含油污泥處理方法探討

何翼云，回 軍，楊 麗， 趙景霞

（1. 中國(guó)石化 資本運(yùn)營(yíng)部，北京 100728；2. 中國(guó)石化 撫順石油化工研究院，遼寧 撫順 113001）

含油污泥處理方法探討

何翼云1，回 軍2，楊 麗2， 趙景霞2

（1. 中國(guó)石化 資本運(yùn)營(yíng)部，北京 100728；2. 中國(guó)石化 撫順石油化工研究院，遼寧 撫順 113001）

概述了國(guó)家環(huán)保部門對(duì)含油污泥危害性及其監(jiān)管工作的相關(guān)規(guī)定，分析了原油開采和加工過程中產(chǎn)生的含油污泥的組成，介紹了沉降濃縮和機(jī)械脫水等含油污泥預(yù)脫水技術(shù)的處理效果，闡述了浮渣焦化處理工藝、含油污泥熱萃取處理技術(shù)和煙道氣作為熱源的剩余活性污泥干燥技術(shù)的工藝流程、處理效果及存在的問題。

含油污泥；石油；脫水；焦化；熱萃??；干燥；剩余活性污泥；固體廢棄物

在石油的生產(chǎn)、運(yùn)輸和加工過程中都會(huì)產(chǎn)生一定量的含油污泥。1984年以前，國(guó)外煉廠排放的含油污泥大多采用地下填埋的方法處理，在美國(guó)大約有100個(gè)地下填埋處理設(shè)施［1］。地下填埋是一種經(jīng)濟(jì)的處理方法，但對(duì)地下水和周邊環(huán)境會(huì)產(chǎn)生一定的污染。自從1984年美國(guó)將煉廠含油污泥規(guī)定為危險(xiǎn)廢物以來［2］，國(guó)內(nèi)外的研究人員進(jìn)行了廣泛的含油污泥無害化處理研究，如采用生物降解、熱解吸、溶劑萃取、焚燒及經(jīng)預(yù)處理后焦化處理等方法。

1998年原國(guó)家環(huán)保總局將含油污泥列入《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》［3］。 2001年我國(guó)出臺(tái)了危險(xiǎn)廢物貯存、填埋和焚燒的標(biāo)準(zhǔn)。2008版《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》中將原油開采和加工業(yè)產(chǎn)生的含油污泥劃分為危險(xiǎn)廢物。2011年國(guó)家環(huán)保部提出的“關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)危險(xiǎn)廢物和醫(yī)療廢物監(jiān)管工作的意見”又明確要求到2015年，危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生單位的規(guī)范化管理抽查合格率達(dá)到90%［4］。這給尚未完善相關(guān)治理技術(shù)和措施的石油開采和加工企業(yè)的發(fā)展帶來前所未有的壓力。由于產(chǎn)生含油污泥的工段不同，組成差別較大，處理方法也不盡相同。

本文分析了含油污泥的組成，通過實(shí)例介紹了含油污泥預(yù)脫水處理的工藝和效果，以及焦化、熱萃取、污泥干燥等含油污泥無害化處理技術(shù)的特點(diǎn)和存在的問題。

1 含油污泥的組成

原油開采和加工過程中產(chǎn)生的含油污泥主要是石油和石油產(chǎn)品在貯罐中沉積的罐底油泥和含油廢水處理過程產(chǎn)生的隔油池底泥、浮渣等。含油污泥主要含有水、油、固體物等，其中的油泛指各種有機(jī)物，包括多種有毒有害、難生物降解的物質(zhì)；固體物中含有多種金屬、催化劑粉末、土和泥沙等。通常原油加工規(guī)模為8 M t/a 的煉廠，其廢水處理場(chǎng)每年產(chǎn)生的含油污泥量約5 kt。含油污泥的含油率為1%～45%，含水率為44%～99%。

