污油泥处理技术研究进展

谭 林，杨发疆，谭 鸿，谷民和，焦文超

（中国石化西北油田分公司油田工程服务中心，新疆 轮台 841600）

1 污油泥的特点、来源及危害性

污油泥作为油田开发过程产生的剩余物，很少被人们所提及，可以说是“无人问津”。污油泥含有原油或单一的成品油，由于各种原因混入泥沙或其他杂质使有效油分难以分离和回收，含油率为20%～50%，含水率为40%～80%，高含水率、体积大、有毒有害成分含量高、热波性明显是污油泥的主要特点。

当前污油泥主要来源有：原油抽采过程因不可抗拒因素产生的废油泥；炼油厂原油储存、深加工过程产生的隔油池底泥、浮选浮渣和剩余活性污泥等废油泥；成品油储存过程产生的罐底油泥；被无机物、重金属等污染的油泥等。

石油不充分燃烧产生的有毒有害气体及粉尘是造成全球大气污染的主要来源之一，受到全人类的广泛关注，污油泥对自然环境的破坏比前者更为严重，其破坏范围更广，包括对大气、土壤、水体（河流、湖泊、地下水等）的污染，而且影响周期长，净化处理难度大，一定面积的污油泥污染对生态链的破坏是灾难性的，以污油泥堆放、填埋处理为例，占用大量耕地，并造成周围环境的污染，释放的有毒有害物质被动植物摄取后产生富集现象，通过食物链层层传递，最终危害人类健康，造成胎儿畸形、恶性肿瘤等疾病爆发式增长。人类对石油及其产物日益增长的需求，产生了数量惊人的污油泥，而且污油泥的无害化处理或无害化排放问题长期得不到有效解决，成为环境污染的潜在杀手。

2 当前我国污油泥存量及相关法律政策

2.1 我国污油泥存量分析

石油开采前钻井平台的废弃泥浆、压裂法石油开采过程的压裂废水、原油运输/深加工产生的含油污泥作为污油泥的主要来源，据可统计数据显示，仅辽河油田含油污泥存放量约20×104t，并且仍以5×104t/a 的速度增加，全国油气开采新产生的钻井废弃泥浆多达4×106m3/a，压裂废水107m3/a 左右，含污油泥6×106m3/a。如果以2015年我国原油产量2.15 亿吨，2016 年仍将维持在高位计算，考虑这些原油的深加工、储存等环节，污油泥的产量是空前的，由此可见，我国的污油泥高效处理在当前环境治理背景下的紧迫性。

2.2 我国有关污油泥处理的法律、法规

在我国，由于重工业起步较晚，在原油开采前期，技术的落后与社会大发展之间的矛盾，导致对原油的需求出现严重的供需失衡，多年以来只是追求原油产量的增加，忽视了污油泥的无害化处理，同时相关法律、法规的不完善更是造成了污油泥的肆意排放，而且对环境已经造成不可逆转的破坏。虽然我国有关污油泥的治理研究和管理政策起步较晚，但是近年来通过借鉴发达国家有关污油泥处理的相关法律、法规和扶持政策，先后出台了符合我国国情的污油泥管控法律、法规和行业标准，在一定程度上推动了我国危险废物管理走向环境友好的发展之路。

2008 年新修订的《国家危险废物名录》及其通则包含了对污油泥危险废物的鉴别标准，并对污油泥的收集、存放、转运、处理等环节制定了详细的技术规范。

2010 年，随着多种污油泥处理技术走向成熟，我国陆续对污油泥危险废物法律、法规和行业标准进行完善，提出污油泥综合治理和资源化利用的理念。国家有关污油泥处理法律、法规、行业标准的完善推动了地方有关污油泥处理标准的发展，以黑龙江省为例，在DB23/T 1413-2010《油田含油污泥综合利用污染控制标准》中指出，处理后的污油泥用于铺设油田井场和相关运输公路时石油类含量不大于2000 mg/kg、pH 值≥6、含水率不大于40%，并强调此标准只适用于黑龙江省及大庆油田的特定环境，地方标准的出现更是促进了污油泥的高效利用，使得污油泥处理标准实现从国家层面到地方的立体化完善。

3 当前污油泥处理技术分析

石油化工产生的一系列衍生品长期服务于社会的各行各业，石油的综合利用率在化石能源中居于高位，但是废弃物的产生仍不可避免，污油泥就是石油综合利用前、后期的产物，而且随着对石油资源的依赖和开发力度的不断增强，研究表明，污油泥的产量约占石油产量的2%，其危害性影响深远，由此带来的是各个国家对污油泥高效无害化处理的挑战。当前对于污油泥的处理技术可以分为四大类：物理污油泥处理法、化学污油泥处理法、生物污油泥处理法和综合污油泥处理法，而且这四类污油泥处理技术都有成章的处理流程，但由于各自存在不同的优缺点，所以在污油泥处理技术选择时要综合考虑，充分发挥污油泥处理技术的优点，对环境友好的同时实现高效率的污油泥处理，降低企业成本，实现环境友好与企业创效的良性循环。

