陰燃法處理含油污泥的研究及應(yīng)用進(jìn)展

楊子育，朱玲，王文龍，于超凡，桑義敏

（北京石油化工學(xué)院環(huán)境工程系，北京102617）

全球工業(yè)的快速發(fā)展使石油資源的需求量不斷攀升，石油資源不但是眾多工業(yè)產(chǎn)品的基礎(chǔ)原料，也是全球賴(lài)以生存的重要能源。在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時(shí)，石油開(kāi)采、集輸、加工過(guò)程中產(chǎn)生了大量的含油污泥，每生產(chǎn)1000t 石油，將產(chǎn)生5t 含油污泥[1]。我國(guó)是世界第二大石油消費(fèi)國(guó)，2021年石油在我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中比例提高到25.3%，每年產(chǎn)生將近380 萬(wàn)噸的含油污泥[2]。未經(jīng)處置或處置不達(dá)標(biāo)的含油污泥不僅會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害，還嚴(yán)重威脅著動(dòng)植物的生長(zhǎng)發(fā)育[3]，因此含油污泥已被列入《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄（2021 年版）》（HW08）。為了達(dá)成碳減排碳中和的戰(zhàn)略目標(biāo)，必須遵循減污降碳協(xié)同增效的發(fā)展思路，研發(fā)新型低碳高效、環(huán)境友好的含油污泥處理技術(shù)。

含油污泥的組成與原油產(chǎn)地的地質(zhì)條件和開(kāi)采工藝有關(guān)，還受生產(chǎn)過(guò)程中的加藥種類(lèi)和排污方式的影響[4]，主要由石油類(lèi)物質(zhì)、水、重金屬及雜質(zhì)組成[5-6]。由于含油污泥的物性復(fù)雜、處理后的用途不一，要求處理技術(shù)需要滿(mǎn)足多樣性的環(huán)保需求。目前，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)研發(fā)出許多含油污泥的處理技術(shù)，根據(jù)處理目的可分為資源化處理技術(shù)、無(wú)害化處理技術(shù)。資源化技術(shù)主要處理高含油污泥[7]，回收可用碳?xì)浠衔铮℉C）成分，減少資源浪費(fèi)，包括熱解法[8-10]、溶劑萃取法[11-13]、熱化學(xué)清洗法[14-16]等。無(wú)害化技術(shù)主要針對(duì)含難處理物質(zhì)的含油污泥[7]，降低危廢量，減少環(huán)境污染，包括焚燒法[17-19]、固化法[20-21]、生物修復(fù)法[22-23]等。雖然部分工藝已經(jīng)在工業(yè)上得到應(yīng)用，但仍存在二次污染、處理成本高等問(wèn)題，而新技術(shù)又存在工藝鏈不完整、難以工業(yè)化的難題。所以，研究一種針對(duì)多源含油污泥、工藝流程簡(jiǎn)單、工業(yè)化前景好、低碳高效的處理技術(shù)非常重要。

陰燃法是近年來(lái)發(fā)展的一種新興含油污泥處理技術(shù)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了少量工程應(yīng)用。與應(yīng)用較廣泛的傳統(tǒng)技術(shù)相比，陰燃法對(duì)烴類(lèi)去除效率高達(dá)99.5%、油品回收率達(dá)到62.57%[24-25]，并且具有修復(fù)時(shí)間短以及能源消耗低等優(yōu)點(diǎn)，適用于煤焦油、雜酚油、石油碳?xì)浠衔?、有機(jī)溶劑等污染物的處理[26-27]，在含油污泥處理方面也具有良好的發(fā)展和應(yīng)用前景。本文對(duì)陰燃的原理、研究發(fā)展進(jìn)程及工程應(yīng)用方面進(jìn)行了闡述，著重論述了氣體流量、污染物濃度、初始含水率、多孔介質(zhì)摻混比例、土壤粒徑等對(duì)陰燃成功率及含油污泥處理效果的影響，并對(duì)該技術(shù)的發(fā)展方向提出展望。

1 陰燃處理技術(shù)

1.1 陰燃法的定義及分類(lèi)

