油田含油污泥污染與國內(nèi)外處理、處置技術(shù)

王茹(中國石油長慶油田分公司技術(shù)監(jiān)測中心，陜西 西安 710021)

0 引言

油田在進(jìn)行生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的含油污泥，這些含油污泥的來源主要有兩個(gè)方面：一方面是原油從地層中被開采出來后，會(huì)儲(chǔ)存在各種容器和回收水池中，導(dǎo)致地面設(shè)施中出現(xiàn)污泥淤積，因此要定期對(duì)各種容器進(jìn)行清理。另一方面是進(jìn)行油井作業(yè)或者集輸管道穿孔所形成的落地污泥。由于這些含油污泥中含油大量的危險(xiǎn)元素，如果隨意排放或者簡單處理都會(huì)對(duì)水源、大氣以及植被造成污染。世界各國對(duì)含油污泥的處理方法各不相同，因此國內(nèi)外很多油田都在積極開發(fā)和研究含油污泥處理技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)含油污泥的無害處理。

含油污泥中含有大量的烴類有機(jī)物會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重危害，當(dāng)含油污泥中的石油揮發(fā)進(jìn)入大氣層后，會(huì)造成大氣中烴類物質(zhì)超標(biāo)現(xiàn)象，含油污泥中的石油進(jìn)入土壤中后會(huì)造成地表水和地層水的污染，導(dǎo)致水生態(tài)系統(tǒng)的嚴(yán)重破壞，不僅如此，還會(huì)對(duì)土壤中的微生物和植被造成嚴(yán)重危害。嚴(yán)重的情況下會(huì)使很多物質(zhì)發(fā)生變質(zhì)，出現(xiàn)致癌性，通過直接或間接途徑對(duì)人體的生命健康帶來危害。通過對(duì)含油污泥進(jìn)行系統(tǒng)分析，得出含油污泥的特點(diǎn)，含油污泥是非常珍貴的二次資源，對(duì)含油污泥進(jìn)行二次處理，利用合適的方法對(duì)含油污泥進(jìn)行回收利用，不僅能回收大量能源，增強(qiáng)油田企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，還能夠減少污染情況的發(fā)生。

1 國外含油污泥處理處置技術(shù)概述

1.1 高溫裂解工藝

利用高溫對(duì)含油污泥進(jìn)行無害處理是重要的發(fā)展方向，石油在高溫環(huán)境下能夠發(fā)生裂解或者氧化反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)無害化的處理方式。在無氧條件下對(duì)含油污泥進(jìn)行高溫處理，含油污泥中的烴類物質(zhì)會(huì)在復(fù)雜的裂化反應(yīng)以及水和反應(yīng)過程中發(fā)生分離，經(jīng)過冷凝處理后可以回收利用[1]。熱解析方式不同與非營銷處理技術(shù)，熱解析的目的是將含油污泥中的污染物進(jìn)行氧化分解，從而達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。根據(jù)工作溫度范圍不同，熱解析系統(tǒng)又分為高溫解析系統(tǒng)和低溫解析系統(tǒng)。高溫解析系統(tǒng)對(duì)含油污泥處理比較徹底，處理完成以后，符合國家相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)，能夠直接進(jìn)行排放。

1.2 機(jī)械脫水工藝

含油污泥的黑色粘稠濃縮液經(jīng)過脫水處理后會(huì)發(fā)生沉降，含油污泥中的成分比較復(fù)雜，主要由懸浮固體、油包水、水包油組成，黑色粘稠濃縮液屬于多項(xiàng)膠體體系。機(jī)械脫水工藝?yán)酶鞣N處理技術(shù)將含油污泥進(jìn)行三相分離，將含油污泥中分離出來的油可以回收到脫水站或者煉油廠進(jìn)行相關(guān)處理；分離出的水需要回收到污水處理廠或者實(shí)行回注循環(huán)使用；分離出的固體污泥需要進(jìn)行相關(guān)處理，才能夠?qū)崿F(xiàn)滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。在進(jìn)行機(jī)械脫水工藝中，由于含油污泥中的顆粒物都是同電荷物質(zhì)，從而相互排斥。在進(jìn)行乳化處理后，使含油污泥中的水、油、泥的分離過程比較復(fù)雜。國外學(xué)者認(rèn)為，對(duì)含油污泥進(jìn)行調(diào)制需要進(jìn)行兩個(gè)步驟操作：第一步利用適當(dāng)方式將粉末固體調(diào)節(jié)劑加入含油污泥中，使固體調(diào)節(jié)劑和含油污泥進(jìn)行充分混合，第二步加入絮凝劑，能夠有效促進(jìn)含油污泥的脫水處理。在含油污泥中加入適量的電解質(zhì)，可以使電解質(zhì)優(yōu)先附加在粒子表面上，增加含油污泥電荷密度，能夠使粒子更加分散，為油能夠從固體顆粒物表面更好脫附。通過大量數(shù)據(jù)表明，當(dāng)含油污泥中的含油量大于10%時(shí)，采用親水性表面活性劑比較好，含油污泥中的含油量小于4%時(shí)，選擇親油性表面活性劑比較好。加拿大某公司通過專用化學(xué)配方可以將烴類物質(zhì)從含油污泥中分離出來。

