随着石油化工的快速发展，石油与环境之间的矛盾越来越突出。近几年，随着延长石油不断发展壮大，2015年油气产量已经达到了1400万t以上，加工原油1200万t以上，在石油开采和炼制过程中产生的各类含油污泥达15万t以上。这些污泥组成成分极其复杂，含有大量的老化油、蜡质、胶质和沥青质，其稳定性高，处理难度大，若不加以处理直接排放，不仅会对周围土壤和水体等造成严重污染，而且极大浪费了有限的石油资源。尤其是陕北地处黄土高原，气候干旱缺水，生态环境脆弱，含油污泥带来的环境污染问题更加严重。

近几年，随着国家环保政策的不断深化，国内各主要石油生产及石油化工企业、大专院校等研究部门均加强了含油污泥处理技术研究与应用。如邓皓等利用水泥窑系统的高温煅烧功能，将含油污泥中的无机矿物质和矿物油作为水泥生产的原料和燃料，同时还可将有害有机物彻底分解，实现了含油污泥的资源化利用和无害化处理。王志强等将含油污泥与煤按一定质量比混合制成煤球，燃烧性能得到明显改善，同时也达到了在链条炉中燃烧的要求，实现了含油污泥的资源化利用。赵瑞玉等将正已烷、混合环烷烃和醇醚混合物复配，制得一种高效、低毒和环境友好的萃取剂，通过水辅助萃取法较好的实现了含油污泥中原油的回收。含油污泥减量化、无害化和资源化处理成为污泥处理技术发展的必然趋势。

本文针对延长油田含油污泥处理现状，分析研究了延长油田含油污泥的特性，开展了“筛分流化-化学调质-机械分离”处理工艺技术的研究，并开展了现场应用试验。

1 延长油田含油污泥来源及性质

1.1 含油污泥来源

油泥产生于石油开发、运输、炼制的整个过程。

1.1.1 原油开采过程

该类油泥主要来源于地面采油污水处理系统产生的油泥和在钻井、作业、管线穿孔时产生的落地油泥，一般具有含油量高、粘度大、脱水难等特点。

1.1.2 油田集输过程

该类油泥主要是指油罐、沉降罐、接转站、洗井水回收罐、隔油池产生的油泥。此类油泥成分复杂，含有大量的老化原油、蜡质、沥青质等，以及污水处理过程中加入的絮凝剂、杀菌剂和缓蚀阻垢剂等。

1.1.3 炼化过程

该类油泥主要是指隔油池和原油罐的底泥，以及浮选池的浮渣等。

1.2 含油污泥组成及性质

由于含油污泥的来源不同，其组成和性质也各不相同。延长油田开采过程中产生的含油污泥其含油率较高，含水率较低，污泥的可压缩性能差、相对密度高、粘度大。

1.3 含油污泥中原油族组分

油泥中原油的族组分含量与环境友好性有着密切联系，因此分析检测了含油污泥分离出原油的族组分含量，其结果见表2。从中可以看出，油泥中原油的主要成分是饱和烃与芳香烃，而芳香烃具有较高的毒性，因此，长期堆放油泥会对周边的土壤和水体产生严重污染。

1.4 含油污泥中原油的元素

含油污泥分离出的原油可以进行资源再利用，原油中C、N、S含量是衡量产品质量的重要指标，含油污泥中原油的主要组成元素是C，占元素总量的82%～86%，N、S含量相对较低。

2 实验部分

2.1 材料与仪器

油泥分离剂（自研）；阳离子聚丙烯酰胺（分子量1200万）；四氯化碳，光谱纯；石油醚，分析纯。

JLBG-129红外分光测油仪；TDL-40B型离心机；HH-S8数显恒温水浴锅；JJ-1精密增力电动搅拌器。

2.2 分析方法

本研究以含油量为主要分析评价指标，含油量参照国家环境保护标准《水质石油类和动植物油类的测定红外分光光度法》（HJ637-2012）进行测定。

3 含油污泥处理工艺流程

本工艺系统主要由油泥预处理系统、油泥分离系统、污泥脱水系统和油水分离系统组成。

3.1 油泥预处理系统

由于含油污泥具有来源广、成分复杂的特点，因此含油污泥在进入调质设备之前，必须辅以预处理将少量的固体杂质从油泥中去除，保证其处理效率。另外，在该工序中，通过蒸汽加热，可将油泥升温至60℃左右，并将油泥硫化成可流动状态。收集来的油泥一般具有较高的含水率和含油率，通过沉降除油处理，可以将上层的浮油提前收集，有助于减少后续处理负荷，提升处理效果。

3.2 油泥分离系统

实现油泥分离的关键之一是使吸附油解吸或破乳，为促使原油从泥砂表面分离，需对油泥进行调质处理，为原油从泥砂表面脱附创造更好的条件。含油污泥分离系统用来接收从预处理装置处理后的液态含油污泥，其顶部设有搅拌器，可对在罐入口处加药后的油泥进行搅拌匀化，进一步增强油和泥的脱附，有利于后续的离心处理；罐内还设有加热盘管，用于将油泥加热到60℃左右，从而增强油和泥的分离效果。经调质后的油泥，在罐内沉降一定时间后，罐体上部的浮油会从溢流口流出，直接进入油水分离系统进行分离，罐底沉降分离的污泥输送至污泥脱水系统进行离心分离。

3.3 污泥脱水系统

含油污泥经过调质分离后，使污泥的脱水和沉降性能得到了显著改善。处于乳化状态的原油在破乳剂的作用下，突破了油粒间的乳化膜，相互凝聚为较大的油粒，但难以直接与水、泥脱离，因而需要进入脱水系统进行油、水、固三相分离。该部分为油泥处理的核心部分。

