化學熱洗處理含油污泥工程現(xiàn)狀及發(fā)展

馮英明

(中國昆侖工程有限公司)

0 引 言

含油污泥是油田開發(fā)、生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的主要固體廢物之一，需進行減量化、無害化以及資源化處理。因為一是含油污泥被列為危險廢物(HW08)，難以降解，若處置不善，將對周邊環(huán)境乃至人類健康造成危害；二是依據(jù)2018年1月1日實施的《中華人民共和國環(huán)境保護稅法》，企業(yè)將承擔1 000元/t的環(huán)境保護稅，增加了經(jīng)濟負擔；三是含油污泥中含有一定量的原油，若不進行回收處理，將造成資源浪費[1-3]。

“十一五”“十二五”期間，中國石油所屬油田建設了多座工業(yè)化含油污泥處理站，采用的技術以篩選流化—熱化學清洗—離心脫水工藝居多，例如A油田已建的11座含油污泥處理站，B油田規(guī)劃中及已建的6座含油污泥處理站以及C油田已建的含油污泥處理站均采用此工藝。

1 工藝原理

含油污泥的篩選流化—熱化學清洗—離心脫水處理技術以物理手段為主、化學方法為輔，主要處理工藝流程見圖1。

圖1 篩選流化—熱化學清洗—離心脫水工藝流程

主體工藝如下[4]：

1)含油污泥篩選流化。該環(huán)節(jié)是處理含油污泥的關鍵，主要是去除含油污泥中的大塊物料，并通過回摻熱水實現(xiàn)含油污泥的流態(tài)化同時對其提溫，去除其中>5 mm的固體顆粒，保證后續(xù)處理的順利進行。

2)含油污泥的熱化學清洗?；瘜W清洗罐的作用是對流化含油污泥進一步加熱、攪拌、勻化，并加入清洗劑、破乳劑提高處理效果，使油、泥充分分離，油、水充分破乳，再通過沉降、溢流，最大限度地回收分離出的油，提高后續(xù)離心的處理效果。

3)含油污泥的離心處理。經(jīng)熱化學清洗后的含油污泥通過離心機進行固液分離，分離出的固體(含油率可達2%以下)輸送到含油污泥堆放場，分離出的液體進入油水分離裝置進一步處理。在離心機進口投加絮凝劑，以提高固液分離效率。

2 油田處理現(xiàn)狀

2.1 A油田

A油田2009年采用篩選流化—熱化學清洗—離心脫水處理工藝建成首座含油污泥處理站。該站的主體設備為引進設備，通過該站的運行摸索，從降低投資和滿足含油污泥無害化處理的角度出發(fā)，A油田不斷對引進設備進行技術改進，在遵循主體工藝不變的前提下，逐步實現(xiàn)工藝設備的國產(chǎn)化，改進局部工藝，優(yōu)化調(diào)整工藝參數(shù)，并在陸續(xù)建設的幾個含油污泥處理站實施應用，A油田含油污泥處理站建設情況見表1。

表1 A油田含油污泥處理站建設情況

采用“篩選流化—熱化學清洗—離心脫水”處理工藝，A油田已建成含油污泥處理能力105 m3/h，總計11座工業(yè)化站場。

設計處理指標：處理后含油污泥中石油類≤2%，滿足DB 23/T 1413—2010《油田含油污泥綜合利用污染控制標準》中規(guī)定的指標[5]，可用于鋪路、墊井場。

從近年運行情況來看，已建的含油污泥處理站運行穩(wěn)定且處理達標；但隨著聚合物驅(qū)、三元復合驅(qū)等三次采油的推廣，化學驅(qū)含油污泥產(chǎn)量逐年增加，由于含油污泥中含有大量的聚合物，致使含油污泥的性質(zhì)發(fā)生很大變化，含油污泥黏度增大、結塊嚴重等；已建含油污泥處理站表現(xiàn)出了極大的不適應性，主要存在以下問題。

①含油污泥處理站實際處理量與設計規(guī)模相差較大，處理后含油污泥難以達標；

②離心機液壓站輸出功率增大，運行故障較多，嚴重時堵塞離心機，需經(jīng)常停產(chǎn)檢修；

③處理后的泥質(zhì)不均勻，呈絮狀塊體，晾曬后達不到疏松狀態(tài)，不宜直接用于鋪墊井場。

化學驅(qū)含油污泥處理后狀態(tài)見圖2。

圖2 化學驅(qū)含油污泥處理后狀態(tài)

