武金輝，鞏志強(qiáng)，王振波，劉雷，褚志煒

(中國石油大學(xué)(華東) 新能源學(xué)院，山東 青島 266580)

1 含油污泥概述

1.1 含油污泥的來源及分類

含油污泥是由于泄露的原油滲入土壤中或者原油沉積時間過長以及煉化廠污水處理過程所產(chǎn)生的一種物質(zhì)。其體系非常穩(wěn)定，通常來講組成成分為呈懸浮狀的固體和油包水、水包油型混合物，具有數(shù)量多、危害大和處理難度大等特點(diǎn)。國內(nèi)外一般是以含油污泥的來源為根據(jù)對其進(jìn)行分類[1]，大致可以分為原油開采、油田集輸、煉油廠污水三個過程中產(chǎn)生的含油污泥。

(1)原油開采過程中產(chǎn)生的含油污泥。原油開采過程中，鉆井階段可能產(chǎn)生溢油和井噴，這會產(chǎn)生含油污泥。另外，在開采階段，檢測、封堵、油管斷裂、修井作業(yè)等均可能產(chǎn)生含油污泥。此類含油污泥擁有含油量較高、顆粒細(xì)小、粘度較大和脫水困難等特點(diǎn)[2]。

(2)油田集輸過程中產(chǎn)生的含油污泥。這部分含油污泥主要是聯(lián)合站在運(yùn)作的過程中產(chǎn)生的，由于聯(lián)合站本身操作要求，其含油污泥的特征是含油率和含水率較高而固含率較低，主要包括污水罐、儲油罐、沉降罐的罐底油泥以及儲罐溢流產(chǎn)生的含油污泥。

(3)煉油廠產(chǎn)生的含油污泥，即所謂的“三泥”。

油田含油污泥的構(gòu)成組分復(fù)雜多樣，歸為多相體系。含油污泥中瀝青質(zhì)、膠質(zhì)等組分較多，和許多殘余藥劑結(jié)合穩(wěn)定，與固態(tài)粒狀物吸附后，形成膠體，給回收處理加大了難度[1]。

1.2 含油污泥的危害

1998年國家環(huán)保局將含油污泥列為廢礦物油與含礦物油廢物類(HW08項)危險固體廢棄物。含油污泥的含油量一般在10%～50%之間，是一種粘度較大、難脫水并且普遍呈現(xiàn)黑色粘稠狀的半流體。其成分含有重金屬、有害雜質(zhì)，一些特殊情況下還有放射性雜質(zhì)[3]。含油污泥的積累所造成的危害是多方面的。含油污泥中的無機(jī)物、有機(jī)物很多是營養(yǎng)物質(zhì)，又含有鋅、銅等大量重金屬，再加上含油污泥的沉降性不好，使其影響土地結(jié)構(gòu)、地下水質(zhì)量，既破壞生態(tài)結(jié)構(gòu)，也危害人體健康；含油污泥含有病原菌、寄生蟲卵以及苯系物、蒽、芘等劇毒物質(zhì)，這些物質(zhì)暴露在空氣中，后患無窮；我國國家環(huán)保局要求油田企業(yè)必須對含油污泥進(jìn)行無害化處理后才能排放，而在處理過程，油田企業(yè)需要耗費(fèi)大量時間、費(fèi)用。從發(fā)展的角度來看，石油并不是用之不竭的，所以含油污泥的資源化利用不僅在環(huán)保角度有價值，在能源再生上也是十分有意義的[2-3]。

1.3 含油污泥分離技術(shù)概述

石油是我國重要的不可再生資源，其不止在工業(yè)中有著重要作用，在人們的日常生活中也有著不可替代的地位。但是這一資源在提取、加工和存儲的過程中混入泥土、不明介質(zhì)和有毒物質(zhì)后，便成為了危險的化工污染物。國外在含油污泥處理方面的研究開始較早，特別是美國、加拿大、荷蘭、丹麥等國家技術(shù)相對成熟。近年來，國內(nèi)各個油田企業(yè)針對含油污泥的資源化和無害化處理進(jìn)行了不斷嘗試，雖然有一些進(jìn)展，但是成功案例較少。

