含油污泥處理技術方案

李忠衛 李朝廷

(無錫雪浪環境科技股份有限公司)

0 引 言

含油污泥主要來源為油田和煉油廠，產生點可能來自開采、輸送、煉制和污水處理等工序。煉油廠污水處理過程中隔油池、氣浮池等設施產生大量含油污泥和浮渣，一般也稱為含油污泥。根據《國家危險廢物名錄》(2016版)，此種含油污泥屬于廢礦物油和含礦物油廢物(HW08)，含水率大于80%，處置不當可能留下隱患，污染環境。

1 含油污泥處理難點及現狀

1.1 含油污泥處理難點

煉油企業含油污泥與其他企業污水處理廠產生的污泥有根本區別，含油污泥處理存在的難點主要如下[1-3]。

1)成分復雜。含油污泥是由黏土、有機物、絮凝物、細菌及其代謝產物、無機鹽類等組成，還包括生產過程中投加的絮凝劑、緩蝕劑、阻垢劑等藥劑，總體表現為組分種類多，成分復雜。

2)脫水困難。含油污泥的性質十分穩定，屬于多相體系的懸浮乳化物，黏度大，脫水難。煉油廠產生的含油污泥含水率高，一般在80%以上，由于水合作用和顆粒的帶電性，使其形成相對較穩定的分散體系，體系破穩十分困難[4]。

3)臭味大。含油污泥會產生氨、硫醇、硫化物、硫醚等惡臭物質，在儲存、轉運和處理過程中易無組織散發，在設計和設備選型過程中需要考慮設施的密閉性能，避免產生二次污染。

4)安全隱患大。含油污泥產生的揮發性烴與空氣混合可能形成爆炸性氣體，如果設計運行不當，有較大安全隱患，因此防爆是項目工藝選擇中需要重點考慮的問題。

1.2 含油污泥處理技術現狀

含油污泥處理技術種類較多，包括溶劑萃取、機械分離、微波、填埋、焚燒、裂解、化學熱洗、固化等處理方法，各種方法均有其優缺點和適應性。目前應用較多的方法有機械分離、焚燒、熱裂解、化學熱洗等。

1)機械分離。其實質是通過調質、壓濾、離心、冷凍等方法使含油污泥中的油、水、泥三相分離。常見技術有調質-機械脫水、離心回收、壓力驅動電脫水、凍融法等技術[5]。其中，應用較多的調質-機械脫水工藝簡單、投資小，缺點是尚沒有普遍適用的調質處理劑，針對不同的含油污泥，需要單獨篩選合適的調質劑，篩選工作量較大。

2)焚燒。焚燒工藝技術具有處理速度快、能源利用率高、減量化程度高等突出優點，因而被世界各國認為是處理含油污泥的最佳實用技術之一[6]，該技術的主要不足之處是過程難以控制，不同的含油污泥焚燒工藝參數要及時調整和修正。且處理成本較高，主要體現在助燃和尾氣凈化兩方面。因此，大規模處理含油污泥還受到一定限制，已建焚燒設施存在閑置現象[7]。

3)熱裂解。熱裂解是有機物在缺氧的情況下加熱分解，溫度一般控制在500℃左右，含油污泥被轉化為氣、液、固三相，固相主要是殘渣和無機物，液相主要是水和熱解油，氣相則是CO2、揮發性烴類物質等。該技術能夠徹底處理含油污泥，且油氣和殘渣均能回收利用，因此，日益受到重視，得到較多應用[8-10]。

4)化學熱洗。主要是將含油污泥加水稀釋后再加熱，同時投加一定量化學試劑反復洗滌，使油從固相表面脫附或聚集分離，化學試劑的篩選和使用是化學熱洗工藝的關鍵。該技術在美國、英國、荷蘭及加拿大等國得到廣泛應用。由于該方法能耗低，費用低，在我國目前研究和應用較多。但其缺點主要是油氣資源無法回收，且處理不徹底，還產生了新的廢水處理問題。

2 技術方案

2.1 處理對象及目標

針對某石化廠污水處理站均質池產生的含油污泥，提出了“調質機械脫水+干化減量化+熱裂解”的組合工藝。其中，熱裂解工藝能夠實現含油污泥中油品的回收，同時使凈化干渣滿足SY/T 7301—2016《陸上石油天然氣開采含油污泥資源化綜合利用及污染控制技術要求》[11]。

本次處理的含油污泥是原水質凈化廠煉油均質池、氣浮池等已關停報廢的設施內積存的含油污泥，其主要污染物為石油類物質和部分生產過程中帶入的少量重金屬。擬處理的含油污泥含水率約為85%。同時，對含油污泥進行了浸出毒性試驗，結果表明浸出液重金屬含量均低于GB 5085.3—2007《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》，且普遍低于檢出限，僅鎳、鋅和硒被檢出。

2.2 調質機械脫水

均質池物料中的含油污泥等顆粒，由于均質池和氣浮池已關停報廢，含油污泥含水率偏低，因此處理前進行混合稀釋，稀釋至含水率95%再進行處理，通過加藥絮凝后形成更大的絮凝團，絮凝團通過含油污泥泵導入三相臥螺離心機，正常運行狀態下，處理后含油污泥以泥餅形式排出暫存于噸袋中準備進行下一步處置，脫水后固相的含液率為75%～80%。

