
含油污泥主要是由于各种原因造成的落地原油与泥土、砂石、水等物质混合形成的泥土混合物(简称污油泥)。随着目前石油生产和消费量的不断提高,石油类物质所造成的污染问题越来越严重,特别是在油田区更为突出。我国石油石化行业中,每年就有80万吨的罐底泥、池底泥产生。就克拉玛依油田为例,每年就有40万吨以上的含油污泥,胜利油田每年也能产生含油污泥在10万吨以上,其中含油污泥有大量苯系物等有恶臭的有毒物质,对土壤和水质造成了极大的危害。因此解决油田区土壤的石油污染问题已成为土壤防治中的一个重要内容。同时含油污泥的处理与应用是国内外石油生产领域环境保护的重要内容,是较难解决且急需解决的问题之一,也是制约油田质量持续提高和经济与环境可持续发展的一大难题。
1 研究目的及意义
大量含油污泥排放严重占用了宝贵的土壤资源,同时严重污染环境,对人类的居住条件也有很大的危害。关于含油污泥处理, 已经有了明确的规定。《 危险废物名录》明确规定含油污泥为H08类危险废物,《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》第五十六条规定“以填埋方式处置危险废物不符合 环境保护行政主管部门规定的,应当缴纳危险废物排污费。”2003年7月1日实施的 环保总局[2003]第17号令《排污费征收管理办法》中固体废物及危险废物排污费征收标准:“对以填埋方式处置危险废物不符合 有关规定的,危险废物排污费征收标准为每次每吨1000元。”2014年4月24日,十二届全国人大常委会第八次会议表决通过了《环保法修订案》,新法已经于2015年1月1日施行。至此,这部中国环境领域的“基本法”,完成了25年来的 修订。新《环境保护法》实行“按日计罚”的制度,即对持续性的环境违法行为进行按日罚款。新《环境保护法》规定:领导干部如有虚报、谎报、瞒报污染情况者,其负责人将引咎辞职。新《环境保护法》作为一部行政法律,罕见地规定了行政拘留的处罚措施。
含油污泥虽然是生产中的废物,但同时也是可贵的可回收资源。采用适当的工艺对含油污泥进行处理,回收其中的原油,并使污泥达到环保要求。这样不仅回收了可贵能源,避免了环境污染,而且可产生较好的社会效益和经济效益。
2 油泥特性及来源
2.1 油泥的组成
含油污泥的组成成分极其复杂,是一种极为稳定的悬浮乳状液体系,含有大量老化原油、蜡质、沥青质、胶体、固体悬浮物、细菌、盐类、酸性气体、腐蚀产物、杂草、编织袋等杂质,还包括生产过程中投加的大量凝聚剂、缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂等水处理剂,成分非常复杂。油泥主要由固相颗粒、有机质、水和水中溶解的可溶盐组成。固相颗粒是原油开采过程中人为带入的泥沙、岩屑等颗粒或落地原油打扫过程中地面铺路的砾石、沙土等颗粒。这些颗粒粒径大小很不均匀、细小的颗粒悬浮在油泥的水中,大的颗粒沉降在污泥的底部。而有机质主要包括原油、细菌和腐殖质等,一部分以浮油的形式漂浮在污泥的中上部,还有一部分分散或吸附在污泥中。
2.2 油泥的主要来源
含油污泥主要有三个来源: 是随原油开采从地下采出。其主要来源于联合站、污水站、中转站等处的油水储罐、容器、回收池底泥等。第二是地面污染产生。其主要来源于井下作业、污水排放、生产事故、不法分子盗油等排出的原油污染土壤产生以及废弃的污水处理滤料等。第三类为废弃的钻井泥浆和废弃的压裂液等形成的含油污泥。
3 国外油泥处理方法
目前,国外普遍采用生物处理技术和物理化学处理技术对含油污泥进行浓缩、调理、脱水、用土填埋、耕田施肥、焚烧炉焚烧、生物技术方法处理、化学方法固体化、氧化技术法降解、溶剂溶解、混凝法油泥分离、固液分离法等相关技术。例如Jan Bock,Sanjay R Srivatsa,Adlo Corti等人分别发明了通过含油污泥调质——机械脱水工艺回收油的有关专利技术。国外还有含油污泥低温热解技术,以及采用溶剂和低频声波分离油泥的方法等。同时国外对含油污泥的生物处理技术及高温处理技术也有相关研究。
4 国内油泥处理方法
目前国内处理含油污泥的方法主要有:
(1)注入地层处理技术。
(2)油泥坑填埋处理技术。
(3)固化处理技术。
(4)生物处理技术。
(5)焚烧处理技术。
(6)热解处理技术。
(7)热水洗涤处理技术。
(8)电化学处理技术。
(9)调质-离心法处理技术。
在我国含油污泥处理的现状下,以上几种处理技术都不能很好地达到处理后污油泥含油量小于1%的要求。而撬装式含油污泥处理装置的“清洗-除油-离心法”和“热解法”相互结合的处理技术比较适用于油田的污泥处理,可实现污泥矿物油含量≤0.3%规定。达到≤0.3%的农用土壤要求指标。
“清洗-除油-离心法”主要是对“调质-离心法”的重大改进,根据国内外油泥处理技术现状,总结国内各套装置运行过程中存在的问题和经验,经过多年研究、现场试验和生产改进,开发成功的“清洗-除油-离心法”工业化连续生产工艺和生产装置,实现自动控制,解决了进口“调质-离心法”生产工艺为间歇法的问题,全部设备实现国产化和可移动撬装化,在提高装备水平和处理效果的前提下,投资和处理成本大幅度降低,实现处理后污泥、块状物和砂砾含油量≤1%,是调质-离心法处理技术的一大进步。
