含油污泥特点及处理方法.pdf

，3 8 ．2 o o s 年l 2 月 油 气 田 环 境 保 护 渔理技术 含油污泥特点及处理方法 姜 勇赵朝成赵东风 中国石油大学 华东 化学化工学院环境科学与工程系 摘要含油污泥主要来源于油田开采、油气集输及污水处理场，污泥中一般含油率在 1 0 ％一5 0 ％，含 水率在 4 0 ％一9 0 ％。文章介绍了不同来源含油污泥的特点及脱水方法，并对各种含油污泥处理方法的优、缺 点进行 了比较。研究结果表明，各种方法都有其特点和适用范围。由于含油污泥成分复杂，没有任何一种处 理方法可以处理所有类型的含油污泥。 关键词 油田开采 含油污泥 处理方法 脱水工艺 适用范围 0 引 言 含油污泥是在石油开发、 运输、 炼制时污水处理 过程中产生的。污泥中一般含油率在 1 0 ％---- 5 0 ％， 含水率在 4 0 ％～9 O ％，我国石油石化行业中，平均 每年产生 8 O万吨罐底泥、池底泥⋯，胜利油田每年 产生含油污泥在 1 0万吨以上，大港油田每年产生含 油污泥约 1 5万吨，河南油田每年产生 5 1 0 Ⅱ I 3 含油 污泥晗 ，其中含有大量苯系物、酚类、葸、芘等有恶 臭的有毒物质哺 ，若不加以处理，不仅污染环境，而 且造成资源的浪费。 含油污泥体积庞大，若不加以处理直接排放，不 但占用大量耕地， 而且对周围土壤、水体、空气都将 造成污染，伴有恶臭气体产生。 污泥含有大量的病原 菌、寄生虫 卵 、铜、锌、铬、汞等重金属，盐类 以及多氯联苯、二恶英、放射性核元素等难降解的有 毒有害物质 。 1 含油污泥特点 含油污泥主要分以下几类。 ◆原油开采产生的含油污泥原油开采过程中产生 的含油污泥主要来源于地面处理系统。 采油污水处理 过程中产生的含油污泥 ， 再加上污水净化处理中投加 的净水剂形成的絮体、设备及管道腐蚀产物和垢物、 细菌 尸体 等组成了含油污泥。 这种含油污泥一般具 有含油量高、粘度大、颗粒细、脱水难等特点， 它不 仅影响外输原油质量， 还导致注水水质和污水难以达 标外排 。 ◆油田集输过程产生的含油污泥胜利油田含油污 泥主要来源于接转站、联合站的油罐、沉降罐、污水 罐、 隔油池底泥、 炼厂含油水处理设施、 轻烃加工厂、 天然气净化装置清除出来的油沙、 油泥， 钻井、 作业、 管线穿孔而产生的落地原油及含油污泥 。油品储罐 在储存油品时， 油品中的少量机械杂质、 沙粒、 泥土、 重金属盐类以及石蜡和沥青质等重油性组分沉积在 油罐底部，形成罐底油泥。 中原油田污泥产生主要来自一次沉降罐、 二次沉 降罐、 洗井水回收罐的排污。 含油污泥本身成分复杂， 含有大量的老化原油、蜡质、沥青质、胶体和固体悬 浮物、细菌、盐类、酸性气体、腐蚀产物等，污水处 理过程中还加入了大量的凝聚剂、缓蚀剂、阻垢剂、 杀菌剂等水处理药剂 。 在 3 ～6年的油罐定期清洗中，罐底含油污泥量 约占罐容的 1 ％左右。罐底含油污泥的特点是碳氢化 合物 油含量极高。据调查测试发现，油罐底泥中 大约 2 5 ％为水 ，5 ％的无机沉淀物为泥沙，7 O ％左右 为碳氢化合物，其中沥青质占 7 ． 8 ，石蜡占 6 ％， 污泥灰分含量占4 ． 8 ％ 。 ◆炼油厂污水处理场产生的含油污泥炼油厂含油 污泥主要来源于隔油池底泥、浮选池浮渣 、原油罐底 泥等，俗称 “ 三泥” ，这些含油污泥组成各异，通常 含油率在 l 0 ～5 0 ％之间，含水率在4 0 ％- - - 9 0 ％之间， 同时伴有一定量的固体。 