目前含油污泥的主要分離技術(shù)有：萃取法、熱洗法、旋流分離法、破乳回收法、浮選除油法等。對含油污泥進(jìn)行分離處理意義不僅是為了保護(hù)環(huán)境、維護(hù)人體健康等，也有助于高效回收能源、避免資源浪費(fèi)，具有深遠(yuǎn)的意義。

2 含油污泥的三相分離技術(shù)

2.1 溶劑萃取法

溶劑萃取法是利用含油污泥中的石油類物質(zhì)在不同的溶劑中有不同的溶解度來分離含油污泥中的石油混合物的操作，而且所使用的溶劑是互不相溶或者微溶的。將石油類物質(zhì)萃取出來后，通過對溶劑的蒸餾來回收溶劑，實現(xiàn)了含油污泥的三相分離，同時也可以達(dá)到溶劑循環(huán)利用的目的。圖1為溶劑萃取法的具體工藝流程。

圖1 溶劑萃取法處理含油污泥流程圖Fig.1 Flow chart of treating oily sludge by solvent extraction method

陳文等[4]使用合成的復(fù)合型萃取劑D對彩南油田含油污泥進(jìn)行了萃取處理，在35 ℃、萃取劑/含油污泥體積比為1.5∶1的操作條件下，除油率可達(dá)96.4%，并且溶劑回收率>95%，有效循環(huán)使用次數(shù)達(dá)到7次。趙明等[5]研究了離子液體-有機(jī)溶劑復(fù)合技術(shù)處理含油污泥，針對勝利油田的含油污泥，在正庚烷-離子液體[Emim][BF4]溶劑體系中，溶劑/油為50 mL/3 g，在50 ℃，反應(yīng)時間20 min，離心機(jī)轉(zhuǎn)速2 000 r/min時，油和瀝青質(zhì)的回收率分別達(dá)到90.5%及83.1%，且正庚烷和離子液體可以回收重復(fù)使用。Zhao等[6]采用溶劑萃取實驗，通過分析油組分的脫附行為，研究孔隙結(jié)構(gòu)和氫鍵的通道效應(yīng)。在最佳條件下，最高采收率為87.9%。

由于萃取技術(shù)的簡單直接，其成為研究人員的常用方法，開發(fā)高效低廉的萃取劑與新的萃取技術(shù)來實現(xiàn)萃取的大規(guī)模使用是研究者們的重點(diǎn)。此外，萃取劑的循環(huán)利用以及含油污泥的預(yù)處理也是亟待解決的課題。

在萃取技術(shù)發(fā)展中，延伸出了很多新的萃取工藝。比如超臨界流體的應(yīng)用。超臨界流體萃取技術(shù)具有萃取速度快、提取率高、產(chǎn)品純度好、流程簡單、能耗低、無有機(jī)溶劑殘留等優(yōu)點(diǎn)[7]。吳智慧等[8]采用超臨界流體萃取和固相萃取柱凈化的前處理方法，并結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜法對含油污泥中16種多環(huán)芳烴進(jìn)行檢測。其以新疆油田采油或鉆井等過程中產(chǎn)生的含油污泥為原料，最終測得16種多環(huán)芳烴在0.005～0.200 mg/L范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，檢出限(S/N=3)在0.26～2.38 μg/kg之間，并以0.200，0.500，1.000 mg/L添加量水平進(jìn)行方法學(xué)驗證，回收率在48.2%～113.3%范圍內(nèi)，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.5%～14%。

此外，倪銀等[9]應(yīng)用超聲波加強(qiáng)萃取效果的超聲耦合生物柴油萃取技術(shù)，Hu等[10]采用溶劑萃取和凍融相結(jié)合的方法從高水分煉油廢水處理池污泥中回收石油，這些聯(lián)合處理方法都頗見成效。

