油田含油污泥處理處置技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用

李 琳

（北京機(jī)電院高技術(shù)股份有限公司，北京 100027）

油田含油污泥處理處置技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用

李 琳

（北京機(jī)電院高技術(shù)股份有限公司，北京 100027）

介紹了油田含油污泥的特征、來源，以及國內(nèi)外相關(guān)法規(guī)政策和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的制定情況；分析了含油污泥處置技術(shù)的主要研究進(jìn)展和應(yīng)用現(xiàn)狀；對我國油田含油污泥處理處置技術(shù)提出了發(fā)展建議。

油田含油污泥;處理處置技術(shù);發(fā)展建議

1 引言

在油田的開采過程中，油田污水處理系統(tǒng)和原油生產(chǎn)儲運(yùn)系統(tǒng)會產(chǎn)生一種水包油（O/W）、油包水（W/O）交叉乳化、相互溶解、油泥互相吸附的極其穩(wěn)定的懸浮體系，即含油污泥。

油田含油污泥體積龐大，其中勝利油田每年產(chǎn)生的含油污泥就在1.0×105噸以上，大港油田每年產(chǎn)生含油污泥約1.5×105噸，大慶油田每年產(chǎn)生含油污泥近1.43×105噸，遼河油田年產(chǎn)污泥（浮渣）5.8×105噸[1]。若不加以處理而直接排放，不但會占用大量寶貴的土地資源，還會改變土壤結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，加速土壤中營養(yǎng)成分的流失，抑制植物對養(yǎng)分的吸收。而且，油田含油污泥中含有豐富的有機(jī)物、鹽類以及氮、磷、硫等營養(yǎng)物質(zhì)，若直接排入或在降水的作用下流入地表水體，有機(jī)物和氨氮將大量消耗水體中的氧，導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，嚴(yán)重影響水生生態(tài)系統(tǒng)的平衡。此外，油田含油污泥含有銅、鋅、鉻、汞等重金屬，以及病原菌、寄生蟲（卵）、多氯聯(lián)苯、二英、放射性核素等難降解的有毒有害物質(zhì)，其中的有機(jī)化學(xué)物質(zhì)很多均具有致癌、致突變、致畸作用，不但會對環(huán)境造成污染，還會導(dǎo)致很多致命疾病，威脅人體健康。在長期的油田開發(fā)和石油開采過程中，油田含油污泥已經(jīng)造成了周邊地區(qū)土壤、水體、大氣的嚴(yán)重污染，并成為國內(nèi)外亟待解決的一大難題。

2 油田含油污泥來源及特征

由于油田所處的地質(zhì)構(gòu)造多樣，以及石油成分、油田開采工藝、污水處理工藝、污水水質(zhì)、油泥來源、管理操作水平的差異，造成了油田含油污泥組成成分的復(fù)雜性，除了含有大量老化原油、蠟質(zhì)、瀝青質(zhì)、膠體、固體懸浮物、細(xì)菌、鹽類、酸性氣體、腐蝕性產(chǎn)物等，還包括生產(chǎn)過程中投加的大量凝聚劑、緩蝕劑、阻垢劑、殺菌劑等水處理劑，因此對生態(tài)環(huán)境和人體健康的危害極大，并且處理難度極高，成為油田開采及石油化工工業(yè)中的主要污染源[2-4]。油田含油污泥含油量高，一般在10%～50%，油分的存在形式可分為可浮油、乳化油、溶解油，其中乳化油占絕大部分，是含油污泥黏度大、脫水難的主要原因。

國內(nèi)外研究人員普遍將油田含油污泥的來源分為三種：1）原油開采產(chǎn)生的含油污泥；2）油田集輸過程產(chǎn)生的含油污泥；3）煉油廠污水處理場產(chǎn)生的含油污泥[5]。原油開采過程中產(chǎn)生的含油污泥主要來源于地面處理系統(tǒng)，由采油污水處理過程中產(chǎn)生的含油污泥、污水凈化處理中投加的凈水劑形成的絮體、設(shè)備及管道腐蝕產(chǎn)物和垢物、細(xì)菌（尸體）等組成，一般具有含油量高、黏度大、顆粒細(xì)、脫水難等特點(diǎn)[5-6]。在油田集輸過程產(chǎn)生的含油污泥主要包括接轉(zhuǎn)站、聯(lián)合站儲油罐、沉降罐、污水罐、洗井水回收罐中的罐底油泥以及鉆井、作業(yè)、管線穿孔過程中產(chǎn)生的落地油泥，含油較多，顆粒細(xì)密，雜質(zhì)較少，碳?xì)浠衔铮ㄓ停┖繕O高[7]。煉油廠污水處理場的含油污泥主要來源于浮選池浮渣，占總量的80%，此外還有部分隔油池底泥、原油罐底泥等，此三者俗稱“三泥”。此類含油污泥組成各異，通常含油率在10%～50%，含水率在40%～90%，同時(shí)伴有一定量的固體[8]。

