含油污泥國內(nèi)外處理技術(shù)研究進(jìn)展與展望
行業(yè)動態(tài)
含油污泥是一種成份極其復(fù)雜的穩(wěn)定的懸浮乳狀液體系。它的組成包括大量的老化原油、蠟質(zhì)、瀝青質(zhì)、膠體、固體懸浮物、細(xì)菌、鹽類、酸性氣體和腐蝕產(chǎn)物等；在生產(chǎn)過程中添加的處理劑（如凝聚劑、緩蝕劑、阻垢劑、殺菌劑等）也留在含油污泥中。含油污泥的產(chǎn)生量很大，體積也比較龐大，不能直接排放。否則會對周圍的土壤、水體、空氣造成嚴(yán)重的污染，污泥中含油病原菌、寄生蟲、重金屬等難以降解的有毒有害物質(zhì)，對人類的健康存在巨大的威脅，必將會引起很多致命性的疾病。因此，油田和煉廠所產(chǎn)生的含油污泥已經(jīng)被列入危險固體廢棄物之中。
對含油污泥的處理，在國外已經(jīng)建立了相應(yīng)的法規(guī)。比如1990年，美國環(huán)保局在資源保護(hù)和回收法令中對含油污泥的處理與排放做出了明確的要求。在我國，《國家危險廢物目錄》中含油污泥也被列入的危險廢棄物之中，我國也出臺了《國家清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》和《固體廢物環(huán)境污染防治法》，對含油污泥的做出了無害化處理的要求。
1 國內(nèi)外含油污泥處置的現(xiàn)狀
1.1 焚燒法
焚燒法是利用污泥中有機(jī)成分較高、具有一定熱值等特點(diǎn)來處置污泥。它首先是用于城市垃圾的處理，距今已有100多年的歷史，但出現(xiàn)有控制的焚燒（煙氣處理、余熱利用等）只是近幾十年的事情。焚燒處理大多用于在污水處理場中對含油污泥的處理。焚燒前含油污泥經(jīng)過脫水后由設(shè)備將其輸送到污泥濃縮罐中，升溫至60~80℃，調(diào)整其pH值，然后投加絮凝劑（聚丙烯酰胺陽離子）、粘土等，經(jīng)攪拌、離心分析，進(jìn)行分層切水，得到濾餅。濾餅內(nèi)還有少量的水，再經(jīng)過設(shè)備的脫水、干燥等工藝，制成泥餅送至焚燒爐，在800~850℃下將其焚燒大約30min，焚燒后焚燒爐內(nèi)的剩余灰渣將進(jìn)一步進(jìn)行處理。在國外焚燒法發(fā)展的比較成熟，在德國、法國等發(fā)達(dá)國家的石化企業(yè)中，焚燒法的使用比較廣泛，在這些國家供熱和發(fā)電可以利用焚燒產(chǎn)生的熱能，焚燒后的殘渣經(jīng)過簡單的處理可用于修公路或者做成道路使用的方磚，剩余的埋入指定的灰渣填埋場。在國內(nèi)，焚燒處理大多被應(yīng)用于煉廠，長嶺石化廠和湖北荊門石化廠焚燒使用的是順流式回轉(zhuǎn)焚燒爐；在處理含油污泥方面效果非常的明顯。但是，污泥焚燒需要大量的柴油或污油，熱量只回收了很小的一部分，大部分熱能不能得以回收利用。焚燒爐的設(shè)備價格高，占地面積大，在焚燒過程中伴有嚴(yán)重的空氣污染，大量的氣體排放如SO2、多環(huán)芳香烴等。燃燒過程中還會帶出大量灰塵，焚燒裝置的實際利用率很低。
焚燒的技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是處理徹底、減量率高（可達(dá)95%左右），在處理過程中，可以使有機(jī)物氧化去除毒性，幾乎全部的重金屬（除汞外）會留在殘渣中。但是焚燒法還有許多的難題需要解決，比如：①設(shè)備的投資與操作的費(fèi)用高；②焚燒過程中會產(chǎn)生煙氣、飛灰和爐渣。其中飛灰有毒，飛灰中的有機(jī)污染物高出灰渣幾個數(shù)量級。同時飛灰中也含有較多的Cd、Pb和其它的重金屬，所以飛灰屬于危險廢棄物。