萃取處理法簡潔高效、處理范圍廣，即使是含油量少的含油污泥也能達(dá)到較好的分離效果。同時大部分處理條件比較溫和，能夠較為徹底地進(jìn)行含油污泥的三相分離，抽提出絕大部分石油類物質(zhì)。萃取過程使用的萃取劑可以被回收起來，進(jìn)行循環(huán)利用。但是萃取操作耗時長且不能處理重金屬，所使用溶劑一般價格昂貴、消耗大、回收不徹底，而溶劑不能徹底回收就會導(dǎo)致資源浪費(fèi)，并且容易造成二次污染[11]。工藝不成熟及成本較高是萃取工藝不能廣泛使用的主要原因。

2.2 熱水洗滌法

熱水洗滌法(也稱熱脫附法)是美國環(huán)保局處理含油污泥優(yōu)先采用的方法[12]，目前國內(nèi)主要將其應(yīng)用于含油土壤的處理。最初的熱水洗滌法只是單純的使用熱水來配制溶液，后期進(jìn)一步發(fā)展為加入化學(xué)試劑處理，其工藝流程圖見圖2。

圖2 熱水洗滌法處理含油污泥流程圖Fig.2 Flow chart of oily sludge treatment byhot water washing method

傳統(tǒng)的含油污泥熱洗處理工藝是將含油污泥加水稀釋后再加熱，同時投加一定量化學(xué)試劑反復(fù)攪拌清洗，使油從固相表面脫附或聚集分離，再通過離心作用，實現(xiàn)固液分離。分離出來的液相通過油水分離，即可實現(xiàn)油相的資源化回收利用，清洗液可循環(huán)回收使用[13]。

Jing等[14]通過單因素實驗，提出用表面活性劑溶液洗滌含油污泥的最佳條件。實驗研究了液固質(zhì)量比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間和洗脫液質(zhì)量分?jǐn)?shù)4個因素對殘油率的影響，測試的試劑有AEO-9、Peregal O、TritonX-100和DBS。在最佳條件下，Na2SiO3·9H2O的洗滌效果最好，殘油率僅為1.6%左右。Duan等[15]首先分析了遼河油田稠油污泥的性質(zhì)。然后，提出了多級化學(xué)處理，并篩選出用于固體分離的化學(xué)品。最后，探討了合理的分離條件。處理后，油中的固體含量從18.57%降低到0.9%。

現(xiàn)在較為新型的熱洗法是將各種處理方法與化學(xué)清洗進(jìn)行結(jié)合。任鵬等[16]研究了一種生物和化學(xué)聯(lián)合處理含油污泥的方法。此外高路軍等[17]將熱洗+微生物+疊螺脫水技術(shù)應(yīng)用在了含油污泥的處理當(dāng)中。

化學(xué)熱洗工藝的關(guān)鍵之一是化學(xué)藥劑的配制和使用，作為含油污泥處理的預(yù)處理操作是行之有效的。相應(yīng)地，此工藝的未來研究方向傾向于復(fù)配及擴(kuò)鏈[18]。

熱洗法工藝簡單、油回收率較高、適用范圍廣、成本低、可靠性較強(qiáng)，但是熱洗過程中使用的清洗劑很容易造成二次污染，并且針對不同性質(zhì)的含油污泥也需要專用的試劑，專一性較強(qiáng)[11，18-19]。

2.3 離心分離法

所謂離心分離法是借助離心分離設(shè)備來對含油污泥中不同密度的成分進(jìn)行分離，離心設(shè)備提供高轉(zhuǎn)速和離心力。離心得到的油可以回收利用，而水和固體需要繼續(xù)處理。為了提高離心分離的效率，通常伴有加熱輔助進(jìn)行降粘，或添加有機(jī)溶劑、表面活性劑、破乳劑等來提高脫水效果[20]。離心分離法的工藝流程見圖3。

