李健 (青島中油華東院安全環(huán)保有限公司，山東 青島 266000)

0 引言

作為世界重要經(jīng)濟(jì)來(lái)源之一的石油工業(yè)，在給社會(huì)帶來(lái)巨大利益的同時(shí)，也對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了重大影響。在石油行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的油泥，長(zhǎng)期接觸會(huì)影響人體免疫系統(tǒng)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)產(chǎn)生致癌效應(yīng)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界范圍內(nèi)每年產(chǎn)生的油泥總量已達(dá)6000萬(wàn)t，每一個(gè)煉油廠每年產(chǎn)生的油泥總量約為3萬(wàn)t，目前，全球油泥累計(jì)已超過(guò)10萬(wàn)億t。含油污泥成分十分復(fù)雜，含有大量老化原油、膠體、固體懸浮物及細(xì)菌等，含油污泥在許多國(guó)家被列為危險(xiǎn)廢物，嚴(yán)重污染土壤、地下水和空氣質(zhì)量。含油污泥的處理不僅對(duì)環(huán)境質(zhì)量有很大影響，而且對(duì)人類健康也有很大影響。隨著國(guó)家環(huán)保要求越來(lái)越嚴(yán)格，含油污泥無(wú)害化、減量化、資源化處理技術(shù)將成為污泥處理技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

1 含油污泥的來(lái)源、成分及危害

1.1 含油污泥的來(lái)源

含油污泥是指油品中混入了泥沙，油料吸附在泥沙中不能回收，是石油工業(yè)普遍的污染物。含油污泥主要來(lái)源于三個(gè)方面，分別是煉化含油污泥、儲(chǔ)運(yùn)含油污泥和油田含油污泥。煉化含油污泥是企業(yè)污水處理廠產(chǎn)生的隔油池底泥、浮選池浮渣和剩余活性污泥，這三種污泥簡(jiǎn)稱煉化“三泥”；儲(chǔ)運(yùn)含油污泥是企業(yè)油品在儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，因混入了其他的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)在油罐底部堆積而形成的含油污泥；油田含油污泥則是鉆井和試噴過(guò)程中產(chǎn)生的落地污泥和廢棄污泥。

1.2 含油污泥的成分

含油污泥的成分是由10%～56%的含油物質(zhì)、13%～46%的礦物分子和30%～85%的水組成，除此之外，含油污泥中還存在大量的老化原油、臘質(zhì)、瀝青質(zhì)、膠體、固體懸浮物、致病細(xì)菌、重金屬、腐蝕產(chǎn)物等。含油污泥的來(lái)源不一樣，成分的組成也有所區(qū)別，其中煉化三泥的含水率相對(duì)更高一些，達(dá)到70%左右，而含油率和含固率則相對(duì)較低；儲(chǔ)運(yùn)含油污泥含油量比煉化三泥的高，含水率則比煉化三泥低，通常低于50%。含水率超過(guò)70%以上的含油污泥含油率低，進(jìn)行無(wú)害化處理成本較高，需要采用濃縮機(jī)械脫水來(lái)達(dá)到縮減污泥量的效果，以方便后續(xù)的處理。成分構(gòu)成表如表1所示。

1.3 含油污泥的危害

油泥中含有大量的有毒物質(zhì)，如果不加以妥善處理，將對(duì)周圍環(huán)境和人體造成嚴(yán)重危害。石油及油氣在開采過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量含油污泥，如果污泥不能及時(shí)從生產(chǎn)系統(tǒng)中清除出來(lái)，會(huì)影響整個(gè)油田的安全與效益，如果不對(duì)其處理而直接排放到環(huán)境，則會(huì)改變土壤的性質(zhì)，使土壤中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)降低，土壤板結(jié)，不利于植物的生長(zhǎng)發(fā)育。含油污泥因粘性大，還容易附著于土壤的表面從而使土壤的濕度降低，影響土壤中水的滲透功能和降低土壤的蓄水能力。含油污泥中還含有大量的重金屬，這些重金屬通過(guò)土壤可以滲透到地下水，不僅嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境，人體飲用后還會(huì)有致癌、致畸等危害。2016年，我國(guó)針對(duì)《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名單》重新進(jìn)行了修訂，含油污泥被列入了危險(xiǎn)廢棄物名單內(nèi)，廢物類別為HW08?！豆腆w廢物環(huán)境污染防治法》規(guī)定，國(guó)家對(duì)固體廢物 (包括石油類污染土壤) 污染環(huán)境的防治實(shí)行污染者依法負(fù)責(zé)的原則，要求企業(yè)事業(yè)單位采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和設(shè)備減少固廢產(chǎn)生量，降低固廢危害性。對(duì)危險(xiǎn)固體廢物 (油泥和石油類污染土壤) 提出了強(qiáng)制性治理的要求[1]。