当前污油泥处理技术的特点分析：

（1）物理法污油泥处理技术可以分为：直接填埋法、注入地层法、固化处理法、溶剂萃取法，根据各自特点，均有使用。

①直接填埋法是最早的污油泥处理方法，属于典型的被动处理技术，各个国家在污油泥综合利用初期阶段都采用了这种方法，可操作性强，设备投资和人员占用少，短时间内可以处理大量的污油泥。具体实施步骤为：企业根据自身污油泥的产量，提前向国家有关部门申请污油泥填埋场用地的审批工作，审批通过后对填埋场基础构筑物及配套设施进行建设，合理规划基坑的挖掘和土方安置工作，最大程度地利用宝贵的耕地资源。直接填埋法将污油泥通过专用设备运送到填埋场挖掘完成的污油泥基坑内，根据设计填埋量及时进行土方回填工作，恢复污油泥填埋场的原始地貌，将污油泥覆于土方之下可以解决暴露于地面之上，避免在高温光照条件下挥发对大气的污染和雨季造成污油泥横流扩大地表污染范围的后果，同时直接填埋法方便直接，投资相对较小。但是长期填埋于地下的污油泥不会降解反而会出现向地层深处渗漏的风险。

②注入地层进行掩埋，利用的是废弃的油井或者是专门的油井作为污油泥的填埋场，稳定、质密的岩层结构能够防止污油泥的渗漏和扩散，水泥注浆封存技术更是让污油泥完全与空气隔离，理论上可以实现对污油泥的“铅封”作用，注入地层深处进行污油泥处理由于投资小，“后顾之忧”少，曾经一度得到企业的追捧。各个国家对于这种污油泥处理技术虽然有严格的排放标准，但是仍然有企业通过“擦边球”的方法进行了大量排放，在有关学者的长期研究下，注入地层深处处理污油泥技术得到遏制，其原因是：稳定、质密的岩层固然存在，但是地壳运动也随时发生，岩层节理、裂隙的存在也是正常现象，而且由于地下暗河的存在，对岩层的不间断冲刷，造成地下暗河涌入污油泥井只是时间问题。近年来，城镇化、工业化大发展带来的地下水严重超采问题凸显，有关学者利用先进的探测技术对于地下漏斗的规模进行测绘表明，我国大中型城市地下漏斗的形成规模比理论推算值要大得多，而且地下漏斗的形成对于地壳运动产生影响，助推了板块间的作用，板块运动频繁，这无疑对已经注入地层处理的污油泥是一个晴天霹雳。即使在注浆加固技术相当成熟的今天，尽管存在稳定、质密的岩层，注入地层处理污油泥也是需要再三考虑的，因为可持续发展才是真正的发展，企业应将保护环境作为污油泥处理技术选择的最根本依据。

③固化处理技术是通过化学添加剂的使用使污油泥产生一系列物理反应，将污油泥由最初的半液体状态逐渐变为固体状态，解决了污油泥肆意流动的问题，同时对内部的有毒有害物质进行封存，污油泥的性状更加稳定。污油泥固化处理最根本的变化是形态的变化，其内在的污染物质在化学添加剂的作用下被惰化，但仍旧存在，最后仍以填埋的方式处理，对于环境的影响依然存在隐患，化学添加剂本身对于土壤的污染也是不可避免的，可以说污油泥有毒有害物质在一定程度上的封存减少了对环境的污染，但是增加了化学添加剂的使用，对环境友好的作用并不明显，而且存在于污油泥中的原油全部浪费，不适合当前资源综合利用的理念。污油泥固化处理的优点是设备简单、处理费用相对较低。

④溶剂萃取处理技术是污油泥处理里程碑式的进步，它契合了资源综合利用的理念，最大程度地实现了对不可再生资源的最大化利用。萃取溶剂的使用使污油泥中原油、有机物、水等与杂质实现分层，通过加热、过滤等技术实现真正的原油、有机物等与杂质的分离，能够较高程度地实现污油泥变废为宝，成为环境友好型的污油泥处理技术。虽然石油广泛地存在于地壳之中，但是不同的成油期让原油存在一定的差异性，这对萃取剂的选择提出了更高的要求，即不同油田的污油泥需要确定最佳的萃取溶剂和萃取条件（温度、萃取剂添加量等的控制）。在我国污油泥溶剂萃取无害化处理技术取得突破性进展，尤其是新疆油田污油泥萃取剂的选择使得重油提取率达到90%以上，为企业创造了效益，实现污油泥的良性循环，但是有关萃取剂的选择仍然任重而道远。

