含油污泥典型處理技術及研究應用

江浩芝

（廣東省環境技術中心，廣東 廣州 510308）

1 引言

含油污泥是石油和石化企業在開采、運輸、儲存等生產運營過程中產生的一種危險廢物，其成分復雜，主要由石油烴、水和固體懸浮物組成，其含量比例分別為30%～50%，30%～50%，10%～20%［1］，通常含有重金屬、鹽類、病原菌、苯系物、酚類和少量放射性元素等有害物質［2］，處理不當會污染水體和土壤。根據近年來全球石油產生情況統計，預計每年全球產生6 000 萬t 含油污泥，如今全球含油污泥累積量已超過10 億t，我國含油污泥每年的產生量已超過300 萬t［3-4］，其中，大港油田、延長油田、勝利油田每年含油污泥產生量分別達20 萬、20 萬、15萬t以上［5］。含油污泥逐年增加且無法妥善處置，對生態環境構成潛在風險，因此，實現含油污泥的有效利用和處置具有重要意義。

2 典型含油污泥處理技術及應用

根據處理方式和處理結果，含油污泥處理技術大致可分為2 類，即無害化處理技術和資源化處理技術。其中，焚燒法、固化法、生物修復法和超臨界水氧化法等屬于無害化處理技術，溶劑萃取法、熱解法、化學熱洗法、超聲波處理法、冷凍熔融法等屬于資源化處理技術［6］。雖然含油污泥處理技術種類多，但每種處理技術都有其優缺點，目前工程應用較多的為化學熱洗法、焚燒法和熱解法等［3］，本文針對這幾種典型處理技術進行分析。

2.1 化學熱洗法

2.1.1 原理介紹

化學熱洗法是指在含油污泥中加入一定比例的化學藥劑和熱水等，經乳化、溶解等反應將石油烴從污泥中洗滌剝離下來，再通過沉淀、旋流、氣浮等工藝將含油污泥分離成油、水、泥三相［7］。

2.1.2 研究及應用情況

化學熱洗法的處理效果受清洗劑、清洗溫度、時間、液固比、攪拌速度等因素影響。梁宏寶等［8］利用吉林油田含油污泥篩選出有利于三相分離的陰離子表面活性劑、非離子型表面活性劑及無機絮凝劑進行復配，在最佳工況條件下，含油污泥的脫油率達96.75%。王銀生［9］采用化學熱洗法處理長慶油田第二采油廠的含油污泥，研究發現當熱洗時間為40 min時，石油烴去除率可以達到85%以上，隨著熱洗時間增加，去除率趨于平緩。Chen 等［10］研究了塔河油田含油污泥在不同液固比條件下的清洗效果影響，發現當液固比為3 ∶1 時，殘油率最低且低于2%。章媛媛等［11］考察了攪拌速度對清洗效果的影響，實驗結果顯示，隨著攪拌速度增加，含油率逐漸降低，當速度大于30 r/min 后，含油率下降趨于平緩。

隨著環保要求越發嚴格，使用一種處理技術往往難以達標，近年來復合工藝的綜合使用成為含油污泥處理處置的發展新趨勢。早在20 世紀80 年代，美國、德國等國家就已開始使用化學熱洗結合脫水技術處理含油污泥，加拿大MG 公司、荷蘭GForce CE BV 公司的APEX 技術等都是利用化學熱洗法與其他技術相結合，從而更高效地處理含油污泥［12］。我國大慶油田第七采油廠在葡北9 號中轉站建設并投產含油污泥處理站1 座，采用“預處理+調質加熱裝置+離心機”工藝，處理清淤、洗井、壓裂作業等產生的污泥。投產后含油污泥處理規模為9 100 t/年，處理后污泥平均含水率為34.6%，平均含油率為1.65%，實現了含油污泥的有效處理［13］。

2.2 焚燒法

2.2.1 原理介紹

焚燒法是指將含水率低的含油污泥在有氧、高溫和助燃劑條件下燃燒，對有害物質進行深度氧化處理。焚燒法的優點是可以大幅度減少可燃性有機物，抑制有害重金屬溶出，消除細菌病毒等，并可回收產生的熱能，被國內外大多油田和煉油廠采用。同時也存在一定的缺點，比如容易造成二次污染（廢氣、飛灰和爐渣等），投資和運行費用較高，未能充分利用油泥中的資源等［5］。

