罐底油泥的特性及除油處理工藝研究

周寶龍

(吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 吉林 132013)

1 含油污泥的主要來(lái)源

含油污泥的主要來(lái)源可分為原油開(kāi)采產(chǎn)生含油污泥、油田集中運(yùn)輸過(guò)程產(chǎn)生含油污泥及煉油廠污水處理廠中產(chǎn)生的含油污泥。大多數(shù)情況下探討的含油污泥都是指罐底油泥和落地油泥。含油污泥的成分較為復(fù)雜，其中含有大量的細(xì)菌、老化的原油及固體懸浮物等固體廢物，原油為最主要成分。油泥中含有大量的毒害化合物，其中部分化合物有著三致效應(yīng)。含油污泥中大多含有酚類(lèi)、苯系物等物質(zhì)。大多數(shù)含油污泥的含油率為10%～50%，含水率為40%～90%。這種含油污泥不易進(jìn)行沉降，脫水效果較差，黏度較高，污泥的固相顆粒水密度和油密度差小、顆粒呈細(xì)小狀。這些因素是導(dǎo)致含油污泥不易出油脫水、粘度較大的主要原因。落地油泥是指從石油管線中泄露出的石油，一般與雜草、礫石和泥沙混合構(gòu)成，在進(jìn)行石油開(kāi)采過(guò)程中，作業(yè)外排、事故排放、洗井及井口散落都會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)大量的含油污泥和落地原油。伴隨著我國(guó)油田的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)活動(dòng)的日益增加，油田落地的產(chǎn)出量和含油污泥產(chǎn)量與日俱增，對(duì)自然環(huán)境也造成了嚴(yán)重污染，這些含油污泥的體積龐大、產(chǎn)出量較大、含水率較高，一旦未經(jīng)過(guò)處理直接進(jìn)行排放，會(huì)占用大量耕地。同時(shí)導(dǎo)致污泥中含有的大量病原菌和重金屬如汞、鋅、鉻、銅及寄生蟲(chóng)對(duì)周?chē)h(huán)境造成污染，對(duì)附近空氣、土質(zhì)土壤及水資源造成損害，資源無(wú)效損耗的現(xiàn)象較為嚴(yán)重。并且降解困難的毒害物質(zhì)如放射性核素、多氯聯(lián)苯、二噁英等也會(huì)產(chǎn)生惡臭氣體，造成環(huán)境污染。

2 國(guó)內(nèi)外關(guān)于罐底含油污泥特性的研究概述

水、乳化油或固體異物、吸附油及無(wú)機(jī)鹽共同組成了含油污泥。含油污泥在水中呈現(xiàn)穩(wěn)定的懸浮乳狀液體系，由于其帶電性和水合作用能夠形成穩(wěn)定的分散狀態(tài)，通過(guò)多相分離模式進(jìn)行處理難度較大，也會(huì)一定程度上增加進(jìn)行處理的成本和技術(shù)難度。同時(shí)由于承載油類(lèi)基質(zhì)的類(lèi)型較為豐富，統(tǒng)稱(chēng)為含油污泥的成分極為復(fù)雜，各自性質(zhì)各異，處理技術(shù)也有不同的多樣需求。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)含油污泥的處理技術(shù)豐富多樣，但進(jìn)行處理的最終目的特性集中表現(xiàn)為資源化、減量化及無(wú)害化[1]。

3 基于含油污泥特性的處理工藝技術(shù)進(jìn)展

3.1 資源化特性處理技術(shù)要點(diǎn)分析

3.1.1 溶劑萃取處理技術(shù)