陰燃是一個(gè)無(wú)焰燃燒的過(guò)程，以含油污泥中已有的高熱值有機(jī)物作為燃料，在輔助通氣的情況下加熱使部分區(qū)域發(fā)生陰燃，成功點(diǎn)燃后切斷熱源，通過(guò)氣體進(jìn)行傳質(zhì)傳熱引發(fā)其他區(qū)域的陰燃，實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物的處理。陰燃的燃燒溫度遠(yuǎn)低于有焰燃燒且燃燒緩慢，全過(guò)程無(wú)需添加燃料，降低了運(yùn)行成本并且減少了二次污染，是一種清潔、環(huán)保、可持續(xù)的處理技術(shù)[28-30]。根據(jù)氣流方向與陰燃傳播方向的不同，陰燃可以分為正向陰燃和反向陰燃，當(dāng)氣流方向與陰燃傳播方向一致時(shí)為正向陰燃，是一種能量效率更高的傳播模式。當(dāng)氧化劑流經(jīng)污染物時(shí)，能量會(huì)將燃料和多孔介質(zhì)進(jìn)行預(yù)熱，有助于后續(xù)的熱解反應(yīng)。當(dāng)氣流方向與陰燃傳播方向相反時(shí)為反向陰燃，其傳播過(guò)程相對(duì)更加穩(wěn)定，并且安全性更高，難以轉(zhuǎn)化為明火。根據(jù)場(chǎng)地特性和處理要求的不同，陰燃可以分為原位陰燃和異位陰燃。原位陰燃即在污染源地點(diǎn)直接進(jìn)行處理，適用于土壤孔隙率較小、污染深度較大的情況。異位陰燃是將污染物轉(zhuǎn)移到陰燃設(shè)備中進(jìn)行處理，適用于揮發(fā)性物質(zhì)較多的含油污泥[27]。

1.2 陰燃法研究進(jìn)程

陰燃法研究進(jìn)程如圖1所示。早期對(duì)陰燃的研究起源于在煤、可可、木材、鋸末、鎂和黃鐵礦等工業(yè)粉塵堆中經(jīng)常會(huì)發(fā)生陰燃火災(zāi)[31]。1996 年，Howell等[32]證實(shí)碳?xì)淙剂显诙嗫锥栊越橘|(zhì)中可以發(fā)生陰燃。此后關(guān)于陰燃的研究聚焦在該技術(shù)的適用污染物類(lèi)型、陰燃過(guò)程影響因素等方面。2005年，Vantelon 等[33]將陰燃法用于處理廢棄輪胎，將其轉(zhuǎn)化為可用燃料，并且顯著減少處理后的殘留物。2009 年，Pironi 等[34]證實(shí)了陰燃可以作為一種有機(jī)污染土壤修復(fù)方法，研究了煤焦油污染物自維持陰燃燃燒的條件。同年，Switzer等[35]研究陰燃法對(duì)摻混了石英砂的煤焦油污染物的去除效果，發(fā)現(xiàn)陰燃法對(duì)非水相液體（NAPL）具有顯著的修復(fù)能力。2011 年，Pironi 等[36]對(duì)陰燃法處理煤焦油和原油污染土壤的場(chǎng)地特定參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，研究了污染土壤、工藝參數(shù)等對(duì)處理效果的影響。隨著基礎(chǔ)性研究成果的不斷積累，陰燃法在工程應(yīng)用方面的研究也得到發(fā)展。2014 年，Switzer 等[37]開(kāi)展了3m3的煤焦油和混合油污染物異位陰燃的中試實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了進(jìn)行大規(guī)模處理的可行性。2015 年，Scholes 等[38]對(duì)地表以下3.0m 和7.9m 的煤焦油污染物進(jìn)行原位陰燃的中試試驗(yàn)，并設(shè)計(jì)了一套完整的原位陰燃處理設(shè)備，驗(yàn)證了在各種現(xiàn)場(chǎng)條件下，陰燃法都能有效地處理污染土壤。同年，Savron 公司[39]展開(kāi)了國(guó)外第一個(gè)陰燃的工程化項(xiàng)目。自此之后陰燃法處理含油污泥在國(guó)外得到了推廣和應(yīng)用。2019 年，吉林大學(xué)賈甜麗等[40]在國(guó)內(nèi)率先探討了陰燃法處理高濃度有機(jī)污染土壤的影響因素。同年，江蘇大地益源環(huán)境修復(fù)有限公司[41]開(kāi)展了國(guó)內(nèi)首個(gè)陰燃中試實(shí)驗(yàn)，處理了碳?xì)浠衔镂廴镜耐寥啦⑶倚Ч@著，并在2022年首次將工程化陰燃技術(shù)用于油泥治理，實(shí)現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化，污染物去除率高達(dá)98%以上[24]。