以2017年為例，A油田全年實際處理含油污泥24.1萬t，不到設計能力(47.31萬m3/a)的50%。致使油田每年剩余大半含油污泥得不到處理。為了解決這部分含油污泥的出路，減少暫存量，油田主要采取兩種方式。

1)一是繼續(xù)給采油廠配備(建設)含油污泥處理站，從而增加了建設投資成本。例如，根據(jù)一廠含油污泥年產(chǎn)生量情況，2010年建設了1座15 m3/h(年處理能力近60 000 m3)含油污泥處理站，但近幾年實際處理能力平均約20 000 m3/a；為了解決一廠年剩余含油污泥問題，2015年油田申請環(huán)保專項資金又設計建設了1座15 m3/h的含油污泥處理站。

2)二是委托具有危廢處理資質(zhì)的企業(yè)進行處理，從而增加了處理成本。

2.2 B油田

B油田采用篩選流化—熱化學清洗—離心脫水工藝分別在4個采油廠，規(guī)劃、建設了總計6座含油污泥處理站，累計處理能力34 500 m3/a，B油田含油污泥處理站規(guī)劃建設情況見表2。

表2 B油田含油污泥處理站規(guī)劃建設情況

設計處理指標：處理后含油污泥中石油類≤1%，滿足DB 61/T 1025—2016《含油污泥處置利用控制限值》中規(guī)定的指標[6]，可用于鋪路、墊井場。

從已投運含油污泥處理站運行效果來看，主要存在以下問題。

1)運行效果不穩(wěn)定，來料含油量較高時，不能保證處理效果的穩(wěn)定達標；

2)處理成本較高，藥劑投加量大，藥劑運行成本為600～700元/m3；

3)針對已建但環(huán)評一直未批復的處理站，原因如下：當?shù)厥…h(huán)保評估中心專家依據(jù)油田已投運站前幾年的實際處理及運行情況，認為篩選流化—熱化學清洗—離心脫水工藝不能實現(xiàn)穩(wěn)定達到石油類≤1%的指標要求，要求對已建站進行工藝完善，以確保穩(wěn)定達標處理。

根據(jù)省環(huán)保要求及建議，B油田規(guī)劃在已建篩選流化—熱化學清洗—離心脫水工藝基礎上，后續(xù)增加焚燒、熱解等深度處理單元，以確保穩(wěn)定達到石油類≤1%的目標。

隨著近幾年環(huán)保要求的日益嚴格及監(jiān)管力度的加大，上述通過利用深度處理技術確保處理后含油污泥中含油量<2%(或1%)目標的理念，正逐步在各大油田推廣，近兩年各油田委托第三方進行含油污泥處理時，對處理后指標的要求已由以往一直執(zhí)行的2%提升至3‰。

2.3 C油田

2012年，C油田某采油廠采用篩選流化—熱化學清洗—離心脫水工藝建設了1座含油污泥處理站，設計處理能力2萬t/a，未能實現(xiàn)穩(wěn)定達標處理，目前正在進行技術改造。

C油田含油污泥處理站的上料及篩選系統(tǒng)見圖3。

圖3 C油田含油污泥處理站的上料及篩選系統(tǒng)

從近幾年的運行效果來看，主要存在以下問題：

1)實際年處理能力僅為8 000 t左右，不能穩(wěn)定達標，這是處理站存在的主要問題；

2)來料復雜，摻雜了許多絲袋等雜物，致使上料篩選系統(tǒng)運行受阻，人工清理的作業(yè)方式效率低，影響后續(xù)機械裝置的生產(chǎn)效率；

3)由于項目地處戈壁灘，來料含砂量較高，已建工藝及配套設備對物料性質(zhì)極不適應，致使運行期間離心機頻繁故障，損壞而停機；

4)由于屬地水質(zhì)礦化度較高、氯離子含量較高，致使工藝設備及管道腐蝕嚴重，現(xiàn)場跑料、泄漏頻繁；

5)處理成本較高，藥劑投加量大、藥劑成本為600～700元/m3。

3 原因分析及建議

3.1 原因分析

針對采用篩選流化—熱化學清洗—離心脫水工藝建設含油污泥處理站出現(xiàn)的不能穩(wěn)定運行、處理效率低、運行成本高、達標困難等問題，分析原因主要有以下兩點：

