謝江浩 馬蒸釗 逄凱迪
摘要:含油污泥是伴隨著石油的開發(fā)而纏身的一種固體廢氣物,它的排放關乎到我國的環(huán)境問題,而且還會讓石油資源浪費,含聚污泥熱清洗技術,可以減少油泥排放對環(huán)境的破壞,而且還可以回收一部分石油,該技術的發(fā)展,有很好的發(fā)展前景。
關鍵詞:含聚污泥;熱清洗;發(fā)展前景;分析
一、含聚污泥介紹
(一)油泥的來源
隨著社會經(jīng)濟的日益發(fā)展和科技的進步,各國對自然資源的利用逐漸加大,相伴隨的固體廢棄物的產(chǎn)量也日益增多。含油污泥是在石油開采、運輸、煉制及含油污水處理過程中產(chǎn)生的固體廢棄物,作為列于《國家危險廢物名錄》的主要污染物,在固體廢棄物中占有很大的比重,若不經(jīng)合理處理而直接排放到環(huán)境中,不僅危害環(huán)境,而且浪費了寶貴的石油資源。
上述含油污泥在本質(zhì)上是一種被原油污染了的多種無機礦物粉體,按來源不同,油泥可分為三種不同類型:
1在油田開發(fā)和開采,尤其是油井采油生產(chǎn)和井下作業(yè)施工過程中產(chǎn)生的油泥,稱為落地油泥或作業(yè)油泥。通常含油率較高,最多可達40-50%,含水量小,成塊狀、粒狀、粉狀和泥狀,夾雜有石子、木塊等固體雜質(zhì);
2在原油生產(chǎn)、運輸過程中,各種貯油罐、脫水罐、污油罐中通過自然沉降在底部中也會產(chǎn)生大量油泥,稱為罐底油泥[1];
3產(chǎn)自聯(lián)合站等污水處理裝置,此類油泥含水量很高,可高達99.8-99.9%,其余為少量的油以及固體物質(zhì)。
二、油泥的危害
油泥的主要污染物是石油。石油是含有烴類和少量其它有機物的復雜混合物。烴類組分是由烷烴,環(huán)烷烴和芳香烴等200-300種不同的烴所組成的。非烴類組分包括環(huán)烷酸、酚、雜環(huán)氮和硫化物等[2]。油泥的存在對油田生產(chǎn)產(chǎn)生嚴重的影響,如導致回注水中懸浮物含量嚴重超標,造成地層堵塞,在沉降罐和凈水罐中沉積從而大大縮短清罐周期等。同時,油泥也會對人類生活造成嚴重影響,如侵占土地、污染土壤、污染水體、污染大氣等[3]。
三、常用的油泥處理技術和優(yōu)缺點分析
油泥成分復雜,導致物理、化學性質(zhì)等差異很大,因此油泥處理技術多種多樣,其中比較典型的有高溫熱脫附處理技術,溶劑萃取技術,生物處理技術,超聲波處理技術,熱化學清洗技術等。
(一)高溫熱脫附處理技術
高溫熱脫附是在絕氧條件下將含油污泥加熱到一定的溫度,使烴類及有機物解吸,然后冷凝回用熱解產(chǎn)生的烴類。該法處理后殘渣能夠達到美國Best Demonstrated Available Technology(BDAT)要求,回收原油質(zhì)量高,處理徹底,同時,由于熱解處于絕氧還原氛圍下,所以不產(chǎn)生二噁英等有毒物質(zhì)。但高溫熱脫附也存在耗能高、設備投資大、工藝操作復雜等缺點而在一定程度上限制了其推廣應用。
(二)溶劑萃取技術
溶劑萃取是根據(jù)“相似相溶”原理,選擇合適的有機溶劑作萃取劑,與含油污泥充分混合,將油萃取到萃取劑中,然后對萃取劑和油進行蒸餾分離,回收油及循環(huán)使用萃取劑。溶劑萃取一般在室溫下進行。提高溶劑比會顯著增大萃取效果,但同時也會增大萃取設備的負荷,導致耗能較大。該法回收原油質(zhì)量高,處理效果好,但存在處理后尾渣中含有機溶劑,處理過程中有一定的損失等缺點。
