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含油污泥的主要成分
含油污泥会对环境造成二次污染,必须进行无害化处理和资源化利用。针对含油污泥处理现状,分析了国内外处理含油污泥方法上存在的问题,综述了国内外含油污泥的处理技术现状、及含油污泥处理技术的研究进展。资源化利用将成为含油污泥处理技术的发展趋势。
油田含油污泥的组成成份极其复杂,是一种极其稳定的悬浮乳状液体系,含有大量老化原油、蜡质、沥青质、胶体、固体悬浮物、细菌、盐类、酸性气体、腐蚀产物等,还包括生产过程中投加的大量凝聚剂、缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂等水处理剂[1]。并因其体积庞大,排放后不但占用大量耕地,而且对周围土壤、水体、空气都将造成污染。我国现已对含油污泥的排放加强了重视[2],目前明确规定,肆意排放未经处理的含油污泥将处以1 000元/ m3·d的罚款。这样虽然限制了部分污染物的排放,但仍然不能从根本上解决问题。所以含油污泥的处理是油田需要解决的首要问题。另外,污泥含有大量的病原菌、寄生虫(卵)、重金属、放射性核素等难降解的有毒有害物质,这对人类的身体健康也是一个极大的危害,是导致很多致命疾病的罪魁祸首,可以说是一个隐形杀手,故油田含油污泥已被列为危险固体废弃物。
原油开采过程中产生的含油污泥主要来源于地面处理系统,采油污水处理过程中产生的含油污泥,再加上污水净化处理中投加的净水剂形成的絮体、设备及管道腐蚀产物和垢物、细菌(尸体)等组成了含油污泥。此种含油污泥一般具有含油量高、粘度大、颗粒细、脱水难等特点,它不仅影响外输原油质量,还会影响注水井调剖时的注水水质和导致外排污水难以达标。
含油污泥是石油生产的伴随品,是石油生产的主要污染源之一,也是影响油田及周边环境质量的一大难题。含油污泥中大量的有机物和丰富的氮、磷、硫等营养物质,不加稳定处理的污泥任意排入水体,污泥中的有机物和氨氮将大量消耗水体中的氧,导致水体水质恶化,严重影响水生物的生存,营养物质又会使水体富营养化,在沿海海域造成赤潮和绿潮。除此,不同成分的含油污泥对环境和人类造成的危害是不同的。
在3~6年的油罐定期清洗中,罐底含油污泥量约占罐容的1%左右。罐底含油污泥的特点是碳氢化合物(油)含量极高。据调查测试发现,油罐底泥中大约25%为水,5%的无机沉淀物如泥沙,70%左右为碳氢化合物,其中沥青质占7. 8%,石蜡占6%,污泥灰分含量4. 8%[4]。
炼油厂污水处理场的含油污泥主要来源于隔油池底泥、浮选池浮渣、原油罐底泥等,俗称“三泥”,这些含油污泥组成各异,通常含油率在10%~50%之间,含水率在40%~90%之间,同时伴有一定量的固体[5]。
国内外处理含油污泥的方法一般有:焚烧法、生物处理法、热洗涤法、溶剂萃取法、化学破乳法、固液分离法、焦化法、含油污泥调剖、含油污泥综合利用等[4, 6]。但其中许多方法都存在着一些问题,对于实际应用很不适合。如焚烧法耗能大、易产生二次污染,油资源也没得到回收利用;生物处理法需历时41 d才能将97%的石油烃生物降解,同样油资源也没有得到回收利用;溶剂萃取法存在的问题是流程长,工艺复杂,处理费用高,只对含大量难降解有机物的含油污泥适用;化学破乳法对乳化严重的含油污泥需另加破乳剂和加热;固液分离法对于含油高、污染严重的含油污泥的油回收率低[7]。所以这些方法未能在国内有效地普及应用。故探究含油污泥的处理技术,关键是要找到一种适合本国国情的技术,而不是一味地追求先进、高额的处理技术。在这个原则下,我们首先要了解国外的一些先进技术,然后从这些技术中提炼出在我国可实行的部分来,再与本国的传统处理方法相结合,方可探寻出一种高效且实用性强的处理方法来。
国外对于寻找合适的含油污泥处理技术也走过了漫长的道路,实验了多种处理方法。经萃取分离法能得到可直接利用的原油及有机物,而余下的泥水则返回变为可利用的资源,从而消除了污染,是油田上环境保护的有效措施之一[8]。但是,这种方法存在流程长、工艺复杂、处理费用高的问题,还有待进一步完善。热解吸是一种改型的污泥高温处理方法。即使含油污泥在绝氧条件下加热到水沸点与烃类物质裂解温度之间,然后在闪蒸塔里轻质烃和水通过蒸发冷凝的方式回收;重烃质和无机物以泥浆的形式从分离塔里取出,进行固液分离后将重质烃回收[9,10]。高温处理工艺因为通过冷凝对烃蒸汽加以回收,故不会污染空气。调质-机械分离处理技术在国外已经相当成熟,并且在污泥化学调质方面,发展了一系列新型高效溶剂萃取处理技术的高分子絮凝剂。此工艺是利用破乳剂改变含油污泥颗粒的结构,破坏胶体的稳定性,从而提高污泥的脱水性能,然后利用三相离心机对处理后的污泥进行油、水、泥三相分离[8],处理后原油回收率可达90%以上。热水洗涤法是美国环保局处理含油污泥优先采用的方法。法国、德国的石化企业多采用焚烧的方式,灰渣用于修路或埋入指定的灰渣填埋场,焚烧产生的热能用于供热发电[11,12]。
含油污泥还可能主要来源于接转站、联合站的油罐、沉降罐、污水罐、隔油池底泥、炼厂含油水处理设施、轻烃加工厂、天然气净化装置清除出来的油沙、油泥,钻井、作业、管线穿孔而产生的落地原油及含油污泥[3]。油品储罐在储存油品时,油品中的少量机械杂质、沙粒、泥土、重金属盐类以及石蜡和沥青质等重油性组分沉积在油罐底部,形成罐底油泥。此外一次沉降罐、二次沉降罐、洗井水回收罐的排污也可产生含油污泥。