所產(chǎn)生的廢物必須要妥善的處理，如果處理不當(dāng)，很容易發(fā)生滲漏，會污染地下水和周圍土壤，從而威脅到周圍的環(huán)境和受污染地區(qū)附近的居民的身體健康。所排放的煙氣中大量的二氧化硫、多環(huán)芳烴化合物、二惡英和呋喃等劇毒性的物質(zhì)。如果處理不當(dāng)，會產(chǎn)生二次污染。例如日本鹿兒島縣的川邊町由于燃燒不徹底，使得該地區(qū)周圍的土質(zhì)出現(xiàn)了嚴(yán)重的惡化，僅僅含有二惡英的土壤剝離出來在倉庫里已經(jīng)堆積了6500萬t。這樣，就使得污泥中的有用成分閑置在倉庫里而得不到充分的利用。
1.2 含油污泥的生物處理技術(shù)
生物處理技術(shù)主要的原理是利用微生物對油泥中烴類物質(zhì)消耗降解，通過微生物的生長繁殖，將石油類物質(zhì)消耗分解并最終轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)如H2O和CO2等無機(jī)物。污泥的生物處理法是節(jié)能環(huán)保，對環(huán)境無害化的處理方式，正在被國內(nèi)外各大石化企業(yè)研究和采納。通過篩選合適的微生物種群，使之在好氧條件下降解含油污泥中的油及其它有機(jī)物，降低含油污泥對人、畜的毒害程度。含油污泥的生物處理技術(shù)重要分為以下幾種：
1.2.1 地耕法處理含油污泥
地耕法是露天將含油污泥平鋪于地表，定期翻耕、澆水和施肥，利用土壤中存在的微生物降解污泥中的油的方法。這些微生物可處理油污土壤，也可用于處理含油污泥以及含油鉆屑。在這個過程中，一般都要投加肥料來平衡土壤中的C、N、P的比例，還要調(diào)節(jié)土壤pH值及土壤濕度來改善烴類的微生物降解條件。
地耕法的流程：在露天的環(huán)境下將土壤與含油污泥混合平鋪，厚度大約10cm左右，經(jīng)干燥處理，施加肥料，利用土壤中的微生物將含油污泥中的有機(jī)物，油品降解為CO2和H2O。
1.2.2 堆肥法
堆肥法是含油污泥與適當(dāng)松散材料相混合，使其混合均勻用以增加其持水性和透氣性，然后成堆放置，利用天然微生物降解石油烴類來對含油污泥進(jìn)行處理的方法。在堆肥過程中起主要作用的是細(xì)菌和真菌。堆肥分為好氧堆肥和厭氧堆肥。好氧堆肥處理一定要有良好通風(fēng)環(huán)境，在氧氣充足的情況下來借助好氧微生物來降解有機(jī)物，其溫度較高，一般在60℃左右時效果較好；而厭氧堆肥則是在通氣條件差，氧氣不足的情況下來借助厭氧微生物進(jìn)行發(fā)酵堆肥。
1.2.3 生物泥漿反應(yīng)器法
該方法是將營養(yǎng)介質(zhì)與含油污泥相混合來使含油污泥稀釋制成泥漿狀的處理介質(zhì)為水相的方法。其溶解氧、微生物、營養(yǎng)物和污染物的傳質(zhì)的速度快，可以有效消除自然環(huán)境變化所帶來的影響。如果控制在最佳的環(huán)境條件下，污染物的處理速度會大幅度增加。Weissenfelst等的研究表明，生物泥漿反應(yīng)器對于種類相同的含油污泥的處理周期會比原位處理的縮短一半，其去除率也比原位處理的提高25%以上。但是該方法工藝復(fù)雜、成本高，目前在國內(nèi)現(xiàn)場應(yīng)用的較少還處于實驗研究階段。
1.3 含油污泥固化處理
固化處理是一種對環(huán)境更友好的取代回填的方法。它是一種利用物理化學(xué)的方法將含油污泥固化或者包容在惰性固化基材中的無害化處理過程。這樣會使得含油污泥便于運(yùn)輸、處置和利用。該方法還能使含油污泥中的有害離子和有機(jī)物對土壤的侵蝕和瀝濾大幅度地減少。
