含油污泥典型处理技术及研究应用

江浩芝

（广东省环境技术中心，广东 广州 510308）

1 引言

含油污泥是石油和石化企业在开采、运输、储存等生产运营过程中产生的一种危险废物，其成分复杂，主要由石油烃、水和固体悬浮物组成，其含量比例分别为30%～50%，30%～50%，10%～20%［1］，通常含有重金属、盐类、病原菌、苯系物、酚类和少量放射性元素等有害物质［2］，处理不当会污染水体和土壤。根据近年来全球石油产生情况统计，预计每年全球产生6 000 万t 含油污泥，如今全球含油污泥累积量已超过10 亿t，我国含油污泥每年的产生量已超过300 万t［3-4］，其中，大港油田、延长油田、胜利油田每年含油污泥产生量分别达20 万、20 万、15万t以上［5］。含油污泥逐年增加且无法妥善处置，对生态环境构成潜在风险，因此，实现含油污泥的有效利用和处置具有重要意义。

2 典型含油污泥处理技术及应用

根据处理方式和处理结果，含油污泥处理技术大致可分为2 类，即无害化处理技术和资源化处理技术。其中，焚烧法、固化法、生物修复法和超临界水氧化法等属于无害化处理技术，溶剂萃取法、热解法、化学热洗法、超声波处理法、冷冻熔融法等属于资源化处理技术［6］。虽然含油污泥处理技术种类多，但每种处理技术都有其优缺点，目前工程应用较多的为化学热洗法、焚烧法和热解法等［3］，本文针对这几种典型处理技术进行分析。

2.1 化学热洗法

2.1.1 原理介绍

化学热洗法是指在含油污泥中加入一定比例的化学药剂和热水等，经乳化、溶解等反应将石油烃从污泥中洗涤剥离下来，再通过沉淀、旋流、气浮等工艺将含油污泥分离成油、水、泥三相［7］。

2.1.2 研究及应用情况

化学热洗法的处理效果受清洗剂、清洗温度、时间、液固比、搅拌速度等因素影响。梁宏宝等［8］利用吉林油田含油污泥筛选出有利于三相分离的阴离子表面活性剂、非离子型表面活性剂及无机絮凝剂进行复配，在最佳工况条件下，含油污泥的脱油率达96.75%。王银生［9］采用化学热洗法处理长庆油田第二采油厂的含油污泥，研究发现当热洗时间为40 min时，石油烃去除率可以达到85%以上，随着热洗时间增加，去除率趋于平缓。Chen 等［10］研究了塔河油田含油污泥在不同液固比条件下的清洗效果影响，发现当液固比为3 ∶1 时，残油率最低且低于2%。章媛媛等［11］考察了搅拌速度对清洗效果的影响，实验结果显示，随着搅拌速度增加，含油率逐渐降低，当速度大于30 r/min 后，含油率下降趋于平缓。

随着环保要求越发严格，使用一种处理技术往往难以达标，近年来复合工艺的综合使用成为含油污泥处理处置的发展新趋势。早在20 世纪80 年代，美国、德国等国家就已开始使用化学热洗结合脱水技术处理含油污泥，加拿大MG 公司、荷兰GForce CE BV 公司的APEX 技术等都是利用化学热洗法与其他技术相结合，从而更高效地处理含油污泥［12］。我国大庆油田第七采油厂在葡北9 号中转站建设并投产含油污泥处理站1 座，采用“预处理+调质加热装置+离心机”工艺，处理清淤、洗井、压裂作业等产生的污泥。投产后含油污泥处理规模为9 100 t/年，处理后污泥平均含水率为34.6%，平均含油率为1.65%，实现了含油污泥的有效处理［13］。

2.2 焚烧法

2.2.1 原理介绍

焚烧法是指将含水率低的含油污泥在有氧、高温和助燃剂条件下燃烧，对有害物质进行深度氧化处理。焚烧法的优点是可以大幅度减少可燃性有机物，抑制有害重金属溶出，消除细菌病毒等，并可回收产生的热能，被国内外大多油田和炼油厂采用。同时也存在一定的缺点，比如容易造成二次污染（废气、飞灰和炉渣等），投资和运行费用较高，未能充分利用油泥中的资源等［5］。

