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摘要:含油污泥是由于泄露的原油渗入土壤中或者原油沉积时间过长以及炼化厂污水处理过程所产生的一种物质。其体系非常稳定,通常来讲组成成分为呈悬浮状的固体和油包水、水包油型混合物,具有数量多、危害大和处理难度大等特点。国内外一般是以含油污泥的来源为根据对其进行分类,大致可以分为原油开采、油田集输、炼油厂污水三个过程中产生的含油污泥。鉴于此,本文主要分析油泥处理工艺。
关键词:油泥;处理;工艺
1、引言
含油污泥是在原油勘探、开采、运输、储存以及精炼过程中不可避免产生的固体废弃物。含油污泥是一种稳定的乳状液体系,其组成复杂,包含数百种有害物质,具有毒性、致突变性和致癌性,被美国环境保护署列为优先污染物,我国也将含油污泥列入《国家危险废物名录》。目前,我国含油污泥年产量高达300多万t,随着石油需求的增长,呈逐年递增的趋势,含油污泥已成为石油石化行业发展的主要障碍。含油污泥如果得不到及时妥善处置,不仅会污染环境、威胁人体健康,还会造成大量原油损失。目前,含油污泥处理的物理化学法主要包括调质-机械分离、焚烧、药剂淋洗、冻融、化学氧化等,这些方法可以在一定程度上减少含油污泥中有害物质的含量,甚至还可回收部分原油,但也存在处理成本高、设备复杂、易产生二次污染等缺点。利用传统的地耕、生物堆肥、垃圾填埋等生物法,虽然处理成本低,但治理周期较长,且容易受到现场环境条件的影响。为此,迫切需要一种快速、经济、有效的技术来处理含油污泥。
2、含油污泥理化性质研究
开采区域、生产工艺、存储条件、催化剂和添加剂等因素的不同,导致含油污泥的性质各异,完善的性质分析是含油污泥资源化处理技术定制化科研攻关的基础。
2.1、基本性质
黄战卫、谢水研究了多种含油污泥的基本性质,由此可以看出含油污泥的基本性质偏差较大,总体表现为:含水率 30%~80%,含油率 10%~30%,含固率总体<20%。
2.2、含油污泥发热量
王君、朱嘉卉、高敏杰分别研究了多种含油污泥的发热量,发现大部分样本的发热量介于15~25 MJ•kg-1,平均值 21.61 MJ•kg-1,仅比标准煤低8 MJ•kg-1,具有非常可观的回收价值。
2.3、含油污泥族组分质量分数
胶质和沥青质的存在,导致含油污泥的处理工艺极其复杂,难以破乳且易在热处理过程中结焦,因此含油污泥的族组分质量分数分析,对资源化处理技术的研发极其重要。魏彦林、刘天璐、褚晓亮、陈繁荣等采用 SY/T5119—2008 法分析了不同样本的族组分质量分数。
3、含油污泥的危害
1998 年国家环保局将含油污泥列为废矿物油与含矿物油废物类(HW08 项)危险固体废弃物。含油污泥的含油量一般在 10%~50%之间,是一种粘度较大、难脱水并且普遍呈现黑色粘稠状的半流体。其成分含有重金属、有害杂质,一些特殊情况下还有放射性杂质。含油污泥的积累所造成的危害是多方面的。含油污泥中的无机物、有机物很多是营养物质,又含有锌、铜等大量重金属,再加上含油污泥的沉降性不好,使其影响土地结构、地下水质量,既破坏生态结构,也危害人体健康;含油污泥含有病原菌、寄生虫卵以及苯系物、蒽、芘等剧毒物质,这些物质暴露在空气中,后患无穷;我国国家环保局要求油田企业必须对含油污泥进行无害化处理后才能排放,而在处理过程,油田企业需要耗费大量时间、费用。从发展的角度来看,石油并不是用之不竭的,所以含油污泥的资源化利用不仅在环保角度有价值,在能源再生上也是十分有意义的。
4、油泥处理工艺分析
4.1、含油污泥传统处理技术分析
①焚烧工艺
该技术是最为常见的一种含油污泥处理技术,首先通过调质-脱水进行预处理,然后将脱水、干燥后的油泥送入焚烧炉进行焚烧,焚烧温度一般在850℃-1100℃,经高温焚烧处理后的油泥,基本可以去除油泥的污染物,焚烧后的灰渣含油率<0.3%,但焚烧的投资较大,且不能实现油泥的资源化利用。
