含油污泥危废无害化处置技术现状

常少英，刘春雨，唐勋，马跃，岳长涛*

(1.国能龙源环保有限公司，北京 100039；2.中国石油大学(北京)，北京 102249)

0 引言

含油污泥是一种固体废弃物，主要产生于石油开采、储运、炼化及含油废水处理过程中[1-3]。含油污泥从来源上可分为落地油泥、炼厂油泥和罐底油泥[4]。含油污泥是一种成分复杂的悬浮乳状液，其中连续相为水，分散相为乳化油和悬浮固体[5]。随着世界经济发展，原油作为主要能源，一直保持着较高的产量[6]。伴随着油气田开采，含油污泥大量产生。目前我国每年产生的含油污泥接近400万吨。含油污泥中油气挥发，会导致区域空气环境质量恶化，影响人类健康。含油污泥中Cu、Zn、Cr、Pb等重金属含量超标，还有稠环芳烃、酚类等有明显致癌性的有毒物质。若不处理直接堆放填埋，不仅占用大量土地资源，石油类物质渗入土壤还会使土壤渗水性下降，造成土壤结构变化，影响土壤微生物的生存。含油污泥属于《国家危险废物名录》中HW08废矿物油与含矿物油废物目录，其处置过程纳入危废管理。国家对名录中的废弃物已提出了一系列严格的排放要求，若排放物中有害物质含量超标，将受到严厉的经济处罚甚至法律制裁[7]。

1 含油污泥处置技术发展现状

1.1 离心分离法

离心分离法是将含油污泥置于特制的高速旋转离心设备中，在离心力场作用下，不同密度的介质将被分离。离心分离的分散相可为固体颗粒或液滴，连续相可为气体或液体。影响离心分离效果的因素包括离心机转速、离心助剂添加量等。一般情况下离心机转速越高，离心分离效果越好，但同时需要考虑离心机运行负荷和能耗等因素。离心助剂是指一些能够改变油泥物理化学特性的化学试剂，包括絮凝剂、分散剂等。离心助剂可以破坏油、水、泥三相的稳定乳化液体系，有助于提高离心效率和效果。

离心分离法效率高，耗时少，无二次污染，是一种清洁的含油污泥处理技术。但是离心分离法能耗较高，只能满足小规模含油污泥处理，且离心设备运行噪音大，造成的声污染比较严重。

1.2 溶剂萃取法

溶剂萃取是指某物质从固相或液相转移至另一液相的过程，该过程可有效地将含油污泥中的石油烃类物质与固体颗粒进行分离。溶剂萃取法适用于处理泥沙颗粒细小、含油率略高的含油污泥。含油污泥溶解在萃取剂中，经过搅拌和离心作用，溶有石油烃的萃取剂与泥沙分离。溶有石油烃的萃取剂可通过蒸馏操作除去，进而达到回收石油烃的目的，萃取剂经冷凝回收，可多次循环使用。

利用萃取工艺对含油污泥中的石油烃进行回收，收率较高，效率较高，污泥中的有害微生物也可被彻底消除。经萃取工艺处理后的固体颗粒可达到国家规定的填埋标准，而回收的石油烃则可送至炼油厂进行精制处理。但是萃取溶剂价格昂贵、萃取流程成本高、回收萃取剂能耗大，且萃取剂挥发、泄漏或处理不当都会造成环境污染。溶剂萃取法目前尚未有实际应用，寻找性价比高的萃取剂是溶剂萃取技术投入实际应用的关键环节。

1.3 热洗涤法

热化学洗涤法是通过热水溶液与化学药剂联合调质含油污泥，经多次热洗，破坏含油污泥稳定结构，经过静置处理或离心分离，油、水、泥三相分离，从而达到回收原油和减量化处理含油污泥的目的。含油污泥具有双电层、带电性，在加入清洗剂并加热的条件下，清洗剂亲油端、亲水端分别与油相、水相结合，经过卷扫、乳化、溶解、增溶等作用，含油污泥油/泥、油/水相界面发生变化，含油污泥双电层结构被破坏，由稳定的乳状液体系转变为不稳定的分散体系，在机械搅拌作用下，原本稳定分散于水中的微小油滴相互融合，静置或离心分离后形成连续油相，从水相中分离出来。油、水、泥三相分离，原油黏度降低。热化学洗涤法主要针对含油量高、乳化程度轻的落地油泥。影响洗涤效果的因素包括洗涤剂成分、比例及液固比、温度、搅拌速度等。清洗剂包括一些有机和无机的表面活性剂、破乳剂等。

