油田油泥砂的無害化處理探究

施孟華 陳永強(qiáng) 雷秀卿

摘 要：在油田開采及含油污水處理過程中產(chǎn)生大量油泥砂，現(xiàn)已被國家列為危險(xiǎn)廢物。因此，開展油泥砂無害化處置技術(shù)研究是目前油田環(huán)保工作的一項(xiàng)重要任務(wù)。從油泥沙的組成及性質(zhì)出發(fā)，對(duì)油泥沙的危害以及處理工藝進(jìn)行介紹，最后還以加入生物酶的熱水洗滌法油泥沙無害化處理進(jìn)行詳細(xì)分析研究。

關(guān)鍵詞：油泥砂；處理系統(tǒng)；工藝選擇

中圖分類號(hào)：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.29.090

1 油泥沙的組成和特點(diǎn)

油泥沙指的就是在勘探開發(fā)油田時(shí)遺留下的油泥油污以及儲(chǔ)油罐底部長期自然形成的油泥油污。油泥沙的組成非常復(fù)雜，通常由水包油、油包水及懸浮固體雜質(zhì)等組成，是一種性質(zhì)極其穩(wěn)定的混合物。通過對(duì)油泥中油成分進(jìn)行柱層析分析，發(fā)現(xiàn)油泥中的油組分主要為飽和烴和芳香烴，膠質(zhì)和瀝青含量較少。

油泥砂成分隨地質(zhì)條件、工藝的差別而異，還與污水水質(zhì)、處理工藝、加入藥劑的種類、排污方式以及管理水平等有著直接的關(guān)系，含水率、含鹽量較高；成分復(fù)雜，處理難度大。在采油過程中，特別是在三次采油過程中，大量使用各種化學(xué)劑，增加了油泥沙的處理難度；有害成分多數(shù)超過排放標(biāo)準(zhǔn)。大部分油泥沙中存在的砷、汞、鹽類等有害物質(zhì)超過排放標(biāo)準(zhǔn)，直接排放會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染；含有較高可利用的熱值。油泥沙中的污油和可燃物質(zhì)含量較高，污水處理系統(tǒng)中的污泥含油為2%-10%，原油處理壓力容器和大罐排除的污泥中含油為25%-40%。

2 油泥砂的危害

2.1 環(huán)境危害

含油泥砂主要的環(huán)境危害在于其含有的有機(jī)組分與重金屬組分。含油泥砂中含有大量烴類物質(zhì)，尤其是許多能夠?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重毒害的芳烴類物質(zhì)，這些物質(zhì)非常容易揮發(fā)進(jìn)入空氣中，對(duì)空氣造成污染。而且含油泥砂在高溫條件下更容易揮發(fā)并釋放出特殊的臭味，這種臭味不僅會(huì)直接影響工作環(huán)境，還會(huì)影響周圍的人員身體健康。此外，長期堆放于地面的油泥砂會(huì)有大量有害重金屬隨著雨水滲入土壤和地下水中，對(duì)土壤與地下水造成嚴(yán)重污染。

2.2 影響生產(chǎn)

含油泥沙會(huì)使回注水中的懸浮物嚴(yán)重超標(biāo)，進(jìn)而使地層被堵塞，影響油層吸水能力，注水壓力持續(xù)升高。此外，大粒徑泥沙長期沉積于污水凈化罐、油水分離罐以及污水池之中，會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行。

2.3 減少排污費(fèi)用的需要

根據(jù)排污費(fèi)征收使用辦法，油泥砂屬于危險(xiǎn)廢物，如果不能對(duì)其進(jìn)行有效處理，將每噸征收高額的排污費(fèi)，并進(jìn)行處罰，且并不免除治理責(zé)任。為了根治油泥砂的污染問題，保護(hù)環(huán)境，促進(jìn)油田企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，對(duì)油泥砂進(jìn)行合適的處理和處置就非常緊迫和必要。

3 油泥砂處理工藝選擇

目前，綜合國內(nèi)外公開的文獻(xiàn)資料，油泥沙的處理主要有以下幾種方法：熱水洗滌法、熱解析脫附法、生物處理法、固化焚燒法等，實(shí)踐中通常是幾種方法的聯(lián)合使用。

3.1 熱水洗滌法

熱水洗滌法最初由美國環(huán)保局首創(chuàng)并應(yīng)用，用于大粒徑的含油泥砂的分離處理。通常利用熱堿水重復(fù)洗滌，隨后再利用氣浮進(jìn)行固液分離。溫度一般控制在70℃，液固比2：l，時(shí)間20min，這種方法通?？梢詫?0%含油量的油泥降低2%以下?；旌蠅A通?？梢圆捎脽o機(jī)堿與無機(jī)鹽混合組成。該方法的優(yōu)點(diǎn)主要在于能耗低，成本小，因此目前在我國應(yīng)用較為普遍。

3.2 熱解析脫附法

熱解析脫附法是一種改型的污泥高溫處理方法。在氮?dú)獗Ｗo(hù)缺氧的前提下，加熱油泥，使油泥中低沸點(diǎn)組分揮發(fā)，高沸點(diǎn)組分裂解后揮發(fā)。20世紀(jì)90年代初該工藝在國外迅速發(fā)展并獲得應(yīng)用，主要適用于處理油含量大于30%含油污泥。該方法通常具有較高的技術(shù)要求，投入經(jīng)濟(jì)成本也比較大，對(duì)反應(yīng)條件要求也比較苛刻，操作流程較為復(fù)雜。

