對(duì)油泥處理工藝的研究

周文烽 郭振思 劉祚均 王江才 許頂

摘要：隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，對(duì)油泥處置也提出了更高的要求，不但要求無(wú)害化的處理，還要求提高油泥的利用價(jià)值。經(jīng)過(guò)深入的研究探索，文章總結(jié)了幾種常見(jiàn)的油泥處置工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，希望為企業(yè)選擇油泥處置工藝提供參考。

關(guān)鍵詞：油泥;工藝;無(wú)害化處理;資源化利用

中圖分類(lèi)號(hào)：X741 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）11-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.11.030

Research on sludge treatment process

Zhou Wenfeng，Guo Zhensi，Liu Zuojun，Wang Jiangcai，Xu Ding

（Hainan Baolai Industry and Trade Co.，Ltd.，Haikou Hainan 570100，China）

Abstract：With the improvement of peoples awareness of environmental protection， higher requirements have been put forward for sludge disposal，not only for harmless treatment， but also for improving the utilization value of sludge.After in-depth research and exploration，this paper summarizes the advantages and disadvantages of several common sludge disposal processes，hoping to provide reference for enterprises to choose sludge disposal process.

Key words：Sludge;Process;Harmless treatment;Resource utilization

1 油泥的來(lái)源以及特性

油泥是在石油開(kāi)采、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、煉制過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的含油污泥，簡(jiǎn)稱油泥，它是一種由碳?xì)浠衔?、油、水等物質(zhì)形成一種油包水（O/W）或水包油（W/O）型的穩(wěn)定乳化液，其性質(zhì)非常穩(wěn)定，pH一般在7左右，含油量一般在10%～40%之間，含水大約40%～90%之間，固體物質(zhì)含量約在5%～50%之間。根據(jù)《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》分類(lèi)，油泥屬于危險(xiǎn)廢物，所以必須按照危險(xiǎn)廢物無(wú)害化工藝處理。

2 油泥處理工藝

油泥本身是原油中摻雜了大量的水、泥沙等以及其他的固體廢物，目前，油泥處置大概分兩大類(lèi)：第一類(lèi)是無(wú)害化處理，分為焚燒法、穩(wěn)定固化、填埋法、生物降解法;第二類(lèi)是資源化利用，分為萃取分離、離心分離、熱解處置。

3 無(wú)害化處理工藝

3.1 焚燒處理工藝法

油泥的熱值本身很高，通過(guò)焚燒處置是最直接有效的方法，可以將油泥中有機(jī)物等其他可燃物質(zhì)徹底分解，減量化可以達(dá)到95%以上。焚燒處理工藝通常是以回轉(zhuǎn)窯和流化床作為焚燒爐，是通過(guò)與過(guò)量的空氣接觸，將油泥廢物完全燃燒的過(guò)程，焚燒爐的溫度達(dá)到800～1 100℃之間，停留時(shí)間在30～60min，流化床處理工藝更是達(dá)到數(shù)天之久。焚燒處理工藝法是無(wú)害化、減量化最高的一種，同時(shí)焚燒處理工藝的焚燒溫度比較高，所以，能最有效除去油泥中有害的物質(zhì)。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，焚燒處理工藝也是比較成熟的，煙氣排放和飛灰等各項(xiàng)指標(biāo)也都能達(dá)到相應(yīng)的環(huán)保要求。但是焚燒工藝依然會(huì)受到原料品質(zhì)、焚燒工況、停留時(shí)間等因素的影響，而且油泥中含油大量的原油，直接焚燒也是對(duì)資源的浪費(fèi)。