圖3 離心分離法工藝流程圖Fig.3 Process flow chart of centrifugal separation method

含油污泥在形成階段，會受到剪切作用，再加上其中含有膠質(zhì)、瀝青、有機(jī)酸等天然乳化劑[21]，這一情況使得油和水之間形成了W/O型乳化液。單純地依靠離心力來進(jìn)行油水分離非常困難，對后續(xù)的加工也會帶來很大影響。為了提高分離效率，在分離之前需要對含油污泥進(jìn)行預(yù)處理，包括對含油污泥進(jìn)行降粘、破乳。一般加熱就能達(dá)到降粘的效果，破乳則通常有化學(xué)破乳、物理破乳、生物破乳等。

作為離心分離預(yù)處理的一個操作，調(diào)質(zhì)和化學(xué)清洗是有分別的。雖然兩者都用了化學(xué)試劑來達(dá)到脫固、破乳等效果，但是化學(xué)清洗著重于三相完全分離，最終達(dá)到自然沉降的目的。調(diào)質(zhì)作為機(jī)械分離的預(yù)處理，要加入絮凝劑等使三相的密度差增大，更容易進(jìn)行離心或旋流操作。即化學(xué)清洗需要加入清洗液、表面活性劑(增大固體潤濕角的作用)、破乳劑等，調(diào)質(zhì)則需要加入破乳劑、表面活性劑、調(diào)節(jié)劑、絮凝劑等化學(xué)添加劑。兩者流程中都可以進(jìn)行離心、旋流分離。其中破乳劑即為破乳型表面活性劑，化學(xué)破乳就是向含油污泥中加入破乳型表面活性劑。該方法可以有效且迅速地破壞油水界面，達(dá)到油水分離的效果，破乳后的含油污泥可通過重力沉降或離心分離實現(xiàn)最終的三相分離。

依靠離心力來分離的離心機(jī)器通常為離心機(jī)以及旋流器[19]。離心機(jī)相比于旋流器其優(yōu)勢在于分離粒徑更小、常規(guī)流量更大，并且單位體積的處理量優(yōu)于旋流器。但是旋流器的應(yīng)用更加廣泛，這主要基于以下三方面原因：多數(shù)情況下，離心機(jī)在粒徑上表現(xiàn)的優(yōu)良性能并不必要；離心機(jī)需要消耗大量電能使之高轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)而水力旋流器則不需要；離心機(jī)比水力旋流器昂貴[22]。因此，目前旋流分離法仍然是最合適的離心分離方法。

旋流分離技術(shù)可以分為靜態(tài)旋流分離技術(shù)和動態(tài)旋流分離技術(shù)。圖4為靜態(tài)旋流器的原理圖，其主要優(yōu)點(diǎn)為：結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，質(zhì)量輕；易于設(shè)計、運(yùn)輸、安裝；所需系統(tǒng)配件少，維修費(fèi)用低；調(diào)節(jié)控制簡便，操作范圍較寬，對基礎(chǔ)運(yùn)動不敏感。但其處理能力變化范圍小，混合液體的濃度變化不宜過大，需要足夠的入口壓力，因此其使用也有一定的局限性。

圖4 靜態(tài)旋流器原理圖Fig.4 Schematic diagram of static cyclone

相比于靜態(tài)水力旋流器，動態(tài)水力旋流器多了運(yùn)動部件，能擁有更加強(qiáng)大的離心力場，動態(tài)旋流分離器在保留了靜態(tài)旋流分離技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，還具有處理量變化更加靈活、可分離更細(xì)小的油滴、壓力損失小等優(yōu)點(diǎn)。此外，由于其外殼旋轉(zhuǎn)還擁有分離效率更高、所需工作壓力小、能耗少等特點(diǎn)。

而復(fù)合式水力旋流器是將靜態(tài)旋流分離技術(shù)和動態(tài)旋流分離技術(shù)有機(jī)結(jié)合得到的，其針對實際要求將兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)組合得到種類多樣的旋流器類型。研究表明，復(fù)合式水力旋流器在離心力場強(qiáng)度、流場動能補(bǔ)償、分離效率等方面均具有一定的優(yōu)勢[23]。蔣明虎等[23]通過實驗得出復(fù)合式水力旋流器的性能優(yōu)于同一結(jié)構(gòu)參數(shù)的靜態(tài)水力旋流器，也有部分學(xué)者針對具體工況設(shè)計旋流器，并取得了不錯的效果。

