川渝地區含油污泥和剩余固相資源化利用進展

江漢石油工程公司環保技術服務公司 劉鵬

涪陵頁巖氣示范區是國內首個大型頁巖氣田，在四川省有長寧-威遠頁巖氣示范區，2019年2月19日中國石化集團公司在川召開了“川渝地區頁巖氣鉆完井提速提效提產現場推進會”，一直以來川渝地區頁巖氣開采都是中國頁巖氣開采的主力軍。川渝地區對頁巖氣開采過程中產生的油基巖屑進行了清潔生產技術探索和應用，正在進行“減量化、無害化、資源化”研究，經過幾年的努力取得了較好的效果。

四川地區頁巖氣儲量豐富，頁巖氣資源量和可采資源量居全國第一。四川省以頁巖氣為主的天然氣開采已成為我國能源安全的重要支撐。四川省提供了幫扶等保障措施，多次組織專家和工作人員前往樂山綠之峰、廣陽環保、珙縣華潔、內江瑞豐等油基巖屑專業處理公司進行現場幫扶，幫助企業快速找準問題，少走彎路，加快項目建設和取證進度，實現四川省油基巖屑利用處置能力快速提升。近期，四川省新增油基巖屑綜合利用單位3家，新增利用能力20萬噸/年。截至目前，四川省油基巖屑利用處置總能力增至78萬噸/年，是第一輪央督時的6.3倍。

一、含油污泥、油基巖屑和剩余固相介紹

含油污泥是一個范圍非常大的術語，不同出處的定義可能有所不同，如在《陸上石油天然氣開采行業危險廢物環境管理指南》征求意見稿中，含油污泥就沒有包括油基鉆屑等物質。在《油氣開采含油污泥綜合利用后剩余固相處置利用技術標準》中，含油污泥是指頁巖氣開采過程中以礦物油為連續相配置鉆井泥漿用于油氣開采鉆井作業過程中產生的廢棄鉆井泥漿及巖屑。本文指的是后者。

油基巖屑也稱作含油巖屑和油基鉆屑，定義是以礦物油為連續相配制鉆井泥漿用于石油和天然氣開采所產生的鉆井巖屑。本文中的油基巖屑屬于上述含油污泥中的一種。

剩余固相指含油污泥綜合利用過程中產生的固態物質。油基巖屑通過熱脫附進行綜合利用后產生的固相就是一種剩余固相，在川渝地區稱作油基灰渣或者含油灰渣，在新疆拜城稱作還原土。

二、含油污泥危害介紹

油基鉆屑是在油氣田鉆井過程中產生的，含有石油類、重金屬、堿性鹽等毒性物質和機乳化劑、加重劑和絮凝劑等劇毒性物質的廢棄巖屑。油基鉆屑主要指頁巖氣開發水平段鉆井施工時油基泥回收利用過程中產生的含油鉆屑，該類廢棄物由基油（一般為O#柴油或者白油），鉆井液添加劑、親油膠體（主要為有機土、氧化瀝青、親油褐煤粉等）、石灰和加重材料等組成[1]。

油基鉆屑是進入國家危險廢物名錄的危險廢物。油基鉆屑含有萘、熒蒽、二苯并[a,h]蒽、芴、苯并[k]熒蒽、蒽、苯并[a]芘、苯并[a]蔥、菲等可致癌多環芳烴類化學物質，這些多環芳烴類化學物質難以被降解，易導致肺癌、皮膚癌和胃癌等疾病[2]。這些物質也會影響動物，如魚類，蟲類等生物的生殖發育，可能導致生物種類、生物密度及生物量下降[3]。油基鉆屑還含有鋇、鉻、銅、鎳、鋅、鉛等多種重金屬元素，吸入一定量有害物質，將影響人體皮膚、肺等多個器官的正常功能[4]。油基鉆屑長時間露天堆放時，污染將隨大氣循環擴散到更廣大的區域。總之，未經處理的油基鉆屑將會對周圍環境帶來嚴嚴重的污染，給當地民眾的生產生活帶來巨大危害，必須對其進行有效處理。

三、含油污泥綜合利用

目前，四川省正在使用的含油污泥綜合利用技術技術主要有化學熱洗、燃料化、熱解、蒸汽噴射、常溫溶劑萃取和微生物修復等，這些工藝主要被用于含油量為5%至30%的含油污泥的資源化回收利用，大部分為鉆采公司在井場進行綜合利用。