3.2 穩(wěn)定固化工藝

穩(wěn)定固化是利用物理-化學(xué)方法將有害廢物固定或包封在惰性基材中使其穩(wěn)定化的一種過(guò)程。其工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、便于操作;固化劑來(lái)源豐富，價(jià)廉易得;而且處理成本低，是一種廉價(jià)的處理方式。按固化原理分為包膠固化、自膠結(jié)固化、玻璃固化和水玻璃固化，包膠固化又可以分為水泥固化、石灰基固化、熱塑性材料固化和有機(jī)聚合物固化等。包膠固化適用于多種類(lèi)型的廢物;自膠結(jié)固化只適用于含有大量能成為膠結(jié)劑的廢物;玻璃和水玻璃固化一般只適用于極少量特毒廢物的處理。常見(jiàn)的固化大部分為水泥固化，其優(yōu)點(diǎn)在于固化處理后所形成的固化體具有良好的抗?jié)B透性、抗浸出性、抗干濕性、抗凍融性及足夠的機(jī)械強(qiáng)度。但是穩(wěn)定固化并不很適合處理含有機(jī)物的固體廢物，因?yàn)橛行┯袡C(jī)物會(huì)阻礙水泥基與黏合劑的水合作用，不能形成穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)合，導(dǎo)致其機(jī)械強(qiáng)度降低。雖然穩(wěn)定固化是一種操作簡(jiǎn)便、物美價(jià)廉的處理方式，但是其原料中是否存在氧化性/還原性不確定，是否影響固化的機(jī)器強(qiáng)度，進(jìn)而導(dǎo)致浸出毒性的增高，所以仍需要進(jìn)一步的探索。

3.3 填埋法

油泥填埋處置是通過(guò)低滲透性黏土、人工內(nèi)襯層與空氣、水分隔絕開(kāi)，同時(shí)在填埋場(chǎng)底部鋪設(shè)高密度聚乙烯材料的防滲層，并設(shè)計(jì)浸出液的收集和處理系統(tǒng)，達(dá)到大限度防止環(huán)境污染。在操作上必須嚴(yán)格限定入場(chǎng)處置的廢物，進(jìn)行分區(qū)、分單元填埋及每天壓實(shí)覆蓋，并特別要注意封場(chǎng)后的維護(hù)管理。安全填埋處置法是一種低成本的處理方式，但是填埋處置占地面積大，再也無(wú)法資源利用化，雖然設(shè)有防滲層，但依然無(wú)法避免滲濾液污染地下水的可能。同時(shí)要嚴(yán)禁控制入廠指標(biāo)，減少滲濾液重金屬含量。

3.4 生物處理工藝

近幾年，隨著人們對(duì)微生物降解的逐漸深入研究，發(fā)現(xiàn)通過(guò)微生物對(duì)有機(jī)物的降解而達(dá)到對(duì)油泥處置的一種新的工藝方法，它具有處理成本低、易操作、耗能低、可規(guī)模化處理等優(yōu)點(diǎn)，具有非常廣泛的運(yùn)用前景。降解法原理是利用降解菌等微生物的新陳代謝作用，將油泥中的石油烴類(lèi)作為碳源，進(jìn)行同化、降解并最終全部碳化，全部轉(zhuǎn)化成水和二氧化碳等無(wú)機(jī)物。常見(jiàn)的有耕地法、生物堆肥法、生物反應(yīng)器法等方法，其處理效率受到微生物的密度和活力的影響。Marin等人的研究發(fā)現(xiàn)，在半干旱氣候條件下，利用地耕法降解煉化油泥，經(jīng)11個(gè)月的降解后，PHCs的去除率達(dá)80%。由此可見(jiàn)，生物降解法處理周期非常長(zhǎng)、占用大量的土地，而且還受到環(huán)境影響進(jìn)而影響微生物的活動(dòng)因素會(huì)導(dǎo)致其降解速度降低，同時(shí)油泥中重金屬會(huì)通過(guò)土壤的遷移而影響到地下水，威脅人類(lèi)的身體健康。