肖楠[24]根據(jù)具體的實驗條件設(shè)計了復(fù)合式水力旋流器。Jia等[25]采用三相離心機(jī)對含油污泥進(jìn)行處理，通過參數(shù)優(yōu)化，滿足了污泥、油水三相分離的要求。結(jié)果表明，當(dāng)輸入量低于5 m3/h時，三相離心機(jī)的最優(yōu)操作參數(shù)如下所示：主電機(jī)和副電機(jī)的頻率分別為33，30 Hz，絮凝劑流0.7 m3/h，溫度55 ℃。離心處理后含油污泥含水率由98%降至70%以下，達(dá)到了減量化、無害化處理的目的。

離心分離法常與其余工藝結(jié)合，效果較為顯著。Zhang[26]在實驗研究中將超聲處理技術(shù)與旋流分離技術(shù)結(jié)合在一起在最佳工藝條件下，離心出口污泥含油率<2%。Li等[27]提出了一種水熱-水力旋流器工藝來加強(qiáng)渣油加氫處理廢催化劑的管理。在最佳條件下，人工系統(tǒng)和真實系統(tǒng)對污染烴的去除率分別為93.5%和70.3%。

含油污泥離心分離是較為清潔、成熟的技術(shù)，其高效、簡單、快捷、處理量大，無需大量化學(xué)試劑，設(shè)備占用空間小，適用于規(guī)?；幚砗臀勰唷５菫榱颂岣唠x心分離效率，需要消耗很多能量來提供足夠的離心力促使含油污泥中三相的分離。另外，離心機(jī)的運(yùn)行會造成噪聲污染，而且設(shè)備維護(hù)成本高，旋流器在這方面更有優(yōu)勢。此外，離心分離要達(dá)到高分離效率需進(jìn)行破乳、降粘預(yù)處理，但是此技術(shù)無法處理重金屬，并且預(yù)處理階段的添加劑也會造成處理成本增加[28]。

2.4 超聲波處理技術(shù)

超聲處理是一種新型的含油污泥處理技術(shù)，其利用聲場的振動碰撞、空化效應(yīng)及熱作用，使含油污泥中油水破乳并從固體顆粒表面被剝離下來，從而實現(xiàn)含油污泥三相分離[28]。

目前，國內(nèi)對于超聲處理含油污泥進(jìn)行的研究較少，大部分都處于試驗階段，成本也較高。但是該技術(shù)日趨成熟，并且與其它處理技術(shù)較容易結(jié)合在一起。畢延超[29]設(shè)計了機(jī)械調(diào)質(zhì)+超聲脫穩(wěn)+混凝沉淀+離心分離工藝技術(shù)，通過現(xiàn)場試驗研究，確定了采用超聲能夠有效改善油泥分離效果。葛丹[30]采用超聲波-破乳聯(lián)用技術(shù)處理三元復(fù)合驅(qū)含油污泥，確定了固液比1∶5為最佳工藝條件，超聲頻率、功率、溫度、時間分別為40 kHz、70 W、40 ℃、10 min，清洗藥劑為3 mg/L、復(fù)配比為3∶1的XP-2和WL-4的弱堿性清洗劑，最高除油率可達(dá)96.8%。Su等[31]采用化學(xué)-物理調(diào)理復(fù)合技術(shù)降低污泥的比過濾阻力，結(jié)果比較理想，污泥比阻降至2.77萬億m3/kg，機(jī)械脫水后污泥含水率僅為68.71%。

超聲波處理技術(shù)快速、高效、占地面積小、適用范圍廣、無需添加試劑，但是由于研究還主要在實驗室里，所以也存在設(shè)備費(fèi)用高、處理量小、易使污泥粘度增加、降低脫水性能等缺點(diǎn)[1]。處理時間和處理功率對含油污泥性質(zhì)和處理效果的影響還需深入研究，也要統(tǒng)一實驗標(biāo)準(zhǔn)，讓不同的實驗有比較的可能[32]。

2.5 微波處理技術(shù)