(三)生物處理技術
生物處理法是利用微生物將石油烴類進行同化降解,將其轉變?yōu)闊o害的無機物質(zhì)(CO2和H2O)的過程。微生物通過加氧酶的催化作用將分子氧結合到基質(zhì)中,形成中間體,進而轉化成其他物質(zhì),從而對石油烴類進行降解。影響好氧微生物生長和降解石油烴類的重要因素是氧含量。根據(jù)處理工藝不同,生物處理法又分為地耕法、堆肥法、生物反應器法。采用生物法處理的優(yōu)點主要有以下幾個方面:處理效果好,經(jīng)過生化處理,污染物殘留量可以大幅度降低;對環(huán)境影響小,其最終產(chǎn)物是二氧化碳、水和脂肪酸等,不會形成二次污染。缺點為:在篩選石油降解菌和菌種培養(yǎng)上存在很大的困難;對含油率較高的污泥處理效果不是很好,一般只能處理含油量小于5%的油泥[2]。
(四)超聲波處理技術
超聲波主要通過四大超聲效應:機械效應、空化效應、熱效應、化學效應等對處理過程起強化作用。以機械效應為例,機械效應會使油泥的內(nèi)部組成結構發(fā)生改變,造成原油的油滴和固體顆粒的分離。同時,機械效應使溶劑產(chǎn)生振動,從而形成駐波,此時油泥中的固體顆粒因受機械力的作用而凝聚在波節(jié)處,在空間形成周期性的堆積,最終固體顆粒和原油脫離而沉降到容器的底部。
超聲波處理含油污泥具有獨特的優(yōu)點:處理周期短,效果好,工藝簡單。但是,由于超聲波所需電量較大,使處理成本變高。目前超聲波處理油泥的工藝往往不是作為單一的處理工藝,而是連同其他工藝一同處理油泥,以求在降低成本的基礎上得到油泥最佳的處理效果。
(五)熱化學清洗技術
化學清洗法處理油泥工藝是指在油泥中加入油泥清洗劑,進行攪拌反應,然后進入三相離心機進行洗滌,最終分離出油、水、泥三相,目前主要用于處理落地油泥?;瘜W清洗法是美國環(huán)保局處理含油污泥優(yōu)先采用的方法,最顯著的優(yōu)點是對油泥的回收率較高,利用率高,清洗完之后的污水及泥對環(huán)境的污染小,而且操作簡便,因此日益得到人們的關注[3]。
四、含聚污泥熱清洗技術的技術方案優(yōu)勢
含聚污泥熱清洗技術方案是在前期充分的實驗研究和工藝、設備調(diào)研的基礎上形成的,具有動力學、熱力學方面的全面評價,以及礦物學、油田化學方面的專業(yè)人員進行前期研究,是一套可行性較大的方案。
相比于焚燒法:該技術方案全程不使用明火,安全性強;沒有氣體排放,污染程度低。
相比于水洗法:該技術方案可以回收利用水分,減少水量消耗;洗滌充分,可以達到干基含油率不高于1%。
相比于熱脫附:設備投資低,安全性強;運行平穩(wěn),檢修時間短;耗能低,成本顯著減少。
小結:
綜上所述,含聚污泥熱清洗技術有其得天獨厚的優(yōu)勢,作為該技術的開發(fā)者,應該繼續(xù)優(yōu)化該技術的工藝,讓它的適應性和處理能力更好,才能符合我國對能源開發(fā)的需求。
參考文獻:
[1]杜杰,張帆,徐健蓉等.熱化學洗滌-超聲波分離技術處理油田含油污泥 [J].油氣田環(huán)境保護,2008,9(1):9-11.
[2] F.E.帕諾夫.石油與天然氣工業(yè)企業(yè)的環(huán)境保護 [M].著裴德祿等譯.北京:石油工業(yè)出版社,1992:52-58.
[3] 徐玉朋.含油污泥的綜合治理 [J].石油庫與加油站,2004,13(4):43-44.