3 國內(nèi)外油田含油污泥法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)

3.1 法規(guī)政策

油田含油污泥的處理一直是困擾油田的一大難題。世界各國對于油田含油污泥的環(huán)境監(jiān)管，也制定了不同的體系和辦法。美國環(huán)?？偸穑║SEPA）將石油冶煉行業(yè)產(chǎn)生的油田含油污泥明確劃入危險(xiǎn)廢物名錄（40 CFR §261.31：F037，F(xiàn)038；40 CFR §261.32：K169，K170），并制定了較為完善的含油污泥處理法規(guī)，如《資源保護(hù)和回收法令》（Resource Conservation and Recovery Act）、《危險(xiǎn)和固體廢物修正案》（Hazardous and Solid Waste Amendment），以及《美國環(huán)?？偸鸢粗付ǖ淖罴咽痉犊捎眉夹g(shù)的處理標(biāo)準(zhǔn)》（Best Demonstrated Available Technology，BDAT）。英國環(huán)境總署也在其頒布的《技術(shù)指南》（Technical Guidance WM2）中，將石化行業(yè)產(chǎn)生的罐底淤泥等列為“明顯有害類”（Absolute hazardous entries）物質(zhì)。加拿大和澳大利亞等國均針對油田含油污泥的環(huán)境管理也出臺了相應(yīng)的政策法規(guī)。

在含油污泥處理處置及資源化利用方面，國外也根據(jù)處理方式的差異，對其中的油類含量進(jìn)行了相應(yīng)的規(guī)定。如，填埋和筑路作為目前國外處理處置含油污泥的兩個(gè)主要的終端方式。為了防止其中油分對周邊環(huán)境產(chǎn)生不良影響，避免人類健康和生態(tài)受到損害，各國對填埋和筑路污泥中的油含量進(jìn)行了如下規(guī)定：美國和法國規(guī)定填埋污泥中油類含量不得超過2%，筑路污泥中的油類含量不得超過5%；加拿大用于填埋的污泥油類含量的指標(biāo)上限值也為2%。

在我國，2008年8月制定并施行的《國家危險(xiǎn)廢物名錄》中明確規(guī)定石油開采和煉制過程中產(chǎn)生的油泥為危險(xiǎn)廢物（HW08）?！秶仪鍧嵣a(chǎn)促進(jìn)法》和《固體廢物環(huán)境污染防治法》也分別從環(huán)境保護(hù)、維護(hù)正常生產(chǎn)和回收能源的角度出發(fā)，要求必須對含油污泥進(jìn)行無害化、資源化處理。此外，根據(jù)國家發(fā)展計(jì)劃委員會、財(cái)政部、國家環(huán)境保護(hù)總局、國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會四部委2003年2月28日聯(lián)合制定并于2003年7月1日起施行的《排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》：“對以填埋方式處置危險(xiǎn)廢物不符合國家有關(guān)規(guī)定的，危險(xiǎn)廢物排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)為每次每噸1000元?！?由于油田含油污泥屬于危險(xiǎn)廢物范疇，因此當(dāng)其未經(jīng)處理而直接填埋時(shí)，每噸油田含油污泥將收取1000元的罰款，這將大大增加企業(yè)的生產(chǎn)成本。在降低成本的經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動下，將有利于促進(jìn)含油污泥的資源化和無害化處理處置技術(shù)的開發(fā)和推廣。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

在國外，有關(guān)環(huán)境保護(hù)的大部分規(guī)定均以法律法規(guī)的形式出現(xiàn)，故有關(guān)含油污泥環(huán)境污染及控制標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)量不多。根據(jù)中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院國家標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)共享服務(wù)平臺的現(xiàn)有數(shù)據(jù)資料，以“oily sludge”為關(guān)鍵詞，僅搜索到國外標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，即：1985年美國海軍頒布并實(shí)施的《USER’S GUIDE FOR THE HANDLING， TREATMENT& DISPOSAL OF OILY SLUDGE》（NAVY NAV P-916-1985）。

