污油泥处理现状与发展前景

2020-07-25颜港归侯保全罗义鹏中国地质大学湖北武汉430074

化工管理 2020年20期

颜港归侯保全罗义鹏(中国地质大学，湖北武汉 430074)

0 引言

含油污泥是指混入原油、各种成品油、渣油等成分的污泥，是一类由油、水、固三相组成的复杂混合物，混合后变成难以处理的较稳定且流动性很差的悬浮乳状的污泥。高含水率、体积大、有毒有害成分含量高、热波性明显是污油泥的主要特点，污油泥包含大量的原油、固体悬浮物、细菌、盐类和腐蚀产物等，其中含油量一般为20%～50%，水含量为30%～80%，不同来源的含油污泥，其性质差异较大，烃类含量和组分也不大相同。目前，我国各大油田污油泥年产生量的总和约占国内原油总产的2%，不同类型的含油污泥总和高达3×106吨。在自然条件下，污油泥中原油类有毒物质会在重力作用下渗透到地表后，易发生土壤板结现象，影响地表植被的正常生长，威胁人类的身体健康。污油泥中的原油含量一般较高，如果不能采取有效手段对其进行回收，将会造成我国石油资源的巨大浪费。

1 国内外油泥无害化处理的现状

目前，国内外的众多学者对油泥资源化、无害化处理的研究进行了深入的探索和研究，形成了一些较为成熟的技术和思路并应用于工业化的实际生产使用中，取得了良好的成果。自20 世纪90 年代初，美国、德国等发达国家针对油泥处理进行了大规模的技术研究和设备开发，并制订了严格的法规，如1990年1 月，美国环保局就在资源保护和回收法令及危险和固体废物修正案上对污油泥进行特殊规定并提出技术处理标准。我国对油泥处理技术的研究起步晚于西方发达国家，目前现有的油泥处理技术与世界先进油泥处理技术存在着不小的差距。

目前国内外处理油泥常见的技术大致可分为的技术大致可分为：萃取法、焚烧焦化法、生物法、调剖处理法、三相分离法、热解法等。

1.1 萃取法

主要运用“相似相溶”的原理，根据含油污泥的成分组成，选用适合的溶剂来提取油泥中的碳氢化合物类物质并收集回收利用，其中萃取剂可以通过蒸馏回收利用，从而达到“变废为宝”的处理效果。萃取法具有耗能低、操作简单、提取效率高等优点，可充分回收利用油泥中的石油类物质。

国内外主要研究成果有：

(1)张秀霞、车承丹等选取氯仿和石油醚作为萃取溶剂[1]，其中这两种萃取溶剂的萃取效果明显，可达90%以上，可充分回收利用油泥中的碳氢化合物类物质。

(2)曾海鳌等将油泥分类成含油量高、含油量高低两种类型[2]，选用汽油和煤油分别进行萃取，结果显示，汽油和煤油对含油量高的油泥的萃取率大于含油量低的油泥的萃取率，其中最高可达到95%。

1.2 焚烧焦化法

焚烧焦化法主要适用于含油量高的油泥，具体可以分为如下步骤：

(1)对含油污泥进行干燥脱水处理。其目的在于降低油泥的含水量，减少油泥的粘度，方便下一步固化处理。

(2)添加固体参和料，加工制造成仿煤燃料，从而进行固化处理。其目的在于增加油泥的孔隙率，使其能够在焚烧炉中燃烧充分，释放能量。

(3)放入焚烧炉中焚烧焦化处理，回收利用油泥中的热能与液相油品。其目的在于除去油泥中的可燃物质如石油碳氢类化合物，对油泥中重质油进行高温热裂解处理成低分子液相油品(如汽油、柴油等)。

(4)烟气净化处理与卫生填埋。其目的在于处理焚烧炉产生的大量尾气防止污染空气，对焚烧处理后残余的固体废弃物通过固结处理进行卫生填埋防止污染。

焚烧焦化法基本实现了油泥的资源化利用，具有减容性好、有毒有害物质处理彻底、适合大规模的高含油量油泥的处理等优势。

1.3 生物法

生物法主要适用于对含油量较小的油泥处理，一般为含油量小于5%的油泥，通过在油泥中接种嗜油菌并培养，使其大量繁殖，从而对油泥中的石油烃类碳源有机质进行降解，最终完全矿化转变为无害的无机物质，供植物吸收。

