2、脱水泥饼的热处理和热解吸技术 热处理和热解吸技术是 90年代初国外迅速发展并获得应 用 的 工 艺 。 主 要 有 包 含 低 温 （ 107 － 204℃ ） — 高 温 （357－510℃）加热蒸发—冷凝步骤的含油污泥处理工 艺、利用锅炉排放热废气干燥含油泥饼及热解吸工艺。 热解吸工艺是在一个装有叶片转子的反应器中，把污泥 从299℃加热至399℃，并通入蒸汽，使烃类在复杂的水 合和裂化反应中分离，并冷凝回收。这些工艺都能从泥 饼中回收油，并使泥渣达到直接填埋的要求。

　　无害化处理含油污泥是利用不同性质的化学物质对含油污 泥进行物理化学固化处理，使其具有一定的机械强度，并 且在任何环境条件下，所有有害成分不再析出污染环境。 选择有效的分水剂是含油污泥处理工艺成功的关键，利用 分水剂可以脱出污泥体系中存在的四种不同形态的水：

　　含油污泥的组成成分极为复杂，一般由水包油、油包水 乳状液以及悬浮固体杂质组成，是一种极其稳定的悬浮 乳状液体系。水合、带电性造成了稳定的分散状态，有 一层或几层水附于表面而造成了使颗粒相互结合的障碍， 同时污泥颗粒一般都带负电，故含油污泥中大多数颗粒 是相互排斥而不是相互吸引。由于其固相含量低，含水 率高，因而体积庞大。

　　污泥的含水率变化较大，底部沉积的不流动的污泥， 平均含水率为75.25%，其密度为1.088g/cm3；排放时 的污泥含水率在90%-95%左右。

　　污泥中的油一般可分为可浮油、乳化油、溶解油等，这 是使含油污泥粘度大，难于脱水处理的主要原因。 一般来说，污泥中含油量可达 30%。然而污水处理工艺 的不同，含油率也不会有很大的不同。例如在沉降罐中 加入净水剂， 对悬浮物的去除有显著的效果，对各种油/ 水形成的乳化油也有显著的破乳作用，达到油、泥的共 沉，因而将乳化油转移到了污泥中，这种污泥一般含油 量较高。而采用“先除油，后除渣”的水处理工艺，可 从源头上减少含油污泥的含油量。

　　固化剂的作用是将含油污泥中的有害物质（污油、有害气 体等）固定或锁在惰性物质中，经稳定化和固化使有害物 质渗透性和溶出率大大降低，并形成一定的机械强度，便 于排放，不泄漏污染，从而达到环保要求。固化剂是一种 气硬性材料，当与含油污泥接触反应后形成可塑性，但在 较短时间内又失去塑性，逐步形成坚硬的固体。固化剂通 过化学反应将含油污泥中的有害成分吸收稳定在固化剂的 晶体中，再由吸油剂及分水剂的综合作用，完成对含油污 泥的无害化处理。

　　不管现行的那一种方法，其根本着眼点都是视含油污泥为 废弃物，或仅仅着眼于利用其自身的燃烧热，而忽视了废 物处理的最高原则：此废物为彼资源，即含油污泥的资源 性。事实上，含油污泥不仅含有一定的有机物、燃烧热， 更重要的是其在产生过程中使用了大量絮凝剂，因而含有 大量的絮凝剂成分。换言之，含油污泥不仅仅含有一定的 热能，而且资源性非常丰富，是生产或回收絮凝剂的良好 原材料。 因此，研究开发一种能够综合处理和利用含油污 泥、从根本上解决含油污泥对环境的污染且变废为宝的技 术是国内各油田迫切需要解决的问题。

　　(1) 间隙水：是固形物质粒子中间包含的水，约占污泥水分的 70%，比较容易脱出； (2) 表面吸附水：是浮着于固形粒子表面并随粒子移动的水， 约占污泥水分的5%，需要一定的机械能才能脱出； (3) 毛细管结合水：在固形粒子间形成一些小毛细管，这种毛 细管有裂纹形和楔形两种，并且充满整个间隙内，约占污 泥水分的20%。排除这部分水需要消耗大量的机械能； (4) 内部水：指微生物细胞内的水和絮体连段上的吸附物水化 水。该部分水单靠机械方法不能达到排除的目的，需采用 生物化学法、冷却法破坏细胞膜才能排除。该部分水约占 污泥水分的5%。