采用臥式螺旋離心機對油性含油污泥進行調質處理時，有如下優點：①通過離心沉降完成固液分離，由于沒有濾網，避免了堵塞情況發生；②臥式螺旋離心機占用空間小，安裝簡單，脫水效果受含油污泥絮凝程度影響較小，并可通過調節設備的差轉速、液池深度等操作參數來調整運行工況，從而改善產品的出料質量和要求，采用全密閉設備，車間環境好。

調質機械脫水工藝流程見圖1。

圖1 調質機械脫水工藝流程

2.3 干化減量化

經過調質機械脫水后的泥餅采用干化工藝使泥餅中水分得以大幅去除，達到大幅減量化處置的目的，亦滿足后續熱裂解工藝的進料要求。

本項目以高溫蒸汽作為熱源，采用了傳導給熱的換熱模式，初始物料含液率最高可達到80%，通過造粒的滾軸及盤式干燥機的盤面，使含液率高的物料干燥至設定的含固率。

熱傳導干燥模式效率高，無需采用干泥返混流程，可一步將含液率75%～85%的含油污泥直接干燥至含固率65%～70%。在含油污泥快速干燥的同時，相比較傳統的干燥方式，蒸發效率可提高1.5～2倍，干燥處理消耗的時間僅為30%左右，節能且降低運行成本。相比較單一熱對流干燥方式，無干泥返混和擠壓塑性處理工序，處理含油污泥效率高。干化減量化工藝流程見圖2。

圖2 干化減量化工藝流程

2.4 熱裂解

含油污泥熱裂解技術是在隔氧、高溫條件下將蒸餾和熱分解融為一體，將含油污泥轉變成三種相態物質，有機物在缺氧加熱情況下分解為相對分子質量較高的液體(焦油、煤油、芳香烴等)，液相以常溫燃油、水為主；氣相為甲烷、二氧化碳等。固相為無機礦物質與殘炭。在工業生產中，熱裂解又稱干餾、熱分解或焦化，是比較成熟的工藝過程。廣泛用于生產木炭、煤干餾，石油重整和制造碳等方面。

干化后含油污泥中水分降至40%以下，通過車載式抓斗送入進料緩沖斗中，通過設置在緩沖斗底部的定量給料器計量后輸送到進料刮板機中，由刮板機提升送入熱裂解室間接加熱到450～600℃，固相中的含油組分得以蒸發冷凝分離。

熱裂解工藝流程見圖3。

圖3 熱裂解工藝流程

2.5 尾氣凈化系統

本項目尾氣經過冷凝、除塵、低溫等離子去除VOCs、氧化除烴后達到GB 31571—2015《石油化學工業污染物排放標準》、GB 16297—1996《大氣污染物綜合排放標準》后排放(非甲烷總烴120 mg/m3，顆粒物20 mg/m3)。

尾氣凈化系統見圖4。

尾氣凈化工藝的主要設備有：冷凝器、多管旋風器、布袋除塵器、低溫等離子設備、氧化除烴、引風機等。

圖4 尾氣凈化系統

3 運行結果

本項目于2016年12月開始，共處理約2 000 m3含液率為85%的含油污泥，根據運行結果，本項目綜合處理成本約為1 500元/m3(約1 071元/t)，大大低于危廢處置企業的收費(約3 500元/t)。具體運行結果見表1。

表1 各工段運行結果

干化減量化的含油污泥外觀呈黑色，其碳含量并未降低，但含水率已大大降低，不再具有流動性，但仍有一定黏性；熱裂解處理后的含油污泥外觀呈灰白色，說明其含碳量已大大降低，污泥不再具有黏性，粉碎至一定細度后，具有粉塵顆粒物的特性。

均質池含油污泥處理前后各組分變化情況見表2。

表2 均質池含油污泥處理前后對比一覽

處理后的凈化渣中石油類物質低于0.01%，符合SY/T 7301—2016《陸上石油天然氣開采含油污泥資源化綜合利用及污染控制技術要求》，且滿足GB 36600—2018《土壤環境質量 建設用地土壤污染風險管控標準(試行)》第一類用地篩選值要求[13]，即石油烴類含量小于826 mg/kg。本項目回收油品量約為100 t。

含油污泥處理前后浸出液中重金屬污染物的檢測結果見表3。

表3 含油污泥處理前后浸出液重金屬檢測結果

mg/L

*GB 5085.3—2007《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》標準。

經檢測，處理后的均質池含油污泥浸出液中重金屬含量符合GB 5085.3—2007《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》標準。

4 結 論

綜上所述，通過本項目采取的“調質機械脫水+干化減量化+熱裂解”工藝處理后，可有效實現含油污泥的減量化和無害化，處理后的含油污泥石油類物質含量低于 0.01%，符合SY/T 7301—2016《陸上石油天然氣開采含油污泥資源化綜合利用及污染控制技術要求》，且滿足GB 36600—2018《土壤環境質量 建設用地土壤污染風險管控標準(試行)》第一類用地篩選值要求，浸出液重金屬含量符合GB 5085.3—2007《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》標準，工藝技術有效，經濟上可行。