2 石油工業(yè)含油污泥處理技術(shù)

2.1 化學(xué)清洗法

化學(xué)清洗法的作用原理是將含油污泥加水加熱，同時(shí)添加表面活性劑。因表面活性劑是兩性化合物，其分子是由親水基團(tuán)和疏水基團(tuán)組成，親水基團(tuán)的作用是將表面活性劑在水中溶解，使PHC的溶解度增加；而疏水基團(tuán)的作用則是使表面活性劑在界面處聚集，使表面張力降低，從而使PHC的流動(dòng)性升高?；瘜W(xué)清洗法受液固比、溫度、時(shí)間、加藥情況和pH值等多方面因素的影響?；瘜W(xué)清洗法的工藝流程是將含油污泥和清洗劑混合放入反應(yīng)器中進(jìn)行加熱和攪拌，待溫度恢復(fù)到常溫后則通過(guò)重力或旋流將油、水和殘?jiān)嗷シ蛛x，最終的清洗效果則可以通過(guò)殘?jiān)械氖Ｓ嘤土窟M(jìn)行判斷[2]。工藝流程圖如圖1所示。

圖1 化學(xué)清洗法工藝流程圖

2.2 熱萃取法

熱萃取法是利用相似相溶的原理，將含油污泥和萃取溶劑按比例混合直至含油污泥完全溶解，通過(guò)重力沉降將雜質(zhì)和溶劑分離，溶劑則通過(guò)蒸餾的方式進(jìn)行回收。萃取過(guò)程中回收的油量不僅與萃取溶劑的添加量和種類有關(guān)，還受含油污泥與溶劑添加比例所影響。含油污泥和溶劑在反應(yīng)塔中混合，首先會(huì)溶解污泥中的油，雜質(zhì)則會(huì)沉淀到塔底，溶劑則進(jìn)入到蒸餾系統(tǒng)，溶劑中的油被分離出來(lái)然后進(jìn)行回收，溶劑經(jīng)過(guò)蒸餾系統(tǒng)后變成溶劑蒸汽再通過(guò)壓縮機(jī)和冷卻系統(tǒng)液化，再回到回收罐進(jìn)行回收反復(fù)利用。工藝流程圖如圖2所示。

圖2 熱萃取法工藝流程圖

2.3 熱解法

含油污泥在高溫的環(huán)境中會(huì)進(jìn)行分解，將大分子分解為小分子，分解后可能變成氣態(tài)、液態(tài)或者煤焦。熱解產(chǎn)物油的分布與原料和熱解條件有關(guān)，溫度越高越容易分解成低沸點(diǎn)的化合物。熱解的效率也將受到溫度和時(shí)間的影響，一般30 min是最理想的反應(yīng)時(shí)間。熱解技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)有機(jī)物去除徹底，產(chǎn)物含油量低，過(guò)程中無(wú)添加和二次污染，可實(shí)現(xiàn)資源化利用，在國(guó)外油氣田和煉化企業(yè)中已大規(guī)模應(yīng)用。污泥首先是通過(guò)螺旋進(jìn)料機(jī)進(jìn)入到流化床裝置，經(jīng)過(guò)流化床的反應(yīng)后進(jìn)入到旋風(fēng)除塵器，除塵器可以吸收大部分固體顆粒，冷凝系統(tǒng)會(huì)將分解后的產(chǎn)物進(jìn)行冷卻，最后變成氣態(tài)或者液態(tài)。工藝流程圖如圖3所示。

圖3 熱解法工藝流程圖

2.4 焚燒法

焚燒法的工作原理是把含水率較低的含油污泥，通過(guò)有氧、高溫和助燃劑都充足的環(huán)境下進(jìn)行燃燒。污泥焚燒效果會(huì)受到燃燒條件、停留時(shí)間、溫度、原料、輔助燃料等的影響，污泥通過(guò)焚燒法進(jìn)行處理可以大幅度降低污泥的數(shù)量，焚燒前通常需要預(yù)先進(jìn)行脫水處理。含油污泥首先進(jìn)入到回轉(zhuǎn)窯，然后通過(guò)二燃室進(jìn)行焚燒，余熱可以再次利用，焚燒產(chǎn)生的有害氣體需要經(jīng)過(guò)處理達(dá)標(biāo)后才能進(jìn)行排放。工藝流程圖如圖4所示。

