1 引言

含油污泥主要是石油勘探开发和石油化工行业产生的油泥、油砂（其中颗粒粒径大于等于74um的为油砂，小于74um的为油泥），具有产生量大、含油量高、重质油组分高、综合利用方式少、处理难度大等特点。含油污泥若不加以处理，不但污染环境，而且造成资源的浪费。含油污泥一直是困扰油田生产和发展的一大难题。

2 含油污泥的特点和处理现状

2.1 含油污泥的来源

含油污泥的来源主要有3种途径。

2.1.1 原油开采

原油开采过程中产生的含油污泥主要来源于地面处理系统，采油污水处理过程中产生的污泥，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垢物、细菌（尸体）等组成了含油污泥。

2.1.2 油田集输过程

含油污泥主要来源于接转站和联合站的油罐、沉降罐、隔油池底泥，炼厂含油水处理设施、天然气净化装置清除出来的油砂、油泥，钻井、作业、管线穿孔而产生的落地原油及含油污泥。

2.1.3 炼油厂污水处理场

炼油厂污水处理场产生的含油污泥主要来源于隔油池底泥、浮选池浮渣、原油罐底泥等。

2.2 含油污泥的特点

油田含油污泥的组成成分极其复杂，一般由水包油、油包水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，含有大量的老化原油、蜡质、沥青质、胶体、固体悬浮物、细菌、盐类、酸性气体、腐蚀产物等，还包括生产过程中投加的大量絮凝剂、缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂等水处理剂。因此含油污泥乳化充分，黏度较大，固相难以彻底沉降，给污泥处理带来很大的难度。

2.3 含油污泥的危害

含油污泥是油田开发和储运过程中产生的主要污染物之一，含油污泥得不到及时处理，将会对生产区域和周边环境造成不同程度的影响：一是含油污泥中的油气挥发，使生产区域内空气质量存在总烃浓度超标的现象；二是散落和堆放的含油污泥污染地表水甚至地下水，使水中COD，BOD和石油类严重超标；三是含油污泥含有大量的原油，造成土壤中石油类超标，土壤板结，使区域内的植被遭到破坏，草原退化，生态环境受到影响。另外，一部分污泥在脱水和污水处理系统中循环，造成脱水和污水处理工况恶化，致使污水注入压力越来越大，损耗能量巨大。由于含油污泥中含有硫化物、苯系物、酚类、蒽、芘等有恶臭的有毒有害物质，而且原油中所含的某些烃类物质具有致癌、致畸、致突变作用，因而油田含油污泥已被列为危险固体废弃物（HW08），纳入危险废物进行管理。

此外，含油污泥对油田生产造成了极大的影响。

（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，增加了处理费用和工作量。

（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。

2.4 含油污泥的处理现状

国内外处理含油污泥的方法一般有焚烧法、生物处理法、热洗涤法、溶剂萃取法、化学破乳法、固液分离法等。其中焚烧法耗能大、产生二次污染、油资源也没得到回收利用；生物处理法需将含油污泥混以松散剂、肥料和培菌液，经常颤动并自然通风，历时41d才能将97%的石油烃生物降解，同样油资源也没有得到回收利用；溶剂萃取法存在的问题是流程长，工艺复杂，处理费用高，只对含大量难以降解的有机物的含油污泥适用；化学破乳法对乳化严重的含油污泥需另加破乳剂和加热；固液分离法对于含油高、污染严重的含油污泥，油回收率低。可见，这些方法由于投资、处理效果及操作成本等原因，未能在国内普及应用。目前，我国含油污泥处理问题一直难以得到有效解决。

3 含油污泥处理技术的进展

3.1 含油污泥调质-机械分离技术

浓缩、化学调节（即调质）、脱水是含油污泥处理系统必不可少的3个环节。高含水量的含油污泥不能直接进行机械脱水操作，必须先进行调质；通过调质-机械分离，使含油污泥实现油-水-泥的三相分离。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的预处理操作。

