含油污泥处理

作者:姜朝城赵东风

序

含油污泥是石油开采、运输、提炼和含油污水处理过程中产生的含油固体废物。一般污泥中含油量为10 ~ 50%，含水率为40 ~ 90%。我国石化行业每年产生80万吨罐底泥和罐底泥[1]，胜利油田每年产生65438+多万吨含油污泥，大港油田每年产生约15万吨含油污泥。含油污泥中含有苯系物、酚类、蒽、芘等大量具有恶臭的有毒物质[3]。含油污泥如果不处理，不仅污染环境，而且浪费资源。含油污泥的处理一直是困扰油田的一大难题。

1.含油污泥源

含油污泥的来源主要包括以下几种方式:

1.1原油生产产生含油污泥。

原油开采过程中产生的含油污泥主要来自地面处理系统。采油污水处理过程中产生的含油污泥，与污水净化处理中加入净水剂形成的絮体、设备和管道的腐蚀产物、水垢和细菌(尸体)一起构成含油污泥。这类含油污泥一般具有含油量高、粘度大、颗粒细、不易脱水的特点，不仅影响原油外输质量，而且难以达到注入水水质和排放污水的标准[4]。

1.2油田集输过程中产生的含油污泥。

胜利油田的含油污泥主要来源于油罐、沉降罐、污水罐、隔油池的污泥、炼油厂含油水处理设施、轻烃处理装置和天然气净化装置去除的油砂和污泥，以及钻井、作业和管道穿孔产生的落地原油和含油污泥[5]。当石油储存在储油罐中时，石油中的少量机械杂质、沙子、土壤、重金属盐、石蜡和沥青质沉积在罐底，形成罐底油泥。

中原油田污泥主要由初沉池、二沉池和洗井水回收池排出。含油污泥本身成分复杂，含有大量的老化原油、蜡、沥青质、胶质和固体悬浮物、细菌、盐类、酸性气体、腐蚀产物等。在污水处理过程中，要加入大量的混凝剂、缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂等水。

处理剂[6]。

在3-6年的油罐定期清洗过程中，罐底的含油污泥约占油罐容量的1%。罐底含油污泥的特点是烃(油)含量极高。根据调查和测试，发现油罐沉积物中约25%为水，5%为泥沙，约70%为烃类，其中沥青质占7.8%，石蜡占6%，污泥灰分4.8%[3]。

1.3炼油厂污水处理厂产生的含油污泥

炼油厂污水处理厂的含油污泥主要来源于隔油池底泥、气浮池浮渣、原油储罐底泥等。，俗称“三泥”。这些含油污泥成分不同，通常含油量为10% ~ 50%，含水率为40% ~ 90%，并含有一定量的固体。

2.含油污泥的危害

含油污泥是巨大的。如果不经处理直接排放，不仅占用大量耕地，还会污染周围的土壤、水体和空气，并伴有恶臭气体。污泥中含有大量的致病菌、寄生虫(卵)、铜、锌、铬、汞等重金属和盐。

以及多氯联苯、二恶英、放射性核素等难以降解的有毒有害物质。

3.常见的污泥处理方法

含油污泥处理的最终目标是减量化、资源化和无害化。常用的含油污泥处理方法:溶剂萃取法、焚烧法、生物法、焦化法、含油污泥调剖、含油污泥综合利用等。

3.1含油污泥脱水

含油污泥中的水有四种形式:游离水、间歇水、附着水[或地表水]和化学结合水。

含油污泥常用的脱水方法及效果见表1[7]。

表1常用含油污泥脱水方法及效果

脱水方法

脱水装置

脱水后的含水量%

脱水状态

浓缩脱水

重力、气浮、分离

心脏集中

95-97

近似糊状物

自然干燥法

自然干燥场与干燥

战场

70-80

泥饼

机械脱水

真空过滤

真空鼓

打碟机

60-80

泥饼

压滤

板框压滤机

45-80

泥饼

滚动过滤

滚动带式压滤机

78-86

泥饼

离心过滤

离心机

80~85

泥饼

干燥方法

10-40

粉状和粒状

焚化

0-10

灰色的

3.2含油污泥的调理

重力沉降脱水后的浓缩黑色粘稠含油污泥一般由水包油(O/W)、油包水(W/O)和悬浮固体* * *组成，属于多相胶体体系，成分复杂。因为含油污泥颗粒表面吸附的电荷相同，相互排斥，而且由于充分乳化，极难脱稳，导致油、水、污泥难以分离。需要加入改性剂使原油与固体颗粒分离，使油滴聚合，使原来的化学剂与固体杂质沉淀，实现油，