　　1、含油污泥的主要成分 含油污水本身成分较为复杂，含有大量的老化原油、蜡、 胶质、固体悬浮物、细菌、盐类、酸性气体、腐蚀产物 等。在污水处理过程中还投加了大量絮凝剂、缓蚀剂、 阻垢剂、杀菌剂等水处理药剂。因此，不同的污水水质、 处理工艺和药剂，含油污泥的排出量和物性差异较大。 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，还导致注水水质和 外排污水难以达标。

　　随着国内油田的不断开发，采出污水量急剧增加，由之 产生的含油污泥量也急剧增加，其总量已达100万吨/年以 上，这些污泥不仅含油，而且含有各种油田助剂成分， 自然条件下完全分解需要上百年时间，不仅直接占用土 地与空间，而且严重污染了空气、土壤和地下水，在一 定程度上制约了国内油田生产的发展。为了解决这一生 产难题，国内外耗费了大量人力、物力，相继研究实验 过焚烧、固化、地耕法等处理方式， 但到目前为止还没 有研发成功一种适用于含油污泥处理的经济而又有效的 方法。

　　2、污泥的危害 (1) 含油污泥的存在使回注水中悬浮物含量严重超标，堵塞 地层，造成油层吸水能力下降，注水压力不断升高，同 时，使水井增注措施（主要是酸化）有效期下降，增加 处理费用和工作量。 (2) 为确保注水水质，防止悬浮物在系统中恶性循环，每天 被迫外排大量的污水，既造成了水资源浪费，又污染了 环境。 (3) 由于大颗粒在沉降罐、净化污水罐、污水池中不断沉积 使清罐周期缩短，清出的大量污泥含水率高，无处堆放， 污染环境，增加了成本投入。

　　1、含油污泥的机械脱水技术 经重力沉降脱水后的含油污泥是黑色粘稠状液体（含水率 一般小于96%），称为污泥浓缩液，每个站的年产量往往 达万吨以上，必须进行机械脱水减容。污泥脱水前，须进 行调质。 (1) 污泥的调质 污泥脱水过程实际上是污泥的悬浮粒子群和水的相对运动， 而污泥的调质则是通过一定手段调整固体粒子群的性状和 排列状态，使之适合不同脱水条件下的预处理操作。污泥 调质能显著改善脱水效果，提高机械脱水性能。

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　　3、脱水泥饼的生物处理技术 据文献报道，如进料中的碳环化合物、芳烃和油的浓 度控制在合适范围内，则生物处理的运行成本比焚烧 处理费用低40%；只要在生物反应器内保持合适的pH 值、足够的溶解氧和营养盐浓度以及良好的混合状态， 绝大多数有机物都能被降解，而逸出的少量有机物也 容易用活性炭吸收。 下图为某炼油厂的污泥生物处理系统示意图：

　　含油污泥中水一般可分为四种：游离水、絮体水、毛细 水、粒子水。存在于污泥絮体空隙之间的游离水，借助 于污泥固体的重力沉降可部分分离出来，絮体水藏于絮 体网络内部，只有靠外力改变絮体结构才能部分分离； 毛细水粘附于单个离子之间，必须施加更大外力，使毛 细孔发生变形才能部分去除；粒子水是化学结合水，需 要通过化学作用或高温处理，改变污泥固体的化学结构 和水分子状态，才能将其去除。

　　调质方法的选择应在测试含油污泥性质的基础上进行。在 含油量大于 10%时，易用亲水性表面活性剂；含油量大于 4%时，易用亲油性表面活性剂。使用前者时，分离后水和 固体在下层，而油在上层；用后者时，下层为含油固体， 而上层为水（水层中均含有可溶性油和乳化油）。

　　要使含油污泥的机械脱水效果好，还应按具体情况和要求 选择污泥脱水机械和设计脱水系统，包括污泥性质的测试、 脱水机械及其参数的选择等。目前使用的脱水机械主要有 带式压滤机和卧螺旋沉降式离心机和叠片式离心机。

　　含水50%的泥饼被输送到一台生物反应罐中。罐内通入氧或 空气，同时进行机械搅拌，并不断加入氨和磷酸等营养物质， 以促进好氧微生物的生长，使其最终转化为二氧化碳和水， 处理后的残液进入罐中浓缩，在加入石灰后，再次进行离心 脱水，最终泥饼能直接填埋。该技术处理效果好，作业安全 （常温常压），经济合理，在提高氧利用率、降低药品消耗 和改进泥饼脱油效果等方面仍有降低成本的潜力。 生物处理法需将含油污泥混以松散剂、肥料和培菌液，经常 翻动并自然通风，历时41天才能将97%的石油烃生物降解， 该方法的缺点是处理周期长，油资源不能得到回收利用。