调质要根据含油污泥的性质、脱水机械的性能和滤饼的后续处理方法等因素选择合适的调节剂。研究发现，无机絮凝剂中，聚合氯化铝（PAC）的效果较好；有机絮凝剂中，阳离子型聚丙烯酰胺（PAM）由于具有正电荷中和与吸附架桥的双重作用，絮凝效果比非离子型聚丙烯酰胺（CPAM）好。有机和无机絮凝剂都有投加量适度的问题，投加量过大会使污泥比阻升高，水分难以去除。经絮凝处理的含油污泥，加入合适的助滤剂CaO可降低污泥的比阻。

脱水的关键是通过解吸附和破乳来降低含油污泥中油的含量。因此，含油污泥的调质，除投加混凝剂、助凝剂外，还必须投加表面活性剂、破乳剂、pH调节剂等，同时辅以加热等强化手段，以改善污泥的脱水性能。Bock等、Srivatsa等、Corti等分别发明了通过调质-机械脱水工艺回收油的专利技术：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、pH值调节剂等，并辅以加热减黏（50℃以上）等调质手段，实现了油-水-泥三相分离。

机械脱水主要技术有真空过滤、加压过滤、滚压过滤和离心过滤，其原理是在过滤介质两面产生压差，使固体颗粒被截留而水分通过。目前国内主要使用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。集污泥浓缩、油水分离于一体的三相卧螺沉降离心机是今后含油污泥处理设备的发展方向。带式压滤机在使用中取得较好的脱水效果，调质污泥依次经过重力区、楔形区、中压区和高压区，先在重力区脱除部分水，接着在楔形区脱去大部分水，进入中压区和高压区，脱除油和水，脱水后的泥饼外运。

调质-机械分离技术是一种比较成熟的含油污泥处理技术，油的回收率较高。由于不同地区含油污泥成分不同，需要药剂和脱水机械相适应，同时要优化药剂的种类、投加数量及脱水机械的运行参数。

3.2 溶剂萃取处理工艺

溶剂萃取作为一种用以除去污泥所夹带的油和其他有机物的单元操作技术而被广泛研究，溶剂包括丙烷三乙胺、重整油和临界液态CO2等。油类从污泥中被溶剂抽提出来后，通过蒸馏把溶剂从混合物中分离出来循环使用。经萃取后大多泥渣都能达到BDAT（美国环保局指定的示范有效技术的处理标准）要求，回收油则用于回炼。

张秀霞等介绍了一种使用三氯甲烷溶剂萃取蒸汽蒸馏处理含油污泥的工艺实验。含油污泥脱水后，自然风干去除杂物，粉碎。用三氯甲烷将污泥溶解，经搅拌和离心后回收萃取液。含有残余重油和溶剂的污泥，进入下一步蒸汽蒸馏处理。该方法可使油泥脱油率高达90%以上，比单一的溶剂萃取和直接蒸馏处理的效果好，但尚未在工厂中得到检验。

3.3 高温裂解工艺

高温裂解技术是指含油污泥在绝氧的条件下加热到一定温度（一般为450℃左右，甚至更高），使烃类物质在复杂的水合和裂化反应中分离出来，并冷凝回收。该工艺对含油污泥处理得比较彻底，处理后的高温污泥含油达0.01%（100mg/kg），可以直接填埋或抛洒。

高温裂解与通常的带压过滤、离心作用和细菌处理等工艺相比具有三大优点：一是由于高温裂解设备与其他工艺的生产设备类似，可利用现有的部分生产设备，经过改造就能满足要求；二是通常的工艺过程，易挥发有机组分会溢出到大气中，而高温裂解工艺通过冷凝对烃蒸汽加以回收，使污泥中的油（烃类物质）回收率较高；三是高温裂解工艺的整个过程是在一个密闭的环境下进行，减少了外围设施受污染的几率，而且占地面积相对较小。缺点是热消耗大，投资较高。

