含油污泥間接熱解吸處理后的再利用

王曉東 李玉善 田　敬

（遼寧華孚環(huán)境工程股份有限公司）

含油污泥間接熱解吸處理后的再利用

王曉東 李玉善 田敬

（遼寧華孚環(huán)境工程股份有限公司）

利用長(zhǎng)慶油田第三采油廠6 000 t/a規(guī)模的間接熱解吸含油污泥處理廠實(shí)際運(yùn)行后的產(chǎn)物渣土對(duì)不同植物進(jìn)行了種植實(shí)驗(yàn)和摻混制磚實(shí)驗(yàn)，以產(chǎn)物渣土的成分分析為理論基礎(chǔ)，以種植實(shí)驗(yàn)中植物的成活率和制成磚的抗壓強(qiáng)度為依據(jù)，證明了利用渣土、本地黃黏土、農(nóng)家有機(jī)肥土按5∶3∶2比例調(diào)配的混合土壤可以供作物正常生長(zhǎng)；5%比例渣土含量的普通燒結(jié)紅磚的抗壓強(qiáng)度滿(mǎn)足建筑制磚技術(shù)要求。對(duì)含油污泥經(jīng)過(guò)高溫間接熱解吸后的渣土用作植被種植、建筑制磚的最終處置方式進(jìn)行可行性探討，為含油污泥的“無(wú)害化”“資源化”的處置方式進(jìn)行了初步探究。

間接熱解吸；含油污泥；渣土；種植；燒結(jié)制磚；處置方式

0　引 言

油田含油污泥被列入《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》中，以往由于傳統(tǒng)處理技術(shù)限制，經(jīng)處理后的含油污泥經(jīng)檢測(cè)仍屬于危險(xiǎn)廢物范疇［1］，其成分對(duì)植被作物的毒害性依然較大，無(wú)法對(duì)其進(jìn)行植被種植利用；若利用其制磚，由于磚的抗壓強(qiáng)度不夠而無(wú)法使用［2］。根據(jù)《中華人民共和國(guó)固體廢物污染環(huán)境防治法》要求，需要到專(zhuān)門(mén)的危險(xiǎn)廢物集中處置設(shè)施、場(chǎng)所進(jìn)行處置。國(guó)際上通常將總石油烴（TPH）＜2%（質(zhì)量百分比）作為含油污泥土壤無(wú)害化的指標(biāo)。我國(guó)尚沒(méi)有明確界定含油污泥無(wú)害化指標(biāo)，但國(guó)家環(huán)境保護(hù)部頒布的HJ 607—2011《廢礦物油回收利用污染控制技術(shù)規(guī)范》中明確了含油污泥處理后含油量2%（質(zhì)量百分比）的最高限值，黑龍江省頒布的DB23/T 1413—2010《油田含油污泥綜合利用污染控制標(biāo)準(zhǔn)》也規(guī)定了含油率2%（質(zhì)量百分比）以下的產(chǎn)物渣土可以用來(lái)鋪路和墊井場(chǎng)。

1　含油污泥常規(guī)處理技術(shù)

