邵志國　呂沖

摘要：論述了污泥干化、焚燒、熱解和焦化裝置回煉等油泥熱處理技術(shù)特點與適用條件：建議干化技術(shù)與焚燒技術(shù)聯(lián)合使用，并依托電廠、水泥廠或垃圾焚燒廠建設；焦化裝置回煉油泥處理效果穩(wěn)定，但回煉量低，需與其他技術(shù)聯(lián)合使用；熱解炭化技術(shù)輔助燃料消耗少，可回收能源，應用前景廣闊。

關鍵詞：含油污泥；干化；焚燒；熱解；焦化

引言

含油污泥是油田開發(fā)生產(chǎn)過程中，在鉆井、壓裂、采油作業(yè)、含油污水處理、原油儲運等過程中產(chǎn)生的污染物[1]。按來源可分為3種類型：①落地油泥，油田開采過程中，原油滲入地面與土壤混合形成的油泥；②罐底泥，各種儲油罐自然沉降中產(chǎn)生的底泥；③煉油廠三泥，含油污水處理廠內(nèi)隔油池底泥、浮選池浮渣和剩余活性污泥等[2]。含油污泥含有烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)及石蠟等物質(zhì)，若直接堆置于自然環(huán)境中，會對存放區(qū)域和周邊環(huán)境造成較大影響，同時也浪費了大量能源。據(jù)估計，每年以油泥形式浪費掉的原油就有30～40萬噸。因此，開展含油污泥減量化、無害化和資源化處理技術(shù)研究不但是實現(xiàn)含油污泥有效治理，減少周邊環(huán)境污染的必要手段，也是回收石油類、實現(xiàn)能源回收的根本途徑。

1.含油污泥處理技術(shù)概況

含油污泥種類繁多、性質(zhì)復雜，相應的處理技術(shù)和設備也呈現(xiàn)多元化趨勢，目前，主要有調(diào)質(zhì)—機械脫水技術(shù)、生物處理技術(shù)、溶劑萃取技術(shù)、調(diào)剖技術(shù)及熱處理技術(shù)等[3]。熱處理技術(shù)是在有氧或無氧條件下對污泥進行加熱，完成污泥干化、熱解或焚燒的過程，從而實現(xiàn)污泥減量化、穩(wěn)定化和無害化的目的[3]。與其他工藝相比，盡管污泥熱處理需消耗輔助燃料，要配套尾氣處理設施，運行費用和工程投資較高，但熱處理技術(shù)對污泥減量化程度高、無害化徹底，同時可以回收熱解氣、熱解油、炭渣及熱量等能源，在國內(nèi)外具有多個成功工程案例，本文主要分析探討污泥熱處理技術(shù)的特點與適用條件。

2.污泥干化技術(shù)

污泥干化是通過對污泥加熱，降低含水率，減小污泥體積的過程[4]。污泥干化可去除結(jié)合水以外的全部水分，減量化程度高，便于后續(xù)處理。單獨采用干化運行費用較高，而且減量化不夠徹底，通常與焚燒技術(shù)聯(lián)合組成協(xié)同焚燒工藝：污泥先進行干化，含水率降至40%以下，再進入焚燒爐焚燒處理，污泥焚燒產(chǎn)生的熱能回收對污泥進行干化。多用于處理市政污泥，成功的油泥干化工程案例較少。含油污泥進行干化時，需采用間接干化工藝，防止揮發(fā)的石油烴類物質(zhì)與傳熱介質(zhì)接觸而污染熱源。為避免高溫油氣與氧氣接觸發(fā)生爆炸，油泥干化工藝對設備的密閉性要求較高，且需要配套完整的干化尾氣處理系統(tǒng)。

3.污泥焚燒技術(shù)

污泥焚燒是指利用焚燒爐使污泥完全礦化為少量灰燼的處置方式。污泥焚燒對污泥的減量率可達到95%以上，污泥中有機物被完全氧化，重金屬（除汞外）幾乎全被截留在灰渣中，無害化效率高。焚燒工藝處理油泥具有以下優(yōu)勢：污泥減量化程度高，可徹底實現(xiàn)污泥無害化；含油污泥熱值相對較高，焚燒處理時可節(jié)省輔助燃料；可適應含油污泥熱值和污泥焚燒量的大幅度波動；工藝技術(shù)成熟，裝置運行穩(wěn)定。但污泥焚燒工藝的主要問題在于投資、運行成本高，除熱量外，石油類資源未得到有效利用，燃燒過程可能產(chǎn)生二噁英劇毒污染物，需二次燃燒處理[5]。