2 含油污泥的預(yù)脫水處理

通常含油污泥的含水率為80%以上，新產(chǎn)生的含油污泥含水率更高，有些高達(dá)99%，經(jīng)沉降濃縮分離后，含水率可降至92%～95%。含油污泥的體積與含水率有直接關(guān)系，當(dāng)含油污泥的含水率從99%降至95%時(shí)，含油污泥的體積只有原體積的20%；而當(dāng)含油污泥的含水率從99%降至80%時(shí)，含油污泥的體積只有原體積的5%。所以各企業(yè)都建有含油污泥濃縮和機(jī)械脫水的設(shè)施，最大限度地減少含油污泥的體積，以降低后續(xù)含油污泥無害化處理的成本。

目前一般采用沉降濃縮和機(jī)械脫水的方式對(duì)含油污泥進(jìn)行預(yù)脫水。經(jīng)沉降濃縮后可將含油污泥的含水率從99%降至94%～96%。機(jī)械脫水設(shè)備類型很多，主要有臥式離心機(jī)、板框壓濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)和疊氏螺桿機(jī)等。經(jīng)機(jī)械脫水后，含油污泥含水率可降至80%左右［5］。

疊氏螺桿機(jī)是一種新型的污泥脫水設(shè)備，動(dòng)力消耗只有臥式離心機(jī)的1/10，且維護(hù)簡(jiǎn)單。江蘇思科尼恩環(huán)保科技有限公司、中國(guó)石化撫順石油化工研究院和中國(guó)石化荊門分公司合作，采用疊氏螺桿機(jī)對(duì)多種污泥進(jìn)行了預(yù)脫水試驗(yàn)，結(jié)果見表1。

由表1可見，采用疊氏螺桿機(jī)對(duì)含油污泥脫水處理后，含油泥餅的含水率均低于80%。產(chǎn)生的濾后液的COD為269～487 mg/L，SS小于80 mg/L，不會(huì)對(duì)污水場(chǎng)水質(zhì)造成沖擊。這一結(jié)果與采用臥式離心機(jī)的含油污泥預(yù)脫水處理效果相當(dāng)。

表1 疊氏螺桿機(jī)對(duì)含油污泥預(yù)脫水的試驗(yàn)結(jié)果

3 含油污泥的無害化處理

3.1 焦化處理

早在20世紀(jì)70年代，國(guó)外就有煉廠將含油污泥和原料油一起送入焦化裝置，利用焦化過程的余熱使含油污泥經(jīng)高溫?zé)崃呀鉃榻够a(chǎn)物，固體物被石油焦捕獲并沉積在石油焦上，消除了煉廠含油污泥對(duì)環(huán)境的污染［6-7］。20世紀(jì)90年代，中國(guó)石化多家企業(yè)開展了含油污泥和浮渣焦化處理的技術(shù)研發(fā)，目前已工業(yè)化應(yīng)用。

例如，某企業(yè)每年污水處理場(chǎng)產(chǎn)生15 k t浮渣，將浮渣送入1.4 M t/a延遲焦化裝置進(jìn)行焦化處理。在高溫焦炭冷卻過程中，浮渣替代部分冷焦水進(jìn)入焦炭塔，浮渣加入量的多少以控制焦炭塔溫度不低于373 ℃為基準(zhǔn)，在高溫焦炭余熱的作用下，浮渣中的水和輕烴組分蒸發(fā)進(jìn)入焦化分餾塔，重組分及固體雜質(zhì)吸附在焦炭上成為焦炭揮發(fā)分和灰分。浮渣焦化處理工藝流程示意見圖1。

圖1 浮渣焦化處理工藝流程示意

浮渣焦化處理技術(shù)經(jīng)濟(jì)有效，但浮渣送焦化裝置前應(yīng)做好預(yù)處理：首先通過均質(zhì)設(shè)施降低因浮渣性質(zhì)不均勻給焦化裝置帶來的影響；其次是降低浮渣的含水率；第三是控制好浮渣加入量，不能因?yàn)閾綗捀≡绊懯徒沟钠肺缓徒够逐s塔的正常操作。由于各煉廠的焦化處理能力和生產(chǎn)特點(diǎn)不同，有些企業(yè)的含油污泥只能得到部分處理，對(duì)于生產(chǎn)高品位石油焦的企業(yè)，則不能采用焦化裝置處理含油污泥，該技術(shù)的應(yīng)用存在一定的局限性。