目前油田含油污泥最終處置方式，依據(jù)不同的處理工藝技術(shù)而不盡相同［3］。常規(guī)含油污泥處理技術(shù)如熱化學(xué)洗油、蒸汽吹脫、超聲波空化、萃取等技術(shù)處理含油污泥的產(chǎn)物渣土中總油含量仍高達(dá)2%～5%，生物毒性依然很強(qiáng)，即便摻混正常土壤和肥料也無(wú)法使作物存活生長(zhǎng)［4］；若采用該產(chǎn)物渣土制磚，也會(huì)由于含油量過(guò)高，燒制過(guò)程中的燒失量過(guò)多，導(dǎo)致磚出現(xiàn)蜂孔和變形嚴(yán)重的現(xiàn)象，抗壓強(qiáng)度達(dá)不到要求［5］；傳統(tǒng)焚燒的方法處理含油污泥是一種比較徹底的方法，其產(chǎn)物渣土中殘余的含油率可以達(dá)到農(nóng)業(yè)用土壤標(biāo)準(zhǔn)3‰，但焚燒方法不能對(duì)含油污泥中的原油進(jìn)行回收，而且焚燒過(guò)程中又會(huì)產(chǎn)生大量的SOX、NOX等有毒的大氣污染物，現(xiàn)國(guó)家已經(jīng)明確5%含油率以上的含油污泥不能直接焚燒，需要強(qiáng)制預(yù)先進(jìn)行資源化回收［6］。生物法處理含油污泥較為徹底，一般可以達(dá)到GB 4284—84《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》，生物法缺點(diǎn)是只能處理含油率3%～5%以下的含油污泥，對(duì)于高含油污泥效果不明顯，而且處理時(shí)間周期較長(zhǎng)［7］，也不能回收含油污泥中的原油而造成資源浪費(fèi)，而且成本較高，對(duì)溫度、土壤成分條件要求也非?？量?，難以大范圍推廣；含油污泥用于油田調(diào)剖回注地層技術(shù)，由于是將含油污泥重新回注地層，因此從最終處置效果上看，較為徹底，但存在地層污染的潛在風(fēng)險(xiǎn)，而且油田調(diào)剖需求用量有限，不可能完全消化所有含油污泥。由于采用高溫間接熱解吸處理油田含油污泥是在無(wú)氧和缺氧條件下進(jìn)行，避免了大量SOX、NOX等有毒氣體的產(chǎn)生，不僅可以回收含油污泥中的大部分原油，而且產(chǎn)生的渣土中殘余的有害成分非常低，隨著間接高溫?zé)峤馕夹g(shù)逐步成熟地應(yīng)用到油田含油污泥處理領(lǐng)域，利用該技術(shù)處理油田含油污泥后的產(chǎn)物渣土如何合理處置，是否可以采用除填埋、鋪路、墊井場(chǎng)方式以外的其他綜合利用處置方式，目前受到國(guó)內(nèi)外環(huán)保產(chǎn)業(yè)界人士普遍關(guān)注和重視。

2　間接熱解吸處理含油污泥的產(chǎn)物渣土

目前，據(jù)實(shí)地調(diào)研，國(guó)內(nèi)采用螺旋推進(jìn)式間接熱解吸技術(shù)處理油田含油污泥的實(shí)例工程在長(zhǎng)慶油田首次應(yīng)用。本文利用長(zhǎng)慶油田第三采油廠間接熱解吸處理裝置對(duì)清罐含油污泥和井場(chǎng)落地含油污泥進(jìn)行間接熱解吸處理，考察了產(chǎn)物渣土對(duì)不同植物的種植效果和摻混制磚效果。

產(chǎn)物渣土的物質(zhì)成分決定著最終的處置方式，礦物成分含量、有機(jī)質(zhì)，重金屬含量、殘余的石油烴、浸出毒性成分含量、p H值、含水率等因素都直接影響植被作物生長(zhǎng)及建筑制磚質(zhì)量。就上述影響因素分別進(jìn)行探討。

2.1重金屬含量

對(duì)長(zhǎng)慶油田第三采油廠含油污泥處理廠高溫間接熱解吸處理后的含油污泥渣土進(jìn)行了成分分析，發(fā)現(xiàn)經(jīng)熱解吸后的渣土中，重金屬含量均低于GB/T 25031—2010《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置制磚用泥質(zhì)》、CJ/T 309—2009《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置農(nóng)用泥質(zhì)》和GB 4284—84《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》。含油污泥經(jīng)熱解吸處理后渣土中的重金屬含量實(shí)測(cè)值與制磚、農(nóng)業(yè)泥質(zhì)限值的對(duì)比見(jiàn)表1。

說(shuō)明長(zhǎng)慶油田第三采油廠含油污泥（主要為罐底泥、井場(chǎng)落地含油污泥），經(jīng)過(guò)高溫間接熱解吸后的產(chǎn)物渣土中重金屬的含量可以滿(mǎn)足制磚和農(nóng)用的要求。

2.2浸出毒性分析

含油污泥經(jīng)熱解吸處理后渣土的浸出毒性實(shí)測(cè)值與危險(xiǎn)廢物限定值的對(duì)比見(jiàn)表2。

表1　含油污泥熱解吸處理后重金屬含量與標(biāo)準(zhǔn)限值對(duì)比　mg/kg

表2　含油污泥熱解吸處理后浸出毒性監(jiān)測(cè)　mg/kg

結(jié)果表明：長(zhǎng)慶油田第三采油廠含油污泥經(jīng)過(guò)高溫間接熱解吸處理后，產(chǎn)物渣土浸出液浸出毒性低于GB 5085.3—2007《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》的限值。