1)在進行含油污泥處理站設計前，缺少對處理物料性質(zhì)全面而充分的認識，設計參數(shù)的確定不符合實際，導致建成后含油污泥處理站的運行及處理效果難以達到設計要求。如A油田后續(xù)在化學驅(qū)采油廠(含油污泥中聚合物含量較高)建設的幾座處理站仍在延用非含聚油泥(含有聚合物的含油污泥)站場的設計參數(shù)，對含油污泥含聚合物后物料黏度、處理難度的變化沒有引起注意及重視，致使含油污泥處理站在運行中出現(xiàn)了摻水量高、處理負荷低、離心機故障率高等問題；同樣，C油田對來料中含砂高認識不夠，設計中對高含砂含油污泥對工藝運行、設備帶來的影響預估不足，致使實際運行中出現(xiàn)了問題。

2)除了上述沒有針對物料性質(zhì)設計工藝及參數(shù)之外，設計上也缺少針對性藥劑及設備的篩選。針對篩選流化—熱化學清洗—離心脫水工藝，高效、適用的藥劑對于工藝的有效運行至關重要，同時也是運行成本高低的決定因素；適用的配套設備也是工藝正常運行及有效處理的重要保障?？v觀油田已建含油污泥處理站，篩選流化預處理系統(tǒng)配套的設備幾乎都是格柵+轉(zhuǎn)鼓篩分，對于含有大量編織袋、大石頭等組成復雜的物料，暴露出了處理效率低、人工勞動強度大、影響后續(xù)處理等問題；離心脫水系統(tǒng)配套設備幾乎都是德國產(chǎn)hiller離心機，對于含聚、較黏含油污泥以及高含砂含油污泥，暴露出了堵塞、損壞、停機、故障率高等諸多不適應性。

3.2 措施及建議

針對上述3個油田已建含油污泥處理站存在的問題，提出以下兩種解決方案。

1)一是針對篩選流化—熱化學清洗—離心脫水處理工藝，開發(fā)高效、自動化程度高的預處理篩選設備；引入超聲波、電磁等技術以增加原熱洗設備的油、泥分離效率；開發(fā)高效含油污泥處理生物制劑，以降低藥劑處理成本；依據(jù)物料特性選用適宜的固液分離技術及設備。

2)二是依托已建含油污泥處理站配套后續(xù)電化學、生物或熱解等深度處理工藝及技術，將已建工藝作為預處理段，優(yōu)化工藝處理參數(shù)，實現(xiàn)已建含油污泥處理站的高效、穩(wěn)定達標運行。

4 結束語

隨著國家日益嚴格的環(huán)保要求及固廢低碳化處理的發(fā)展趨勢，含油污泥處置工程的建設將朝著高效、穩(wěn)定、低成本以及高指標處理的方向發(fā)展。

一是針對已建含油污泥處理站，降本、穩(wěn)定處理以及提標等改造將是未來一段時間內(nèi)亟需解決的問題。

基于已建含油污泥處理站開展低成本、高效、穩(wěn)定達標處理的降本、增效的技術改造，提高已建站的處理負荷、降低處理成本、實現(xiàn)穩(wěn)定運行；既節(jié)省因需繼續(xù)建站的投資費用，又能節(jié)省大量因外委處理而發(fā)生的費用。

此外，在國家環(huán)保要求及監(jiān)管日趨嚴格的形勢下，篩選—熱清—離心脫水工藝逐漸成為實現(xiàn)含油污泥高標準(例如石油類≤3‰)處理的一種預處理手段；據(jù)此，基于已建站的提標改造將是未來幾年切實可行的做法。

二是針對規(guī)劃待建的含油污泥處理站，依據(jù)更高的處理指標、更嚴格的建設及管理標準，確定可行、合理的處理技術及運行管理模式。

為滿足國家環(huán)保要求，油田將愈來愈重視含油污泥的深度處理。注重設計前全面充分地了解物料性質(zhì)，制定切實可行、低消耗高回收(能源)的技術路線，配套實用、故障率低、自動化程度高、操控簡便的設備，將是高標準含油污泥處理工程化站場設計及建設的要求及方向。