含油污泥间接热解吸处理后的再利用

王晓东 李玉善 田　敬

（辽宁华孚环境工程股份有限公司）

含油污泥间接热解吸处理后的再利用

王晓东 李玉善 田敬

（辽宁华孚环境工程股份有限公司）

利用长庆油田第三采油厂6 000 t/a规模的间接热解吸含油污泥处理厂实际运行后的产物渣土对不同植物进行了种植实验和掺混制砖实验，以产物渣土的成分分析为理论基础，以种植实验中植物的成活率和制成砖的抗压强度为依据，证明了利用渣土、本地黄黏土、农家有机肥土按5∶3∶2比例调配的混合土壤可以供作物正常生长；5%比例渣土含量的普通烧结红砖的抗压强度满足建筑制砖技术要求。对含油污泥经过高温间接热解吸后的渣土用作植被种植、建筑制砖的最终处置方式进行可行性探讨，为含油污泥的“无害化”“资源化”的处置方式进行了初步探究。

间接热解吸；含油污泥；渣土；种植；烧结制砖；处置方式

0　引 言

油田含油污泥被列入《国家危险废物名录》中，以往由于传统处理技术限制，经处理后的含油污泥经检测仍属于危险废物范畴［1］，其成分对植被作物的毒害性依然较大，无法对其进行植被种植利用；若利用其制砖，由于砖的抗压强度不够而无法使用［2］。根据《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》要求，需要到专门的危险废物集中处置设施、场所进行处置。国际上通常将总石油烃（TPH）＜2%（质量百分比）作为含油污泥土壤无害化的指标。我国尚没有明确界定含油污泥无害化指标，但国家环境保护部颁布的HJ 607—2011《废矿物油回收利用污染控制技术规范》中明确了含油污泥处理后含油量2%（质量百分比）的最高限值，黑龙江省颁布的DB23/T 1413—2010《油田含油污泥综合利用污染控制标准》也规定了含油率2%（质量百分比）以下的产物渣土可以用来铺路和垫井场。

1　含油污泥常规处理技术

目前油田含油污泥最终处置方式，依据不同的处理工艺技术而不尽相同［3］。常规含油污泥处理技术如热化学洗油、蒸汽吹脱、超声波空化、萃取等技术处理含油污泥的产物渣土中总油含量仍高达2%～5%，生物毒性依然很强，即便掺混正常土壤和肥料也无法使作物存活生长［4］；若采用该产物渣土制砖，也会由于含油量过高，烧制过程中的烧失量过多，导致砖出现蜂孔和变形严重的现象，抗压强度达不到要求［5］；传统焚烧的方法处理含油污泥是一种比较彻底的方法，其产物渣土中残余的含油率可以达到农业用土壤标准3‰，但焚烧方法不能对含油污泥中的原油进行回收，而且焚烧过程中又会产生大量的SOX、NOX等有毒的大气污染物，现国家已经明确5%含油率以上的含油污泥不能直接焚烧，需要强制预先进行资源化回收［6］。生物法处理含油污泥较为彻底，一般可以达到GB 4284—84《农用污泥中污染物控制标准》，生物法缺点是只能处理含油率3%～5%以下的含油污泥，对于高含油污泥效果不明显，而且处理时间周期较长［7］，也不能回收含油污泥中的原油而造成资源浪费，而且成本较高，对温度、土壤成分条件要求也非常苛刻，难以大范围推广；含油污泥用于油田调剖回注地层技术，由于是将含油污泥重新回注地层，因此从最终处置效果上看，较为彻底，但存在地层污染的潜在风险，而且油田调剖需求用量有限，不可能完全消化所有含油污泥。由于采用高温间接热解吸处理油田含油污泥是在无氧和缺氧条件下进行，避免了大量SOX、NOX等有毒气体的产生，不仅可以回收含油污泥中的大部分原油，而且产生的渣土中残余的有害成分非常低，随着间接高温热解吸技术逐步成熟地应用到油田含油污泥处理领域，利用该技术处理油田含油污泥后的产物渣土如何合理处置，是否可以采用除填埋、铺路、垫井场方式以外的其他综合利用处置方式，目前受到国内外环保产业界人士普遍关注和重视。