我國也頒布了適用于油田含油污泥的標(biāo)準(zhǔn)，但數(shù)量也非常有限。根據(jù)中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院國家標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)共享服務(wù)平臺的數(shù)據(jù)資料，迄今為止，我國已經(jīng)制定并頒布的專門針對油田含油污泥的國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也僅有1項(xiàng)，即國家能源局頒布并于2012年3月1日開始實(shí)施的《油田含油污泥處理設(shè)計(jì)規(guī)范》（SY/T 6851-2012）。此外，在我國制定的其它標(biāo)準(zhǔn)中也有涉及含油污泥的條款?！掇r(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB4284-1984）對用于農(nóng)業(yè)的含油污泥中的油含量規(guī)定了控制限值，要求土壤中的礦物油最高允許含量不得超過0.3%。

總體而言，從相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)所涉及的內(nèi)容來看，我國油田含油污泥標(biāo)準(zhǔn)體系仍不完善，處理處置及污染防治的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定嚴(yán)重不足，缺少采用不同處理處置和資源化方法時(shí)對油田含油污泥含油率及其他污染控制指標(biāo)的限值規(guī)定。此外，石油開采和煉制過程中產(chǎn)生的油田含油污泥雖已明確列入危險(xiǎn)廢物并按危險(xiǎn)廢物進(jìn)行管理，但《危險(xiǎn)廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18598-2001）和《危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18484-2001）卻未對油田含油污泥的油含量規(guī)定控制限值。標(biāo)準(zhǔn)體系的不完善使實(shí)際生產(chǎn)過程中的油田含油污泥的環(huán)境管理及污染控制缺乏統(tǒng)一、規(guī)范的科學(xué)依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)，從而加劇了油田生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)之間的矛盾。

4 油田含油污泥處理處置技術(shù)介紹

目前，國內(nèi)外處理油田含油污泥的方法一般有：調(diào)質(zhì)—脫水法、萃取法、固化法、高溫處理法（包括干化焚燒、化學(xué)熱洗、熱解析、熱解等）、低溫冷處理法、生物處理法（包括地耕法、堆肥法、生物反應(yīng)器法）、微波處理法、超聲波處理法、調(diào)剖法等[3、9]。每種處理方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍（見表1）。而且由于油田含油污泥成分復(fù)雜，其物理化學(xué)性質(zhì)和生物化學(xué)性質(zhì)也存在差異性，因此，在實(shí)際應(yīng)用中，處理處置單位要以此為基礎(chǔ)并結(jié)合自身的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件來加以選擇處理方式。

一般來說，當(dāng)含油污泥含油率較高時(shí)，宜選用熱化學(xué)洗滌、焦化技術(shù)、焚燒技術(shù)，而含油率較低時(shí)，則適宜采用生物處理技術(shù)、固化技術(shù)等。此外，還可以根據(jù)實(shí)際情況，選用調(diào)剖、熱解以及制備建材和橡膠填料等技術(shù)。但從國內(nèi)外已有的含油污泥處理處置實(shí)用工程來看（見表2），在眾多的處理工藝中，化學(xué)熱洗工藝和調(diào)質(zhì)—機(jī)械脫水工藝發(fā)展已經(jīng)成熟，因此該法運(yùn)用最為廣泛，處理效果也最為可靠[5]；焚燒、生物處理技術(shù)雖也有個(gè)別工程采用，但應(yīng)用并不廣泛；由于萃取法尚未突破降低溶劑成本的技術(shù)瓶頸，很難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用，故采用率也不高；而一些新型的技術(shù)，如電化學(xué)法、超臨界水氧化法等還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，尚未得到實(shí)際應(yīng)用。

表1 國內(nèi)外含油污泥處理處置技術(shù)對比表[5，10-19]

5 含油污泥處理處置技術(shù)的應(yīng)用

從20世紀(jì)70年代初期開始，美國、日本、俄羅斯等發(fā)達(dá)國家就開展了對含油污泥處理處置技術(shù)的研究，在對含油污泥組成、結(jié)構(gòu)及特性研究的基礎(chǔ)上，開發(fā)出了多種有效的含油污泥處理工藝，從單純的蒸氣加熱氣提到使用溶劑、蒸氣、熱水超聲波等方式的聯(lián)合處理工藝，處理工藝逐步復(fù)雜，處理效果日漸改善。經(jīng)過多年的發(fā)展，國內(nèi)外均出現(xiàn)了一些涉及含油污泥處理處置的企業(yè)，但由于含油污泥種類和性質(zhì)的復(fù)雜性，相應(yīng)的處理技術(shù)和設(shè)備也呈現(xiàn)多元化趨勢（見表3）。