圖1 陰燃法的研究發(fā)展時(shí)間線(xiàn)

1.3 陰燃法的優(yōu)勢(shì)

熱處理技術(shù)通過(guò)蒸發(fā)水分實(shí)現(xiàn)含油污泥的減量化，還可以將含油污泥中的部分油分回收，資源化程度高，如熱解法、焚燒法、干化法等。陰燃法作為一種新興熱處理技術(shù)，通過(guò)自維持燃燒產(chǎn)熱實(shí)現(xiàn)含油污泥的干化和燃燒，可在氧濃度較低的情況下傳播。整個(gè)處理過(guò)程無(wú)需加入燃料，與其他技術(shù)相比所需的外部熱源更少，在節(jié)能降耗的同時(shí)還發(fā)揮多種熱處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，不但實(shí)現(xiàn)含油污泥的最大減容，還能回收部分油分，具有減量化和資源化的潛力。具體對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 熱處理技術(shù)比較

2 陰燃法的機(jī)理及條件

2.1 陰燃技術(shù)的原理

根據(jù)“火三角”理論，陰燃燃燒需要滿(mǎn)足3個(gè)條件，即燃料、氧化劑（空氣或氧氣）和燃點(diǎn)[46]。陰燃主要通過(guò)熱對(duì)流和熱輻射的方式傳熱，部分通過(guò)熱傳導(dǎo)。整個(gè)陰燃過(guò)程可以分為4個(gè)步驟，即預(yù)熱、點(diǎn)火、自持陰燃、陰燃結(jié)束，見(jiàn)圖2[47]。

圖2 陰燃法的概念模型

含油污泥陰燃的過(guò)程包含許多化學(xué)反應(yīng)，主要是熱解反應(yīng)和氧化反應(yīng)。正向陰燃時(shí)，熱解和氧化發(fā)生在陰燃反應(yīng)前鋒的不同區(qū)域，熱解在前端先吸收能量以傳遞熱量到未處理區(qū)域，氧化發(fā)生在后端，和含油污泥中的有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)。反向陰燃時(shí)，熱解反應(yīng)和氧化反應(yīng)同時(shí)結(jié)合形成一個(gè)陰燃前鋒[48]。Rein[49]通過(guò)熱解和氧化機(jī)理把整個(gè)燃燒過(guò)程簡(jiǎn)化如式(1)、式(2)所示。

基于上述機(jī)理，Vidonish 等[50]在研究碳?xì)浠衔镂廴就寥赖臒峤馓匦詴r(shí)發(fā)現(xiàn)，如圖3所示，輕烴在150～350℃開(kāi)始解吸，有機(jī)質(zhì)發(fā)生熱解反應(yīng)的主要溫度范圍是350～500℃和575～625℃。在400～500℃時(shí)，重質(zhì)油開(kāi)始發(fā)生裂解。當(dāng)熱解溫度在580～800℃時(shí)，碳酸鹽逐漸開(kāi)始分解，有機(jī)殘?jiān)纸饧澳承┲亟饘冫}在高溫下發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)[51]。

