含油污泥處置工藝現(xiàn)狀及火電廠協(xié)同處置探索

鄭瑩瑩

（浙江泰誠環(huán)境科技有限公司 浙江臺(tái)州 318000）

引言

含油污泥是指原油或成品油混入泥土或其他介質(zhì)，其中的油分無法直接回收且污染環(huán)境的多種形態(tài)混合物。從含油污泥來源來看，主要是石油開采、運(yùn)輸、煉制及含油污水處理過程中產(chǎn)生。含油污泥具有毒性，伴隨惡臭味，其中硫化物、重金屬、礦物油等會(huì)給周邊水體、土壤及大氣造成污染。尤其是其中的重金屬污染物，對生態(tài)環(huán)境及人類生活環(huán)境具有一定的破壞性。

1 含油污泥特點(diǎn)

1.1 來源廣

含油污泥在原油開采、煉油廠、油田運(yùn)輸環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生，且不同來源污泥其含油特點(diǎn)也有差異。煉油廠含油污泥，含油率一般在10%-50%，并伴有固體，含水率約為40%-85%，往往來自浮選池浮渣、罐底泥等；油田運(yùn)輸環(huán)節(jié)污泥主要來自接轉(zhuǎn)站、沉降罐、天然凈化裝置清理的油泥、油沙，尤其是一次/二次沉降罐、洗井水回收罐污水處理緩蝕劑、凝聚劑等藥劑的使用，約有1%底泥；原油開采產(chǎn)生的含油污泥含油量高、脫水難[1]。

1.2 成分雜

含油污泥成分十分復(fù)雜，組分種類繁多，主要成分有絮凝物、阻垢劑、代謝物、細(xì)菌、粘土、無機(jī)鹽、緩蝕劑、絮凝劑、有機(jī)物等，成分復(fù)雜增加了后期的處理難度及工藝選型。

1.3 臭味強(qiáng)

含油污泥生成后，經(jīng)過一段時(shí)間放置會(huì)產(chǎn)生大量硫化物、硫醚、硫醇等惡臭物質(zhì)，在轉(zhuǎn)運(yùn)、存儲(chǔ)或者處理過程中，如設(shè)備選型或設(shè)計(jì)工作不到位，尤其是設(shè)備的密閉性不夠，極易產(chǎn)生二次惡臭污染問題。

1.4 隱患大

含油污泥在存儲(chǔ)或處理過程中極易產(chǎn)生污染環(huán)境事件或其他安全隱患，例如，含油污泥存儲(chǔ)時(shí)間過程，會(huì)產(chǎn)生揮發(fā)烴類物質(zhì)，與空氣混合易產(chǎn)生爆炸性氣體。含油污泥在設(shè)備處理過程中一旦操作不當(dāng)，也會(huì)造成爆炸等，因此，需要做好防爆工藝選型[2]。

1.5 難處理

含油污泥具有很強(qiáng)的穩(wěn)定特性，含油污泥屬于多相體系懸浮乳化物，存在較難的脫水性，且含油污泥粘度大，含油污泥中存在較高的含水量[3]。此外，含油污泥顆粒帶電性，與水作用，使得含油污泥逐漸成為分散體系，在處理過程中存在脫水難度大等特點(diǎn)。

2 含油污泥處理標(biāo)準(zhǔn)及過程

2.1 處理標(biāo)準(zhǔn)

近年來，隨著環(huán)境治理力度的加大，以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)的現(xiàn)實(shí)需要，國家、行業(yè)及地方相繼出臺(tái)了若干含油污泥污染治理標(biāo)準(zhǔn)（見表1），且標(biāo)準(zhǔn)要求越來越嚴(yán)，這也為含油污泥治理提供了可靠依據(jù)。

表1 含油污泥相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

2.2 處理過程

無害化、減量化、資源化是含油污泥處置應(yīng)堅(jiān)持的基本原則，無論選用何種工藝技術(shù)，在處理含油污泥時(shí)通常需經(jīng)脫水、調(diào)質(zhì)等若干過程。

（1）脫水。含油污泥脫水常用到濃縮法、干化法、干燥法和機(jī)械脫水法工藝，處理的含油廢水主要為自由水、附著水、間隙水和化學(xué)結(jié)合水等（見表2）。

表2 含油污泥脫水方法及效果（%）

（2）調(diào)質(zhì)。脫水處理后，還需要進(jìn)一步對其進(jìn)行調(diào)質(zhì)，分離油、水、渣三相[4]。脫水后，水包油、油包水及懸浮固體組成脫水后的黑色粘稠含油污泥濃縮液，需要利用重力沉降該污泥濃縮液。濃縮液中顆粒物表面吸附同種電荷，電荷互相排斥，經(jīng)充分乳化，脫穩(wěn)難度大，難以分離油、水、泥渣。此時(shí)，需要添加相應(yīng)的調(diào)質(zhì)劑，分離原油與固體顆粒物、油滴聚合、加入化學(xué)藥劑隨固體雜質(zhì)沉降，最終實(shí)現(xiàn)水-油-固三相分離。