3.4 生物处理技术

目前，生物处理是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。生物处理的主要原理是微生物利用石油烃类作为碳源进行同化降解，使其完全矿化，转变为无害的无机物质（CO和HO）的过程。污油微生物降解可以按过程机理分为两个方向：一是向油污染点添加具有高效油污降解能力、自然形成并经选择性分离出的细菌、化肥和一些生物吸附剂；二是曝气，向油污染点投加含氮磷的化肥，刺激污染点微生物群的活性。

生物处理技术操作方便，作用持久，无二次污染（产物为CO2和H2O），处理成本低，已在国内得到广泛的商业化应用，并将成为未来含油污泥无害化处理的主要方式之一，但目前仍存在着选择合适的菌种困难，处理周期长，对环烷烃、芳烃、杂环类处理效果差，对高含油污泥难适应等问题。

4 新型含油污泥处理工艺

4.1 工艺流程

工艺流程是将污泥送入加热池，在水力搅拌下加入破乳剂进行加热搅拌，加热均化后泵入一级超声波反应器，而将曝气设备安装在反应器中解决了油泥进入反应器后迅速沉降的缺点，使超声波更好地作用在油泥上，提高了除油效率；经过反应分离后的原油通过反应器上部的出油口排出；然后将剩余的油泥混合物在泵入二级超声波反应器再除油；经二次超声处理后除油率能达到90%以上，将二次除油后的油泥泵入离心机进行固液分离，处理出的泥可达标排放或回用，而液体（水、少部分油）直接循环利用。也可将液体送入净化罐利用气浮技术再次进行油水分离，使水能够达标排放。

4.2 工艺特点

4.2.1 超声波技术

该工艺流程主要以调质-机械分离技术和超声技术为核心对含油污泥进行处理。目前应用调质-机械分离技术对油泥进行处理的实例较多，而超声技术在油泥处理上的应用则屈指可数。超声技术具有能耗低、效率高、反应时间短、设备简单、占地面积小等优点而被广泛应用于工业、农业、医学、生物学、化学化工等领域。而近几年对超声波处理含油污泥进行了大量实验，取得了良好的处理效果。

4.2.2 曝气设备和气浮装置

该工艺采用的是独特的曝气设备和气浮装置。曝气设备的风源采用国内先进的ZSLR型罗茨风机供风。释放器正反旋转，形成一个气液强化漩流区，而且是连续进行3次切割碰撞，加速气液面的更新，提高曝气效果。该释放器采用了耐酸碱、抗腐蚀的合成树脂材质，具有抗污染效果好、使用年限长的特点；气浮装置主要特点是采用了高效溶气机，产生的气泡直径在15～40um之间，达到理想气泡的标准，是目前其他各种产气方法难以达到的。此微细气泡附着力强，分离速度快，能够有效地实现液液、固液分离，分离后油的去除率高达95%以上，悬浮固体去除率高达80%以上。出水油含量小于10mg/L，悬浮物含量小于30mg/L。

4.3 超声波处理含油污泥原理

超声波发生器产生的高频震荡信号由超声波换能器转换成高频机械震荡波传播到介质——含有污泥的溶液中，超声波在含有污泥溶液中疏密相间地向前辐射，使液体流动而产生数以万计的小气泡。这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长，而在正压区迅速闭合。在这种被称为“空化效应”的过程中，气泡瞬间闭合可形成超过1000个大气压的高压，就像“小爆炸”连续不断地冲击污泥的表面，使污泥表面上的油迅速剥落，从而达到迅速清洁的目的。

5 结语

国内污泥处理技术尚处于起步阶段，而国外由于其发展较早和环保政策严格，在含油污泥处理技术和工艺方面比较成熟，具有比较丰富的设计和运行管理经验，值得借鉴。

含油污泥的处理工艺多样，各有所长，仅靠单一的处理工艺很难达到环保要求。将各种工艺结合起来，取长补短，是实现含油污泥彻底无害化的发展方向之一。从目前来看，以离心分离技术为核心多种预处理和后续处理技术相结合的工艺比较可行，而超声波技术也将在未来含油污泥处理中发挥更大的作用。