2.2.2 研究及应用情况

污泥焚烧技术最早被应用于处理生活污泥，1962 年美国研发出第一台焚烧锅炉，随后污泥焚烧技术逐渐受到德国、日本和瑞士等发达国家的重视。我国目前多数炼油厂也采用焚烧法处理含油污泥，如胜利油田的含油污泥运送至胜利发电厂焚烧，胜利发电厂从2007 年投产至2013 年累计焚烧含油污泥10 万t，焚烧产生的蒸汽输送至电厂发电，实现了资源的综合利用。应用的炉型不尽相同，例如中国石油华北石化公司、四川石化公司、长岭石油化工厂、安塞油田采用回转窑焚烧炉，新疆油田采用机械炉排炉，燕山石化公司炼油厂采用流化床焚烧炉等，各种焚烧炉均运行效果良好［3，5，14］。

焚烧技术在实际操作过程中，除了考虑除油率情况，还需考虑焚烧过程中产生的废气是否能达标排放，废渣等是否能无害化处理处置。刘玉丽［15］对水平固定炉床式焚烧炉处理含油污泥研究发现，焚烧后残渣含油量可低至0.3%，残渣量为3%～5%。根据姚军等［16］研究可知，某炼油厂含油污泥联合利用“干化+回转窑焚烧”工艺处理，设计规模20 t/d，一燃室温度控制在850～950 ℃，二燃室温度控制在1 100 ℃左右，废气可达标排放。并不是所有的含油污泥类型都适合焚烧处置，比如刘磊等［17］为了解江汉油田含油污泥的处理处置问题，对油泥组分进行了基础分析，发现江汉油田由于高含水、高含盐、高腐蚀、低含油等特点，焚烧时需掺煤质量分数达60%时燃烧才较彻底，因此不适宜采用焚烧处理技术。

2.3 热解法

2.3.1 原理介绍

含油污泥在无氧高温条件下，相对分子质量较高的碳氢化合物直接断裂或经二次裂解为小分子（轻组分），轻组分以气态形式蒸发冷凝回收的方式称之为热解［7］。油泥的热解技术温度处于中低温度的还原环境中，因此不易于二 英等有毒有害物质生成，还有利于回收石油质量品质的提高，也有利于重金属等物质的稳定化作用。

2.3.2 研究及应用情况

郑发等［18］对大庆油田高含油污泥的热解特性进行研究，发现热解终温600 ℃、升温速率30 ℃/min为最佳热解工况，可使热解渣达标排放，并获得最大的油收率。刘强等［19］采用热解反应器对延长油田含油污泥进行研究发现，气体产率随着温度的升高逐渐增大，剩余固体含量随着温度的升高逐渐减少。为了完成含油污泥的深度处理，褚志炜等［20］设计了一种“干燥—热解—焚烧”联合工艺处理含油污泥，该工艺可完成含油污泥脱水、油气资源回收和焦渣焚烧处理，分段完成含油污泥的处置工作，既实现含油污泥的深度处理，又可变废为宝。

20 世纪90 年代初热解法在国外迅速发展应用，主要适用于处理油含量大于20%的含油污泥。近年来，热解法在我国也逐步打开了应用市场，如广东某石化公司采用了自动化热解设备，包括进料系统、热解系统、出渣系统和安全监控系统。经热解、冷凝、油水分离等工艺之后，钻井钻屑油泥和罐底油泥的原油回收率可达95%以上。根据浸出毒性测定报告，含油污泥经高温热解、分选后剩下的废渣，其重金属含量均低于相关浸出毒性鉴别标准值。该工艺适用原料范围为半固态、固态含油污泥以及各种含矿物油废物，其技术含量高，投资适中，工艺配置灵活，可独立运作，可靠性高，处理效果好。

3 结语

含油污泥的处理处置问题已成为石化行业亟待解决的环境问题之一。做好含油污泥处理处置工作可以有效保护环境，提高环境效益、经济效益和社会效益。我国含油污泥来源广泛，组成复杂，处理难度较大，所适用的技术不尽相同，同时各处理技术也存在各自的局限性，因此，建议在实际应用过程中，结合含油污泥的不同特点，合理选择适宜的处理技术，或联合不同处理技术使用，以达到最佳处理效果。