
1 含油污泥的产生
(1)原油开采过程产生的含油污泥。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含油污泥,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)油田集输过程产生的含油污泥。含油污泥还可能主要来源于接转站、联合站的油罐、沉降罐、污水罐、隔油池底泥、炼厂含油水处理设施、轻烃加工厂、天然气净化装置清除出来的油沙、油泥,钻井、作业、管线穿孔而产生的落地原油及含油污泥。此外,一次沉降罐、二次沉降罐、洗井水回收罐的排污也可产生含油污泥。
(3)炼油厂污水处理场产生的含油污泥。炼油厂污水处理场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,俗称“三泥”,这些含油污泥组成各异,通常含油率在10%~50%之间,伴有一定量的固体。
(4)油库、加油站产生的含油污泥。油品储罐在储存油品时,油品中的少量机械杂质、沙粒、泥土、重金属盐类以及石蜡和沥青质等重油性组分沉积在油罐底部,形成罐底油泥。油库与加油站储放的多为成品油,比如汽油、柴油,许多油库、加油站迫于工作量和安全需要,常年不进行清罐处理,油罐内含油污泥可达几十厘米。
(5)大型钢铁连铸/连轧浊循环废水及其他工业中的油泥。主要的污染物是油和悬浮物,其中较有害的污染物为油泥,该油泥为氧化铁粘附油而形成的团状物。
2 含油污泥特性及危害
2.1 含油污泥的特性
含油污泥主要由各种油、水、机械杂质、化学添加剂等混合组成,是一种极其稳定的悬浮乳状液体系,一般由水包油、油包水以及悬浮固体杂质组成,脱水较难,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凝聚剂、缓蚀剂、杀菌剂等水处理剂。炼油厂含油污泥含有大量苯系物、酚类、芘、蒽等有毒物质,如直接外排,有毒物质会污染水、土壤和空气,恶化生态环境。
2.2 含油污泥的危害
含油污泥会带来直接的环境危害,主要可以分为以下4方面:
(1)造成土壤污染。污泥在土壤中的堆置造成有害成分的聚集,能杀灭土壤微生物,破坏土壤结构,使其丧失腐解能力。
(2)含油污泥在露天堆放过程中,通过水流携带及雨水淋滤,使污泥中的重金属、有机质、细菌及病毒等浸出,污染水体。
(3)造成大气污染。污泥中的有机物通过微生物的分解作用,释放出有害气体、尘埃,加重大气污染;同时,在污泥的焚烧处置过程中也直接导致重金属在大气中释放。
(4)处理及处置费用高。污泥体积大,运输和处置效率低。
(5)含有大量的病原菌、寄生虫(卵)、重金属、放射性核素等难降解的有毒有害物质,这对人类的身体健康也是一个极大的危害,是导致很多致命疾病的罪魁祸首,可以说是一个隐形杀手。
含油污泥已被列入《 危害废物名录》中的废矿物油(HW08类),同时,相关法律如《 清洁生产促进法》和《固体废物环境污染防治法》,也要求必须对含油污泥进行无害化处理。
2.3 含油污泥的能量分析
含油污泥中蕴含大量热能,利用WGR-1型微电脑热量计对油田及炼厂含油污泥及其浮渣的热值进行测定,其热值在5000~8000kcal/kg,虽然低于原油,但与煤和焦炭接近,有非常可观的利用价值。
3 含油污泥处理技术分析
3.1 含油污泥回收技术
(1)热洗涤法。此方法目前主要用于含油土壤的处理,主要是通过热碱水反复洗涤含油污泥,再通过气浮实施固液分离。一般温度在70℃,液固比2:1,洗涤时间20min,能将含油量30%的土壤洗至残油率为0.3%。该方法能耗低,费用不高,工艺容易实现,可回收大部分油品,但作用面较窄,难于处理乳化严重的油泥。