4 資源化利用處理工藝

4.1 萃取分離工藝

萃取分離工藝是利用溶劑“相似相容”的原理，把有機(jī)溶劑當(dāng)作萃取劑，將油泥中的油相回收，萃取工藝可以簡(jiǎn)單概述為三步：第一步將萃取劑與油泥混合，第二步將萃取相和萃余相分離，第三步回收萃取劑和溶質(zhì)。萃取工藝是一種簡(jiǎn)單、處理效率快的工藝。Naggar等人通過(guò)對(duì)石腦油、甲苯、二氯甲烷等有機(jī)溶劑研究發(fā)現(xiàn)，其中甲苯的油泥萃取效果最好，回收率達(dá)到75.94%。不同種類(lèi)的溶劑對(duì)油泥萃取效果差別很大，同時(shí)萃取效率會(huì)受到油泥性質(zhì)、溫度、壓力等因素的影響。研究表明提高溫度，可以加快萃取過(guò)程以及提高萃取效率，但是萃取過(guò)程中本身就會(huì)消耗大量的萃取劑，提高溫度的情況下會(huì)增加萃取劑的蒸發(fā)損耗，從而增加運(yùn)行成本。為了彌補(bǔ)其萃取工藝上的缺點(diǎn)，最近幾年里，有些學(xué)者研究出了一種超臨界萃取技術(shù)，是在萃取劑的超臨界狀態(tài)下進(jìn)行萃取，常用的萃取劑有二氧化碳、甲烷、乙烯等。其可以避免使用大量的萃取劑，而且這些萃取劑物美價(jià)廉、還環(huán)保，是非常有前景的油泥處理技術(shù)之一。

4.2 離心分離工藝

離心分離處置工藝是一種相對(duì)比較成熟的一種油泥處理工藝，占地面積比較小，投資少，能進(jìn)行規(guī)?；幹谩ｋx心分離工藝是利用高轉(zhuǎn)速三相離心機(jī)，將不同密度的水、油、泥三相分離。但是油泥本身形成了穩(wěn)定油包水或水包油的現(xiàn)象，所以，必須進(jìn)行預(yù)處理，加入破乳劑、絮凝劑等化學(xué)藥劑，攪拌分層，使其黏度降低，在進(jìn)行離心分離。經(jīng)過(guò)預(yù)處理（化學(xué)破乳）再進(jìn)行三相離心分離回收率可達(dá)90%以上。但是，由于油泥成分復(fù)雜，每一批油泥添加的藥劑以及加入的量不同，和其攪拌的速率不同都會(huì)影響其預(yù)處理的效果，同時(shí)離心分離出來(lái)的泥含水率還是比較高的，還要進(jìn)行機(jī)械脫水，增加的離心分離技術(shù)操作的復(fù)雜性，提高了運(yùn)行成本。

4.3 熱解處置工藝

熱解處置工藝是在無(wú)氧或惰性氣體保護(hù)環(huán)境下進(jìn)行加熱裂解，熱解溫度大概在300℃～600℃之間，通過(guò)熱解可以將油泥中的重質(zhì)組分裂解為輕質(zhì)組分，在回流冷凝下得到相應(yīng)液相油品、水、焦碳以及干泥沙等，熱解出來(lái)的油品可回收利用，而且油品相對(duì)其他資源回收利用工藝油品品質(zhì)還要高，可以成為下游產(chǎn)品的原料，增加其利用價(jià)值。熱解工藝不僅有著高效回收資源效率，而且可以將大多數(shù)重金屬固定在固體廢物中，還能避免二噁英的生成，減少對(duì)大氣的污染。但是熱解也會(huì)受到其熱解溫度、油泥成分、升溫速率等因數(shù)影響，同時(shí)受熱解工藝的投資較大、操作較復(fù)雜等情況的制約，所以，解決對(duì)熱解的影響因素，會(huì)加快熱解工藝的發(fā)展以及運(yùn)用。常見(jiàn)的熱解工藝分別是燒蝕熱解、流化床和循環(huán)流化床熱解、真空熱解。

5 總束結(jié)

隨著經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，對(duì)石油需求也日增月益，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生大量油泥廢物，必須處置得當(dāng)，避免對(duì)環(huán)境污染。由于石油資源本身是不可再生資源，所以如何處置油泥顯得至關(guān)重要。隨著學(xué)者們的深入研究，油泥處置的工藝多樣化，但是油泥廢物本身的復(fù)雜性，很難靠單一的處置工藝就能徹底處理完全，而油泥還有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，所以，需要靈活運(yùn)用處理工藝，有機(jī)組合、取長(zhǎng)補(bǔ)短，以資源利用化為核心，無(wú)害化處理工藝為后續(xù)處置，提高油泥廢物的利用價(jià)值和社會(huì)效益。

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收稿日期：2020-09-09

作者簡(jiǎn)介：周文烽（1993-），男，漢族，本科學(xué)歷，助理工程師，研究方向?yàn)楣に嚰夹g(shù)。

通訊作者： 陳鵬宇