
1 国内外油泥处理现状
1.1 油泥来源及基本性质
含油污泥是一种成分复杂、化学性质稳定的棕黑色粘稠状固体废物,来源于原油开采、油田集输和炼油厂污水处理过程。总体上,含油污泥中含油率为10%~50%,含水率40%~90%。目前,我国含油污泥年产生量达300多万t,仅大庆、胜利、辽河三大油田年产含油污泥约200万t,新疆油田年产4万~5万t,堆存量约22万t。近年来研究人员开展了大量含油污泥处理技术的研究,但多是从末端治理的角度出发,资源化利用程度较低。
1.2 国外油泥处理现状
随着原油资源开发力度的不断深入,产生的固体废物也在不断增大,国际上对固体废物的综合治理规模也在不断扩大。发达国家从20世纪80年代就开展了对含油固废处理的研究,试验了多种处理方法:
(1)萃取分离法。利用特定有机溶剂将油泥中的油萃取出来,是国外已成功应用的一种油田污泥处理方法,将有机污染物质转变为可利用的资源,并解决油田含油污泥的环境污染问题,这种方法由于成本高、工艺复杂,还没有广泛应用于含油污泥的处理。
(2)生物处理技术。作为一种处理效果理想、运行安全、投资少的处理工艺,正在被国外各大炼油厂研究和采纳,目前主要有地耕法、堆肥法、生物反应器法等。一般是通过一定的前处理工艺(有的采用加入有机溶剂进行萃取,有的加入表面活性剂分离)回收大部分原油,然后利用生物处理油泥砂,是目前比较有效的一种含油污泥处理技术,也是今后发展的方向之一。
(3)超声脱油技术。利用超声波机械振动、声空化等作用破坏含油污泥的结构,降低污泥中污油的黏度,减小污油与泥土的黏附作用,实现破乳,从而将污油、水、泥土彻底分离,此技术操作简单,有很大的应用潜力。
1.3 国内油泥处理现状
我国大庆、胜利、辽河、大港等油田较早就开始对含油污泥的处理技术进行研究,主要采用的方法有:
(1)油泥调剖回注技术。针对油含量少的油泥进行处理,应用于油田注水井调剖,取得显著效果。
(2)热萃取-脱水油泥处理技术。此技术由抚顺石油化工研究所开发,并成功应用到中国石化洛阳分公司处理炼油厂含油污泥近千吨。
(3)油泥焚烧技术。主要用于处理炼油厂污水处理后产生的含油污泥,我国大多炼油厂都有污泥焚烧装置,如湖北荆门石化厂、长岭石化厂采用的顺流式回转焚烧炉,燕山石化采用的流化床焚烧炉。含油污泥焚烧技术成熟,处理规模不限,我国大多数炼油厂都建有焚烧处理装置。
2 油田油泥处理技术
2.1 预处理-调质-离心处理工艺技术
在国外的炼厂落地油、钻井废液、罐底油泥等含油废弃物的处理中,大部分采用预处理-调质-机械脱水的处理工艺,处理后的污泥大部分可以直接铺路或者垫井场(污泥中的含油量≤2%),含油量2%~5%。
2.1.1 技术原理
由于含油污泥黏度高、过滤比阻大、质软,另外大部分含油污泥含水率较高,在进入许多处理工艺前需要进行脱水减容;在进行离心脱水时,因其黏度大、乳化严重,固-固粒子间黏附力强和密度差小等原因导致分离效果差。因此,在污泥脱水减容前,需要进行污泥筛分,对于含水率低的落地污泥等需要进行流化,然后再进行调质。通过调质使流化的含油污泥实现油-水-固(无机固体)的三相分离,关键环节是使其中黏度大的吸附油解吸和破乳。
2.1.2 关键设备
该技术的关键设备是机械脱水及分离设备,目前国内主要使用的机械脱水设备是板框压滤机和带式压滤机,而国外广泛使用的是带式压滤机和卧式螺旋卸料沉降离心机,其中三相卧螺沉降离心机集污泥浓缩、油水分离于一体,是今后含油污泥处理设备的发展方向。
卧螺离心机的工作原理如下:转鼓与螺旋以一定差速同向高速旋转,物料由进料管连续引入输料螺旋内筒,加速后进入转鼓,在离心力场作用下,较重的固相物沉积在转鼓壁上形成沉渣层。输料螺旋将沉积的固相物连续不断地推至转鼓锥端,经排渣口排出机外。较轻的液相物则形成内层液环,由转鼓大端溢流口连续溢出转鼓,经排液口排出机外。
2.1.3 应用现状
大庆油田2007年在采油四厂新建设计处理量为10t/h的杏北含油污泥处理站1座,污泥处理站占地约7100㎡,运行时间为每年5-10月,设计运行机制为24h连续运行。该工程采用筛分流化-调质-离心处理工艺。
2.2 焚烧技术
2.2.1 技术原理
焚烧是将有固定含水率的含油污泥送入焚烧炉内,通过高温燃烧使其成为稳定的残渣。污泥焚烧的对象主要是脱水泥饼,污泥脱水后的滤饼含水率仍达60%~80%,干燥处理后污泥含水率可降至20%~40%,焚烧处理后含水率可接近0,体积很小,便于运输与处置。
2.2.2 关键设备
污泥焚烧炉种类很多,主要有固定床式炉(方箱炉)、立式多段炉(耙式炉)、卧式回转炉和流化床焚烧炉等。
我国绝大多数炼油厂都建有污泥焚烧装置,采用较多的是污水处理厂的含油污泥,长岭石油化工厂采用的顺流式回转焚烧炉,燕山石化公司炼油厂采用的流化床焚烧炉等在处理含油污泥方面都取得了良好的效果。
2.2.3 应用现状
胜利电厂焚烧炉是面向全油田的一座油泥砂焚烧处理站,目前已经具备年焚烧60万t/a的能力,经二期扩建后,可达到120万t/a,基本满足油田油泥砂的处理需要。
3 含油污泥处理相关标准
3.1 国外含油污泥处理标准
目前,世界各国对含油污泥的处理和处置要求越来越高,由于各地的地质和地理条件差异很大,土壤对油类有机物的耐受程度相差也很大,所以目前对于含油污泥及土壤中的油含量指标世界各国并没有统一的标准,现有的指标均是各国或各州政府或环保部门根据本地区的实际情况确定的。
不同国家对处理后含油污泥中的含油量要求如下:
国别 | 土壤中含油量的要求(质量分数,%) | |
填埋处理 | 筑路、铺路 | |
加拿大 | ≤2 | ≤5 |
美国 | ≤2 | ≤5 |
法国 | ≤2 | - |
3.2 国内含油污泥处理标准
我国在污泥处理处置的标准规范方面的发展比较滞后。目前,针对固体废物我国出台了《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》,并在此基础上制定了《国家危险废物名录》和《危险废物鉴别标准》,且对危险废物的处置给出规定,制定了GB 18598-2001《危险废物填埋污染控制标准》和GB 18484-2001《危险废物焚烧污染控制标准》等,在这些标准和法规中,将含油污泥归类为危险固体废物,并明确规定必须对其进行无害化处理,但是并没有对含油污泥中的含油量提出量化指标。按照GB 4284-1984《农用污泥中污染物控制标准》,为防止污染,污泥中矿物油容许量不得超过3000mg/kg。
国务院《排污费征收管理条例》(国务院令第369号)规定,每吨油泥砂将征收1000元的排污费。我国针对油罐清洗的相关技术规范有行业标准SY/T 6696-2007《储罐机械清洗作业规范》和石油专用标准SH 0164-92《石油产品包装、储运及交货验收规则》。