2　间接热解吸处理含油污泥的产物渣土

目前，据实地调研，国内采用螺旋推进式间接热解吸技术处理油田含油污泥的实例工程在长庆油田首次应用。本文利用长庆油田第三采油厂间接热解吸处理装置对清罐含油污泥和井场落地含油污泥进行间接热解吸处理，考察了产物渣土对不同植物的种植效果和掺混制砖效果。

产物渣土的物质成分决定着最终的处置方式，矿物成分含量、有机质，重金属含量、残余的石油烃、浸出毒性成分含量、p H值、含水率等因素都直接影响植被作物生长及建筑制砖质量。就上述影响因素分别进行探讨。

2.1重金属含量

对长庆油田第三采油厂含油污泥处理厂高温间接热解吸处理后的含油污泥渣土进行了成分分析，发现经热解吸后的渣土中，重金属含量均低于GB/T 25031—2010《城镇污水处理厂污泥处置制砖用泥质》、CJ/T 309—2009《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》和GB 4284—84《农用污泥中污染物控制标准》。含油污泥经热解吸处理后渣土中的重金属含量实测值与制砖、农业泥质限值的对比见表1。

说明长庆油田第三采油厂含油污泥（主要为罐底泥、井场落地含油污泥），经过高温间接热解吸后的产物渣土中重金属的含量可以满足制砖和农用的要求。

2.2浸出毒性分析

含油污泥经热解吸处理后渣土的浸出毒性实测值与危险废物限定值的对比见表2。

表1　含油污泥热解吸处理后重金属含量与标准限值对比　mg/kg

表2　含油污泥热解吸处理后浸出毒性监测　mg/kg

结果表明：长庆油田第三采油厂含油污泥经过高温间接热解吸处理后，产物渣土浸出液浸出毒性低于GB 5085.3—2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》的限值。

2.3总石油烃含量

对长庆油田第三采油厂含油污泥处理厂高温间接热解吸处理后的含油污泥渣土进行了成分分析，发现经热解吸后的渣土中，TPH含量为0.37%～0.87%，而根据GB/T 25031—2010《城镇污水处理厂污泥处置制砖用泥质》、CJ/T 309—2009《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》、GB/T 23486—2009《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》、GB 4284—84《农用污泥中污染物控制标准》中矿物油的浓度限值均为0.3%，由于渣土中石油烃的含量也非常低，因此采用掺混稀释的办法可以将这种渣土中石油烃含量降至0.3%以下而达到种植和制砖要求。

2.4常规成分分析

经检测，长庆油田第三采油厂含油污泥经间接热解吸处理后的产物渣土中，SiO2含量58.02%，Al2O3含量9.88%，CaO含量7.00%，MgO含量1.84%，TiO2含量0.445%；成分与普通黏土成分十分相似，可以替代部分黏土来烧制普通建筑砖，检测方法采用GB/T 14506—2010《硅酸盐岩石化学分析方法》中规定。由于经过高温热解吸处理后，渣土经加湿抑尘后的含水率实测值为9.99%，p H值为8.6～9.0，这两个指标也均满足烧结制砖要求。含油污泥经热解吸处理后渣土的含水率与酸碱性见表3。

表3　含油污泥热解吸处理后渣土的含水率与酸碱性

3　渣土处理方式

考虑到当地黄土高原黄黏土丰富，但地表植被稀少，生态系统比较脆弱的特点，考察制砖与种植两种处置方式具有实际意义。

3.1掺混制砖

GB/T 25031—2010《城镇污水处理厂污泥处置制砖用污泥》规定了用于制砖的城镇污水处理厂污泥泥质的指标，其中制砖泥质含水率要求＜40%，p H值要求5～10，对于含油污泥处理后的渣土用于制砖的泥质指标，目前国内尚无明确标准和相关规定。以往由于油田含油污泥处理技术相对落后，即便经过如热洗、撇油、脱水等传统工艺处理，产物泥渣仍达不到制砖要求。其中最主要的是含油、含水、烧失量等指标不符合基本制砖要求。导致烧制出的砖变形，外观颜色、机械强度等都不能满足要求。随着间接热解吸技术开始应用于处理油田含油污泥，而利用间接热解吸技术处理后的产物渣土比传统热洗技术处理后的渣土含油量更低，经过间接热解吸技术处理后的渣土含油量更低，总石油烃含量最高不超过2%，从长庆油田第三采油厂含油污泥厂实际运行数据看，含量为0.37%～0.87%。