2 常用处理过程及方法 含油污泥处理以减量化、 资源化、 无害化为原则， 常用的处理方法有 溶剂萃取法、焚烧法、生物法、 焦 姜勇，中田石油大学 华东 环境工程专业 O 3级在读研究生。通讯地址山东东营中国石油大学 华东化学化工学院环境科学与工程系。2 5 7 0 6 1 维普资讯 治理技术 油 气 田 环 境 保 护 第l 5 卷- 第4 期 3 9 化法、含油污泥调剖、含油污泥综合利用等。 2 ． 1脱 水 含油污泥中的水有以下四种形态自由水 f r e e w a t e r 、间隙水 i n t e r s t i t i a l w a t e r 、附着水 v i c i n a l a t e r 或表面水 s u r f a c e w a t e r 、化 学结合水 c h e m i c a l - b o u n d w a t e r 。常用含油污泥 脱水方法及效果见表 1 。 裹 1 常用含油污泥的脱水方法及效果 据有关资料介绍， 国内的辽宁省盘锦市辽河油田 锦州采油厂获得一项含油污泥调质及回收原油的专 利技术m 。 2 ． 3萃取法 萃取法是利用 “ 相似相溶”原理，选择一种合适 的有机溶剂作为萃取剂， 用于含油污泥中原油的回收 和利用 。 2 ． 2调 质 经重力沉降脱水后的黑色粘稠含油污泥浓缩液， 一 般由水包油 O ／ W 、 油包水 W ／ O 以及悬浮固体共同 组成，属于多相的胶体体系，成分较为复杂。由于含 油污泥颗粒表面吸附同种电荷， 相互之间排斥， 加之 充分乳化，极难脱稳，使得油、水、 泥渣分离比较困 难 需要加入调质剂，使原油与固体颗粒分离、油滴 聚合以及原加入的化学药剂随固体杂质沉降，实现 油、水、渣三相的完全分离 李凡修对含油污泥调质 机械脱水处理工艺进 行研究，该项技术的关键在于对调质中所用的絮凝剂 、 破乳剂、调节剂 种类与用量的选定、脱水机械类 型的选择以及脱水机械运行参数的确定。 据报道，J a n B o c k ，S a n j a y R S r i v a t s a ，A l d o C o r t i 等人 分别发明了通过含油污泥调质机械 脱水工艺回收油的有关专利技术 通过投加表面活性 剂、稀释剂 葵烷等 、电解质 N a C 1 溶液 ，或者破乳 剂 阴离子或非离子 、润湿剂 可增加固体微粒表面 和水的亲合力 和p H 值调节剂等， 并辅以加热减粘 最 佳为5 O ℃以上 等调质手段， 实现水一 油一 固三相分离。 黄戍生等利用多级分离萃取加一级热洗方 法处理含油污泥n ， 处理后污泥可达到农用污 泥排放标准，化学药剂可循环使用。 超临界流体萃取技术， 是一种新兴的含油 污泥萃取技术，该技术正处于开发阶段。它将 常温、常压下为气态的物质经过高压达到液 态，并以之作为萃取剂，因其有巨大的溶解能 力， 所以萃取剂易于回收循环使用。 常用的超临 界流萃取剂有甲烷、乙烯、乙烷、丙烷、二氧化 碳等， 这些物质的临界温度高、临界压力低，而 且原料廉价易得， 是良 好的超临界萃取剂， 且密 度小，易于分离“ 。 目前， 萃取法处理含油污泥还在试验开发 阶段。萃取法的优点是处理含油污泥较彻底 ， 能够将大部分石油类物质提取回收。 但是由于萃取剂 价格昂贵，而且在处理过程中有一定的损失， 所以萃 取法成本高，还没有实际应用于炼厂含油污泥的处 理。 此项技术发展的关键是要开发出性能价格比高的 萃取剂 。 2 ． 