
石油是一个 的命脉,是推动一个 经济飞速发展的有力保障。随着我国经济的不断增长和市场对石油及天然气的需求不断加大,石油的勘察和天然气的开采已成为当务之急。近年来随着石油和天然气的大规模开采,引发的一些环境问题也暴露出来,例如油矿一般都处在偏远的环境中,并没有很好现场条件和设备设施进行环保处理,在进行采油工程中产生的含油污泥如未被处理,会使土壤中会附着石油,造成土壤污染,间接的影响了植物生长。如果随着雨水进入河流,也会对周围居民的饮用水造成污染,长期下去势必破坏生态环境,而且在开采和运输石油的过程中也会产生石油污染土壤的情况,所以对含油污泥的处理成为环境保护的必要过程。含油污泥处理方法有焚烧法、生物法、溶剂萃取法、调质-机械分离处理工艺等。本文主要介绍了国内几种常用的处理含油污泥的技术,并阐述了各类技术的优缺点。
1 国内含油污泥处理现状及优缺点
1.1 焚烧处理技术与热处理技术
焚烧法简单来说就是把含油污泥通过高温燃烧使石油有机物分解,但是首先要将污泥脱水处理,此类方法操作简单,处理彻底,产物也可以回收被利用来铺路等。但是它的燃烧成本昂贵,燃烧炉占地面积也很大,热源利用不充分,在燃烧过程中还会产生有二氧化硫、小分子有机物质。并且焚烧法不是适用于所有油田含油污泥的处理,刘磊、罗跃等学者就对含油污泥通过焚烧法处理的较佳掺煤量、燃烧值及腐蚀性等做了测试,结果表明汉江油田含油污泥含水量及含盐量都很高,腐蚀性也较高,而含油量较低,加上气候缘故,使得汉江油田不宜采用焚烧处理技术。
热处理技术目前是国内普遍使用的方法,它类似焚烧法,也是在高温下使石油有机物分解,不同的是它是通过其他设备在无氧环境下,高温处理含油污泥中的石油有机物,并且对其产物处理后回收利用。这类方法经济环保,是一股潜力发展方向,虽然目前热解机理不明确。
1.2 生物处理技术
生物处理含油污泥技术主要是通过生物降解石油类的有机物质,并通过其新陈代谢将其转换成水和二氧化碳等无机物。此类方法能够节约能源,运作成本较低,长期效果明显。生物法本身又被详细分为几种不同的方法。
生物堆肥法就是一种通过将传统堆肥与生物处理相结合的处理含油污泥方法,主要是利用以有机物为营养的微生物进行自然发酵,从而达到净化污泥的作用。这种生物堆肥法堆肥的实质是在适合微生物生存的条件下,以堆体中石油中有机物为养分,进行新陈代谢中分解含油污泥,王新新,韩祯等人利用生物堆肥法处理某油田含油污泥结果表明,经过90d的堆肥处理后的含油污泥,石油烃降解率高达(53.3±9.5)%,明显高于对照处理,表明堆肥处理技术可以显著促进石油烃降解,是一种处理含油污泥的有效措施。这类方法环保、成本也较低,但是由于微生物的分解能力不同,所以对污泥的处理效果有影响,其中尽管小型堆肥的处理效率相对较高,但依旧不能将石油烃类彻底处理,而且堆肥处理不能达到污泥中石油的回收再利用。
生物反应器处理含油污泥技术是为可分解石油类有机物的微生物提供其生存提供合适的环境来处理含油污泥的方法。由于微生物反应器会给微生物提供合适的环境,所以处理含油污泥的效率相对会高,但是它的投资大,而且反应器质量要有保证,反应器运行机理复杂,并不适合大规模使用。
联合生物法简单来讲就是将生物法与其他污泥处理方法联合使用,从而发挥各自的优势。张滨在通过生物法处理含油污泥之前,先对含油污泥进行了超声配合药剂清洗的一个预处理过程,减轻微生物处理的负担,同时还能回收部分污油进行回收利用。这类方法能相互结合达到较佳效果,是今后污泥处理的一种新思路,但是目前还在实验阶段。
1.3 溶剂萃取法
