1000元。” 由于油田含油污泥屬于危險廢物范疇，因此當其未經處理而直接填埋時，每噸油田含油污泥將收取1000元的罰款，這將大大增加企業的生產成本。在降低成本的經濟利益驅動下，將有利于促進含油污泥的資源化和無害化處理處置技術的開發和推廣。

3.2 標準規范

在國外，有關環境保護的大部分規定均以法律法規的形式出現，故有關含油污泥環境污染及控制標準的數量不多。根據中國標準化研究院國家標準文獻共享服務平臺的現有數據資料，以“oily sludge”為關鍵詞，僅搜索到國外標準1項，即：1985年美國海軍頒布并實施的《USER’S GUIDE FOR THE HANDLING， TREATMENT& DISPOSAL OF OILY SLUDGE》（NAVY NAV P-916-1985）。

我國也頒布了適用于油田含油污泥的標準，但數量也非常有限。根據中國標準化研究院國家標準文獻共享服務平臺的數據資料，迄今為止，我國已經制定并頒布的專門針對油田含油污泥的國家或行業標準也僅有1項，即國家能源局頒布并于2012年3月1日開始實施的《油田含油污泥處理設計規范》（SY/T 6851-2012）。此外，在我國制定的其它標準中也有涉及含油污泥的條款。《農用污泥中污染物控制標準》（GB4284-1984）對用于農業的含油污泥中的油含量規定了控制限值，要求土壤中的礦物油最高允許含量不得超過0.3%。

總體而言，從相關標準所涉及的內容來看，我國油田含油污泥標準體系仍不完善，處理處置及污染防治的相關標準制定嚴重不足，缺少采用不同處理處置和資源化方法時對油田含油污泥含油率及其他污染控制指標的限值規定。此外，石油開采和煉制過程中產生的油田含油污泥雖已明確列入危險廢物并按危險廢物進行管理，但《危險廢物填埋污染控制標準》（GB18598-2001）和《危險廢物焚燒污染控制標準》（GB18484-2001）卻未對油田含油污泥的油含量規定控制限值。標準體系的不完善使實際生產過程中的油田含油污泥的環境管理及污染控制缺乏統一、規范的科學依據和技術指導，從而加劇了油田生產和環境保護之間的矛盾。

4 油田含油污泥處理處置技術介紹

目前，國內外處理油田含油污泥的方法一般有：調質—脫水法、萃取法、固化法、高溫處理法（包括干化焚燒、化學熱洗、熱解析、熱解等）、低溫冷處理法、生物處理法（包括地耕法、堆肥法、生物反應器法）、微波處理法、超聲波處理法、調剖法等[3、9]。每種處理方法都有各自的優缺點和適用范圍（見表1）。而且由于油田含油污泥成分復雜，其物理化學性質和生物化學性質也存在差異性，因此，在實際應用中，處理處置單位要以此為基礎并結合自身的經濟技術條件來加以選擇處理方式。

一般來說，當含油污泥含油率較高時，宜選用熱化學洗滌、焦化技術、焚燒技術，而含油率較低時，則適宜采用生物處理技術、固化技術等。此外，還可以根據實際情況，選用調剖、熱解以及制備建材和橡膠填料等技術。但從國內外已有的含油污泥處理處置實用工程來看（見表2），在眾多的處理工藝中，化學熱洗工藝和調質—機械脫水工藝發展已經成熟，因此該法運用最為廣泛，處理效果也最為可靠[5]；焚燒、生物處理技術雖也有個別工程采用，但應用并不廣泛；由于萃取法尚未突破降低溶劑成本的技術瓶頸，很難實現大規模的工業化應用，故采用率也不高；而一些新型的技術，如電化學法、超臨界水氧化法等還處于實驗室研究階段，尚未得到實際應用。

表1 國內外含油污泥處理處置技術對比表[5，10-19]