目前，國內(nèi)在對含油污泥固化處理仍然處于探索階段，李科等人在采油廠污水處理產(chǎn)生的含油污泥中加入交聯(lián)劑、增強(qiáng)劑及固化劑對其進(jìn)行固化處理，試驗取得了良好的固化效果。
1.4 萃取法
萃取法是選擇一種合適的有機(jī)溶劑作為萃取劑利用“相似相溶”的原理從含油污泥中將原油回收利用的方法。其主要工藝過程為：污泥在化油池中經(jīng)過初步分離，然后油、水等液態(tài)流體會進(jìn)入萃取裝置中，將其中的油分離出來。該方法的優(yōu)點(diǎn)是處理油、水、泥都能夠有效的利用，能夠?qū)⒋蟛糠质皖愇镔|(zhì)提取并回收。要求使用化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、可以循環(huán)利用的萃取溶劑。萃取法的缺點(diǎn)是流程長、工藝復(fù)雜、萃取劑價格昂貴、處理費(fèi)用高，以及它只適用于含有大量難降解有機(jī)物的含油污泥。
目前，萃取法處理含油污泥還處于試驗開發(fā)階段，僅是在新疆油田有應(yīng)用實例。萃取法的成本高，工業(yè)化應(yīng)用的報道很少。此項技術(shù)要發(fā)展起來的關(guān)鍵是要開發(fā)出性價比比較高的萃取劑。
1.5 調(diào)質(zhì)-機(jī)械分離處理工藝
污泥調(diào)質(zhì)是通過一定的手段來調(diào)整固體粒子群的性狀和排列狀態(tài)，以適合不同脫水條件下的預(yù)處理操作，脫水效果得到顯著改善，機(jī)械脫水性能得到顯著提高。含油污泥調(diào)質(zhì)部分可以通過添加調(diào)質(zhì)藥劑（如絮凝劑、石灰、飛灰、粘土、明礬等）與含油污泥混合均勻；有機(jī)絮凝劑（一般使用聚丙烯酰胺陽離子）的加入，會使得含油污泥的脫水效果明顯變好。
在調(diào)質(zhì)過程中絮凝劑的種類用量以及添加劑的種類用量的選定，脫水設(shè)備以及脫水設(shè)備的各項參數(shù)都對脫水效率有著至關(guān)重要的作用。
在含油污泥的調(diào)質(zhì)方法方面，Bruno sander在含油污泥調(diào)質(zhì)-機(jī)械脫水工藝方面獲得了發(fā)明專利，它的發(fā)明有利于含油污泥的脫水。
國內(nèi)劉光全等在處理含油污泥使用的是化學(xué)破乳+熱洗+機(jī)械三相離心分離的方法，使得處理后污泥的原油回收率可以達(dá)到98%；韓德奇等開發(fā)了蒸餾-離心分離法，它一種用來處理含油污泥的有效方法，使得含油污泥的原油回收率可以高達(dá)97.4%。
污泥調(diào)質(zhì)-機(jī)械脫水處理的工藝的發(fā)展的時間比較長在技術(shù)上相對成熟。但最優(yōu)的混凝劑（種類、加量以及加藥方式）、破乳劑（種類、加量以及加藥方式）、脫水機(jī)械的型號以及運(yùn)行參數(shù)對于不同的含油污泥都是要通過研究加以確定的，當(dāng)前想要得到一種普遍適用的脫水機(jī)械設(shè)備和藥劑的配比是一項艱巨的任務(wù)。
1.6 熱解法
熱解法處理含油污泥是一種近年來在國內(nèi)外普遍使用的能得到資源化回收利用無害化處理方法。含油污泥在無氧的環(huán)境下加熱到一定溫度，熱解后產(chǎn)生的殘渣經(jīng)過處理后還可以回收利用，也不易造成二次污染。這樣就實現(xiàn)了含油污泥的資源化以及能量的循環(huán)利用。再者由于熱解是處于中低溫還原氛圍下，二英等有害物質(zhì)是不易生成的。這是對提高回收油質(zhì)量和重金屬的穩(wěn)定化作用都是有利的。雖然有比較高技術(shù)含量，熱解機(jī)理尚不明確，但它有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/span>