4焚烧法 经过预先脱水浓缩预处理后的含油污泥， 送至焚 烧炉进行焚烧，温度 8 o 0 ～8 5 O ℃，经 3 0 m i n焚烧即 可完毕，焚烧后的灰渣需进一步处理 我国绝大多数炼油厂都建有污泥焚烧装置， 采用 焚烧处理最多的废物是污水处理场含油污泥， 像长岭 石油化工厂采用的顺流式 回转焚烧炉， 燕 山石化公司 炼油厂采用的流化床焚烧炉， 在处理含油污泥方面都 取得了良 好的效果。目前国内焚烧炉类型主要有方 箱式、 固定床式、 流化床式、 耙式炉或回转窑等炉型。 焚烧处理法优点是污泥经焚烧后， 多种有害物几 乎全部除去， 减少了对环境的危害， 废物减容效果好， 处理比较安全，缺点是焚烧过程中产生了二次污染， 浪费了宝贵资料。 维普资讯 ．4 0 ．2 0 0 5 年l 2 月 油 气 田 环 境 保 护 治理技术 2 ． 5生物法 含水污泥的生物处理技术主要有地耕法、 堆肥处 理法和污泥生物反应器法。 主要利用微生物将含油污 泥中的石油烃类降解为无害的土壤成份。据资料报 导， 地耕法可对土地和地下水产生一定污染，故在一 些发达国家已经停止使用。 堆肥法是将含油废弃物与适当的材料相混合并 成堆放置， 使天然微生物降解石油烃类的过程。 堆肥 法有四种堆制方法堤形堆肥法、静态堆肥法、封闭 堆肥法和容器堆肥法。 堆肥法是一种有效的生物处理 方法，含油污泥中烃类 的半衰期约为 2周，处理后的 含油废弃物可填埋或施用农田。 生物反应器是一种将含油污泥稀释于营养介质 中使之成为泥浆状的容器。 由于生物反应器能人为地 控制充氧、 温度、营养物质等操作条件，烃类物质的 生物降解速度较其他生物处理过程更快。 加入驯化过 的高效烃类氧化菌， 可加快烃类的生物降解。 据文献 报道， 当固体负荷为 5 ％时， 生物降解半衰期为 5 天。 生物反应器法适用于含油污泥， 也适用于油污土壤及 含油钻屑， 含油废弃物经处理后， 液体部分可排入处 置井 坑、池 或另作他用 如回用 ；固体部分可施用 农田， 生物反应器法也可用于石油工业废弃物的预处 理以减少烃类含量，然后进行其他处理。 2 ． 6焦化法 含油污泥中含有一定数量的矿物油，其组成主要 有烷烃、环烷烃、芳香烃、烯烃、胶质及 沥青质等。焦化法处理含油污泥是利用 高温条件下烃类的热裂解和热缩合反应 产生液相油品、不凝气和焦碳产品。 赵东风等 利用平均含油率为6 9 ． 4 6 ％， 含水率为 4 ． 7 1 ％的含油污泥进行焦化反应， 反应时间为6 0 m i n ， 反应温度为4 9 0 ℃， 反应压 力为常压。 在此条件下， 液相产品的回收率为 8 8 ． 2 3 ％， 产品主要为汽油、柴油和蜡油。 2 ． 7调剖技术 利用采 出水中的含油污泥与地层有 良 好配伍性，以含油污泥为基本原料，采 用化学处理方法，加入适量的添加剂，悬 浮其中的固体颗粒，延长悬浮时间，增加 注入深度，有效地提高封堵强度，并使油 组份分散均匀，形成均一、稳定的乳状液。由含油污 泥配成乳化悬浮液调剖剂，应用于油田注水井调剖， 在地层到达一定深度后， 受地层水冲释及地层岩石的 吸附作用， 乳化悬浮体系分解， 其中的泥质吸附胶沥 质和蜡质， 并通过它们粘联聚集形成较大粒径的 “ 团 粒结构” 沉降在大孔道中，使大孔道通径变小，封堵 高渗透层带，增加了注入水渗流阻力，迫使注入水改 变渗流方向，提高了注入水波及体积。 通过优化施工 工艺，可使含油污泥只封堵住高渗透地带，而不污染 中、 低渗透层。 处理后的含油污泥作为调剖剂需达到 的技术指标为含油污泥粘度低 ≤0 ． 3 P a s ，可泵 性好；加入悬浮剂后含油污泥悬浮性能好， 沉降时间 大于 3 h。 河南油田在双河油田4 3 7 块 I I 4 -． 6层系进行了含 油污泥调剖试验取得了较好的效果u 蚓 。 