(2)萃取法。萃取工艺是指利用化学溶剂萃取法分离回收污泥中的原油。主要工艺过程为:污泥在化油池中经初步分离后,油水等液态流体进入萃取装置,将其中的油分离出来(回收率高达99.4)。其优点是油、水、泥都能做到有效利用,且用于萃取的溶剂化学性质稳定,可循环利用。溶剂萃取法存在的问题是流程长,工艺复杂,萃取剂价格昂贵,处理费用高,只对含大量难降解有机物的含油污泥适用。
(3)热处理与热解析技术。热解析是一种改性的污泥高温处理方法,使含油污泥在绝氧条件下加热到水沸点与烃类物质裂解温度之间,然后在闪蒸塔里轻质烃和水通过蒸发冷凝的方式回收;重烃质和无机物以泥浆的形式从分离塔里取出,进行固液分离后将重质烃回收。高温处理工艺因为通过冷凝对烃蒸汽加以回收,故不会污染空气,但是反应条件要求高,操作比较复杂。
(4)超声波与表面活性剂处理。超声波在液体介质中传播时会产生热效应、空化效应、声发光效应等一系列效应。D·Feng等用声化学技术处理模拟柴油污染土壤,测试了超声波处理效率及较佳条件。相对国外而言,国内在超声波有表面活性剂破乳领域的研究起步较晚,但也取得一些进展,罗世平等在声化学在油脂、柴油等简单油污成分去除方面和原油的破乳脱水方面的研究较多,而对含有复杂成分的石油油泥的洗脱处理技术研究还相对薄弱。
(5)调质-机械分离技术。此工艺是利用破乳剂改变含油污泥颗粒的结构,破坏胶体的稳定性,从而提高污泥的脱水性能,然后利用三相离心机对处理后的污泥进行油、水、泥三相分离,处理后原油回收率可达90%以上。
(6)电化学处理。电化学处理技术主要原理是利用大地电场和低电压、低电流技术,在有机物和无机物之间引入氧化还原反应,将土壤中复杂的碳氢化合物分解为CO2和H2O,并通过电动力去除重金属、小颗粒物质和水,达到消除污染的目的。该技术的要点为通过破坏分子的尺寸进行液化(氧化还原反应),利用电化学原理使油迁移并利用电渗析原理去除水,可有效去除污泥中的有机污染物。这种方法处理油泥速度快、回收量大,但对于大量油泥的处理,设备安置困难,且能耗大。
3.2 无害化处理技术
(1)固化焚烧处理。固化焚烧的主要工作原理是用固化剂将含油污泥进行固化后,运至燃煤锅炉房煤场,与燃煤按一定比例进行混合,作为锅炉燃料燃烧。燃烧后的废渣用于建材原料,废气经锅炉除尘系统处理达标后排放。其优点是投资低,处理的比较彻底,泥中含油全部转化为热能,得到有效利用,没有污染。缺点是固化、混合过程劳动强度大,而且需要与热力部门协商场地和费用问题。
(2)生物降解。生物处理工艺主要有地耕法、堆肥法和生物反应器法等,主要是利用微生物的新陈代谢作用,将石油烃类降解,转化为CO2和H2O。比较有代表性的工艺是:先将含油污泥和生物处理所需要的消耗性物质充分搅拌,然后堆放成行,用曝气车定期进行翻搅,使其充分反应。该过程的分离周期一般为4~6个月,经过生物处理后的含油污泥可根据情况用做农用污泥或填埋场的垃圾覆盖土等。该工艺的优点是,不需要加入化学药剂,绿色环保,而且处理的比较彻底。但地耕法、堆肥法需要大面积土地,生物反应器法仍有废渣排出,而且生物处理法不能处理含油量高的污泥,同时对环境和条件要求较高,如营养物含量及比例、氧气含量、pH值、湿度和温度等。
4 含油污泥处理新技术探索
从以上分析可以得出,含油污泥的三相分离处理,主要是以处理稳定的乳化油和溶解油为主,首 行油泥的破乳,从能源与环保角度出发,拟采用微波与膜等物理技术进行含油污泥的破乳处理。微波技术主要用于气浮、离心操作前,通过微波辐射破坏乳化油的稳定性,之后经过气浮操作滤去浮油,离心操作进行油泥的三相分离,然后用膜和超声波技术处理分离后的油污水。此种方法采用纯物理处理手段,使用微波时间短、耗能少、不添加任何破乳剂、絮凝剂等化学试剂,不会造成二次污染,预期提取油品总体效能高于其他处理技术。