圖4 焚燒法工藝流程圖

3 青海典型石油工業(yè)含油污泥處理技術(shù)的應(yīng)用

3.1 項(xiàng)目概況

某石化項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)位于青海，項(xiàng)目選址海拔為3 km處，氣壓約為0.7 MPa，冬季漫長(zhǎng)且極為寒冷，晝夜溫差大。該項(xiàng)目煉化產(chǎn)出的含油污泥有膠質(zhì)含量高、粘性大等特點(diǎn)，通過(guò)自研的序批式油泥熱解撬裝設(shè)備對(duì)含油污泥進(jìn)行處理，取得了良好的應(yīng)用效果。

3.2 應(yīng)用實(shí)例

以上所述，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于含油污泥的處理方法主要有填埋、焚化、熱萃取、化學(xué)清洗等幾十種，但這些工藝都存在著一定的缺點(diǎn)，如處理規(guī)模大、效率低、造成二次污染等。這大大地限制了其技術(shù)應(yīng)用。與國(guó)內(nèi)相比，國(guó)外正在廣泛應(yīng)用新的熱解工藝處理含油污泥，目前已有大量成功的應(yīng)用實(shí)例。但該項(xiàng)目的污泥膠質(zhì)含量高、粘性大，傳統(tǒng)熱解設(shè)備容易堵塞，無(wú)法順利出渣，同時(shí)項(xiàng)目地點(diǎn)環(huán)境惡劣，國(guó)外熱解設(shè)備無(wú)法直接引進(jìn)使用。

文中所在項(xiàng)目采用自研的序批式油泥熱解撬裝設(shè)備，設(shè)備技術(shù)指標(biāo)如表2所示。

表2 序批式油泥熱解撬裝設(shè)備技術(shù)指標(biāo)

該套設(shè)備具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)技術(shù)先進(jìn)性：該套設(shè)備采用“一爐雙塔”工藝，其核心設(shè)備技術(shù)完備、設(shè)計(jì)合理，自動(dòng)化程度較高，可實(shí)現(xiàn)流程化連續(xù)生產(chǎn)，大大縮短工藝流程。同時(shí)熱解爐出口設(shè)置了“減溫器”，可以有效地防止傳統(tǒng)熱解技術(shù)的結(jié)焦問(wèn)題。

(2)本質(zhì)安全性：核心熱解設(shè)備采用氮封全密閉絕氧間接加熱的方式以保證安全，可有效提高機(jī)組安全運(yùn)行水平，主要設(shè)計(jì)滿足API標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

(3)經(jīng)濟(jì)合理性：設(shè)備采用撬裝化，便于裝配運(yùn)輸，可以快速地進(jìn)行工業(yè)化處理，在同等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)下，有著較高的經(jīng)濟(jì)性。

(4)適應(yīng)廣泛性：熱解技術(shù)在含油污泥處理方面，原料兼容性、適應(yīng)性較高，可對(duì)多種石油化工廢料進(jìn)行處理，并達(dá)標(biāo)排放。

通過(guò)青海項(xiàng)目的實(shí)施，可有效降低含油污泥庫(kù)存量，有效處置新產(chǎn)生的含油污泥。同時(shí)，含油污泥處理裝置從污泥中回收污油，實(shí)現(xiàn)變廢為寶。本項(xiàng)目處理后的廢渣可用于井場(chǎng)設(shè)施建設(shè)等，最終實(shí)現(xiàn)含油污泥減量化、資源化、無(wú)害化處置。

4 結(jié)語(yǔ)

文章從含油污泥的來(lái)源、組成及危害分析出發(fā)，探討了典型的石油工業(yè)含油污泥處理技術(shù)。詳細(xì)地介紹了石油工業(yè)含油污泥的相關(guān)處理技術(shù)，在簡(jiǎn)要地對(duì)青海某石化行業(yè)項(xiàng)目進(jìn)行概況后，列舉了項(xiàng)目基于熱解技術(shù)的序批式油泥熱解撬裝設(shè)備在青海典型石油工業(yè)中的應(yīng)用實(shí)例，拋磚引玉，以供參考。