1.4 固化处理法

固化处理法是指通过添加固化剂使含油污泥发生物理化学变化形成固化物，使含油污泥中的有害物质固化封闭。该方法可使含油污泥中的有害物质在土壤、地下水以及空气中的扩散得以控制，并有利于运输和存放，从而减轻对生态环境造成的不利影响。影响固化效果的因素一般为固化剂种类及其在含油污泥中的添加量，固化物浸出液中含油量、COD、有毒元素等评价指标都随固化剂不同、添加量不同而变化。固化剂一般分为有机和无机两类，常用固化剂包括水泥、石灰石等。

1.5 生物处理法

生物处理法，是指在微生物作用下，石油烃类降解，转变为CO2、H2O等无机物质的过程。在生物酶的作用下，石油烃类与氧分子结合，形成含氧中间体，再转化成CO2、H2O等无机物质，实现石油烃类的降解。氧气是微生物生长和分解石油烃类的关键物质。微生物在石油烃环境中的耗氧变化可以表征石油烃的可降解性。含油污泥的生物处理法主要包括生物反应器法、土地耕作法和堆肥法。具体操作模式有两种，一种是将具有高降解活性的微生物种群直接加在含油污泥中；另一种是在含油污泥中加入大量氮肥和磷肥，它们作为养料可加速含油污泥中现有降解微生物的繁殖速度，并刺激其降解活性的提高。

生物法处理含油污泥经济节能，不会形成二次污染，避免污染物转移。但生物降解过程缓慢，且难以降解环烷烃、芳烃及杂环类有机物，仅适用于含油率低的污泥。

1.6 微波辐射法

微波辐射法是利用微波加热作用结合传统热解技术提出的一种新技术。高频电磁波频率介于300 MHz～300 GHz之间，能迅速穿透反应物，将能量传递到分子官能团。在电磁场中，分子由无规则运动转变为有规则的高频振动，分子动能转变为热能，达到从分子内部进行加热的效果，从而使乳化液破乳，降黏以及水分子沉降。含油污泥是一种乳化液，油水混合相中水分子的介电损耗高于油分子，因此水分子可以吸收更多的微波能量，实现油水两相分离。但在实际工业应用中，微波辐射所需的特殊反应设备和高处理成本是限制其工业化应用的主要瓶颈。

1.7 热脱附和热解技术

热脱附技术主要针对低馏点油泥，如油基钻屑。在真空或载气环境下，将含油污泥直接或间接加热到合适温度，使其中石油烃类通过挥发作用与泥沙分离，再通过气体处理系统进行进一步处理。热脱附过程中有机物只发生物理变化，不发生化学反应，石油烃类的分子结构不会发生改变。通过选择适当的脱附温度和停留时间，可以有针对性地使有机物挥发，而不发生分解和氧化反应。热脱附技术原料适应性强、处理后的污泥可再利用，对PCBs(多氯联苯)这类有机物，使用热脱附处理技术可以显著减少二噁英生成。

热解技术的核心是在无氧环境下加热含油污泥，使含油污泥中油相发生裂解成为小分子含碳化合物，如烃类和CO2等，与固体半焦分离。对热解后的高温气体冷凝，可以分离出热解气、热解油，分别回收再利用。影响热解效果的因素包括热解温度、热解时间等。经过热解法处理的含油污泥，有机物含量可降至1%以下，充分实现油品回收，固相残渣也能达到排放标准。热解技术的缺点是热解过程需要供给热能才可反应，而热解产物半焦和热解气都有一定热值，可以作为供热原料，因此该方法用于处理含油污泥，有其不可比拟的优势，经济前景良好。

1.8 焚烧技术

焚烧技术，是在高温有氧条件下将含油污泥燃烧分解，含油污泥中有机物转变为CO2和H2O，泥沙等固相作为炉渣排出。焚烧前一般需要对含油污泥进行脱水及调质预处理，使含油污泥浓缩；预处理后的含油污泥再经过干燥脱水过程，才能进入焚烧炉。焚烧温度一般在800～850 ℃之间。目前最常用的含油污泥焚烧装置是回转窑和循环流化床。焚烧技术的影响因素包括原料性质、燃烧温度、燃烧时间等。含油污泥成分复杂，可能含有大量重金属，对焚烧后的烟气需要进一步处理，防止对下游尾气处理设备造成腐蚀或有害气体排放超标危害大气环境，焚烧产生的灰渣也需要进一步处理防治重金属含量过高污染土壤和地下水。焚烧技术原料适应性强，减容效果明显，操作简单，易于进行连续处理，实现工业化；缺点是不能进行原油回收，对设备及操作工艺要求高，能耗高，燃烧产生的粉尘如处理不当可能造成二次污染。

2 结语

目前含油污泥处置市场已跨过了萌芽期，进入成长期，越来越多的企业进入此行业。当前实践中运用的含油污泥处置技术主流包括离心分离工艺、热洗涤工艺、热脱附处理工艺和焚烧工艺等。单一处理技术不可避免地存在一定程度的缺陷，多种技术协同处理，或将成为含油污泥危废无害化处置的新趋势。