圖3 含油污泥熱解過(guò)程

陰燃過(guò)程會(huì)釋放大量氣體，不凝氣主要為CO2、H2O 等典型氧化反應(yīng)氣體，小部分為CO、CH4等 輕 烴 組 分 及NOx、VOCs、SO2、H2S 等 有 害氣體。葛傳芹等[52]利用活性炭（GAC）罐對(duì)有害氣體進(jìn)行吸附和處理，相比焚燒法尾氣生成較少，二次污染小，處理難度低。Gan 等[25]以山東某油田的含油污泥為研究對(duì)象，分析了陰燃產(chǎn)物的物性、元素組成和回收煙氣的冷凝液。陰燃釋放的高級(jí)烷烴收集后可通過(guò)冷凝裝置進(jìn)行油氣回收，其回收率可達(dá)到62.57%，其中油、水油的比例分別高達(dá)5.31%和14.3%，證明了陰燃技術(shù)的資源化潛力。完全燃燒的產(chǎn)物為黑色或磚紅色粉末，不完全燃燒的產(chǎn)物為黑色塊狀殘?jiān)?，并且含油污泥的異味在處理后消失，這說(shuō)明其中的硫化物和苯系物已經(jīng)完全揮發(fā)。陰燃處理后產(chǎn)物中的EPH（C10～C40）濃度均未超過(guò)6mg/kg。用XRF 檢測(cè)陰燃處理后固體產(chǎn)物發(fā)現(xiàn)含有多種金屬和非金屬元素，且有多種有害重金屬。

2.2 影響因素研究進(jìn)展

2.2.1 氣體流量

在陰燃過(guò)程中，適宜的氣體流量不僅能夠增大含油污泥的孔隙率，有利于陰燃傳播，還可以使得陰燃的峰值溫度升高，提高傳熱傳質(zhì)效率。Pironi等[34]針對(duì)飽和度為25%的煤焦油污染土壤，研究了氣體流量2.29～16.2cm/s 范圍內(nèi)陰燃的處理效果。氣體流量過(guò)小時(shí)，傳熱速度和氣體流速之間的線(xiàn)性關(guān)系會(huì)被打破；氣流量越大傳熱速度越快，但峰值溫度不一定更高。楊高玄等[53]在氣體流量為0.796～6.368cm/s 時(shí)處理含油率為9%、含水率為7%的含油污泥時(shí)發(fā)現(xiàn)，增大氣體流量不僅可以使峰值溫度升高，同時(shí)還可以提高完全燃燒的程度，達(dá)到更好的處理效果，其中的石油烴降解效率高達(dá)99%。所以適當(dāng)增大氣體流量有利于陰燃的傳播和反應(yīng)，但氣體流量過(guò)大會(huì)使陰燃向有焰燃燒轉(zhuǎn)化或者由于熱量被迅速帶走而導(dǎo)致陰燃失敗，且還會(huì)造成無(wú)效能量的損耗[54]。

2.2.2 污染物濃度

含油污泥雖然成分復(fù)雜，但其中大量有機(jī)物和生物質(zhì)等可燃物可作為陰燃的燃料，使陰燃獲得能量進(jìn)行自維持燃燒，只有當(dāng)污染物濃度達(dá)到最低閾值時(shí)，陰燃才能成功點(diǎn)燃。理論上其燃燒符合式(3)。

Pironi 等[34]觀(guān)察了土壤中煤焦油含量分別為0.048kg/L(10%)、0.12kg/L(25%)和0.24kg/L(50%)時(shí)陰燃的處理效果，發(fā)現(xiàn)污染物濃度過(guò)低時(shí)，反應(yīng)前鋒的燃料消耗和能量損失，陰燃的傳播會(huì)受到限制。隨著污染物濃度增加，傳熱速度下降，但峰值溫度升高。為探索污染物濃度較低情況下陰燃的發(fā)生條件，Wang 等[46]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，只有當(dāng)陰燃產(chǎn)生的熱量與熱源提供的熱量之和等于整個(gè)系統(tǒng)向外部環(huán)境釋放的熱量，陰燃才能發(fā)生。楊高玄等[53]通過(guò)比較CO2和CO 的產(chǎn)量來(lái)衡量燃燒的完全程度，由于COx的含量與CxHy成正相關(guān)，污染物濃度增加會(huì)導(dǎo)致燃燒不完全，CO2與CO的比值減少。所以，適當(dāng)增加污染物濃度可以增加放熱速率，加快陰燃前鋒的傳播速度。但污染物濃度過(guò)高，由于有限的氧氣被消耗，傳播速度反而會(huì)降低，造成燃燒不完全甚至陰燃失敗[55]。