溶劑萃取法與熱化學(xué)洗油法處理過程中都會產(chǎn)生二次污染物；用作油田調(diào)剖劑的工藝與焦化處理工藝都已經(jīng)比較成熟，而且其處理過程中均不會產(chǎn)生二次污染，但是設(shè)備很復(fù)雜，而且處理量不大；熱解處理與焚燒處理適合于規(guī)模處理，也要求盡可能少的產(chǎn)生二次污染物，最終實現(xiàn)完全處理。所以，熱解處理與焚燒處理值得探究和推廣，其中熱解比焚燒會帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益，而且更占市場優(yōu)勢。熱解法處理含油污泥在國外已經(jīng)有了工業(yè)化示范裝置，但是在國內(nèi)熱解法處理含油污泥仍處于實驗研究階段。
1.7 電化學(xué)處理
電化學(xué)處理是利用大地電場和低電壓、低電流將氧化還原反應(yīng)引入有機(jī)物和無機(jī)物之間，將土壤中復(fù)雜的碳?xì)浠衔锓纸鉃?/span>CO和HO，同時利用電動力來除去其中的水、小顆粒物質(zhì)和重金屬，盡最大可能來消除污染。電化學(xué)處理的要點(diǎn)是通過破壞分子的尺寸來進(jìn)行液化。
該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以有效地除去含油污泥中的有機(jī)污染物，而且處理含油污泥的速度快、回收量大；缺點(diǎn)是對于大量含油污泥的處理難度較大，因為在這種情況下設(shè)備的安置比較困難，而且能耗很大。如今電化學(xué)方法含油污泥還處于設(shè)想階段。
2 各種方法優(yōu)缺點(diǎn)比較
序號 | 方法 | 適用范圍 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) |
1 | 焚燒法 | 各類污泥 | 處理量大，徹底，技術(shù)成熟 | 耗能大，費(fèi)用高，有二次污染 |
2 | 生物處理法 | 含油量較低的污泥 | 節(jié)能，環(huán)保，投資小 | 資源無法回收利用，占地面積大，處理周期長，處理技術(shù)不夠成熟 |
3 | 固化法 | 含鹽量低，且含油量少的污泥 | 能夠資源化利用，可用于建筑材料，使其固化產(chǎn)物得到妥善處理 | 條件苛刻，技術(shù)不成熟 |
4 | 萃取法 | 含有大量難降解有機(jī)物的含油污泥 | 處理后的油、水、泥可有效利用，可回收利用大部分的石油類物質(zhì) | 流程長、工藝復(fù)雜、萃取劑價格昂貴、處理費(fèi)用高 |
5 | 調(diào)質(zhì)機(jī)械分離法 | 各類污泥 | 脫水效果得到顯著改善，機(jī)械脫水性能得到顯著提高，技術(shù)成熟 | 要得到普遍適用的脫水機(jī)械設(shè)備和藥劑的組合很困難，處理量小，設(shè)備與處理費(fèi)用高 |
6 | 熱解法 | 用于含油量高的污泥，規(guī)模處理 | 經(jīng)濟(jì)，環(huán)保，資源回收利用 | 熱解機(jī)理尚不明確 |
7 | 電化學(xué)處理方法 | 處理少量的污泥 | 處理速度快、回收量大 | 不適合處理大量的污泥，且耗能大 |
3 結(jié)論與展望
（1）對含油污泥的處理隨著油田勘探開發(fā)的進(jìn)行，含油污泥的產(chǎn)生量不斷增加。因此，污泥的有效處理顯得尤為重要。
（2）通過以上處理含油污泥方法的比較，對于不同地區(qū)、不同性質(zhì)的污泥在處理過程中應(yīng)該選擇合適的方法。
（3）從我國對可持續(xù)發(fā)展的需要來看，實現(xiàn)污泥資源化尤為重要。從長遠(yuǎn)看，熱解技術(shù)將會普遍得到應(yīng)用。