3 含油污泥處理工藝現(xiàn)狀

含油污泥處理工藝包括物理法、化學(xué)法、生物法及聯(lián)合工藝處理技術(shù)，每一類處理工藝又包括若干不同處理技術(shù)，且不同的處理工藝有其適用領(lǐng)域和特點(diǎn)。

3.1 物理法

（1）焚燒法。焚燒法處理含油污泥，是通過高溫爐（800℃-1200℃）將含油污泥高溫焚燒的一項(xiàng)傳統(tǒng)的處理工藝。焚燒法處理含油污泥可將污泥中的有機(jī)物、油類物質(zhì)燃燒分解，成為穩(wěn)定殘?jiān)?。原油具有可燃性，含油污泥中雖然殘留部分原油，但污泥的含水率高，需輔助加入助燃劑方可燃燒。燃燒法處理含油污泥，其燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生二氧化硫、二噁英等污染物，隨著燃燒煙氣的排放而進(jìn)入生態(tài)環(huán)境，易造成二次環(huán)境污染，且焚燒前還需對污泥進(jìn)行預(yù)處理，增加處理成本。

（2）固化法。將水泥、黏土、改性劑等固化劑加入至含油污泥，使其具有一定機(jī)械強(qiáng)度，將有害成分固定于污泥中，無法滲出環(huán)境。固化法處理含油污泥具有操作簡便，步驟少等特點(diǎn)，適用于大量含油污泥的處理。且固化法處理含油污泥，還可將固化后的污泥用作建筑材料或路基填充物，實(shí)現(xiàn)廢物二次再利用。

（3）超聲波處理技術(shù)。利用聲場的聲空化效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)及熱效應(yīng)處理含油污泥。超聲波作用下含油污泥內(nèi)部乳化體系溫度升高，降低內(nèi)部乳化體系穩(wěn)定及束縛能力，分離油泥膠體界面，破壞乳化體系穩(wěn)定性，利用超聲波分解特性處理污泥乳化體系內(nèi)污染物。超聲波處理技術(shù)是種高效、清潔處理工藝，無二次污染。該項(xiàng)技術(shù)尚處于試驗(yàn)階段，設(shè)備及反應(yīng)器結(jié)構(gòu)優(yōu)化尚在研究環(huán)節(jié)，且超聲探頭貴，大面積推廣應(yīng)用較少。

（4）熱解法。熱解法處理含油污泥，又叫干餾法，是將含油污泥物處于隔絕空氣條件下，加熱含油污泥，使其固相、油相和水相發(fā)生水合和裂化等復(fù)雜反應(yīng)，最終將含油污泥轉(zhuǎn)化為氣、液、固三種形態(tài)物質(zhì)，再對其進(jìn)行分離。熱解法處理含油污泥可使主要污染物分離，產(chǎn)生液體油相和烴類氣體等可回收物，提高處理效果。而且熱解法處理含油污泥產(chǎn)生的殘?jiān)赏ㄟ^深加工制成催化劑、燃料、絮凝劑等產(chǎn)物，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。目前，熱解法處理含油污泥技術(shù)較為成熟，在我國的長慶、遼河、吉林等地油田得到廣泛推廣和使用。該工藝技術(shù)的不足是能耗大、工藝復(fù)雜、成本高，前期投入大。

3.2 化學(xué)法

（1）化學(xué)清洗法。將熱水、化學(xué)試劑加入含油污泥，利用化學(xué)試劑的卷起、乳化、溶解和增溶等改變含油污泥中油液相、油泥界面性質(zhì)?；瘜W(xué)清洗法處理含油污泥的目的是要實(shí)現(xiàn)油泥水三相分離，沖洗掉污泥表面原油，降低污泥含油粘度。該法具有穩(wěn)定性、成本低、易操作和高回收率等優(yōu)勢，但不足是易造成二次污染。

（2）萃取法。萃取法處理含油污泥，是將含油污泥中的石油類物質(zhì)從污泥中提取，分離回收原油。溶劑萃取法作為典型的液-固萃取法，可短時(shí)間里將含油污泥中的石油提取至萃取劑，再利用蒸餾技術(shù)將石油與萃取劑分離提純。溶劑萃取法處理含油污泥可重復(fù)利用萃取溶劑，具有一定的經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性強(qiáng)和操作簡便的特點(diǎn)，但投資成本高，尚未大規(guī)模推廣。此外，萃取法還包括超臨界流體萃取。即通過改變壓力、溫度，分離萃取劑與被萃取物，從而實(shí)現(xiàn)將含油污泥中的油萃取出來。與傳統(tǒng)溶劑萃取不同，超臨界流體萃取工藝具有萃取時(shí)間短、萃取劑量少等優(yōu)勢。

（3）超臨界水氧化技術(shù)。利用超臨界水為反應(yīng)介質(zhì)，以氧氣、空氣及過氧化氫為催化劑，實(shí)現(xiàn)高溫高壓條件下自由基反應(yīng)，有機(jī)物降解，實(shí)現(xiàn)含油污泥的無害化處理。超臨界水氧化技術(shù)效率高、速度快，能徹底降解含油污染物，不足之處是工藝成本高，重金屬難消除。