利用长庆油田第三采油厂含油污泥经间接热解吸处理后的产物渣土制砖，将渣土与传统制砖的黄土、黏土、原煤掺混烧制普通红砖，掺兑比例为5%和10%（质量百分比）。并抽样检测样品砖的抗压强度，检测依据GB 5101—2003《烧结普通砖》。含油污泥经热解吸处理后渣土的掺混制成砖的抗压强度见表4。

表4　含油污泥热解吸处理后渣土掺混制砖的抗压强度

结果显示，5%掺混率砖样的抗压强度和外观也优于常规不掺混的砖样，推测原因是由于经热解吸处理后渣土颗粒度更细小，能填充黄土、黏土、原煤间的细小空隙，使砖块更结实。另外，经热解吸处理后渣土中由于含有部分炭粉，仍具有部分热值，虽然发热量很小，可以节省原煤量有限，但更重要的是在窑中烧制时可与掺混在砖坯中的原煤产生协调效应［8］，使制成砖更坚固。含油污泥经热解吸处理后渣土的发热值见表5。

表5　含油污泥热解吸处理前后热值对比　MJ/kg

3.2植被种植

由于长庆油田地处黄土高原，当地属于北温带半干旱内陆性季风气候，降水稀少，年平均降水不足400 mm，因此，渣土种植实验采用的是比较普遍的多花黑麦草、抗旱性较强的沙棘和当地非常普遍的冰草作物为考察对象。分别考察多花黑麦草籽的发芽率和沙棘、冰草移栽成活率。含油污泥经热解吸处理后渣土的种植成活率见表6。

表6　含油污泥热解吸处理后种植植物的成活率

从表6各植物的成活率看，当地的冰草更适应渣土种植，其次是多花黑麦草和沙棘。三种植物的成活率均高于常规要求的60%，说明经过配比的混合渣土，表观上其种植效果与当地普通地表土相似。唯一区别在于，由于经过高温热解吸后，渣土中的有机质养分比当地地表土还少，需要补充适当的有机质肥料供作物吸收，因此添加了适当的农家有机肥。渣土、当地地表土、农家有机肥土壤最佳配比为5∶3∶2（体积比）。

4　结 论

本文讨论了含油污泥通过间接热解吸技术处理后净化渣土，可以满足掺混制砖用土要求，掺混当地地表土和农家肥后还可以满足植被生长要求，证明了间接热解吸处理含油污泥的可行性和先进性，并为含油污泥处理后产物渣土的最终处置提供了一条可行的路线，也为含油污泥深度处理及资源化利用与处置，以及相关标准及规范的制定提供了参考依据。

本文仅针对陕北当地非农业作物的成活率作为对植被生长无害化的评价依据，但没有对农业经济作物的果实、根、茎、叶、花等植物有机体的有机烃毒性残留及对食物链中的人畜机体影响方面做深入研究，因此无法界定含油污泥渣土中残余石油烃对当地生态彻底实现无害化的临界含量值，建议开展相关研究工作。

［1］ 朱文英，唐景春，王斐，等.油田含油污泥污染与国内外处理、处置技术［J］.石油化工应用，2012，31（8）：1-8.

［2］ 马宪军，于明，孙建华.污泥制砖存在问题浅析［J］.砖瓦，2013，8：51-52.

［3］ 蒙美进，李慧.苏北油田含油污泥处理技术研究与应用［J］.节能与环保，2014，19（4）：54-57.

［4］ 张学佳，纪巍，康志军，等.石油类污染物对土壤生态环境的危害［J］.化工科技，2008，16（6）：60-65.

［5］ 俞锐，周水根，左明，等.污泥直接制砖的可行性再分析［J］.浙江建筑，2009，26（9）：62-64.

［6］ HJ 607—2011废矿物油回收利用污染控制技术规范［S］.

［7］ 许增德，张建，侯影飞，等.含油污泥微生物处理技术研究［J］.生物技术，2005，15（2）：61.

［8］ 杨肖曦，李晓宇，程刚，等.含油污泥与煤共热解特性的研究［J］.西安石油大学学报（自然科学版），2012，27（5）：82-85.

（编辑 王薇）

10.3969/j.issn.1005-3158.2015.06.013

1005-3158（2015）06-0046-04

2014-11-25）

王晓东，1998年毕业于中国石油大学（华东）应用化学专业，现在辽宁华孚环境工程股份有限公司从事环保技术研究工作。通信地址：陕西省西安市未央区凤城五路海逸国际B2403，710018