达标污泥再用“热解法”热解,可实现污泥矿物油含量≤0.3%规定。
5 本装置组成及工艺流程
5.1 本装置组成部分
本撬装式含油污泥处理装置共分为六个模块:
(1)一体化 模块。
(2)一体化一级模块。
(3)一体化二级模块。
(4)一体化储罐模块。
(5)一体化导热油炉模块。
(6)一体化控制模块。
5.2 各个模块特点
5.2.1 一体化 模块特点
模块采用一体化撬装式结构,结构紧凑、节约空间、方便拆卸、便于流动,同时节约成本。本模块能够处理含较大块状物和编织袋的油泥,可将污泥中石块砖块、金属物、杂物和砂砾有效去除、并将污泥制成均匀泥浆。排出的石块砖块、金属物和砂砾也能达到环保要求。该装置连续进料、连续出料,提高了工作效率,节约时间。也解决了类似进口装置为分体式多台设备、占地面积大、不能处理含较大块状物和编织袋的油泥,排出的石块砖块和砂砾含油量高等只能“吃细粮”的问题。
5.2.2 一体化一级模块特点
一级模块也采用一体化撬装式结构,连续进料、清洗、出料,属连续生产,提高清洗效率,采用的离心方法除油效果好,原油含泥量低,模块体积小且投资适中。解决了进口装置清洗速度慢,除油效果差,装置体积大,投资成本高等问题。
5.2.3 一体化二级模块特点
二级模块也采用一体化撬装式结构,本模块有深度处理器,使得处理后污泥含油量大幅度降低,无换热器,投资降低。解决了进口装置的以下问题:无深度处理装置,处理后污泥含油量高;需要有换热器,投资较大。
5.2.4 一体化储罐模块特点
储罐用于储存系统产生的含水原油,在系统缺水时可为系统补充循环水。
5.2.5 一体化导热油炉模块特点
采用导热油炉供热,导致油炉只需要燃料,不需要水和水处理设施,投资小、运行成本低、便于操作。办理许可证简单,只需备案就可以投用。
5.2.6 一体化控制模块特点
根据工艺的要求及复杂程度、操作难易等因素,采用成熟可靠的PLC控制系统。主要电气设备和温度、流量、液位等工艺参数等由PLC控制系统进行集中监视、控制及遥控操作。PLC控制系统也可满足生产运行监视、参数指示、过程控制、越限报警、联锁逻辑、顺序控制、各种用户画面等功能。
5.3 本撬装装置工艺流程
本撬装装置的工艺流程主要分为以下四步:
(1)除杂制浆工艺:在一体化 模块内完成。利用装载机或龙门吊将污油泥倒入 模块,实现油泥的连续进料、计量、杂物去除、制浆、除砂、加热、泥浆输送的目的,完成污油泥的初步分离。
(2)清洗分油工艺:在一体化一级模块内完成。将预计模块初步完成分离的含油泥浆输送至一体化一级模块,通过药剂、加热、搅拌和离心等作用实现绝大部分原油分离的目的。
(3)除油分离工艺:在一体化二级模块内完成。一级模块完成分离的泥浆进入至二级模块,通过深度处理进一步去除泥浆中的剩余原油,再通过离心作用实现泥浆的固液快速分离。达到污水可回收使用,污泥合格外送的目的。实现污泥含油率≤1%的目标。
(4)深度处理工艺:在深度处理模块内完成。“清洗-除油-离心法”处理后的达标污泥只能把含油量降低到1%,能达到《废矿物油回收利用污染控制技术规范》(HJ607)的处理后污泥矿物油含量≤2%的规定,但不能达到《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284)的处理后污泥矿物油量≤0.3%的规定。采用焚烧的方法虽然可以达到≤0.3%的规定,但投资大,运行成本高,无经济效益。本套装置是在“清洗-除油-离心法”基础上,再采用热解工艺技术,可实现《农用污泥中污染物控制标准》要求处理后污泥含油量≤0.3%的目标。
6 污油泥处理结果
污油泥经撬装式污油泥处理装置处理后的情况见下表:
处理前 | 处理后 | |
污油泥(沙)含油量(%) | 10~40 | <1 |
污油泥(沙)含水量(%) | 20~55 | <40 |
污油泥(沙)固含量(%) | 5~50 | |
热解后泥沙含油量(%) | <0.3 | |
油泥中原油回收率(%) | >90 |
7 经济效益分析
原油是 上重要的资源,油泥中含油量一般为20%~30%左右,也就是说,每吨油泥中含有原油200~300kg。“清洗-除油-离心法”原油回收率95%,处理每吨油泥至少可回收200kg原油。2万吨/年的油泥处理装置可回收原油4000吨/年,其价值约1500万元/年,经济效益特别好。该项目即可取得显著的环保社会效益、又可取得显著的经济效益。
8 结论
本套装置所采用的“清洗-除油-离心法”和热解工艺相互结合的处理技术是国内首创,也是一项国内 技术,两者技术之间相互配合使用,具有 的效果,“清洗-除油-离心法”解决了热解工艺技术怕杂物和含油含水高的问题,大幅度降低了热解工艺技术投资额和生产成本,而热解工艺技术可产生热量,其热量可回收利用于“清洗-除油-离心法”处理技术阶段。污泥热解投资也较小,可取得部分经济效益。同时“清洗-除油-离心法”处理后的污泥在经过热解处理技术之后可实现污泥矿物油含量≤0.3%规定。达到≤0.3%的农用土壤要求指标。