微波具有波動性、穿透性、高頻性等特性，對含油污泥進(jìn)行微波處理是利用極性分子對含油污泥進(jìn)行干化和脫水，使含油污泥中的油水乳狀液破乳分離，從而實現(xiàn)含油污泥的三相分離[18]。

徐士祺等[33]采用差值實驗法測得了含油污泥的各組分含量，并通過自行設(shè)計的微波發(fā)射源對其進(jìn)行研究，探究了微波功率、作用時間及吸波介質(zhì)對微波處理含油污泥的作用效果。在微波功率增加時，樣品含水量降低，析出油增加，同時，作用時間增長后，析出油的效果增強(qiáng)。

微波處理技術(shù)尚處在試驗階段，需要進(jìn)一步確定其機(jī)理和應(yīng)用條件才能廣泛應(yīng)用，常與其他技術(shù)聯(lián)合使用。賈賢補(bǔ)等[34]采用微波與超聲波兩種技術(shù)對汽油含油污泥進(jìn)行破乳實驗，從安全性、粒度組成、過濾性、固相分離等方面分析實驗數(shù)據(jù)，并與常規(guī)破乳方法對比研究后，最終得出結(jié)論：超聲波適用于汽油含油污泥的處理，微波與超聲波結(jié)合處理柴油污泥效果更佳。

微波處理法設(shè)備占地少、使用靈活、殺菌效率好、快速而有效、受熱均勻、選擇性好，并且可以固化重金屬。但是這項技術(shù)需要專用設(shè)備，其成本和運(yùn)行費(fèi)用高且處理量小，不能徹底處理重金屬[18，35]。

2.6 電動力學(xué)技術(shù)

電動力學(xué)技術(shù)基于電滲析、電遷移和電泳等的聯(lián)合作用，使含油污泥中的水分和烴類在外加電場的作用下在陰極富集，固相組分在陽極積聚，從而實現(xiàn)油水泥三相的分離[32]。

Yang[36]在處理罐底含油污泥中，使用兩個垂直電極，通過足夠的電場，在4 cm的電極間距下 20 V，可以去除一半以上的水分。當(dāng)電場進(jìn)一步增加到30 V時，脫水效率從51.9%增加到56.3%，因此在相同尺度下，電場強(qiáng)度的進(jìn)一步增加對脫水效率幾乎沒有影響。Gobbi等[37]使用3.5 L反應(yīng)器的電凝技術(shù)，在每個10 s具有單極排列的鋁電極和極性開關(guān)，用于從合成含油水中分離油，其油濃度類似于來自海上平臺的采出水。經(jīng)過20 min處理后，除油率高達(dá)98%。

此技術(shù)減量化明顯，操作簡單，安裝方便，可回收重金屬、烴類和泥渣，而且不產(chǎn)生二次污染，對環(huán)境較為友好。但是其同時存在電極設(shè)計復(fù)雜、能耗太高和容易導(dǎo)致土壤酸化的問題，而且電化學(xué)技術(shù)處理周期長[1，3]。

實現(xiàn)電動力技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用還需要進(jìn)一步的研究，而深入研究除油機(jī)理也需要提供堅實的理論基礎(chǔ)。盡管存在許多與個案相關(guān)的過程優(yōu)化研究，但需要一種通用的方法來最大限度地提高效率，并能在盡量廣泛的范圍內(nèi)評價反應(yīng)性能。通過評估各因素之間的平衡來優(yōu)化工藝。此外，還需要找到更好的污泥處置和氫氣利用的解決方案。這將使該技術(shù)成為一種更有效、更低成本、更環(huán)保、更可行的替代方法，用于處理含油污泥[38]。

2.7 凍融處理技術(shù)

冷凍熔融法利用水與油份凝結(jié)溫度不同的特性，在低溫條件下通過化學(xué)和物理作用打破含油污泥中油水間的熱動力學(xué)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，使油水迅速分離[1，32]。