針對含油量小于5%特別是含油量小于2%的含油污泥，目前四川省主要采用回轉窯高溫焚燒、水泥窯協同處置、高溫裂解后焚燒殘渣作為水泥添加原料、固化-填埋、氣浮（熱浴）-萃取技術等進行處置利用，大部分危廢處置企業使用以上技術進行含油污泥的處置利用。

重慶涪陵區焦石鎮是重慶市進行油基巖屑處置的關鍵地點，以前有七個處理站，目前只剩兩個油基巖屑處理站，位于涪陵頁巖氣國家級示范區，對油基巖屑采用熱脫附技術。

（一）固化填埋

固化填埋是將含油污泥進行固化處理后進入危險廢物填埋場進行填埋處理。固化填埋能較大程度地降低含油污泥中有害有機物和一些離子對土壤的污染，減少了含油污泥對環境的影響和危害。但固化處理后的廢物綜合利用率較低，必須征用土地進行安全填埋，從而使土地的再利用價值降低。該技術的缺點也很明顯，并沒有從根本上解決無害化問題，反而處理中使用的固化藥成本高、占地面積大、污染隱患沒有根本消除，因此只有在處理量少時考慮選用。

四川省危險廢物處置中心包含固化填埋內容的項目都有一定數量的含油污泥填埋，對于固化填埋場的建設，四川省可以借鑒新疆的經驗。

（二）焚燒

焚燒是指含油污泥在有過量氧和助燃劑存在的條件下完全燃燒，從而實現減量化和無害化的過程，焚燒設備包括回轉窯和流化床焚燒爐等。一般來說，為了避免焚燒產生二次污染，焚燒處理需要嚴格控制一系列參數，如焚燒爐溫度應大于或等于1100℃、停留時間應大于2s等。

含油污泥經焚燒處理后，許多有機物會被直接去除，體積會大幅度縮小，從而實現減量化和無害化。但該方法對處理溫度以及回收裝置的密閉性要求很高，燃燒殘留物、逸出的氣體污染物等需要配套系列的煙氣凈化和除塵設備，進料前需要對含油污泥進行脫水處理，成本也會相應增加。

四川省建設的危險廢物處置中心基本上以回轉窯焚燒爐為主體設備，持證企業有成都興蓉、攀枝花中節能、內江瑞豐公司等公司，這些公司使用了該類工藝。

（三）水泥窯協同處置

水泥窯協同處置是一種新型危險廢物處置方法，是將含油污泥替代部分原料，利用水泥窯在進行水泥熟料生產的同時實現對含油污泥減量化和無害化處置的過程。該方法既能有效消除危險廢物的有害成分，也能免除殘渣的填埋需求，處置成本相對低廉。

水泥窯協同處置一方面對入窯含油污泥有一定的要求，包括其組成成分和穩定性，重金屬以及氯、氟、硫等有害元素的含量等。同時，水泥窯協同處置同樣需要對產生的廢氣等污染物進行處理，而生產的水泥產品也需要符合硅酸鹽水泥相關質量標準以及固體廢物相關標準。

四川省已在德陽一原環保、利森水泥進行水泥窯協同處置含油污泥試點，該試點采取分散聯合經營模式，已開始了持證經營活動。四川省還將有三到四家協同處置企業取得資質，如廣元海螺創業、內江星船城水泥等企業。

（四）高溫裂解

高溫熱解是在無氧或缺氧條件下對含油污泥進行高溫分解的一種處理技術，溫度比熱脫附工藝高，含油污泥中石油類物質的熱解過程會通過斷鏈反應和脫氫反應將較大分子的烴類轉化為較小的分子，從而實現減量化和無害化。

熱解過程會產生廢氣和固體廢物等污染物，目前四川省的含油污泥熱解處理一般是將熱解殘渣作為水泥添加原料，將熱解過程作為水泥窯協同處置的前置工藝。該工藝是將熱解廢渣按1∶6的比例將廢渣與鋼渣等進行混合，隨后運至水泥廠作為水泥原料加以資源化利用。使用熱解與水泥窯協同處置工藝的聯合技術處置，可以去除危險廢物的有毒有害成分，還可以充分利用殘渣的資源屬性，同時還有效解決了殘渣的處理處置問題。四川省現有持證企業中，內江瑞豐環保公司使用該類工藝[5]。

（五）氣浮（熱浴）-萃取

該工藝是將含油污泥加入攪拌池中，并在攪拌池內加入一定量的熱水、表面活性劑，經電加熱攪拌混合，從而將含油污泥中的油類物質溶解于溶液中，通過振動篩、離心機分離等方式回收高性能礦物油。萃取工藝回收的大部分高性能油可以直接外售給天然氣、石油鉆井平臺，實現了含油污泥中可回收油相的回收利用。經回收可利用油相后的剩余固相，其含油量一般小于1%，但按照目前的處置要求，該類剩余固相仍需按照危險廢物進行處理，處置費用較高。宜賓華潔環保公司使用了該類工藝[6]。