3.3 生物處理法

生物處理法主要是指利用自然界各種生物或者生物衍生物，分離或者直接降解油泥砂中的原油。一般而言，生物處理法可以分為：直接生物處理和生物修復(fù)法兩種。通常的處理過程都是先通過預(yù)處理回收大多數(shù)原油，隨后通過生物法深化處理。生物處理方法通常比較簡(jiǎn)單，效果較為理想，而且處理成本都比較低。但是處理時(shí)間一般比較長，而且容易受到溫度、水分等環(huán)境因素的影響。

3.4 固化焚燒法

在含油泥砂中加入一定的固化劑與助燃劑，隨后按比例摻入煤炭中，作為燃煤的輔助燃料，這種方法不僅可以有效回收含油泥砂中的熱值，還可以實(shí)現(xiàn)無害化處理，但是這種方法簡(jiǎn)單粗暴，處理后會(huì)產(chǎn)生大量廢渣，因此在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中較少選擇。

3.5 油泥沙處理實(shí)踐中通常做法

在處理油泥的實(shí)踐中，通常將熱水洗滌技術(shù)與熱解析脫附法聯(lián)合起來使用，治理油泥滿足國家及地方環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，回收油泥中石油組分。針對(duì)流動(dòng)狀態(tài)的油泥（含水及含油量比較大）通常使用熱洗滌技術(shù)，針對(duì)固態(tài)油泥通常使用熱解析脫附法。針對(duì)某些含油量較高的油泥，先使用熱水洗滌技術(shù)處理后，再進(jìn)入熱解析脫附系統(tǒng)處理更具有經(jīng)濟(jì)性。

4 油田油泥無害化新技術(shù)探究——加入生物酶的熱水洗滌法

當(dāng)前，主要使用的油泥處理方法就是上述的幾種。由于生物酶清洗技術(shù)成本最低，下面以加入生物酶的熱水洗滌技術(shù)在油田油泥無害化處理技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用為例，對(duì)其應(yīng)用工藝進(jìn)行詳細(xì)介紹。

4.1 生物酶

生物酶并不是傳統(tǒng)的活性酶制劑，它是含有蛋白質(zhì)的非活性酶制劑且易溶于水， 這使它可以快速與附著在固體物質(zhì)表面的油脂物質(zhì)反應(yīng)，達(dá)到清除的目的。生物酶與附著性的油脂物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)之后，不僅不會(huì)改變?cè)偷墓逃行再|(zhì)也不會(huì)對(duì)原油造成污染。因此經(jīng)過生物酶處理的含油泥砂是綠色安全的，有效降低環(huán)境污染。此外，生物酶還具有超常的穩(wěn)定性，其物理化學(xué)性質(zhì)不會(huì)受到溫度、壓強(qiáng)、酸堿的影響。生物酶完成洗油之后，就會(huì)快速回到原始狀態(tài)，可以重復(fù)使用，大大節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本。

4.2 設(shè)計(jì)工藝流程

（1）將凈化后的污水持續(xù)灌注入循環(huán)池中，利用水泵輸送至含油泥砂分離裝置。

（2）將吸砂設(shè)備對(duì)準(zhǔn)分離設(shè)備，往其中灌注混合含油泥砂，添加生物酶后，注入攪拌機(jī)中，實(shí)現(xiàn)油、泥、水快速分離。

（3）將分離完成得到的泥砂灌注進(jìn)泥砂處理設(shè)備中，大粒徑物質(zhì)不會(huì)從油泥清洗設(shè)備中脫離出來，而小粒徑物質(zhì)則可以快速通過再次返回清洗。

（4）清洗完畢后， 將含油泥砂注入自動(dòng)出料系統(tǒng)中，進(jìn)行氣浮以及離心， 可以脫去附著的水分。

（5）經(jīng)過以上處理的泥砂完全脫去了水分和油分， 可以利用無害化裝置收集。

（6）分離含油泥砂生成的水可以重新引流至循環(huán)池中，作為凈化污水反復(fù)利用。

（7）分離含油泥砂生成的油脂物質(zhì)也可以收集起來轉(zhuǎn)交給回油站，廢物利用。含油泥砂處理工藝見圖1。

4.3 評(píng)估生物酶處理含油泥的有效性

以某處油田的含油泥砂作為實(shí)驗(yàn)處理對(duì)象，相關(guān)人員取樣后，再轉(zhuǎn)交相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究人員，采用生物酶處理法沖洗含油泥砂，同時(shí)梯度設(shè)置溫度，探究沖洗適宜溫度。最終實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在60℃時(shí)，含油量小于0.03%，已經(jīng)完全符合相關(guān)污染物控制標(biāo)準(zhǔn)，驗(yàn)證了生物酶處理法的有效性。此外，相關(guān)工作人員還能將沖洗后的泥砂重新變?yōu)榻ㄖ牧?，不僅可以有效降低環(huán)境污染，還能夠提高資源利用效率。

5 結(jié)語

含油泥砂是各大油田目前普遍存在的廢物污染問題，國家環(huán)保局早在1998年就將其重點(diǎn)歸類為HW08級(jí)危險(xiǎn)廢物，并且要求各油田單位必須對(duì)含油泥砂等進(jìn)行無害處理。因此相關(guān)組織及單位要積極結(jié)合現(xiàn)處國情以及經(jīng)濟(jì)成本等選用合適的處理方法，實(shí)現(xiàn)含油泥砂的無害化、清潔化、資源化處理。

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