1.3 萃取工藝

萃取工藝的主要原理是采用有機(jī)溶劑來作為萃取劑，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)有機(jī)物相容的作用，采取萃取工藝對(duì)含油污泥進(jìn)行處理，可以將含油污泥中的原油提取出來，目前國外研究者對(duì)含油污泥萃取技術(shù)正處于研發(fā)階段，該萃取技術(shù)主要是利用高溫高壓的方式將氣態(tài)物質(zhì)壓縮成液態(tài)物質(zhì)，形成萃取劑，因?yàn)樵撦腿┑娜芙饽芰Ρ容^強(qiáng)并且化學(xué)性能穩(wěn)定，因此該萃取劑可以進(jìn)行重復(fù)利用。常見的萃取劑可以利用甲烷、乙烷、丙烷、二氧化碳等，這些物質(zhì)的臨界壓力低，密度小，容易進(jìn)行壓縮并且原材料比較廉價(jià)，是最好的萃取劑。萃取工藝的優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)臀勰嘀械氖皖愇镔|(zhì)進(jìn)行大量提取；萃取工藝的缺點(diǎn)是工作周期長，相關(guān)的處理工藝比較復(fù)雜，在進(jìn)行處理過程中會(huì)造成資源浪費(fèi)的情況，導(dǎo)致萃取工藝成本比較高，因此該方法并沒有得到廣泛推廣。

1.4 生物處理技術(shù)

生物處理技術(shù)的方法比較多，主要包括生物反應(yīng)器法、堆肥法、生物強(qiáng)化法等，主要的利用原理是通過微生物的新陳代謝，將含油污泥中的石油物質(zhì)進(jìn)行降解，從而轉(zhuǎn)化成水和二氧化碳。最常見的工藝為：將生物處理所需要的物質(zhì)和含油污泥進(jìn)行充分融合，利用機(jī)器進(jìn)行定期攪拌，使微生物能夠充分反應(yīng)，生物處理技術(shù)的周期比較長，時(shí)間大多都在4 到6 個(gè)月，利用生物技術(shù)處理過的含油污泥可以直接進(jìn)行排放或者用于農(nóng)用污泥，實(shí)現(xiàn)資源的回收再利用。生物處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是綠色環(huán)保對(duì)含油污泥的處理比較徹底，在進(jìn)行處理過程中，不需要添加任何化學(xué)藥劑，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。美國煉油廠已經(jīng)采用生物技術(shù)來處理含油污泥，并且已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)化的步伐[2]。通過研究發(fā)現(xiàn)，如果能夠有效控制生物化合物濃度，并將微生物控制在合理范圍內(nèi)，生物處理技術(shù)的運(yùn)行費(fèi)用甚至比焚燒處理的費(fèi)用要低，含油污泥中的有機(jī)物能夠在微生物的作用下被分解，從而實(shí)現(xiàn)資源回收的目標(biāo)。含油污泥的生物處理技術(shù)主要分為以下幾種。

1.4.1 地耕法處理含油污泥

地耕法所采用的原理是將含油污泥平鋪于地面，并定期進(jìn)行翻耕、澆水等工藝，利用土壤中的微生物來降解污泥中的油，這些微生物的存在不僅可以處理油污土壤，而且還可以處理含油污泥，在利用地耕法處理含油污泥過程中，通常情況下會(huì)施加肥料來平衡土壤中的各種有機(jī)物，調(diào)節(jié)土壤的pH 值以及濕度來改善烴類的微生物降解條件。

具體流程為：將含油污泥和土壤進(jìn)行混合平鋪在露天環(huán)境下，鋪設(shè)厚度大約在10cm 左右，經(jīng)過風(fēng)化干燥處理以后，向土壤中注入肥料，利用土壤中的微生物將含油污泥中的有機(jī)物進(jìn)行降解，轉(zhuǎn)化成為二氧化碳和水。

1.4.2 堆肥法

堆肥法的利用原理是將含油污泥和松散材料進(jìn)行混合，其目的就是增加含油污泥的持水性和透氣性，并將其成堆放置，利用微生物來降解含油污泥中烴類有機(jī)物，土肥法利用的微生物主要是細(xì)菌和真菌。根據(jù)含油污泥中的有機(jī)物可以分為好氧堆肥和厭氧堆肥，好氧堆肥應(yīng)該在通風(fēng)良好的環(huán)境下進(jìn)行，依靠氧氣可以有效降解有機(jī)物，溫度在60℃左右的效果較好，而厭氧堆肥則是在氧氣不足的情況下借助厭氧微生物來進(jìn)行降解微生物。