（六）熱脫附

熱脫附是在無氧條件下通過直接或間接加熱的方式將油基鉆屑中的柴油蒸餾，使油基鉆屑中的揮發性油分主要是柴油揮發，難揮發的油分及有機污染物發生熱分解，揮發的油汽經冷凝后回收利用，實現鉆屑與基礎油分離。按照加熱方式的不同，分為燃料加熱、電加熱、微波加熱等。主要目的是回收油進行資源化利用，目前的剩余固相油基灰渣采用的是水泥窯協同處置[7]。

重慶涪陵區焦石鎮兩個處理站對油基巖屑采用的是熱脫附技術，都是采用天然氣燃燒加熱。一號站屬于江漢環保，目前有一套熱餾爐和即將投產的六套旋轉爐，二號站屬于無錫勝清環保科技有限公司，目前有一套熔鹽爐和幾套旋轉爐。熱餾爐和熔鹽爐都屬于連續進料的熱脫附裝置，旋轉爐是間歇式熱脫附裝置。兩個處理站位于涪陵頁巖氣國家級示范區，雖然設備不同，但都是采用熱脫附工藝對油基巖屑進行處置利用，對分離出的熱脫附油進行回收利用，廢水經處理后回用于壓裂，含油灰渣目前進入水泥窯處置利用，實現了油基巖屑的安全處置與資源化利用。

（七）技術對比

對川渝地區六類綜合利用技術優缺點進行對比分析見表1，簡單對比了一些優缺點，提到了川渝地區的一些典型企業，以及備注了幾項處理工藝發展情況。六種技術都各有其特點，后三類技術能夠回收油，但是投資和耗能較大，需要結合地區以及經濟發展情況選擇處理工藝。

表1 川渝地區六類綜合利用技術分析表

四、剩余固相資源化利用

經處理和綜合利用后的含油污泥剩余固相還被用于鋪設井場和通井道路，作為工業生產原料，用于制磚、制水泥以及作為混凝土摻配料等進行處置利用。四川省制定了地方標準《油氣開采含油污泥綜合利用后剩余固相處置利用技術標準》征求意見稿，目前四川省正在推進含油污泥剩余固相的資源化利用[8-9]。

目前油基灰渣和油基巖屑都能進行水泥窯協同處置利用，但是潛在價值可能有所降低，產業化情況如四川億隆環保科技有限公司等企業將油基巖屑制成了水泥熟料。將油基灰渣鋪設井場和制備免燒磚，雖然工藝簡單、成本低，但是產品中仍含有機污染物，存在環境污染性。將油基灰渣制成燒結磚，能夠去除有機物，固結重金屬元素，但是能耗高、產品附加值低。江漢油田企業標準 Q/SH3140 0154—2017《 頁 巖氣田鉆屑資源化利用技術要求》的制定早已明確了涪陵等地區油基鉆屑和灰渣資源化利用的方向和標準[10-12]。

目前大宗固廢制備陶粒具有很大的市場，探索將油基巖屑灰渣制陶粒的研究，特別是制壓裂支撐劑的研究將更具有發展潛力，研究成功將會使油氣田開采形成一個物料循環過程，對生態環境具有積極影響，符合綠色發展理念。

五、結論與展望

含油污泥不僅是一種會污染環境、含有大量有毒有害成分的物質，同時也含有大量原油，是一種可利用的資源。目前川渝地區含油污泥的綜合利用技術已經基本做到無害化、減量化，但是相應的處理工藝仍需進一步發展。

新的資源化利用技術要想產業化還有許多工作要做，首先要解決二次生產中的污染問題，要開展新技術相關產品的質量和環境的綜合評價，產品在使用過程中需要環境跟蹤監測評價，目前剩余固相沒有進入危險廢物豁免清單，但是在資源化利用過程中可以申請豁免，盡量避免走先鑒定再利用的道路，并且新技術產業化發展可能對水泥廠的市場有沖擊，因此后期需要更加明確有利的政策依據。

總之，含油污泥和剩余固相資源化是環保發展的大勢所趨，企業需要考慮進一步改造、升級現有工藝，打破局限性。研究人員需要加強資源化利用基礎研究，盡可能提高附加值，使其產品更有競爭力。