2.2.3 初始含水率

合適的含水率會(huì)促進(jìn)傳熱傳質(zhì)，水蒸氣加快部分輕組分的揮發(fā)，促進(jìn)燃燒，還可以增加含油污泥的孔隙率。但高含水的含油污泥在陰燃時(shí)，水分的蒸發(fā)會(huì)耗減大部分熱量，阻礙熱量的傳播和擴(kuò)散。Pironi 等[36]發(fā)現(xiàn)含水量過(guò)高時(shí)，空隙通氣率基本為0，導(dǎo)致陰燃失敗。賈甜麗等[40]研究了在含水率分別為0、20%、40%、67%的情況下陰燃法處理煤焦油的情況（見(jiàn)圖4），發(fā)現(xiàn)當(dāng)含水率增加時(shí)，峰值溫度出現(xiàn)所需時(shí)間變長(zhǎng)，總加熱耗時(shí)增加，且平均峰值溫度也明顯降低。證明降低含水率有利于提高油泥陰燃燃燒效率。

2.2.4 多孔介質(zhì)摻混比例

多孔介質(zhì)與含油污泥摻混后，增加了整個(gè)物料區(qū)域的空隙率，有助于氣體流通及傳熱，降低床層的壓降，所以陰燃在多孔床層中更容易發(fā)生。趙成[54]將含油污泥與空心陶瓷柱按照1∶2、1∶3、1∶4的比例摻混進(jìn)行陰燃（見(jiàn)圖5），低摻混率時(shí)，空隙率沒(méi)有明顯改善不利于陰燃傳播。加入過(guò)量多孔介質(zhì)透氣性變強(qiáng)，氣體流動(dòng)加快，熱量損失增大，導(dǎo)致陰燃傳播不穩(wěn)定或失敗。所以適量多孔傳熱介質(zhì)和含油污泥混合不僅可以增大氣體和含油污泥的接觸面積，提高傳熱和傳質(zhì)的能力，還可以減少熱量損失，有助于氣體進(jìn)入反應(yīng)區(qū)[55]。

2.2.5 土壤粒徑

由于含油污泥中的有機(jī)物具有吸附性，大部分有機(jī)污染物會(huì)吸附在固體顆粒的表面，所以土壤粒徑越大，分布越不均勻，越不利于陰燃傳播。楊高玄等[53]比較了黏土（0～0.002mm）、壤土（0.002～0.01mm）、細(xì)砂（0.01～0.425mm）、粗砂（0.425～2mm）、礫石（2～4mm）對(duì)陰燃過(guò)程的影響。隨著粒徑的增大，含油污泥的陰燃溫度峰值降低，因此黏土或壤土等粒徑較小的土壤適合作為摻混多孔介質(zhì)。Yermán等[56]研究了0.3～4.5mm的土壤粒徑對(duì)陰燃的影響，粒徑過(guò)小會(huì)造成降低滲透性，使氣流難以傳遞到污染區(qū)，導(dǎo)致陰燃失敗。粒徑過(guò)大時(shí)加熱需要更多的能量，導(dǎo)致陰燃體系中每體積產(chǎn)生的能量減少，陰燃傳播速度減慢[57]。

