含油污泥处理技术概述

常润桐

摘 要： 简要介绍了含油污泥的来源和物理化学性质，从工艺原理上简要介绍了含油污泥无害化处理技术和资源化利用技术及各种技术的优缺点，并就含油污泥处理技术发展方向进行了浅要探讨。

关键词： 含油污泥;处理技术;资源化

【中图分类号】X741     【文献标识码】A     【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.29.157

1 引言

石油化工行业是工业发展中的支柱产业，其在为社会带来经济效益的同时，也引发了系列环保问题。在石油的勘探、开采、运输、储存及炼制等过程中均会产生含油污泥，其产生量相当于原油总产量的至少1.5%[1]。含油污泥已被国家列入《国家危险废物名录》中HW08废矿物油与含矿物油废物类别，危险特性为毒性（Toxicity，T）。含油污泥中含有大量的烃类化合物和重金属离子，其随意排入环境中会破坏土壤的通透性、污染水体，严重污染环境。通过减量化和无害化处置含油污泥，既可以解决其环境污染问题，又可以回收有用的烃类物质。文章总结了含油污泥无害化处置的各类技术，比较了其优缺点，并浅要探讨了处理技术发展方向。

2 含油污泥物理化学性质

含油污泥难以自然降解，是水、固体、PHC和金属的稳定W/O乳液[2]，pH值通常在6.5-7.5之间，化学成分含量变化范围较大，这取决于原油来源、储运方式和加工工艺。含油污泥中总石油烃（TPH）的质量分数一般在15-50%之间，水和固体的含量分别在30-85%和5-46%之间[3]。含油污泥中有机物包括脂肪族、芳香族、含氮硫氧化合物和沥青质。沥青质和树脂因其含有亲水性官能团，故可以起到亲油乳化剂的作用。根据美国石油学会（API）报告，炼油厂含油污泥中的重金属浓度一般为锌（Zn）为7-80mg/kg，铅（Pb）0.001-0.12mg/kg，铜（Cu）32-120mg/kg，188镍（Ni）17-25mg/kg，铬（Cr）27-80mg/kg[4]。

3 含油污泥处理技术

含油污泥性质复杂，处理工艺也不尽相同，从大方向上可分为无害化处理和资源化利用。下面简要介绍几种具有使用价值的含油污泥处理技术。

3.1 含油污泥无害化处理技术。焚烧法处置油泥是在过量空气和加入辅助燃料的条件下使含油固体污泥完全燃烧的过程，通常采用回转密和流化床作为焚烧炉。在回转密焚烧炉中，燃烧温度通常在900-1200℃，停留时间约30min[3];在流化床焚烧炉中，燃烧温度在730-760℃之间，停留时间可达数天[5]。虽然焚烧法处理油泥得到了一定应用，但也存在一些发展的限制，如高含水率的油泥需要通过脱水提高油泥燃料品质，为了稳定燃烧温度焚烧通常需要添加辅助燃料。含油污泥固化处置是将含油污泥与能聚结成固体的材料混合使其稳定固化于结构高度完整材料中，处理成本低廉[6]。但毕竟烃类物质未转化为无害物质，故固化产物需妥当处置。 堆肥法是将含油污泥与适当的材料相混合堆置成料堆，利用微生物代謝反应来降解烃类的方法。处理过程中常添加氮磷等营养物质来提高微生物活性[1]。堆肥处理占地小、成本低，缺点是处理时间长[7]。含油污泥新型氧化处理工艺是指将化学氧化剂加入含油污泥中将其有机成分通过氧化反应分解为CO2、H2O和无机盐等物质以达到无害化处置的目的。氧化剂主要为一些强氧化性物质，如芬顿试剂、O3、次氯酸盐、高铁酸盐和过硫酸盐等。该类方法所需氧化剂和设备成本较高，且无法回收有用物质。