2.2.2 研究及應用情況

污泥焚燒技術最早被應用于處理生活污泥，1962 年美國研發出第一臺焚燒鍋爐，隨后污泥焚燒技術逐漸受到德國、日本和瑞士等發達國家的重視。我國目前多數煉油廠也采用焚燒法處理含油污泥，如勝利油田的含油污泥運送至勝利發電廠焚燒，勝利發電廠從2007 年投產至2013 年累計焚燒含油污泥10 萬t，焚燒產生的蒸汽輸送至電廠發電，實現了資源的綜合利用。應用的爐型不盡相同，例如中國石油華北石化公司、四川石化公司、長嶺石油化工廠、安塞油田采用回轉窯焚燒爐，新疆油田采用機械爐排爐，燕山石化公司煉油廠采用流化床焚燒爐等，各種焚燒爐均運行效果良好［3，5，14］。

焚燒技術在實際操作過程中，除了考慮除油率情況，還需考慮焚燒過程中產生的廢氣是否能達標排放，廢渣等是否能無害化處理處置。劉玉麗［15］對水平固定爐床式焚燒爐處理含油污泥研究發現，焚燒后殘渣含油量可低至0.3%，殘渣量為3%～5%。根據姚軍等［16］研究可知，某煉油廠含油污泥聯合利用“干化+回轉窯焚燒”工藝處理，設計規模20 t/d，一燃室溫度控制在850～950 ℃，二燃室溫度控制在1 100 ℃左右，廢氣可達標排放。并不是所有的含油污泥類型都適合焚燒處置，比如劉磊等［17］為了解江漢油田含油污泥的處理處置問題，對油泥組分進行了基礎分析，發現江漢油田由于高含水、高含鹽、高腐蝕、低含油等特點，焚燒時需摻煤質量分數達60%時燃燒才較徹底，因此不適宜采用焚燒處理技術。

2.3 熱解法

2.3.1 原理介紹

含油污泥在無氧高溫條件下，相對分子質量較高的碳氫化合物直接斷裂或經二次裂解為小分子（輕組分），輕組分以氣態形式蒸發冷凝回收的方式稱之為熱解［7］。油泥的熱解技術溫度處于中低溫度的還原環境中，因此不易于二 英等有毒有害物質生成，還有利于回收石油質量品質的提高，也有利于重金屬等物質的穩定化作用。

2.3.2 研究及應用情況

鄭發等［18］對大慶油田高含油污泥的熱解特性進行研究，發現熱解終溫600 ℃、升溫速率30 ℃/min為最佳熱解工況，可使熱解渣達標排放，并獲得最大的油收率。劉強等［19］采用熱解反應器對延長油田含油污泥進行研究發現，氣體產率隨著溫度的升高逐漸增大，剩余固體含量隨著溫度的升高逐漸減少。為了完成含油污泥的深度處理，褚志煒等［20］設計了一種“干燥—熱解—焚燒”聯合工藝處理含油污泥，該工藝可完成含油污泥脫水、油氣資源回收和焦渣焚燒處理，分段完成含油污泥的處置工作，既實現含油污泥的深度處理，又可變廢為寶。

20 世紀90 年代初熱解法在國外迅速發展應用，主要適用于處理油含量大于20%的含油污泥。近年來，熱解法在我國也逐步打開了應用市場，如廣東某石化公司采用了自動化熱解設備，包括進料系統、熱解系統、出渣系統和安全監控系統。經熱解、冷凝、油水分離等工藝之后，鉆井鉆屑油泥和罐底油泥的原油回收率可達95%以上。根據浸出毒性測定報告，含油污泥經高溫熱解、分選后剩下的廢渣，其重金屬含量均低于相關浸出毒性鑒別標準值。該工藝適用原料范圍為半固態、固態含油污泥以及各種含礦物油廢物，其技術含量高，投資適中，工藝配置靈活，可獨立運作，可靠性高，處理效果好。

3 結語

含油污泥的處理處置問題已成為石化行業亟待解決的環境問題之一。做好含油污泥處理處置工作可以有效保護環境，提高環境效益、經濟效益和社會效益。我國含油污泥來源廣泛，組成復雜，處理難度較大，所適用的技術不盡相同，同時各處理技術也存在各自的局限性，因此，建議在實際應用過程中，結合含油污泥的不同特點，合理選擇適宜的處理技術，或聯合不同處理技術使用，以達到最佳處理效果。