2.3總石油烴含量

對(duì)長(zhǎng)慶油田第三采油廠含油污泥處理廠高溫間接熱解吸處理后的含油污泥渣土進(jìn)行了成分分析，發(fā)現(xiàn)經(jīng)熱解吸后的渣土中，TPH含量為0.37%～0.87%，而根據(jù)GB/T 25031—2010《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置制磚用泥質(zhì)》、CJ/T 309—2009《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置農(nóng)用泥質(zhì)》、GB/T 23486—2009《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質(zhì)》、GB 4284—84《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》中礦物油的濃度限值均為0.3%，由于渣土中石油烴的含量也非常低，因此采用摻混稀釋的辦法可以將這種渣土中石油烴含量降至0.3%以下而達(dá)到種植和制磚要求。

2.4常規(guī)成分分析

經(jīng)檢測(cè)，長(zhǎng)慶油田第三采油廠含油污泥經(jīng)間接熱解吸處理后的產(chǎn)物渣土中，SiO2含量58.02%，Al2O3含量9.88%，CaO含量7.00%，MgO含量1.84%，TiO2含量0.445%；成分與普通黏土成分十分相似，可以替代部分黏土來(lái)燒制普通建筑磚，檢測(cè)方法采用GB/T 14506—2010《硅酸鹽巖石化學(xué)分析方法》中規(guī)定。由于經(jīng)過(guò)高溫?zé)峤馕幚砗螅两?jīng)加濕抑塵后的含水率實(shí)測(cè)值為9.99%，p H值為8.6～9.0，這兩個(gè)指標(biāo)也均滿(mǎn)足燒結(jié)制磚要求。含油污泥經(jīng)熱解吸處理后渣土的含水率與酸堿性見(jiàn)表3。

表3　含油污泥熱解吸處理后渣土的含水率與酸堿性

3　渣土處理方式

考慮到當(dāng)?shù)攸S土高原黃黏土豐富，但地表植被稀少，生態(tài)系統(tǒng)比較脆弱的特點(diǎn)，考察制磚與種植兩種處置方式具有實(shí)際意義。

3.1摻混制磚

GB/T 25031—2010《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置制磚用污泥》規(guī)定了用于制磚的城鎮(zhèn)污水處理廠污泥泥質(zhì)的指標(biāo)，其中制磚泥質(zhì)含水率要求＜40%，p H值要求5～10，對(duì)于含油污泥處理后的渣土用于制磚的泥質(zhì)指標(biāo)，目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)明確標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)規(guī)定。以往由于油田含油污泥處理技術(shù)相對(duì)落后，即便經(jīng)過(guò)如熱洗、撇油、脫水等傳統(tǒng)工藝處理，產(chǎn)物泥渣仍達(dá)不到制磚要求。其中最主要的是含油、含水、燒失量等指標(biāo)不符合基本制磚要求。導(dǎo)致燒制出的磚變形，外觀顏色、機(jī)械強(qiáng)度等都不能滿(mǎn)足要求。隨著間接熱解吸技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于處理油田含油污泥，而利用間接熱解吸技術(shù)處理后的產(chǎn)物渣土比傳統(tǒng)熱洗技術(shù)處理后的渣土含油量更低，經(jīng)過(guò)間接熱解吸技術(shù)處理后的渣土含油量更低，總石油烴含量最高不超過(guò)2%，從長(zhǎng)慶油田第三采油廠含油污泥廠實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)看，含量為0.37%～0.87%。

利用長(zhǎng)慶油田第三采油廠含油污泥經(jīng)間接熱解吸處理后的產(chǎn)物渣土制磚，將渣土與傳統(tǒng)制磚的黃土、黏土、原煤摻混燒制普通紅磚，摻兌比例為5%和10%（質(zhì)量百分比）。并抽樣檢測(cè)樣品磚的抗壓強(qiáng)度，檢測(cè)依據(jù)GB 5101—2003《燒結(jié)普通磚》。含油污泥經(jīng)熱解吸處理后渣土的摻混制成磚的抗壓強(qiáng)度見(jiàn)表4。