②化学热洗工艺
该工艺也是目前主流的油泥处理方法,主要是借助热化学溶剂对含有污泥进行处置。比较常用的热化学溶剂为混合碱。利用混合碱,将其和含油污泥中的一些物质进行结合,进而实现固体表面分离。随后应用其他的热化学溶剂进行再次处理和洗涤,形成油水分离的效果。该工艺可以有较高的油回收率,且投资运行费用较低,热洗过后泥的含油率一般<2%,因此当有更高环保要求时,还需对热洗后的油泥进行进一步处理。
③溶剂萃取工艺
该工艺主要是应用物质相似相溶的原理,通过对含油污泥种的有机物,利用有机溶剂作为萃取剂进行处理。这样可以对含油污泥的油类物质进行溶解和抽取。随后实施萃取液蒸馏实现油类物质和溶剂的分类处理,将处理后的油类物质进行回收利用,对生成的废物残渣等进行再次回收处理或填埋处置。该工艺脱油率极高,但是由于萃取剂价格昂贵,且会萃取剂造成二次污染,该工艺的推达也受到了很大的制约。
④填埋工艺
该工艺操作非常简便,主要是通过填埋的方式对含油污泥进行处理,但是由于含油污泥中含有的有害成分比较多,且比较复杂,所以这样处理往往会存在较大的安全隐患。直接填埋需要严格按照危废填埋的要求执行,运行成本较高。为此需要加强该处理工艺和其他工艺的融合应用,从而进行处理后再实施该工艺更为妥当。
⑤热解处理工艺
该工艺主要是借助热处理技术,对含油污泥实施加热处理,将含油污泥中含有的油类物质进行析出,实现含油污泥成分的分离,形成油渣、热解液、热解气三相后进行再次循环处置利用。该技术需要严格控制不同工艺环节的处置温度,要结合不同物质的沸点等进行科学分析,合理控制相关的温度参数,从而保证处理效果。通常情况下经过热解处理会将含油污泥生成油、水以及不凝气、焦炭等多种物质,根据生产需要来进行回收利用或废弃处理。该工艺可以有效地实现油的回收利用;不凝气可以作为热解的辅助燃料,从而降低运行成本,油渣含油率<0.3%,满足环保要求。是现阶段较为先进的油泥处理工艺。
⑥生物处理工艺
该工艺主要是利用微生物来对含油污泥中的有机物成分进行分解,从而更好地转化为无害的物质,实现无害化处理。该工艺无法对高含油量的油泥进行处理,且无法实现油的回收,而且占地面积大,处理周期长。
4.2、现代含油污泥处理工艺分析
①微波处理工艺。该工艺利用热解原理,借助微波自身的能量和含油污泥进行融合发生作用,从而实现固液相分离的技术,可以实现污泥的净化处理。②超声波处理工艺。该技术是利用超声波的作用对含油污泥实施油相分离,从而实现油类物质聚焦脱离。③冷冻与解冻处理工艺,该技术是利用低温环境,对含油污泥结构进行物理或化学反应处置,从而破坏原油污泥物质结构的成分,最终实现水油分离。以上方法目前大多处理实验阶段,技术尚未成熟。
4.3、含油污泥处理工艺对比
结合以上分析,可知焚烧、填埋侧重油泥处理,热洗工艺、萃取、热解工艺侧重油的回收以及资源化利用,生物处理侧重低投资、低运营成本。
因此在选择油泥处理工艺的时候,要结合自身的实际情况以及自身的需求,通过工艺组合的方式,来实现最佳的处理效果和最大的经济效益。
5、结束语
随着经济蓬勃发展,对石油需求也日增月益,同时也会产生大量油泥废物,必须处置得当,避免对环境污染。由于石油资源本身是不可再生资源,所以如何处置油泥显得至关重要。随着学者们的深入研究,油泥处置的工艺多样化,但是油泥废物本身的复杂性,很难靠单一的处置工艺就能彻底处理完全,而油泥还有一定的经济价值,所以,需要灵活运用处理工艺,有机组合、取长补短,以资源利用化为核心,无害化处理工艺为后续处置,提高油泥废物的利用价值和社会效益。
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