3.2 熱萃取處理

熱萃取主要用于處理機(jī)械預(yù)脫水后的含油污泥，含油污泥含水率以70%～85%為宜。熱萃取處理含油污泥工藝流程示意見圖2。采用煉廠180～300℃的餾分油作為萃取油，以低壓蒸汽為熱源，按一定比例將萃取油和含油污泥混合，在強(qiáng)制循環(huán)條件下，用低壓蒸汽加熱萃取油和含油污泥的混合物。隨著混合物溫度的升高，物料開始破乳和脫水，水和部分輕組分從塔頂分出，油和固體物隨萃取油被送至沉降罐分離。脫出水送污水場(chǎng)處理，回收油在熱萃取含油污泥處理系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)利用，沉降罐底部固體物可直接送焦化裝置或循環(huán)流化床鍋爐處理，也可經(jīng)脫油干燥后送電廠綜合利用。

圖2 熱萃取處理含油污泥工藝流程示意

熱萃取含油污泥處理技術(shù)首先在中國(guó)石化洛陽(yáng)分公司進(jìn)行了工業(yè)應(yīng)用。該企業(yè)含油污泥處理裝置設(shè)計(jì)處理能力為1 m3/h，含油污泥首先經(jīng)過沉降濃縮預(yù)脫水和離心機(jī)預(yù)脫水，預(yù)脫水后的含油泥餅含水率為70%，含油率為15%，含固率為8%～15%。經(jīng)熱萃取處理后脫出水的COD小于1 500 m g/L， 送污水場(chǎng)處理。產(chǎn)生的固體物為粉狀或濕粉狀，干燥程度可以控制，深度干燥時(shí)固體物類似飛灰，熱值為1 910 kJ/kg；輕度干燥時(shí)固體物類似濕粉，熱值為18 000 k J/kg。裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可從每噸含油污泥中回收油110～140 kg，固體物產(chǎn)量為預(yù)脫水后含油泥餅質(zhì)量的10%～20%。該工藝實(shí)現(xiàn)了含油污泥的無害化處理和資源化利用，已在中國(guó)石化多家煉廠得到應(yīng)用。采用該工藝處理含油率高的含油污泥時(shí)效果較好，輸送也流暢，但在處理含油率低的含油污泥時(shí)，有管路堵塞的現(xiàn)象。目前該工藝還處于完善階段。

3.3 剩余活性污泥干燥技術(shù)

剩余活性污泥干燥技術(shù)包括薄層干燥法、旋流干燥法、槳葉干燥法和轉(zhuǎn)盤干燥法等。干燥用的熱源有蒸汽、煙道氣和導(dǎo)熱油等。干燥后的固體物送至燃煤鍋爐焚燒。某企業(yè)每天產(chǎn)剩余活性污泥50 t，含水率為80%～85%，剩余活性污泥干化處理裝置的設(shè)計(jì)能力為60 t/d，產(chǎn)干泥0.4 t/h。煙道氣作為熱源的污泥干燥工藝流程示意見圖3。

以鍋爐的煙道氣為熱源對(duì)剩余活性污泥進(jìn)行干燥。用專用車輛將濕污泥卸在污泥儲(chǔ)料斗內(nèi)，然后由儲(chǔ)料斗底部的螺旋送料器將濕污泥連續(xù)、定量地送入干燥器，將鍋爐煙道氣通入污泥干燥器下部，兩者進(jìn)行強(qiáng)烈的沸騰狀態(tài)的傳熱傳質(zhì)，被迅速干燥后的污泥顆粒由氣流帶出干燥室，進(jìn)入旋風(fēng)分離器與布袋除塵器后被收集，干燥后的污泥進(jìn)入鍋爐制粉系統(tǒng)后，被送入燃煤鍋爐焚燒。經(jīng)旋風(fēng)分離器和布袋除塵器除塵后的廢氣經(jīng)過脫硫塔脫硫處理后由煙囪排入大氣。

該工藝存在的主要問題是系統(tǒng)啟停時(shí)干燥器出口溫度不易控制，布袋除塵器易損壞。污泥干燥系統(tǒng)的旋風(fēng)分離器有堵塞現(xiàn)象，造成裝置不能連續(xù)高負(fù)荷運(yùn)行。