水和渣完全分离。

李凡秀研究了含油污泥的调理-机械脱水处理工艺。该技术的关键在于调理中使用的絮凝剂[8]、破乳剂和调节剂[9]的种类和用量的选择，脱水机械类型的选择和脱水机械运行参数的确定。

据悉，Jan Bock、Sanjay R Srivatsa、Aldo Corti等人[10]发明了含油污泥调理机械脱水采油专利技术:通过添加表面活性剂、稀释剂(如葵烷)、电解质(NaCl溶液)、或破乳剂(阴离子或非离子)、润湿剂(可增加固体颗粒表面与水的亲和力)和pH值，据相关资料显示，辽宁省盘锦市辽河油田锦州采油厂获得了一项调理含油污泥回收原油的专利技术[11]。

3.3萃取萃取法是利用“相似相溶”的原理，选择合适的有机溶剂作为萃取剂，将油从含油污泥中分离出来。

原油回收和利用的方法。黄树生等人采用多级分离萃取加一级热洗的方法处理含油污泥[12]，处理后的污泥可以达到农用污泥的排放标准，化学品可以循环使用。

超临界流体萃取技术是一种新的油泥萃取技术，正处于发展阶段。它通过高压使常温常压下的气态物质达到液态，并以此作为萃取剂。因为它的溶解度大，萃取剂容易回收和循环使用。常用的超临界流体提取剂包括甲烷、乙烯、乙烷、丙烷、二氧化碳等。这些物质临界温度高，临界压力低，原料廉价易得。它们是良好的超临界萃取剂，密度低，易于分离[13]。

目前，萃取法处理含油污泥仍处于试验发展阶段。萃取法的优点是含油污泥处理彻底，大部分石油类物质可以提取回收。但由于萃取剂价格昂贵，且在处理过程中有一定的损耗，萃取法成本较高，尚未实际应用于炼油厂含油污泥的处理。该技术发展的关键是开发高性价比的萃取剂。

3.4焚烧方法

预先经过脱水浓缩预处理的含油污泥被送至焚烧炉，在800 ~ 850℃下焚烧30分钟，焚烧后的灰渣需进一步处理。

我国大部分炼油厂都有污泥焚烧装置，污水处理厂的含油污泥是使用最多的废物，如长岭石化厂采用的顺流式旋转焚烧炉和燕山石化公司采用的流化床焚烧炉，在处理含油污泥方面都取得了很好的效果。目前我国焚烧炉的主要类型有:方箱、固定床、流化床、耙式炉或回转窑。

焚烧处理法的优点是污泥焚烧后几乎去除了各种有害物质，减少了对环境的危害，废物减容效果好，处理更安全。缺点是焚烧过程中产生二次污染，浪费了宝贵的信息。

3.5生物方法

水性污泥的生物处理技术主要包括原位耕作、堆肥和污泥生物反应器。主要利用微生物将含油污泥中的石油烃降解成无害的土壤成分。据资料报道，原位耕作会对土地和地下水造成一定的污染，因此在一些发达国家已经被叫停。

堆肥是将含油废物与适当的材料混合并堆放在一起，通过自然微生物降解石油烃的过程。堆肥方法有四种:堤式堆肥、静态堆肥、封闭式堆肥和容器堆肥。堆肥是一种有效的生物处理方法，含油污泥中烃类的半衰期约为2周。处理后的含油废物可以被掩埋或用于农田。

生物反应器是一种在营养培养基中稀释含油污泥使其变得浑浊的容器。由于生物反应器可以人为控制充氧、温度、营养物质等运行条件，因此烃类的生物降解速率比其他生物处理工艺更快。添加驯化的高效烃类氧化细菌可以加速烃类的生物降解。根据文献，当固体负荷为5%时，生物降解半衰期为5天。生物反应器法适用于含油污泥、含油土壤和含油钻屑。处理后，含油废物的液体部分可排入处理井(坑和池)或用于其他目的(如再利用)。固体部分可用于农田，生物反应器法也可用于石油工业废弃物的预处理，降低碳氢化合物含量，然后进行其他处理。

3.6炼焦方法

含油污泥中含有一定量的矿物油，主要由烷烃、环烷烃、芳烃、烯烃、树脂和沥青质组成。含油污泥的焦化处理是通过烃类在高温下的热裂解和热冷凝，产生液态油、不凝性气体和焦炭产品。

赵东风等人[14]使用平均含油率为69.46%，含水率为4.71%的含油污泥，在490℃，常压下进行60min的焦化反应。在此条件下，液体产品收率为88.23%，主要产品为汽油、柴油和蜡油。

