含油污泥处理技术概述

李雪凝，张付生，刘国良

（油田化学国家重点实验室 中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院，北京 100083）

1 含油污泥的来源

石油工业的作业过程会产生大量的含油污泥。在上游作业中，含油污泥来源包括油井溢出的原油落地形成的含油污泥、原油储罐底部沉积含油污泥和钻井泥浆残留形成的含油污泥［1］。在下游作业中存在很多种类的含油污泥，包括溢出油浆乳化固体；热交换束清洗污泥；油／水分离器的残留物；铁路、卡车或储罐底部沉积污泥；絮凝-浮选单元（FFU）、溶解空气浮选 （DAF）或诱导气浮 （IAF）单元的污泥；井场污水处理厂产生的活性污泥［2］。在中国，石油石化行业含油污泥的年产量预计为300万t，更高的炼油能力会产生更大量的含油污泥，每500t原油加工产生一吨含油污泥废物。本文重点介绍了溶剂萃取法、离心法超声波辐射法等含油污泥处理技术。

含油污泥被国家列入危险固体废弃物（HW08），若得不到及时有效处理，将会对生产区域和周边环境造成不同程度的影响。含油污泥中含有的高浓度有毒物质会对环境造成严重污染，因此，含油污泥处理技术得到越来越多的关注。

2 含油污泥处理技术

2.1 溶剂萃取法

溶剂萃取法主要应用于将半挥发性和非挥发性有机化合物从土壤或水基质中去除。溶剂萃取法的原理是在合适的比例下，将溶剂与油性废物完全混溶，其中的水、固体颗粒和碳质杂质由于不相溶而被萃取溶剂排斥，然后将混合物放入蒸馏装置后从溶剂中分离回收油［3］。

溶剂萃取法的优势是它能将油、水和泥沙彻底分离，而且它是将含油污泥分离成有价值的烃和体积减少的固体或半固体残留物的简单而有效的方法。溶剂萃取过程可以在相对短的时间内完成，并且萃取塔合理的设计增加了处理更大量的含油污泥的可能。在油田大规模应用溶剂萃取法处理含油污泥的一个主要的问题是处理过程中使用的大量的有机溶剂做萃取剂会导致经济和环境问题，这是溶剂萃取法的缺点。

巫树风等［4］针对某炼化企业产生的罐底油泥，进行了不同萃取剂萃取回收油分实验，并比较各萃取剂的处理效果。实验表明，石脑油90～110℃沸程段的馏分油的萃取效果好于其他常用溶剂；在优化萃取工艺条件下，经萃取可分离出大于96%的可萃取油分，罐底油泥中有机物的萃出率可达64%以上，实现了罐底油泥更深程度的萃取和资源化利用。

2.2 离心法

近年来，离心法在油田规模化含油污泥处理中得到了广泛的应用。离心法是将不同密度的组分通过离心力从含油污泥中分离出来。在离心法处理过程中，需要通过增加预处理环节来降低含油污泥的黏度，如添加有机溶剂或破乳剂、蒸汽注入或直接加热来降低设备能耗和提高设备离心性能。［5］

离心法是一种比较清洁、成熟的含油污泥处理技术，它能够高效的从含油污泥中分离出石油。离心法的另一个优点是离心设备通常不占用很多空间。离心法的缺点是高速离心这个过程需要高能耗来产生足够强的离心力以便于从含油污泥中分离油。由于设备高昂的投资成本和离心法的一些限制，离心法的应用还仅局限于小规模应用。此外，用于污泥预处理的张力剂和破乳剂会增加处理成本和环境问题。

2.3 超声波辐射法

超声波辐射法可有效降低油包水乳液的稳定性，从而去除固体颗粒中的吸附物以及分离高浓度悬浮液中的固体或液体，故可以有效分离含油污泥中的石油［6］。当超声波在待处理介质中传播时，会产生压缩反应和释放反应。压缩循环和释放循环反应原理不同，压缩循环在介质中施加正压力将分子聚集到一起。释放循环通过施加一个负压力使分子分散开，并且微气泡在这种负压力下可以产生和生长。当这些微气泡长大到不稳定的尺寸时，它们会产生空化现象，即剧烈破碎并产生冲击波，该反应可以在几微秒内产生极高的温度和压力。这种空化现象可以降低乳状液的黏度，提高乳状液体系的温度，以及增加液相传质强度，从而引起油包水乳状液的失稳，将含油污泥中的石油分离出来。超声波辐射法还能起到超声波浸出的作用，可以穿透到其它分离方法不能达到的多相体系的不同区域。该技术可以使溶剂更容易进入固体孔隙内部，并增加污染物通过固体基质的传质能力，使石油从含油污泥的固体表面脱附，从而提高将石油从含油污泥中分离的效果。

超声波辐射法处理含油污泥的石油回收率受很多因素的影响，如超声功率和强度、固体粒径、初始PHCs浓度、超声频率、超声处理时间、乳状液含水量、温度、盐度和表面活性剂的含量等［7］。超声波辐射法技术是一种可以在较短的时间内处理含油污泥的 “绿色”的处理方法，其优点是油品回收效率高，无二次污染，缺点是该技术的设备和维护的成本较高。

张晓丹等［8］对储油罐罐底污泥进行超声波辐射法处理，实验表明，在超声波功率45W、超声波频率40 kHz、反应温度55℃、反应时间15min的最佳实验条件下，含油污泥除油率为90.52%。张小庆等［9］采用超声波辅助破乳法对安庆石化罐底油泥进行脱水回收原油处理，实验表明，在超声频率28kHz、超声功70W、水浴温度70℃、超声时间15 min、破乳剂加入量50μg／g的最佳超声波辅助破乳条件下，油泥脱水率和原油回收率分别为92.3%和98.5%，比没有超声波辅助的传统破乳法分别提高了25.7%和12.3%。

3 研究展望

含油污泥的产生是石油开发过程中不可避免的问题，并且含油污泥对环境的危害是极为严重的。因此，对含油污泥无害化和资源化的处理是研究的热点问题。本文介绍的溶剂萃取法、离心法和超声波辐射法对含油污泥资源化处理有较好的处理效果，可以推广应用。在未来的研究中，应该重点解决以下问题：降低各油田处理处置含油污泥的经济损失。多数石化企业采用单一简单的处置技术处理含油污泥，如将含油污泥填埋或脱水制成泥饼，造成一定的经济损失。未来应该增加资源化回收处理途径，有效的回收含油污泥中的有价燃料，降低处理含油污泥的经济损失。如何高效、绿色和低成本的处理含油污泥是未来研究的方向。