3 陰燃技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展

3.1 中試規(guī)模

3.1.1 原位陰燃

原位陰燃指直接將處理設(shè)備安裝在目標(biāo)處理區(qū)域就地處置污染物，適合處理低揮發(fā)性化合物，如煤焦油、雜酚油和石油烴[58]。處理過(guò)程中需要連續(xù)輸入空氣維持陰燃的傳播，停止供氣后，地下水層的水力梯度被逆轉(zhuǎn)后流向反應(yīng)區(qū)。由于地下水蒸發(fā)，反應(yīng)區(qū)的溫度下降使得陰燃停止，所以原位陰燃的過(guò)程是可控的。與實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的陰燃反應(yīng)相比，中試實(shí)驗(yàn)所用含油污泥含水量更大，氣體流量的閾值更低，污染物分布更不均勻。Scholes 等[38]首次對(duì)New Jersey 某工廠(chǎng)內(nèi)煤焦油污染土壤進(jìn)行了中試規(guī)模的原位陰燃試驗(yàn)，分別進(jìn)行淺層（3.0m）和深層（7.9m）測(cè)試，現(xiàn)場(chǎng)布置見(jiàn)圖6。并對(duì)比陰燃進(jìn)行1天、3天和8天后的傳播情況，從圖7可以看出深層實(shí)驗(yàn)比淺層實(shí)驗(yàn)的溫度傳播更均勻。通過(guò)假設(shè)完全收集陰燃產(chǎn)生的氣體計(jì)算陰燃的處理量和處理效率，淺層實(shí)驗(yàn)中總石油烴（total petroleum hydrocarbons，TPH）從37900mg/kg 下降到260mg/kg，平均修復(fù)率為99.3%；深層實(shí)驗(yàn)中TPH 從18400mg/kg 下降到450mg/kg，平均修復(fù)率為97.6%，且深層實(shí)驗(yàn)處理耗能僅為1.1kJ/kg，遠(yuǎn)低于其他熱處理技術(shù)。從圖8可以看出，陰燃結(jié)束后取樣土壤均未發(fā)現(xiàn)明顯NAPL，并且濕度明顯減少，證明原位陰燃能夠應(yīng)用于處理含油污泥。

圖6 陰燃現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試單元橫切面示意圖

圖7 陰燃在淺層[(a)～(c)]和深層[(d)～(f)]測(cè)試中進(jìn)行第1天、3天和8天后最高度所到達(dá)深度

圖8 STAR處理前后的土壤

3.1.2 異位陰燃

Switzer 等[37]完成了3m3異位陰燃中試實(shí)驗(yàn)，并與0.003m3、0.3m3規(guī)模的陰燃過(guò)程進(jìn)行對(duì)比。通過(guò)煤焦油和混合油污染土壤陰燃處理過(guò)程中平均陰燃速度、平均峰值溫度、陰燃自維持能力以及處理前后的污染物濃度等指標(biāo)來(lái)綜合評(píng)估中試的效果。研究發(fā)現(xiàn)，氣體流量對(duì)陰燃傳播速度的影響非常大，并且隨著實(shí)驗(yàn)規(guī)模的增大，熱損失反而減小，且陰燃燃燒可以在更低的污染物濃度下進(jìn)行，總體處理效率為97%～99.95%。

2019年至今，國(guó)內(nèi)江蘇大地益源環(huán)境修復(fù)有限公司[41,52]對(duì)石油烴重度污染土壤和含油污泥進(jìn)行陰燃中試實(shí)驗(yàn)，工藝流程見(jiàn)圖9。測(cè)試了空氣通量、摻混介質(zhì)、摻混比例等對(duì)陰燃效果的影響，以及加入輔助燃料后自持陰燃反應(yīng)的可行性。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，含油污泥的含水率、污染物的揮發(fā)性對(duì)陰燃是否能夠自維持燃燒影響很大，由于處在地下水位以下的含油污泥含水率高，陰燃很難自維持進(jìn)行，可通過(guò)添加植物油作為輔助燃料，輔助陰燃成功。另外，不同的摻混介質(zhì)及摻混比例、氣體流量也會(huì)對(duì)陰燃的傳播和自維持產(chǎn)生很大的影響。結(jié)果顯示，處理后的含油量最低為7mg/kg 或未檢出，處理效率高達(dá)99.5%以上，證明了異位陰燃中試的可行性。