溶劑萃取技術(shù)是通過(guò)利用相似相溶的原理，選擇一種有機(jī)溶劑作為萃取劑，將含油污泥中的原油進(jìn)行回收利用。相關(guān)研究結(jié)果表明，當(dāng)溶劑與污泥比例為1∶8時(shí)，進(jìn)行5次溶劑萃取后的抽提率能夠達(dá)到近99.8%，同時(shí)由于抽提次數(shù)的不斷增加，油品中的重組分比例不斷增大，在經(jīng)過(guò)5次抽提后，剩余油為大于500℃的重組分，能夠?qū)⑵湟暈椴蝗苡谑兔训臑r青質(zhì)[2]。這種萃取劑在進(jìn)行回收利用的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)部分遺失，進(jìn)行處理的成本較高。發(fā)展溶劑萃取處理技術(shù)的關(guān)鍵在于應(yīng)開(kāi)發(fā)出具有一定性價(jià)比的萃取劑，在進(jìn)行萃取后應(yīng)對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步處理，由此也能夠得出萃取溶劑處理技術(shù)應(yīng)和其它類(lèi)型的處理處置方法進(jìn)行聯(lián)合應(yīng)用的結(jié)論[3]。

3.1.2 化學(xué)熱洗技術(shù)處理

化學(xué)熱洗處理技術(shù)是將含油污泥進(jìn)行加水稀釋后進(jìn)行加熱，同時(shí)投入一定量化學(xué)試劑后，將油進(jìn)行聚散分離或從固相表面托福的污泥除油措施。這種技術(shù)在乳化較輕、含油量較高的落地原油和油礫等回收油處理中有著較多應(yīng)用。相關(guān)學(xué)者通過(guò)聯(lián)合生物處理和化學(xué)熱洗處理技術(shù)對(duì)煉油廠中的含油污泥進(jìn)行處理，結(jié)果表明污油的回收率能夠達(dá)到近93%，再經(jīng)過(guò)好氧生物處理技術(shù)后，石油去除率能夠達(dá)到95%以上[4]。

3.2 減量化特性處理技術(shù)要點(diǎn)分析

3.2.1 超聲波預(yù)處理技術(shù)

超聲波預(yù)處理技術(shù)是一種新型的污泥預(yù)處理技術(shù)，主要通過(guò)超聲波對(duì)污泥產(chǎn)生局部發(fā)熱和海綿效應(yīng)等作用，提高污泥脫水能力。根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果表明，短期內(nèi)進(jìn)行低強(qiáng)度的超聲波處理能夠?qū)⑽勰嗪拷档椭?0%以下，同時(shí)能夠減少絮凝劑用量約30%～60%。但如使用的超聲波處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或功率過(guò)大時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致污泥內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，污泥黏度加強(qiáng)，脫水性能發(fā)生大幅度降低[5]。同時(shí)由于超聲波會(huì)破壞菌膠團(tuán)，污泥會(huì)出現(xiàn)升高現(xiàn)象，縮短后續(xù)生化處理需要的時(shí)間，變化量與使用超聲波的溫度、聲強(qiáng)及操作時(shí)間成正比關(guān)系。目前關(guān)于應(yīng)用超聲波技術(shù)的含油污泥除油研究較少。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)表明，使用超聲波弱空化狀態(tài)的除油率能夠達(dá)到90%以上[6]。由此能夠得知超聲波技術(shù)對(duì)于含油污泥的處理影響較為多樣，應(yīng)對(duì)除油效果、污泥類(lèi)型及脫水效果對(duì)后續(xù)處理的影響進(jìn)行綜合考慮，以此確定超聲波預(yù)處理使用的功率和時(shí)間等內(nèi)容，將影響結(jié)果作為首要的參考依據(jù)[7]。

3.2.2 含油污泥調(diào)質(zhì)技術(shù)