為了提高油泥焚燒效率，減少二次污染，很多學者針對目前爐型進行了優(yōu)化。萬志鵬，馬玉峰等[6]介紹了循環(huán)流化-懸浮焚燒鍋爐處理勝利油田含油污泥的工藝。該工藝由進泥系統(tǒng)、焚燒系統(tǒng)和除塵系統(tǒng)組成，采用“水煤漿流化-懸浮燃燒技術(shù)”為基礎的異密度循環(huán)流化床作為專用焚燒爐，以水煤漿作為輔助燃料，在爐內(nèi)穩(wěn)定燃燒的基礎上，投入含油污泥進行焚燒處理。流化床爐內(nèi)的固體顆粒在湍流擾動極強的煙氣作用下呈流態(tài)化燃燒，上升至爐頂，爐膛頂部的分離裝置將絕大部分高溫固體顆粒捕集并送回爐內(nèi)再次參與燃燒。爐內(nèi)燃燒溫度為850～950℃，可確保含油污泥中的礦物油全部燃燒，有機物去除率達99.99%，可燃物質(zhì)基本燃盡。同時檢測了焚燒煙氣中NOx、SO2、二噁英以及粉塵排放量，并對含油污泥焚燒后的灰渣毒性進行了檢測。研究結(jié)果表明：NOx與SO2含量較低，尾氣中二噁英及飛灰、灰渣中重金屬元素均遠低于國家標準。

4.污泥熱解炭化技術(shù)

污泥熱解炭化技術(shù)是在無氧或欠氧和500-600 ℃的溫度條件下，對污泥進行加熱，使污泥中的有機物分解，將污泥轉(zhuǎn)變成三種相態(tài)物質(zhì)的過程。其中，氣相為氫氣、甲烷、二氧化碳等；液相主要為燃油、水；固相為無機礦物質(zhì)與殘?zhí)糩7]。王萬福、金浩等人[8]根據(jù)含油污泥的理化性質(zhì)和實驗結(jié)果，提出了低溫熱解技術(shù)的機理，建立了相應的數(shù)學模型，并分析了溫度、加熱速率、反應時間等因素對熱解反應的影響。馬宏瑞，吳家強等人[9]采用流化床熱解反應器對新疆克拉瑪依油田采油污泥進行熱解試驗。研究結(jié)果表明：油泥熱解主要經(jīng)歷了失水、輕質(zhì)組分揮發(fā)、重組分快速熱解失重和緩慢失重4個階段，熱解過程基本符合一級動力學方程。失水油泥用流化床熱解，在熱解溫度600℃、反應時間3 min時，油泥回收率可達到87%。

污泥熱解技術(shù)優(yōu)點：①在無氧條件下進行，尾氣產(chǎn)生量較小，理論上杜絕了二噁英的產(chǎn)生，降低尾氣處理難度與費用；②可回收石油烴類物質(zhì)和裂解氣等能源。存在以下問題：①裝置復雜，控制條件苛刻，操控難度較大；②企業(yè)產(chǎn)生油泥性質(zhì)相差較大，導致控制條件頻繁調(diào)整，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運行；③管道、設備結(jié)焦問題嚴重；④為了回收能源和確保裝置安全運行，含油污泥熱解通常采用間接傳熱，油泥和熱源在兩個獨立的系統(tǒng)內(nèi)運行，如何安全有效利用熱解氣燃燒產(chǎn)生的熱量并維持兩個系統(tǒng)的壓力平衡，尚缺乏可靠的設計參數(shù)與運行經(jīng)驗。目前含油污泥熱解尚處于試驗研究階段。

5.焦化裝置回煉含油污泥

將煉廠含油污泥送入焦化裝置，利用焦化過程的廢棄熱量使含油污泥中的有機組分熱裂解變成焦化氣，固體物質(zhì)被石油焦捕獲沉積在石油焦上，從而解決煉廠“三泥”處理的難題[10]。郭海東等[11]提出以油泥作為延遲焦化裝置老塔處理的冷焦介質(zhì)，利用焦炭塔的高溫余熱處理含油污泥，并考察了回煉量和反應溫度等因素對延遲焦化裝置的影響。研究結(jié)果表明：污泥回煉對石油焦的灰分指標有影響，但控制合適的污泥注入量，能夠保證石油焦質(zhì)量合格。因此，延遲焦化裝置并不能回煉煉廠全部“三泥”，在國內(nèi)處理“三泥”的焦化裝置中，處理比例最高為2.75%，最低僅僅為0.26%[12]，故需采取其他技術(shù)處理剩余“三泥”。

6.結(jié)束語

含油污泥處理技術(shù)較多，各有自身特點以及適用條件。污泥焚燒比較成熟，但由于運行成本較高，建議依托已配套完善尾氣處理設施的電廠、水泥廠或垃圾焚燒廠進行建設，而且宜與干化工藝聯(lián)合采用。延遲焦化裝置回煉含油污泥國內(nèi)已工程化，取得一定效果，但由于油泥回煉量低，需與其他技術(shù)聯(lián)合使用。污泥熱解炭化技術(shù)由于反應溫度低，輔助燃料消耗少，可回收熱解氣、熱解油等能源，被普遍認為是一項極有前景的含油污泥無害化、資源化處理技術(shù)。

參考文獻：

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