表4　含油污泥熱解吸處理后渣土摻混制磚的抗壓強(qiáng)度

結(jié)果顯示，5%摻混率磚樣的抗壓強(qiáng)度和外觀也優(yōu)于常規(guī)不摻混的磚樣，推測(cè)原因是由于經(jīng)熱解吸處理后渣土顆粒度更細(xì)小，能填充黃土、黏土、原煤間的細(xì)小空隙，使磚塊更結(jié)實(shí)。另外，經(jīng)熱解吸處理后渣土中由于含有部分炭粉，仍具有部分熱值，雖然發(fā)熱量很小，可以節(jié)省原煤量有限，但更重要的是在窯中燒制時(shí)可與摻混在磚坯中的原煤產(chǎn)生協(xié)調(diào)效應(yīng)［8］，使制成磚更堅(jiān)固。含油污泥經(jīng)熱解吸處理后渣土的發(fā)熱值見(jiàn)表5。

表5　含油污泥熱解吸處理前后熱值對(duì)比　MJ/kg

3.2植被種植

由于長(zhǎng)慶油田地處黃土高原，當(dāng)?shù)貙儆诒睖貛О敫珊祪?nèi)陸性季風(fēng)氣候，降水稀少，年平均降水不足400 mm，因此，渣土種植實(shí)驗(yàn)采用的是比較普遍的多花黑麥草、抗旱性較強(qiáng)的沙棘和當(dāng)?shù)胤浅Ｆ毡榈谋葑魑餅榭疾鞂?duì)象。分別考察多花黑麥草籽的發(fā)芽率和沙棘、冰草移栽成活率。含油污泥經(jīng)熱解吸處理后渣土的種植成活率見(jiàn)表6。

表6　含油污泥熱解吸處理后種植植物的成活率

從表6各植物的成活率看，當(dāng)?shù)氐谋莞m應(yīng)渣土種植，其次是多花黑麥草和沙棘。三種植物的成活率均高于常規(guī)要求的60%，說(shuō)明經(jīng)過(guò)配比的混合渣土，表觀上其種植效果與當(dāng)?shù)仄胀ǖ乇硗料嗨啤Ｎㄒ粎^(qū)別在于，由于經(jīng)過(guò)高溫?zé)峤馕螅林械挠袡C(jī)質(zhì)養(yǎng)分比當(dāng)?shù)氐乇硗吝€少，需要補(bǔ)充適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)質(zhì)肥料供作物吸收，因此添加了適當(dāng)?shù)霓r(nóng)家有機(jī)肥。渣土、當(dāng)?shù)氐乇硗?、農(nóng)家有機(jī)肥土壤最佳配比為5∶3∶2（體積比）。

4　結(jié) 論

本文討論了含油污泥通過(guò)間接熱解吸技術(shù)處理后凈化渣土，可以滿(mǎn)足摻混制磚用土要求，摻混當(dāng)?shù)氐乇硗梁娃r(nóng)家肥后還可以滿(mǎn)足植被生長(zhǎng)要求，證明了間接熱解吸處理含油污泥的可行性和先進(jìn)性，并為含油污泥處理后產(chǎn)物渣土的最終處置提供了一條可行的路線，也為含油污泥深度處理及資源化利用與處置，以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的制定提供了參考依據(jù)。

本文僅針對(duì)陜北當(dāng)?shù)胤寝r(nóng)業(yè)作物的成活率作為對(duì)植被生長(zhǎng)無(wú)害化的評(píng)價(jià)依據(jù)，但沒(méi)有對(duì)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)作物的果實(shí)、根、莖、葉、花等植物有機(jī)體的有機(jī)烴毒性殘留及對(duì)食物鏈中的人畜機(jī)體影響方面做深入研究，因此無(wú)法界定含油污泥渣土中殘余石油烴對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)徹底實(shí)現(xiàn)無(wú)害化的臨界含量值，建議開(kāi)展相關(guān)研究工作。

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（編輯 王薇）

10.3969/j.issn.1005-3158.2015.06.013

1005-3158（2015）06-0046-04

2014-11-25）

王曉東，1998年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（華東）應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)在遼寧華孚環(huán)境工程股份有限公司從事環(huán)保技術(shù)研究工作。通信地址：陜西省西安市未央?yún)^(qū)鳳城五路海逸國(guó)際B2403，710018