Jean等[39]首次報告了采用冷凍/解凍方法從含油污泥中分離油的可行性。凍融污泥由三個不同的層組成，頂部為油層，底部為沉積層，中間為水層，其成分通過氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行鑒定。凍融可分離其50%以上的含油量，然而超快速冷凍不利于油的分離。Lin等[40]研究了乳化體系參數(shù)和冷凍條件對破乳性能的影響，破乳性能與含水量(30%～65%)之間接近線性關(guān)系。破乳性能隨液滴尺寸的增加而大大提高，但受油類影響較小。最佳的除水冷凍方法是在低溫或干冰中冷凍，對于所有含水量為60%的實驗系統(tǒng)，無論液滴大小和油相類型如何，其效率都在70%以上。

此技術(shù)操作簡單易應(yīng)用、處理時間短、適合寒冷地區(qū)，并且有機(jī)物不分解，不需要對分離液處理，也沒有二次污染。但是其效率較低，在非寒冷地區(qū)的能耗也比較高，此外，同樣存在無法處理重金屬的問題[1，18]。

由于凍融技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)十分突出，從發(fā)明至今發(fā)展較為緩慢，國內(nèi)外對具體工藝參數(shù)的研究還不夠多，沒有足夠的數(shù)據(jù)積累，并且處理設(shè)備也不夠完善，目前還沒有應(yīng)用于工業(yè)化。

2.8 浮選除油

含油污泥處理中的浮選技術(shù)通過大量微氣泡與含油污泥中密度接近于水的油滴微粒黏附，形成密度小于水的氣浮體，并在浮力的作用下上浮至水面形成浮渣，從而達(dá)到含油污泥三相分離的目的[32]。常規(guī)的浮選除油工藝流程見圖5。

圖5 浮選除油的工藝流程圖Fig.5 Process flow diagram of flotation oil removal

萬用波的試驗結(jié)果表明：在溫度60 ℃、攪拌時間30 min、攪拌強(qiáng)度2 250 r/min、充氣量0.2 L/min時，采用熱化學(xué)浮選法對含油污泥的處理效果達(dá)到最佳，最終含油污泥中殘油量僅為2.8%。Guo等研究了酸化對浮選含油污泥脫水性能的改善，證實了含油污泥的絮體骨架可以通過氫氧化鋁的溶解而被破壞；即酸化通過改變絮凝物結(jié)構(gòu)來增強(qiáng)含油污泥的脫水能力。Rahmani等[43]采用連續(xù)電浮選工藝對活性污泥進(jìn)行濃縮，研究了初始酸堿度、電流密度、運(yùn)行時間、電極類型(不銹鋼和石墨)和運(yùn)行條件等關(guān)鍵因素對污泥濃縮的影響。

浮選除油也經(jīng)常與其他工藝相結(jié)合。滕青等[44]采用熱化學(xué)破乳和常溫氣浮相結(jié)合處理稠油污泥，先進(jìn)行熱化學(xué)破乳分離，再進(jìn)行氣浮除油，最后得到的泥餅含油率<2%，并且濾液可循環(huán)使用。

浮選技術(shù)易于操作、費(fèi)用低，但其效率也較低，用水量大，不適合處理粘性大的含油污泥，同時不能處理重金屬[1，32]。浮選技術(shù)在應(yīng)用時一般需要加大量的水或者進(jìn)行降粘和去除粗顆粒的預(yù)處理，應(yīng)用范圍較窄，但是其經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)點(diǎn)使其在眾多處理技術(shù)中擁有一席之地。

2.9 膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)(微濾、超濾、反滲透、電滲析等)[45]是一種新型處理技術(shù)。含油污泥主要為油包水、水包油的乳化狀態(tài)，而膜分離法針對提取乳化狀態(tài)的油狀物能夠起到良好的效果[35]。其主要利用膜的選擇透過性進(jìn)行分離和提純，過程推動力主要是膜兩側(cè)的壓差。