胜利油田 桩西 油 田进行含油污泥调剖试验也取得较好效果n 。 2 ． 8其他方法 除了以上含油污泥处理方法外， 还有地耕法、含 油污泥固化法、 化学破乳法、固液分离法n 印 土地填埋技 术， 含油污泥的综合利用一般是利用含油污泥铺路、 制 砖、 制作蜂窝煤等。国外还有含油污泥低温热解技术，以 及采用溶剂和低频声波分离油泥的方法等“ 明 。 3 处理方法比较 含油污泥几种主要处理方法优缺点见表 2 。 襄 2 含油污泥主要 处理方 法优缺 点 比较 序号 处理方法 适用范围 优 点 缺 点 各类含油 污染环境。 不能回收 1 简单处置 简单易行 污泥 原油 含油量在 5 ～ 需处理装置， 需加入 2 物化法 1 0 以上 的 回收原油，综 化学药荆 ，仍有污 合利用 水、废渣排放 。处理 含油污泥 费用较高 各类含油 节省能源，无 处理周期长，不能回 3 生物处理 污泥 需化学药荆 收原油 含油量在 5 ～ 需焚烧装置 ，通常需 1 0 以下 的 4 焚烧处理 含 油污 泥 及 有 害 有 机物 加入助燃燃料， 有废 含 有 害有 机 处理彻底。 气排放，不能回收原 物的污泥 油 作燃料、 各类含油 综合利用， 较 不能回收原油， 有废 5 制砖 污泥 易实行 气排放 维普资讯 治理技术 油 气 田 环 境 保 护 第l 5 卷 第4 期- 4 l ◆简单处理含油污泥直接填埋或固化后填埋都具 有简单易行的特点。 含油污泥直接填埋是目 前多数国 内油田采用的主要方法， 但这种方法既浪费了其中的 宝贵能源，还有可能导致环境污染。其中，固化后填 埋的方法可降低环境危害， 但多数不能满足现行的环 保要求 ◆物理化学处理各类物理化学处理方法多以回收 原油为 目的，因此主要适用于含油量较高的含油污 泥， 处理过程通常需要加入化学药剂， 需要专门的处 理设施。 该方法的缺点是， 处理过程复杂， 成本较高， 油回收不彻底， 存在废水和废渣二次污染物问题， 需 进一步处理或综合利用 另外， 油田含油污泥产生面 广，多是断续产生，不同来源的含油污泥性质各异， 限制了该处理方法在油田的全面使用和推广 。 ◆生物处理技术 由于生物处理法具有节约能源、 投资少、 运行费用低等优点，目前受到国内外环保产 业界人士的普遍关注和重视。 通过生物处理技术实现 含油污泥的固液分离和油的去除， 剩余残渣达到污泥 排放标准。 优点是不需加入化学药剂， 消耗能源较少， 绿色环保， 但土地耕作法和堆肥法需大面积土地， 生 物反应器法仍有废渣排放， 且处理时间长， 操作复杂。 ◆焚烧法焚烧必须在专门建立的焚烧炉中进行， 可比较彻底地消除含油污泥中的有害有机物， 如不考 虑燃烧热能的综合利用，会造成能源浪费。 ◆综合利用 作燃料是利用含油污泥中所含能源的 一 种综合利用方式，但不能提取其中的原油，在利用 这种方法时应从经济和环境两个方面进行综合考虑。 4 结束语 含油污泥主要来源于油田开采、 油气集输及污水 处理场， 含油污泥的处理技术也多种多样， 每种方法 都有各 自的优缺点和适用范围， 但 由于含油污泥成份 复杂， 没有任何一种处理方法可以处理所有类型的含 油污泥 ， 对含油污泥进行分级处理以及对处理方法进 行分级是今后研究的主要方向。 参 考 文 献 [ 1 ] 卜 淑君． 石油化学工业固体废物治理． 中国环境科学出版 社。 1 9 9 2 ， 1 2 [ 2 ]李丹梅。 王艳霞， 余庆中等． 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