據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)表明，有機(jī)高分子絮凝劑能夠有效破壞交替穩(wěn)定，從而改善污泥的脫水性能，將污泥含水量降至90%以下。但由于使用有機(jī)高分子絮凝劑時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定殘留物質(zhì)，這部分殘留物不易被生物進(jìn)行降解，單體有著“三致”效應(yīng)和強(qiáng)烈的神經(jīng)毒性，容易對(duì)環(huán)境造成二次污染。由此，研究開(kāi)發(fā)適用范圍廣，無(wú)毒無(wú)害、絮凝效果較高及對(duì)自然環(huán)境無(wú)法造成二次污染的生物絮凝劑，逐漸成為了世界各國(guó)石油開(kāi)采相關(guān)工作人員的重點(diǎn)問(wèn)題。目前已經(jīng)面市的微生物絮凝劑由糖蛋白、蛋白質(zhì)、纖維素、粘多糖等高分子化合物，這些絮凝劑的生產(chǎn)成本較高，作為污泥調(diào)理劑進(jìn)行使用的相關(guān)報(bào)道較少[8]。積極開(kāi)發(fā)新型的生物絮凝劑，降低生產(chǎn)投資成本，監(jiān)測(cè)生物絮凝劑對(duì)后續(xù)處理措施的影響是今后技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)內(nèi)容。

3.3 穩(wěn)定化特性處理技術(shù)要點(diǎn)分析

3.3.1 含油污泥固化處理技術(shù)。

含油污泥的固化處理技術(shù)是指將含油污泥進(jìn)行固化，或包容于惰性固化基材中的一項(xiàng)無(wú)害化處理過(guò)程。目前廣泛應(yīng)用的是水泥固化劑。在1971年開(kāi)始，國(guó)內(nèi)部分油田如大慶油田、四川油田、勝利油田等開(kāi)始逐漸應(yīng)用固化處理技術(shù)。據(jù)相關(guān)研究結(jié)果表明，固化產(chǎn)品的含油量、浸出液及有毒元素能夠隨著水泥量的增加而逐漸減少，通過(guò)將污泥和水泥量進(jìn)行配比，能夠滿足污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)添加適量的添加劑，使固化產(chǎn)品的抗壓強(qiáng)度能夠滿足填埋的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求[9]。通過(guò)對(duì)固化處理技術(shù)的原理進(jìn)行深入研究后能夠發(fā)現(xiàn)，固化后的污泥密實(shí)程度有著較大提升，這也是污泥強(qiáng)度提高的核心因素。

3.3.2 含油污泥焚燒處理技術(shù)

將經(jīng)過(guò)脫水濃縮預(yù)處理后的含油污泥送至焚燒爐后進(jìn)行焚燒，溫度約為900～1600℃，經(jīng)過(guò)30min焚燒后，對(duì)灰渣進(jìn)行進(jìn)一步處理，防止造成污染。焚燒處理技術(shù)減容效果十分明顯，處理較為安全，能夠有效消滅病原菌。目前我國(guó)處理含油污泥的主要措施即為焚燒處理技術(shù)，主要應(yīng)用的焚燒爐類(lèi)型可分為流化床式、方箱式、回轉(zhuǎn)爐、固定床式等。焚燒處理技術(shù)的燃燒裝置處理成本較高，每噸污泥約耗油19kg。據(jù)相關(guān)研究結(jié)果表明，使用塑料與含油污泥進(jìn)行混合焚燒，能夠提供較為良好的焚燒條件，從而有效降低煙氣排放量，極大程度地減少了成本投入，但也會(huì)產(chǎn)生一定量如多環(huán)芳香烴類(lèi)型的有害物質(zhì)。這種塑料聯(lián)合技術(shù)目前主要應(yīng)用于處理市政污泥，對(duì)于含油污泥的應(yīng)用報(bào)道較少。

4 結(jié)語(yǔ)

目前我國(guó)罐底油泥處理技術(shù)工藝已有較大進(jìn)步，但具體工藝上仍有一定不足，如焚燒處理易造成二次污染，含油污泥調(diào)質(zhì)成本較高等。油田領(lǐng)域是國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵支柱型事業(yè)，對(duì)于社會(huì)和工業(yè)有著不可替代的作用，相關(guān)工作人員應(yīng)積極探究，努力建設(shè)我國(guó)油田事業(yè)，優(yōu)化油泥處理工藝。