應(yīng)用膜分離技術(shù)的主要難點(diǎn)在于破除乳化狀態(tài)、水油分離時的滲透體積的預(yù)測以及膜的壽命問題[45]。Yeom等[46]在1 000 ℃的溫度下，通過簡單的壓制和浸涂工藝，成功制備了無裂紋氧化鋁包覆粘土硅藻土復(fù)合膜。研究了硅藻土含量變化時膜的孔隙率、抗彎強(qiáng)度、孔徑、通量和除油率的變化，再循環(huán)膜顯示出極高的排油率(99.9%)。Pendashteh等[47]采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)對膜序間歇式反應(yīng)器(MSBR)處理含鹽量高的含油廢水進(jìn)行了建模研究。Yang[48]含油廢水的處理在除油和減緩動態(tài)膜污染方面表現(xiàn)出優(yōu)越的效果，表明電凝聚是一種很有前途的與動態(tài)膜耦合的廢水處理技術(shù)。

此技術(shù)對設(shè)備的要求不高，耗能小，有效實現(xiàn)含油污泥的分離，同時外部污染性較低。但是在應(yīng)用時難以解決膜的消耗問題，比如膜會受到污染，導(dǎo)致膜通量降低進(jìn)而達(dá)不到預(yù)期分離效果，同時還有膜栓塞、膜斷絲等，后期運(yùn)營成本較高[1，35，49]。

操作條件對膜分離的效果有很大的影響，因此，許多研究在探究它們對分離性能的影響以及可能的優(yōu)化方法。膜分離技術(shù)擁有應(yīng)用潛力，其中，陶瓷膜是一種很有前途的油水處理材料，廣受關(guān)注。然而，這些技術(shù)的生產(chǎn)成本仍然很高。因此，需要更多的努力來促進(jìn)更便宜的無機(jī)膜，并進(jìn)一步提高它們的分離性能。這些努力有望為含油廢水的工業(yè)規(guī)模的膜分離工藝帶來更可行的結(jié)果[50]。

2.10 油污泥三相分離技術(shù)對比

每一種含油污泥處理技術(shù)都有不同的特點(diǎn)，為了更好地進(jìn)行對比，方便于實際應(yīng)用，本文將技術(shù)特點(diǎn)總結(jié)成表格，見表1。

表1 含油污泥分離技術(shù)對比Table 1 Comparison of oily sludge separation technologies

3 含油污泥三相分離技術(shù)總結(jié)與展望

含油污泥的三相分離技術(shù)種類繁多，每種方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)以及使用范圍，方法的多樣性與含油污泥的不均勻、不同成分、不同種類具有統(tǒng)一性。

含油污泥的資源化和無害化一般是矛盾的，只用一種技術(shù)很難同時滿足環(huán)保和再利用兩個要求。比如溶劑萃取法、調(diào)質(zhì)離心法等方法雖然高效但處理不徹底，而電動力學(xué)技術(shù)雖然對重金屬處理較為徹底但是耗能高。近年來，隨著人們環(huán)保觀念的更新和環(huán)保意識的增強(qiáng)，不僅要控制含油污泥中的有機(jī)污染物，還要關(guān)注其中的重金屬及其他無機(jī)污染物、放射性物質(zhì)和有害微生物。在實際應(yīng)用中，集中技術(shù)聯(lián)合使用是常見的，比如超臨界技術(shù)應(yīng)用于萃取和無害化處理，超聲波技術(shù)應(yīng)用于化學(xué)熱洗或者作為離心分離的預(yù)處理，微波技術(shù)和超聲技術(shù)的結(jié)合被證實更加有效等。

當(dāng)前的實踐成果可以看出，以離心分離技術(shù)為核心，多樣性的預(yù)處理以及后續(xù)處理與之相結(jié)合的觀點(diǎn)是切實可行的，其更適用于工業(yè)生產(chǎn)。旋流器利用離心原理進(jìn)行分離操作，比重力分離器效果好，結(jié)構(gòu)更加簡單，操作范圍較寬，同時比離心機(jī)更具工業(yè)價值，相比于傳統(tǒng)分離裝置對空間的要求要低，適合工業(yè)推廣。旋流器的這些優(yōu)勢決定了未來含油污泥分離的主導(dǎo)設(shè)備依然是旋流器。