溶剂萃取法是通过相似相溶原理利用一种有机溶剂将石油从污泥中回收,这种方法首先要将含油的污泥在化油池中简单分离,然后将油、水等液态流体送入萃取装置中,将其中的石油分离出来,分离出来的水还可以重复使用,其他固体亦可作为燃料利用。传统的萃取溶剂多数是有机溶剂,如车承丹是选用石油醚作为萃取剂的。该方法能够有效回收石油,溶剂也可循环使用,但是整体过程很长,运行费用很高,目前实际使用案例很少。
目前对于萃取法比较热门的是超临界流体萃取技术,其中梁丽丽就是通过超临界CO2对含油污泥进行了萃取实验,确定了较佳的工艺,并且萃取率也能达到33.15%。一般CO2、乙烯、甲烷等常作为超临界流体萃取剂,临界压力低、临界温度高,密度相对小一些,是很容易就分离的,主要是原料常见,只是目前还属于实验阶段。
1.4 调质-机械分离处理工艺
机械分离处理工艺通过重力、气浮等方法将含油污泥压缩后,在通过机械分离达到脱水分离。但是由于含油污泥一般都是稳定的悬浮乳状液体系,所以在机械分离前要对含油污泥进行调质,污泥调质就是通过一定的方法以达到可以调整固体粒子群的性状和排列状态为目的,来适合不同脱水条件下的预处理操作,脱水效果得到显著改善,机械脱水性能得到显著提高。余兰兰,王丹等针对大庆油田含油污泥利用调质-机械分离技术分离了油、水和泥,并且考察了固液比、破乳剂种类及加量、温度等因素的影响,表明此方法回收率很高。这类处理含油污泥的方法处理时间快,特别是对含油量高的污泥的处理效率高,但是这种方法不适用于含油量少的污泥处理。
1.5 固化处理技术
固化处理技术是相对环境较好的一种方法,它是通过物理化学的方法将含油的污泥固化或者包容在惰性固化基材中的一个过程。刘敏,陈欢和岳泉,唐善法等人都对含油污泥固化技术做了研究,确定了固化剂和促凝剂与含油污泥的较佳配比。这种方法使得含油污泥方便运输、处理和再次利用,并能够有效减少含油污泥中有机物等有害物质对土壤的破坏。目前国内对这种方法还属于前期探索阶段,只是在实验室取得了一定的成果。
2 含油污泥处理技术存在的问题
2.1 成本昂贵
含油的泥土要使石油与污泥能够较好地分离,必须借助外界动力,无论是化学法还是机械法,虽然效果显著,但是明显投资成本很高。
2.2 二次污染严重
在设计输送机时,应该使牵引构件的张力较小。目的是:使牵引构件尺寸、重量和价格减小;直线区段和曲线区段运动阻力减小;能量消耗降低;牵引构件和改向装置磨损降低。降低牵引构件张力的途径之一是:正确选择输送机的驱动装置的位置。电动机通过联轴器、减速器带动传动滚筒转动,依靠滚筒和输送带间的摩擦力使输送带运动。在对含油污泥处理中目前没有100%的效率,对还有残余石油的泥土放回到大自然,势必会对环境及生态造成二次污染。
2.3 整体利用率低
就目前含油污泥处理技术的现状来看,没有一种技术是可以处理任何含油污泥的,都是不同情况选择不同的处理方案,而且处理效率还不明显,另一方面处理后的产物回收使用率也不理想。
3 含油污泥处理技术未来的发展趋势
就国内目前状况来看,针对所有含油污泥处理的方法大多是在实验室试验应用阶段,技术尚未成熟,而且每种方案都有自身的优点同时也存在着一定的缺点。生物类处理技术效果不明显,结果不理想,非生物类处理技术也存在各种问题,投资成本高,相对应的设备昂贵、处理过程复杂,目前并没有一种成本低效率高的方法。
在未来对含油污泥的解决中,应该从根源抓起,首先是寻找一种合适的开采方式,在开采过程中尽量完善各个环节,减少在开采中石油的泄露,争取做到环保实行每一步。另外对处理已含油污泥的过程中将各类工艺结合,取长补短,互优互助,达到成本低、效率高的效果。