5 含油污泥處理處置技術的應用

從20世紀70年代初期開始，美國、日本、俄羅斯等發達國家就開展了對含油污泥處理處置技術的研究，在對含油污泥組成、結構及特性研究的基礎上，開發出了多種有效的含油污泥處理工藝，從單純的蒸氣加熱氣提到使用溶劑、蒸氣、熱水超聲波等方式的聯合處理工藝，處理工藝逐步復雜，處理效果日漸改善。經過多年的發展，國內外均出現了一些涉及含油污泥處理處置的企業，但由于含油污泥種類和性質的復雜性，相應的處理技術和設備也呈現多元化趨勢（見表3）。

表2 國內外含油污泥處理處置工程列表

表3 國外油田含油污泥處理處置列表

我國的含油污泥處理處置技術研究始于20世紀80年代末，與國外相比起步較晚，但技術發展較快。目前國內獲得采用的處理技術有調質-機械分離、焚燒技術、固化技術和萃取技術等。由于我國在油田環境保護方面起步較晚，典型的含油污泥資源化和無害化處理處置模式及技術體系還很不完善，沒有形成成熟、徹底的處理技術路線，目前大部分工作依然停留在實驗室研究階段[19]。

目前國內的研究較多集中在單一含油污泥處理技術上，并開展了油泥、油砂治理和綜合利用技術的研發工作，但對分離出油后剩余的仍含有一定油類物質的泥渣處理研究還很少，對油田含油污泥中重金屬和放射性物質的去除研究不足，亦缺少對高附加值的深度處理和利用技術的深入探索，加之處理成本普遍較高的問題尚未解決，因此許多已能在國外成功運用于實際工程的高效技術在國內仍不能被廣泛采用，致使國內的含油污泥處理處置程度普遍偏低。時至今日，很多油田和石化企業仍僅是將含油污泥存放在防滲池中或直接覆土填埋[5，20]。而且國內開展油田含油污泥處理處置的大部分是油田或石化廠等石油石化單位，專門從事或涉及該領域業務的企業卻并不多（見表4），國內市場還遠未發育成熟。

表4 國內油田含油污泥處理處置列表

6 發展建議

6.1 完善相關法規標準，加強油田含油污泥污染環境管理

目前，我國在石油開采環境管理、油田含油污泥污染防控方面依然薄弱，應加快出臺相關的政策法規和標準規范，并不斷加以完善，制定相應的配套措施，以提高其指導實際工作的針對性和可操作性。

6.2 從單一處理模式轉向多技術聯合處理模式，優化處理效果

含油污泥處置一般僅選用單一的技術很難使其達標，根據實際需要，往往將幾種技術聯合應用可提高處理效果或實現更好的綜合利用。因此，含油污泥處理應從最初單一的處理模式逐漸轉向多技術聯合處理模式，如熱化學洗滌 + 超聲波處理聯合工藝、熱化學洗滌 + 生物處理聯合工藝等，同時新工藝亦將是今后的主要研究方向之一。

6.3 開展油田含油污泥中重金屬和放射性物質去除研究

目前油田含油污泥中放射性危害尚未引起足夠重視，針對有害金屬元素去除的研究也較少，應在今后的工作中予以充分重視。加強油田含油污泥利用的安全風險性研究，并制定詳盡的放射性和有害金屬元素的去除技術導則和最高容許含量標準，以降低其危害性和風險性，提高其為后續資源化利用的可行程度。

6.4 加速含油污泥處理技術專利成果轉化

根據SooPat中國專利數據庫的現有數據[21]，到目前為止，我國在含油污泥處理方面已公布并審查通過了300余項專利，其數量較多，甚至超過了除美國以外的其它發達國家。但是，相關專利技術的成果轉化程度卻不高，大部分尚未通過工程應用而轉化成實際生產力。因此，我國在具有實用價值的相關技術研究方面有待進一步加強，并加速含油污泥專利技術成果的轉化。

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Development and Application of Oily Sludge Treatment Technology in Oil Field

LI Lin

X703

A

1006-5377（2014）05-0052-05