在生物法的实际使用过程中，需要加入加氧酶催化，其作用为将分子氧结合到基质中形成含氧中间体最后转化成其他物质。因而，氧含量是影响生物法降解石油烃类的一项重要指标，其变化可以用于表征油泥的降解程度。

1.4 调剖处理法

调剖技术将油泥中的水、油、泥组分和特效添加剂通过化学方法处理成稳定、均一的乳化液，注入到地下油田，在地下水的冲释以及地层中岩石的吸附等作用影响下将乳化体系分解为团粒结构体系，从而提高地下水层的密封性，提高采油的效率。

1.5 三相分离法

目前主要通过化学破乳、气浮分离、离心分离等手段使油泥中的水、油、泥三相分离，分层后处于位于顶部的油相可以回收利用、中间的水相可以在处理后排放、较重的固相会沉在底部通过一定的处理后可用于填埋或铺路。

1.6 热解法

热解是指在惰性气体及一定温度条件下对固废物进行蒸馏、热解、炭化等过程，使固废物分解为可回收利用的低碳烃类燃气、热解油等燃料，通过进一步加工可以成为产品销售创造价值。

2 污油泥处理技术的前景

每种处理技术都有其优势，但同时也具备处理局限性。如萃取法：在大规模油泥处理过程中，所需大量的萃取溶剂从而价格昂贵，且容易造成二次污染；焚烧焦化法：投资成本高，容易造成“资源”的浪费；生物法：周期长，不适合用于高含油量、大规模的油泥处理；调剖处理法：油泥普适性不强，技术不够成熟，容易造成二次污染，对地下水流系统影响较大；三相分离法：油泥处理量比较低、分离时间较长；热解法：投资成本高，处理过程复杂。

目前湖南薪火传环保科技有限公司的气化裂解炉技术在医疗垃圾处理上取得了巨大的成果后，经过改进优化，在油泥的预处理过程中添加成本低廉的催化剂后通过气化炉气化裂解可以无害化处理污油泥，其设计发明的气化裂解炉的原理图与实物图如图1。

图1 气化裂解炉

其设计的气化裂解技术主要原理如下：含油污泥中的有机高分子在高温下自供热气化裂解，产生可燃气体与中低分子液相油类，并释放能量，从而创造经济价值；在处理油泥的过程中，可以混合干燥固体废弃物一起气化裂解，提高燃气质量，当油泥湿度过大时，产生的热值偏低气体可混合燃气，在灶台处混合后进行充分焚烧，释放大量热能，可以连接锅炉等设备进行利用。

含油污泥其主要处理过程如下：

(1)将油泥干燥固结处理并添加催化剂；

(2)将固结的油泥放入气化炉内，在气化炉底部点火引燃底部的油泥中有机质使其发生氧化反应放热，保持底部持续送入向上空气；

(3)在温度梯度下气化炉可分成四个层，氧化层、还原层、裂解层、干燥层，其中油泥在裂解层与还原层充分气化裂解，在灶台处燃烧释放热能。底部留下的残渣可以通过浇筑成砖块防止有毒无机物析出，用于建筑使用。

该处理技术成本低廉，操作简单，可以充分回收油泥中的石油烃类物，是一种适合中国国情的技术，其主要的特点如下：

2.1 适用范围广泛

气化裂解技术可以同时处理油泥、生活垃圾、处理医疗垃圾等的废弃物。

2.2 处理规模灵活

气化裂解处理即可以大规模的建厂处理也可以满足就地、即时处理；可以满足在油泥产生的位置就地无害化处理，可以防止在油泥运输、堆放过程中产生污染。

2.3 费用低廉

本技术采用了合适的工艺流程，设计了合理的气化裂解炉结构，在气化裂解炉制造的过程中，只需要常用的钢材焊接处理即可，不需要特效的耐热材料；在运行过程中，充分的运用了油泥中高分子有机质的热值，使其自供热气化裂解，只需要少量的天然气预热到设计温度后即可；燃烧灶产生的尾气经过尘降室、水喷淋等设备后，只需要简单处理，即可直接达标排放入大气中，本垃圾气化处裂解理设备成本和单纯处理过程的成本，均比垃圾焚烧低80%以上。