3.3 生物法

（1）堆肥法。利用堆肥技術(shù)使微生物代謝過程中產(chǎn)生熱量，達(dá)到生物降解含油污泥中的石油烴的效果，使含油污泥中的有機(jī)物向腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化。堆肥法處理含油污泥具有成本低、易操作，降低石油烴危害等優(yōu)勢，但不足之處是工藝處理時(shí)間長。（2）生物反應(yīng)器法。通過控溫、氧化、添加營養(yǎng)物等，將含油污泥與微生物所需營養(yǎng)物按比例混合制備成營養(yǎng)泥漿，通過微生物生長代謝，降低污泥中污染物含量的工藝方法。生物反應(yīng)器法處理含油污泥可將處理后的固體回用，液體再利用。這種方法適用于較低含油污泥，高含油污泥處置效果較差。（3）生物浮選法。生物浮選法是近年來新型生物處理工藝，是浮選工藝與生物法組合工藝技術(shù)，利用微生物生長代謝時(shí)產(chǎn)生大量固相、液相和氣相的生物活性物，改變含油污泥體系表面張力，破壞含油污泥內(nèi)部穩(wěn)定體系，并對由此產(chǎn)生的油相回收利用，實(shí)現(xiàn)資源二次價(jià)值利用。生物浮選工藝復(fù)雜，難操作，尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。

近年來，隨著含油污泥處理工藝技術(shù)研究的深入，除上述物理法、化學(xué)法和生物法之外，還有相關(guān)聯(lián)合處理工藝技術(shù)，例如熱洗-調(diào)質(zhì)-機(jī)械分離技術(shù)、電化學(xué)生物耦合處理技術(shù)，以及調(diào)剖技術(shù)、植物修復(fù)技術(shù)等。

4 含油污泥火電廠協(xié)同處置

為加快含油污泥減量化、資源化、無害化處置進(jìn)程，部分地區(qū)開展含油污泥電廠協(xié)同處置研發(fā)與工程示范?，F(xiàn)將某火電廠協(xié)同處置技術(shù)做一簡要分析。

4.1 工藝流程

將含油污泥通過車輛運(yùn)輸至污泥干燥車間存儲(chǔ)，經(jīng)污泥螺桿泵輸送至干燥機(jī)進(jìn)行質(zhì)熱交換，干燥后污泥經(jīng)氣流輸送至旋風(fēng)分離器，進(jìn)一步進(jìn)行風(fēng)泥分離，經(jīng)污泥粉碎機(jī)、避風(fēng)卸料進(jìn)入干泥輸送器，送入鍋爐爐膛，與鍋爐中燃煤一起燃燒；干燥器出口及污泥存儲(chǔ)倉、干化污泥輸送過程中臭氣經(jīng)收集，由引風(fēng)機(jī)送至鍋爐燃燒。

4.2 熱值評價(jià)

對含油污泥進(jìn)行脫水處理，經(jīng)脫水處理摻雜煤繼續(xù)燃燒，并根據(jù)燃燒產(chǎn)物確定最佳摻煤量。利用靜態(tài)掛片法評價(jià)含油污泥焚燒腐蝕性；根據(jù)氧彈式量熱計(jì)測量含油污泥燃燒熱值，評價(jià)含油污泥燃燒熱值。

4.3 結(jié)果分析

（1）含油污泥組分。對含油污泥進(jìn)行組成分析，其中沉降罐含油量較高，為24.3%，其他均低于5%。（2）含油污泥摻煤燃燒評價(jià)。經(jīng)摻煤燃燒，從結(jié)果來看，含油污泥摻煤量越大，燃燒越充分，當(dāng)摻煤質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)58%時(shí)，燃燒最徹底，鑒于成本考慮，可選取摻煤燃燒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為58%。（3）熱值評價(jià)。通過含油污泥焚燒熱值分析，該含油污泥燃燒熱值較低，需摻煤焚燒。（4）焚燒氣體產(chǎn)物分析。通過火電廠含油污泥焚燒過程中二氧化硫、氮氧化物質(zhì)量及蒸餾水吸收液pH 值監(jiān)測，通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，含油污泥焚燒產(chǎn)生的二氧化硫含量超過煤的3-8 倍，焚燒氣體蒸餾水吸收液pH 值低。（5）焚燒固體產(chǎn)物分析。含油污泥焚燒后，爐渣中氯離子、硫離子、碳酸氫根離子含量較高，摻煤燃燒后，該三種離子含量未明顯降低，因此，爐渣陰離子含量無明顯減少。

結(jié)語

近年來，隨著油田開采以及運(yùn)輸活動(dòng)的日益頻繁，產(chǎn)生的含油污泥量越來越多，做好含油污泥處理，選擇合適工藝技術(shù)，不僅具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)效益，也能夠產(chǎn)生良好的環(huán)保效益。利用火電廠協(xié)同處置，做好含油污泥焚燒處理，能夠創(chuàng)造出一定的經(jīng)濟(jì)效益，還可以減少含油污泥存量，但需要做好工藝選型，強(qiáng)化處理效果。