圖9 陰燃中試工藝流程圖

3.2 工程應(yīng)用進(jìn)展

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外都已經(jīng)出現(xiàn)陰燃成功應(yīng)用于工程的案例。加拿大的Savron公司已經(jīng)有多個(gè)原位陰燃和異位陰燃成功應(yīng)用的工程案例，其中在密歇根對(duì)一個(gè)前煉油廠(chǎng)的石油烴污染土壤（深度約地下水位上下30ft，1ft=0.3048m）進(jìn)行原位修復(fù)。從圖10和圖11可看出，10天修復(fù)了大約1500kg石油烴污染土壤，處理效率為98%[59]，修復(fù)后土壤無(wú)明顯污染痕跡。對(duì)加州某油田的罐底污泥進(jìn)行異位陰燃，處理后的土壤含油量遠(yuǎn)低于排放標(biāo)準(zhǔn)或未檢出，處理效率達(dá)到98%～99.9%[60]。在國(guó)內(nèi)，江蘇大地益源環(huán)境修復(fù)有限公司[24]對(duì)湖北某焦化廠(chǎng)存量含油污泥進(jìn)行異位陰燃修復(fù)，施工流程見(jiàn)圖12。該場(chǎng)地的含油污泥由于含油量較高，比阻大，通透性差，所以需要通過(guò)“化學(xué)調(diào)質(zhì)+板框壓濾”工藝進(jìn)行干化處理稀釋含油污泥，并通過(guò)化學(xué)調(diào)制和壓濾機(jī)金進(jìn)行脫水處理，以提高含油污泥的通透性。所以在工程應(yīng)用中，含油污泥的含油量及初始含水量會(huì)極大地影響含油污泥的處理效果，增加運(yùn)行成本，甚至?xí)?dǎo)致陰燃的失敗。經(jīng)過(guò)處理后油泥總量減少90%，處理效率在98%以上。目前應(yīng)用較成熟的焚燒法的成本為2100～20000 元/噸，熱解法的成本為800～2000 元/噸[61]，而該陰燃工程的單位運(yùn)行成本約合300 元/噸，遠(yuǎn)低于大部分技術(shù)的處理成本。國(guó)內(nèi)外陰燃的成功應(yīng)用都證明了陰燃處理含油污泥的巨大潛力，為含油污泥的處置提供了新思路。

圖10 處置前后總石油烴濃度的變化

圖11 處置前后土壤對(duì)比圖

圖12 陰燃施工流程圖

4 結(jié)語(yǔ)

伴隨著石油工業(yè)的快速發(fā)展，含油污泥已經(jīng)成為了一個(gè)亟待解決的環(huán)境問(wèn)題。目前，不僅有大量的老化含油污泥未得到妥善的處置，每天還有大量的含油污泥產(chǎn)生，嚴(yán)重威脅著生態(tài)環(huán)境和人體健康，因此開(kāi)發(fā)一個(gè)高效、綠色、無(wú)二次污染的含油污泥處理技術(shù)成為該領(lǐng)域研究討論的熱點(diǎn)。陰燃法因其能夠利用污染土壤中的燃料實(shí)現(xiàn)自維持燃燒，無(wú)需外加燃料，操作簡(jiǎn)單且處理體量大。陰燃法自維持燃燒的特性能夠極大地降低企業(yè)能耗，高收油率也能使油氣資源得到極大的回收，并且其減量化程度也會(huì)降低廢渣的排放，工程應(yīng)用的處理效率能夠高達(dá)99.9%，是符合三化標(biāo)準(zhǔn)的新興技術(shù)，在未來(lái)含油污泥處理領(lǐng)域極具發(fā)展?jié)摿凸I(yè)化優(yōu)勢(shì)。結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于陰燃法的研究，提出以下展望。

（1）深入研究陰燃技術(shù)的反應(yīng)條件、燃燒閾值及制約條件，對(duì)陰燃機(jī)理進(jìn)行更深入分析，以提高陰燃自維持成功率、降低處理能耗和成本、拓寬陰燃適用范圍。

（2）結(jié)合環(huán)保理念，完善陰燃技術(shù)流程，使處理后的每個(gè)部分都能夠被充分回收或利用，且能夠應(yīng)用于建筑、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)全流程資源化。

（3）推動(dòng)陰燃和其他技術(shù)聯(lián)合使用，如催化燃燒技術(shù)降低起燃溫度，使陰燃技術(shù)的優(yōu)勢(shì)得到更充分的發(fā)揮，以推動(dòng)陰燃處理技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用和裝置完整性。