　　含油污泥主要产生于油田和炼油厂。目前油田开采大部分是采用早 期注水保持地层压力的方法。随着油田的深度开采，采出油中含水 量越来越高，因而，在进行原油脱水中，原油脱水罐、贮油罐、污 油罐等底部存在大量含油污泥，同时，在油田、炼油厂的附属污水 处理场（如隔油池底，浮选池，曝气池等）也存在大量的污泥。

　　4、含油污泥固化处理 固化处理是通过物理化学方法将含油污泥固化或包容在惰性 固化基材中的一种无害化处理方法，以便运输、利用或处理。 这种处理方法能较大程度地减少含油污泥中有害离子和有机 物对土壤的侵蚀和沥滤，从而减少对环境的影响和危害。由 于这种方法是取代回填的一种更易为环境所接受的方法，对 于含油量低的含油污泥（如钻井含油污泥）一般多用此方法。

　　要通过调质—机械脱水使含油污泥实现油—水—固（无机 固体）的三相分离，关键是使其中粘度大的吸附油解析和 破乳。为促使油从固体粒子表面分离，加入合适的电解质 可增加系统的电荷密度，使它们取代油组分优先吸附在粒 子表面，并使粒子更分散，为油从固体颗粒表面脱附创造 更好的条件。通过投加表面活性剂、稀释剂（葵烷等）、 电解质 (NaCl溶液 )或破乳剂（阴离子或非离子）、润湿剂 （可增加固体微粒表面与水的亲和力）和pH值调节剂等， 并辅以加热减粘（最佳为 50℃以上）等调质手段，实现 水—油—固三相分离。

　　含油污泥和一般污泥的可滤性比较 污泥名称 比阻/（cm/kg） 含油污泥 1000 一般污泥 25

　　用投加絮凝剂的化学调节法，就能使一般污泥中的悬浮微 粒凝聚并顺利进行脱水。但对于含油污泥来说，还必须加 上破乳剂和加热等其它强化手段。

　　含油污泥调质方法的选择要考虑以下三个问题：①含油 污泥的性质和特点；②要适应所有脱水机械的性能；③ 脱水泥饼如何处理或利用。 含油污泥调质分为两个步骤：首先以适当方式投加石灰、 煤粉等固体粉末调节剂，并混合均匀；其次再投加有机 絮凝剂，这样才能顺利进行含油污泥的脱水。 用硅藻土、石灰和飞灰等微细粉末作为调节剂，可以使 变形的含油污泥粒子形成有刚性的污泥骨架，使泥饼呈 毛细结构，从而提供更多的微细水流通道。此外，这些 固体粉末调节剂还能增加污泥粒子和水相的密度差，有 利于机械脱水。

　　含油污水中的污泥，主要来自于地层，其中有一部分可能是在钻井 和井下作业过程中留下的泥浆，有些是由于地层出砂造成的，也有 一些在污水处理过程中加入药剂后形成的沉积物，其中相当一部分 是污水系统中的腐蚀产物。原油开采过程中，储层中微小颗粒与采 出液一起进入地面处理系统，是采油污水中产生污泥的主要来源， 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 产物和污垢、细菌等组成了含油污泥。

　　由于含油污泥粘度高，过滤比阻大，多数污泥粒子属 “油性固体”（如沥青质、胶质和石蜡等），质软。随 着脱水的进行，滤饼粒子变形，进一步增加了比阻。而 且在过滤过程中，这些变形粒子极易粘附在滤料上，堵 塞滤孔；在离心脱水时，还因其粘度大、乳化严重、 固 — 固 —液粒子间粘附力强和密度差小等原因导致分离 效果差。 Jonathan Zall 等人曾分别研究过一般市政污水 处理厂的污泥和含油污泥的过滤脱水性能。他们测定了 含油 3% ，含总悬浮固体 4% 的含油污泥（浮渣）和含总 悬浮固体 1%－ 2%的一般污泥的比阻和可压缩系数，证 实含油污泥与一般污泥相比，其比阻大 40 倍，其可压缩 性系数大20倍，如表所示。

　　固化中所用的化学固化剂分为有机和无机两大类，有机系列 包括脲醛树脂、聚酯、环氧乙烷、丙烯酰胺凝胶体、聚丁二 烯等，无机系列有玻特兰水泥及磷石膏等。

　　根据不同油田含油污泥的特性，投加合适的浓缩剂静置沉 降脱水，使含油污泥含水由 99%降至 90% 以下，经离心脱 水将污泥含水率降至 50%－60%后，再采用物理化学分水化学固化技术进行固化处理，达到无害化的目的。无害化 处理工艺流程：

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