3.4 油水分离系统

油水分离系统主要依靠油水的重力作用进行分离，并利用分离罐内的隔板将沉降后上层原油溢流到回收区外输；下层分离出的污水进入污水回收区，用作回掺水循环利用。

4 工艺运行参数优化

为了确保现场处理工艺最终的处理结果，首先在室内进行药剂用量的优选和设备运行参数的优化试验，用于指导现场生产装置的稳定运行。

4.1 药剂用量对剩余含油量的影响

油泥分离剂可投加在调质罐内，用以破坏油水界面，降低油水界面张力，使界面膜的黏度下降，利于油水破乳达到油水分离的目的。实验针对来源相同而含油率不同的含油污泥，在60℃温度下，考察药剂用量对剩余含油量的影响。

由考察结果可知，当油泥含油率一定时，随着分离剂用量的增加，污泥的清洗效果越好；初始的含油率越高，所需要的分离剂用量越多，当分离剂用量达到一定量后，药剂的破乳效果基本稳定。这是因为油泥分离剂可吸附到油-水界面，破坏原有的油-水界面保护层，此时油水界面张力随着药剂浓度的增加而迅速下降，从而使油粒相互靠近并聚结变大，最终实现油水分离；但当分离剂浓度过高时，油-水界面的吸附趋于饱和，分离剂会在油-水相聚集形成胶束，反而使界面张力上升，分离效果变差，剩余含油量略有增大。因此，污泥含油率为5%～30%时，最佳的药剂用量为10～20g/kg，现场可根据实际情况适当调整加药量。

4.2 含油污泥调质温度对剩余含油量的影响

为了提高含油污泥的调质效果，需要对调质罐中油泥继续进行加热。实验针对来源相同而含油率不同的含油污泥，在分离剂用量为10g/kg条件下，考察调质温度对剩余含油量的影响。

由考察结果可知，调质温度越高，调质效果越好，这主要是因为原油的黏度随着温度的升高而降低，流动性也随之增大，油水密度差变大，脱出的原油以小油粒形式不断上浮；同时，在较高温度时，原油在泥砂表面的润湿角较小，原油更易从泥砂表面剥离。但当温度过高（＞65℃）时，处理药剂活性降低，且能耗也较高，同时原油中的低碳有机物也易挥发，污染环境。因此，从处理效果、经济和环境方面考虑，选用60℃为最佳处理温度。

4.3 离心机转速对剩余含油量的影响

实验选择同一调质罐内调质好的含油污泥，调整离心机转速，让污泥在不同的转速下进行离心处理，对离心分离出的泥样进行含油量检测。

由监测结果可知，当离心机转速低于3000r/min时，离心分离后的污泥中的含油量较高，当离心机转速高于3000r/min时，分离效果变好；之后继续增加离心机的转速，离心分离后的污泥中剩余含油量继续下降，但变化不大。考虑到随着转速的升高，离心机的轴瓦温度也随之升高，因此从安全和分离效果考虑，离心机的最佳转速设定在3000～3200r/min。

4.4 絮凝剂用量对剩余含油量的影响

絮凝剂投加在两相离心机前，便于固液分离。实验选用带正电和分子量高的阳离子聚丙烯酰胺作为絮凝剂，该絮凝剂可与体系中带负电的微粒发生电荷中和、吸附以及架桥作用，从而使微粒脱稳、絮凝，实现固液分离。在其他参数不变的情况下，加入不同量的阳离子聚丙烯酰胺，以剩余含油量为考察标准，优化阳离子聚丙烯酰胺的投加量。

由考察结果可知，当被处理的污泥含固率增加时，要保证离心分出的污泥效果，即含油量较低，絮凝剂的投加量也应随之增加；而当投加量到2.5g/kg以上时，处理效果变化不明显，甚至变差。因此，污泥含固率为1%～5%时，最佳的絮凝剂用量为1.5～2.5g/kg，现场可根据实际情况适当调整加药量。

5 现场应用

在对相关工艺参数优化的基础上，开展了现场应用试验。整个油泥处理设备主要由预处理系统、油泥分离系统、油水分离系统、污泥脱水系统、蒸汽加热系统及加药系统等组成。具有如下特点：①适用范围广，抗冲击能力强，可用于油气田各类含油污泥的处理；②处理能力10000t/a，每天可24h连续运转；③自动化程度高，设备运行、加药系统均可实现手动/自动操作，全程在线监测；④设备运行稳定，处理后污泥连续稳定达标。

设备调试运行6个月，对其运行结果进行测试跟踪。由测试结果可知，处理后污泥的剩余含油量低于20g/kg，含水率低于70%，达到了国内外含油污泥处理标准要求。

6 结论

针对延长油田含油污泥，分析研究了油泥的组成及性质，开展了含油污泥处理工艺技术的应用研究，并室内探索了最佳工艺运行参数，当油泥分离剂用量为10～20g/kg，调质温度为60℃，离心机转速为3000～3200r/min，絮凝剂用量为1.5～2.5g/kg时，含油污泥经筛分流化-化学调质-机械分离工艺处理后，污泥的剩余含油量可小于20g/kg；在此基础上，进行了现场应用试验，处理后污泥含油量小于20g/kg，含水率低于70%，达到了国内外含油污泥处理标准要求，该研究较好地解决了含油污泥污染问题，为国内含油污泥治理提供了技术借鉴。