表2 國內(nèi)外含油污泥處理處置工程列表

表3 國外油田含油污泥處理處置列表

我國的含油污泥處理處置技術(shù)研究始于20世紀(jì)80年代末，與國外相比起步較晚，但技術(shù)發(fā)展較快。目前國內(nèi)獲得采用的處理技術(shù)有調(diào)質(zhì)-機(jī)械分離、焚燒技術(shù)、固化技術(shù)和萃取技術(shù)等。由于我國在油田環(huán)境保護(hù)方面起步較晚，典型的含油污泥資源化和無害化處理處置模式及技術(shù)體系還很不完善，沒有形成成熟、徹底的處理技術(shù)路線，目前大部分工作依然停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段[19]。

目前國內(nèi)的研究較多集中在單一含油污泥處理技術(shù)上，并開展了油泥、油砂治理和綜合利用技術(shù)的研發(fā)工作，但對分離出油后剩余的仍含有一定油類物質(zhì)的泥渣處理研究還很少，對油田含油污泥中重金屬和放射性物質(zhì)的去除研究不足，亦缺少對高附加值的深度處理和利用技術(shù)的深入探索，加之處理成本普遍較高的問題尚未解決，因此許多已能在國外成功運(yùn)用于實(shí)際工程的高效技術(shù)在國內(nèi)仍不能被廣泛采用，致使國內(nèi)的含油污泥處理處置程度普遍偏低。時(shí)至今日，很多油田和石化企業(yè)仍僅是將含油污泥存放在防滲池中或直接覆土填埋[5，20]。而且國內(nèi)開展油田含油污泥處理處置的大部分是油田或石化廠等石油石化單位，專門從事或涉及該領(lǐng)域業(yè)務(wù)的企業(yè)卻并不多（見表4），國內(nèi)市場還遠(yuǎn)未發(fā)育成熟。

表4 國內(nèi)油田含油污泥處理處置列表

6 發(fā)展建議

6.1 完善相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)油田含油污泥污染環(huán)境管理

目前，我國在石油開采環(huán)境管理、油田含油污泥污染防控方面依然薄弱，應(yīng)加快出臺相關(guān)的政策法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并不斷加以完善，制定相應(yīng)的配套措施，以提高其指導(dǎo)實(shí)際工作的針對性和可操作性。

6.2 從單一處理模式轉(zhuǎn)向多技術(shù)聯(lián)合處理模式，優(yōu)化處理效果

含油污泥處置一般僅選用單一的技術(shù)很難使其達(dá)標(biāo)，根據(jù)實(shí)際需要，往往將幾種技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用可提高處理效果或?qū)崿F(xiàn)更好的綜合利用。因此，含油污泥處理應(yīng)從最初單一的處理模式逐漸轉(zhuǎn)向多技術(shù)聯(lián)合處理模式，如熱化學(xué)洗滌 + 超聲波處理聯(lián)合工藝、熱化學(xué)洗滌 + 生物處理聯(lián)合工藝等，同時(shí)新工藝亦將是今后的主要研究方向之一。

6.3 開展油田含油污泥中重金屬和放射性物質(zhì)去除研究

目前油田含油污泥中放射性危害尚未引起足夠重視，針對有害金屬元素去除的研究也較少，應(yīng)在今后的工作中予以充分重視。加強(qiáng)油田含油污泥利用的安全風(fēng)險(xiǎn)性研究，并制定詳盡的放射性和有害金屬元素的去除技術(shù)導(dǎo)則和最高容許含量標(biāo)準(zhǔn)，以降低其危害性和風(fēng)險(xiǎn)性，提高其為后續(xù)資源化利用的可行程度。

6.4 加速含油污泥處理技術(shù)專利成果轉(zhuǎn)化

根據(jù)SooPat中國專利數(shù)據(jù)庫的現(xiàn)有數(shù)據(jù)[21]，到目前為止，我國在含油污泥處理方面已公布并審查通過了300余項(xiàng)專利，其數(shù)量較多，甚至超過了除美國以外的其它發(fā)達(dá)國家。但是，相關(guān)專利技術(shù)的成果轉(zhuǎn)化程度卻不高，大部分尚未通過工程應(yīng)用而轉(zhuǎn)化成實(shí)際生產(chǎn)力。因此，我國在具有實(shí)用價(jià)值的相關(guān)技術(shù)研究方面有待進(jìn)一步加強(qiáng)，并加速含油污泥專利技術(shù)成果的轉(zhuǎn)化。

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Development and Application of Oily Sludge Treatment Technology in Oil Field

LI Lin

X703

A

1006-5377（2014）05-0052-05