3.7调剖技术

生产水中的含油污泥与地层具有良好的相容性，含油污泥作为基础原料。通过化学处理和添加适当的添加剂，使其中的固体颗粒悬浮，悬浮时间延长，注入深度增加，从而有效提高封堵强度，使油组分均匀分散，形成均匀稳定的乳状液。利用含油污泥制备的乳化悬浮调剖剂应用于油田注水井调剖。地层到达一定深度后，由于地层水的冲刷释放和地层岩石的吸附，乳化悬浮体系分解。其中的泥浆吸附胶体和蜡，通过它们形成粒径更大的“颗粒结构”，沉降在大孔隙中，减小大孔隙直径，堵塞高渗透带，增加注入水的渗流阻力，迫使注入水改变渗流。通过优化施工工艺，含油污泥只能封堵高渗透层，不会污染中低渗透层。作为调剖剂，处理后的含油污泥应满足以下技术指标:粘度低(≤0.3 Pa·s)，可泵性好；投加悬浮剂后，含油污泥悬浮性能好，沉降时间大于3小时。

在河南油田双河油田437块ⅱ4-6系列进行了含油污泥调剖试验，取得了较好的效果[15，16]。胜利油田桩西油田含油污泥调剖试验也取得了良好的效果[17]。

3.8其他方法

除上述含油污泥处理方法外，还有原位翻耕法、含油污泥固化法、化学破乳法、固液分离法等土地填埋技术[18]。含油污泥的综合利用一般是用含油污泥铺路、制砖、做蜂窝煤。国外还有含油污泥低温热解技术，溶剂和低频声波分离含油污泥的方法[19]。

4.各种处理方法的比较

①简单处理:含油污泥易于直接掩埋或固化后掩埋。含油污泥直接填埋是目前国内大多数油田含油污泥的主要处置方式，但这种方式不仅浪费了宝贵的能源，还可能导致环境污染。其中固化后填埋的方法可以减少对环境的危害，但大多达不到当前的环保要求。

②物理化学处理:各种物理化学处理方法多以回收原油为目的，因此主要适用于含油量高的含油污泥。处理过程中通常需要化学药剂，需要特殊的处理设施。处理过程复杂，成本高。原油的高价格和含油污泥排放的高排污费使得这种方法仍然具有吸引力。这种方法的缺点是采油不彻底，废水废渣中有二次污染物，仍需进一步处理或综合利用。此外，油田含油污泥产生广泛，多为间歇式，不同来源的含油污泥性质不同，限制了这种处理方法在油田的全面使用和推广。

(3)生物处理技术:由于生物处理法具有节能、投资少、运行费用低等优点，受到了国内外环保界人士的广泛关注和重视。含油污泥通过生物处理技术实现固液分离和除油，剩余残渣达到污泥排放标准。优点是无需添加化学药品，能耗少，环保。而土地栽培法和堆肥法需要大面积的土地，生物反应器法仍有废渣排放，处理时间长，操作复杂。

(4)焚烧法:焚烧必须在专门建造的焚烧炉中进行，这样可以彻底消除含油污泥中的有害有机物。如果不考虑燃烧热能的综合利用，就会造成能源的浪费。

⑤燃料化:燃料化是含油污泥中所含能量的综合利用方式，但不能从中提取原油。使用这种方法时，要从经济和环境两方面综合考虑。含油污泥的几种主要处理方法的优缺点列于表2。

表2含油污泥主要处理方法的优缺点比较

序列号

加工方法

应用领域

优势

劣势

1

简单处理

各种含油污泥

简单易行

污染环境，不能回收原油。

2

物理化学处理

含油量在5-10%以上。

泥

原油回收

联合利用

需要处理的装置需要加药，污水废渣还是要排的，处理成本高。

三

生物处理

各种含油污泥

节约能源，不需要化学药品。

处理周期长，原油无法回收。

四

焚烧含油量低于5-10%的含油污泥和含有有害有机物的污泥。

有害有机物得到彻底处理，

需要燃烧的装置通常需要添加助燃燃料，有废气无法回收。

原油

五

制造燃料和砖块。

各种含油污泥

综合利用，与

易于实施

原油无法回收，还有废气排放。

5.结束语

含油污泥主要来源于油田开采、油气集输和污水处理厂。含油污泥的处理技术有多种，每种方法都有各自的优缺点和适用范围。然而，由于含油污泥成分复杂，没有一种处理方法可以处理所有类型的含油污泥。含油污泥分级和分级处理方法是今后的主要研究方向。