1.4.3 生物泥漿反應(yīng)器法

生物泥漿反應(yīng)器法主要的利用原理是將營養(yǎng)介質(zhì)和含油污泥進(jìn)行混合，將含油污泥進(jìn)行稀釋處理成泥漿狀，該方法溶解有機(jī)物的速度非?？?，能夠有效清除含油污泥對(duì)自然環(huán)境的影響，如果將其控制在最佳環(huán)境條件下，對(duì)含油污泥的處理速度會(huì)大大提高，生物泥漿反應(yīng)器法與其他生物處理技術(shù)相比，該技術(shù)的處理效果能夠提升25%，但是生物泥漿反應(yīng)器法的操作工藝較為復(fù)雜，成本高，該方法的應(yīng)用還處于研究階段。

2 國內(nèi)含油污泥處理處置技術(shù)概述

我國對(duì)含油污泥的處理處置技術(shù)起步比較晚，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，才有了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。從縱觀發(fā)展角度來講，我國很多油田采用的還是直接掩埋的方法來進(jìn)行含油污泥處理，該方法不僅會(huì)占用大量的土地資源，并且掩埋之后含油污泥中的有機(jī)物不能夠得到有效分解，不能分解的有機(jī)物會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，隨著國家環(huán)保力度的不斷增加，該方法已經(jīng)逐漸被淘汰，在新形勢和新技術(shù)環(huán)境下需要我國對(duì)含油污泥的處理處置技術(shù)理念進(jìn)行更新，不斷完善對(duì)含油污泥的處理技術(shù)。

2.1 焚燒處理

我國很多煉油廠都建有含油污泥焚燒裝置，主要的作用是對(duì)油田或者煉油廠的污泥進(jìn)行處理。但是在進(jìn)行焚燒之前需要進(jìn)行脫水處理，然后將含油污泥進(jìn)行焚燒，利用該方法能夠有效處理含油污泥中的污染物質(zhì)，但是在進(jìn)行焚燒處理的過程中，會(huì)形成二次污染，并沒有對(duì)含油污泥中的石油烴類進(jìn)行有效利用，會(huì)造成資源浪費(fèi)的情況出現(xiàn)。

2.2 污泥回灌調(diào)剖技術(shù)

該技術(shù)的主要應(yīng)用原理是利用含油污泥對(duì)地層有良好的配伍性，采取添加分散劑和懸浮劑等化學(xué)藥劑能夠得到污泥調(diào)剖劑，將污泥調(diào)剖劑投入注水井進(jìn)行調(diào)剖，可以有效提高采油效果，該技術(shù)的應(yīng)用能夠有效解決油田在開采過程中的含油污泥和二次污染問題，該技術(shù)在我國華北油田的應(yīng)用效果比較好，能夠有效提高油井的開采量[3]。

2.3 調(diào)質(zhì)-機(jī)械分離技術(shù)

該技術(shù)在國外的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成熟，我國很多油田的含油污泥處理站已經(jīng)采用了調(diào)質(zhì)-離心處理工藝，并且已經(jīng)從德國引進(jìn)全套的離心處理裝置，該裝置是我國目前含油污泥處理體系中自動(dòng)化程度較高的裝置，該裝置對(duì)含油污泥處理比較徹底，能夠直接進(jìn)行排放。此外還有很多的含油污泥處理技術(shù)，在進(jìn)行無害處理的同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)考慮含油污泥的資源再利用，將含油污泥制造成燃料，通過對(duì)含油污泥的處理可以制作成建筑材料以及橡膠制品等，不同的處理技術(shù)會(huì)帶來不同的處理效果，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況來選擇合適的處理技術(shù)，從而有效提升經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)語

油田在生產(chǎn)和加工過程中會(huì)產(chǎn)生不同性質(zhì)的含油污泥，需要對(duì)含油污泥進(jìn)行相關(guān)處理才能夠進(jìn)行排放。每種含油污泥的處理方法都有各自的特點(diǎn)和不足。從技術(shù)效果上分析，物理化學(xué)方法的表現(xiàn)效果最佳，從處理程度上上分析，利用焚燒方法效果最佳，使用高溫裂解工藝的效果也比較不錯(cuò)，但是該方法的運(yùn)行條件比較復(fù)雜，不適合大范圍推廣；萃取分離工藝能夠提高原油的回收率，但是會(huì)給油污泥中添加新的污染物；采用生物分解方法所消耗的時(shí)間過長。因此可以看出，單純一種技術(shù)在運(yùn)行過程中有局限性，油田企業(yè)在進(jìn)行含油污泥處理過程中，可以采用綜合處理方法，學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的超聲波與表面活性劑處理、生物技術(shù)降解等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新，努力提高我國含油污泥處理技術(shù)。