圖3 煙道氣作為熱源的污泥干燥工藝流程示意

4 結(jié)語(yǔ)

在原油開采和加工過程中， 產(chǎn)生含油污泥的工段不同，性質(zhì)差別較大，需要進(jìn)行分質(zhì)處理。對(duì)于廢水處理過程產(chǎn)生的剩余活性污泥，因含油量很低，采用干燥法較合適，干燥后固體物送燃煤鍋爐焚燒，利用煙道氣作熱源的污泥干燥技術(shù)更有優(yōu)勢(shì)，污泥干燥產(chǎn)生的廢氣可與煙道氣一起進(jìn)入脫硫和除塵裝置進(jìn)行處理，降低處理成本，減少?gòu)U氣污染。對(duì)于浮渣和罐底油泥，可采取回收技術(shù)最大限度地回收其中的資源。焦化處理和熱萃取技術(shù)都可以實(shí)現(xiàn)含油污泥的資源化和無害化處理。

由于含油污泥處理的研究與開發(fā)起步較晚，各種處理技術(shù)均存在一定的問題，需要不斷研究完善。隨著國(guó)家法規(guī)要求的不斷提高，含油污泥處理越來越受到企業(yè)和地方環(huán)保部門的關(guān)注，期望今后在不斷的實(shí)踐中開發(fā)出經(jīng)濟(jì)性、操作性和適用性更好的含油污泥處理技術(shù)。

［1］ Raymond C L. Land treatment is viable technology for reducing petroleum-waste toxicity and m igration potential［J］. Oil Gas J，1987，85（44）：40 - 43.

［2］ Congress of USA. Solid waste disposal act［EB/OL］.［2012-01-10］. http：//en.w ikipedia.org/w iki/Resource Conservation and Recovery Act#cite note-RCRA statute-0.

［3］ 原國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄（環(huán)發(fā)［1998］089號(hào)）［EB/OL］. ［2012-01-10］. http：//www. mep.gov.cn/gkm l/zj/w j/200910/t20091022_172480.htm.

［4］ 國(guó)家環(huán)境保護(hù)部.關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)危險(xiǎn)廢物和醫(yī)療廢物監(jiān)管工作的意見（環(huán)發(fā)［2011］19號(hào)）［EB/OL］.［2012-01-10］. http：//www.mep.gov.cn/gkm l/hbb/ bw j/201103/t20110308_201544.htm.

［5］ 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. 城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術(shù)指南（試行）［EB/OL］. ［2011-03-20］. http：//www.mohurd.gov.cn/zcfg/jsbw j_0/ jsbw jjskj/201103/t20110330_203014.htm l.

［6］ Philips Co. Liquid sludge disposal process：US 4864407［P］. 1989-04-21.

［7］ Foster Wheeler USA corporation. Sludge dewatering and destruction within a delayed coking process：EP 0339849［P］. 1991-10-09.

Discussion on Oily Sludge Treatment Processes

He Yiyun1， Hui Jun2， Yang li2， Zhao Jingxia2

（1. Capital Operation Department，China Petrochem ical Corporation，Beijing 100728，China；
2. Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochem icals，SINOPEC，F(xiàn)ushun Liaoning 113001，China）

The harm fulness of oily sludge and national regulations for oily sludge supervision are summarized. The com position of oily sludge in crude oil exploitation and refining is analyzed. The treatment effects of some oily sludge pre-dewatering processes，such as settling-thickening and mechanical dewatering，are introduced. The technological processes，treatment effects and problems of the treatment processes，such as scum coking，oily sludge hot extraction and residual activated sludge drying using flue gas as heat source，are expounded.

sludge；solid waste；dehydration；drying；thermal extraction

TQ 624.53

A

1006-1878（2012）04 - 0321 - 04

2012 - 03 - 12；

2012 - 03 - 20。

何翼云（1963—），女，湖南省平江縣人，碩士，高級(jí)工程師，主要從事煉化企業(yè)污染治理及相關(guān)技術(shù)管理工作。電話 010 - 59968176，電郵 heyiyun@sinopec.com。聯(lián)系人：趙景霞，電話 024 - 56389244，電郵 zhaojingxia. fshy@sinopec.com。

（編輯 祖國(guó)紅）