3.2 含油污泥资源化利用技术。含油污泥萃取分离技术是将有机溶剂按一定比例加入油泥中并充分混容，含油污泥中水和固体颗粒等物质因不溶于有机溶剂，油相组分与溶剂相似相溶，从而达到分离油类物质的目的。溶剂与油相物质的混合物通过后续蒸馏法法分离来获得油相和回收萃取溶剂。溶剂萃取工业化最大障碍是溶剂需求量过大，有机溶剂成本偏高，且易造成二次环境污染。含油污泥离心分离技术是利用含油污泥中水、油、固三相密度的差异通过离心机使其分离。通常会通过辅助加热降低粘度、添加破乳剂破坏油/水界面膜等方式来提高分离效率。含油污泥离心分离技术成熟，适用于规模化应用。但预处理阶段的加热和添加剂会造成处理成本增加。含油污泥热解技术是指在200-900℃无氧氛围中对油泥进行分段升温热解以分离有机化合物。热解处理的优势包括通过热解可以将含油污泥中油相转化为液态燃料类产物并分离出以达到回收有用燃料的目的，同时重金属也可以稳定固化于固相中。热解工艺的缺点在于前期脱水和后期热解均能耗较高。含有污泥微波辐射处理是利用水分子高介电损耗性质，在微波辐射过程中水分子可以吸收更多的微波能量，通过水分子进行扩张运动和表面包围电荷重排现象将水油界面膜变薄及破坏油水界面的双电层，同时油分子和水分子各自的碰撞加强，使油分子和水分子分别凝聚在一起，最终达到两相分离效果[8]。

4 结论与展望

所有含油污泥处理技术均是以最有效和最环保的方式回收利用或处置含油废物，且每种方法都有自身的优缺点。通过多种方法组合处理含油污泥可获得更好效果，虽然鲜见报道[3]。选择何种处理方法主要取决于含油污泥理化性质和处理量、当地法律和环境因素以及所涉及的建设和运营成本。

此外，国内外对含油污泥处理的技术研究大多集中在对其中有机物的去除或利用方面，很少有研究污泥中重金属在处理前后的变化。含油污泥中的重金属在污泥处理过程中会逐渐累积，虽然通过后期焙烧等过程可将其稳定固化，但仍可能对环境和人体造成危害。建议研究者们在提高含油污泥有机物去除或利用率技术的同时，能将现有的重金属控制技术整合到含油污泥处理中。

参考文献

[1] Leonardo Jordao da Silva， Flavia Chaves Alves， Francisca Pessoa de Franca.A review of the technological solutions for the treatment of oily sludges from petroleum refineries[J].Waste management & research， 2012， 30（10）： 1016-1030.

[2] E.A.Mazlova， S.V.Meshcheryakov.Ecological characteristics of oil sludges[J].Chemistry and technology of fuels and oils，1999， Vol35（1）： 49-53.

[3] 毛飞燕，基于离心脱水的含油污泥油—水分离特性及分离机理研究[D].浙江大学博士论文.2016.

[4] Guangji Hu， Jianbing Li， Guangming Zeng.Recent development in the treatment of oily sludge from petroleum industry： Areview[J].Journal of Hazardous Materials， 2013， 261（15）： 470-490.

[5] Fabrizio Scala， Riccardo Chirone.Fluidized bed combustion of alternative solid fuels[J].Experimental thermal and fluid science， 2004， 28（7）： 691-699.

[6] Rachana Malviya， Rubina Chaudhary.Factors affecting hazardous waste solidification/stabilization： a review[J].Journal of hazardous materials， 2006， 137（1）： 267-276.

[7] 杨海， 黄新， 林子增， 等.含油污泥处理技术研究进展[J].应用化工， 2019， 48（4）： 907-912.

[8] Chin-Hsing Kuo， Chon-Lin Lee.Treatment of oil/water emulsions using seawater-assisted microwave irradiation[J].Separation and Purification Technology，74（ 3）： 288-293.