（2）化学法处理污油泥技术有：焚烧处理、热裂解处理、热水洗涤处理、电化学处理技术。

①焚烧处理技术是化学法处理污油泥最成熟的技术，得到广泛推广。焚烧处理可以将污油泥中有毒有害物质较为彻底地进行分解，处理效率高，产生的热值可以再利用，需要在特制的焚烧炉内进行，前期需要可燃油作为可燃物进行燃烧，增加了可燃油的使用，但是无害化处理程度高，部分焚烧残渣满足农用土壤指标。焚烧产生的二噁英、含硫、含氮物质需要进一步无害化处理，流程复杂，但技术成熟，综合其他指标，优越性突出。

②热裂解处理在理论条件下可形成成熟的配套设备，但是污油泥自身结构的复杂导致热裂解工艺可操控性差，绝氧条件下极高的裂解温度，冷凝技术对烃类等有机物的回收，对设备提出严格的要求，操作不当极易造成爆炸事故，高投资、高风险制约了热裂解处理污油泥技术的发展。

③热水洗涤处理技术作为污油泥处理的首选，适应性强的特点解决了处理设备复杂，控制条件苛刻的弊端，不会因产生尾气而造成二次污染，能够实现部分原油的回收，不能回收的原油则成为中间介质水的污染物，造成水资源的极大浪费，回收的原油仍需深度加工处理才能满足使用要求。如果能实现原油的全部回收降低水资源的浪费，热水洗涤处理技术的发展空间将是值得期待的，真正实现环境友好，污油泥资源高效利用。

④电化学处理技术在理论上有成熟的操作流程，利用电净化工艺、化学试剂，结合生物降解实现对污油泥的处理，设备投资少、处理环节能耗低，但是处理周期太长，场地占用面积过大，原油得不到利用，以当前的原油需求，产生的污油泥通过电化学处理技术根本解决不了本质问题，可以作为污油泥处理的发展方向。

（3）生物法处理技术是绿色的污油泥处理技术，是新兴的污染物处理理念，在部分领域取得较高成效。对于污油泥的生物处理技术，较为认可的有：外国学者加莱戈提出利用多种高效微生物的联合作用降解污油泥；索德提出利用新型酵母菌株TERIASN6 可以降解酸性含油污泥，实现污油泥的绿色降解，但是高效菌株的培养、菌株生存环境的苛刻、污油泥过滤/分离周期过长制约了生物法处理污油泥的发展，尚处于摸索阶段。

（4）综合法包括化学热洗生物法、调质离心脱水法、调质分离焚烧法。

①化学热洗生物法通过化学热洗将污油泥进行固、液、气三相分离，实现了对油品90%以上的回收利用，剩余的残留物经过微生物的生物降解作用，使含油量将至3%以下。赵虎仁[7]对炼油厂污油泥的化学热洗生物法处理取得了成效，研究数据显示，化学热洗工艺可将含油率为29%的油污泥处理为2.7%，回收率高达92.2%，经过好氧微生物堆肥处理后，回收率达到95%，为化学热洗生物法处理污油泥的普及奠定了实践基础。

②调质离心脱水法是综合法中最为成熟的方法，国内外应用广泛，能够实现大部分油品的回收利用，剩余物含油量不大于5%，除了调质离心设备外，其他配套设备简单，可操作性强，工程投资较合理。

③调质分离焚烧技术在调质离心工艺过程实现污油泥中油含量在2%～5%之间或者更低，回收效率高，调质离心后的剩余物通过高压雾化作用进入专用焚烧设备实现充分燃烧，使燃烧残留物的含油率降为0.3%以下，满足农田排放指标。设备投资合理，控制较简单，自动化程度高，油品回收创效明显，但是焚烧造成的尾气污染问题得不到有效改善。

4 结语

在绿色发展理念的引导下实现污油泥的综合利用，降低污油泥对自然环境的破坏才是真正的石油燃料的高效利用。人类发展对石油的依赖，在石油产量与日俱增的同时也增加了污油泥的产生，污油泥对环境的危害引起了众多学者对污油泥处理技术的探索，物理法、化学法、生物法以及综合法的出现，对于污油泥的高效处理都有一定的促进作用，但各自有明显的优缺点，企业在选择污油泥处理技术时以环境友好为最根本依据才能实现发展的可持续，创效的同时维护我们自己的家园。