含油污泥凈化處理技術(shù)研究

含油污泥凈化處理技術(shù)研究

含油量是一種組成復(fù)雜、性質(zhì)非常穩(wěn)定的棕色和黑色粘土。它來(lái)自原油開采、油田儲(chǔ)存和廢水處理。含油污泥中除含有大量的殘留油類,還含有苯系物、酚類、蒽、芘等惡臭的有毒物質(zhì),大量的病原菌、寄生蟲、Cu(32~120mg/kg)、Cr(27~80mg/kg)、Pb(0.001~0.120mg/kg)等重金屬,鹽類以及多氯聯(lián)苯、二噁英、放射性元素等難降解的有毒有害物質(zhì)。含油固體廢物體積龐大,若不進(jìn)行相應(yīng)的處理而直接排放,不僅占用大量耕地,而且對(duì)周圍土壤、水體、空氣都會(huì)造成污染。如果含油污泥中的油類進(jìn)入土壤,會(huì)對(duì)土壤造成極大的污染。石油對(duì)土壤的污染主要集中于20cm左右的表層,粘著力強(qiáng)且乳化能力低,影響土壤的通透性,同時(shí)還能使土壤中有效磷、氮的含量減少。這些有毒有害污染物還可以通過(guò)食物鏈在動(dòng)植物體內(nèi)逐級(jí)富集,造成更大危害,尤其其中的多環(huán)芳烴有致癌、致畸和突變性。對(duì)含油污泥不進(jìn)行合理的處理而隨意排放,不但對(duì)環(huán)境造成巨大的破壞,而且也是一種資源的浪費(fèi)。常規(guī)的含油污泥資源化處理方法包括:熱解法、溶劑萃取法、化學(xué)熱洗法、焦化處理、焚燒處理等,能夠?qū)臀勰噙M(jìn)行有組織的收集,其中熱解法起到了主導(dǎo)作用,開發(fā)資源化利用技術(shù)的研究,不僅可回收大量的能源,而且能減輕污染,產(chǎn)生巨大的環(huán)境效益和社會(huì)效益。1含油污泥生物處理技術(shù)的應(yīng)用含油污泥傳統(tǒng)處理方法有生物處理、固化處理、調(diào)剖技術(shù)等。生物處理是指微生物利用含油污泥中的石油烴類作為主要碳源進(jìn)行同化降解,使石油烴類最終完全礦化,轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)害的無(wú)機(jī)物質(zhì)(CO2、H2O等)的過(guò)程;生物處理是自然本質(zhì)過(guò)程的強(qiáng)化,其最終產(chǎn)物是二氧化碳、水和脂肪酸等無(wú)害物質(zhì),不會(huì)造成環(huán)境的二次污染或形成污染物的潛移,而且生物處理費(fèi)用低,處理效果好,將成為今后含油污泥多元化處理的主要發(fā)展方向。固化處理是指采用物理或化學(xué)方法將含油污泥固化或包容在惰性固化基質(zhì)的一種無(wú)害化處理過(guò)程,使污泥廢棄物具有化學(xué)穩(wěn)定性和密封性,以便于運(yùn)輸、利用或處理;該方法適用于采油污泥及含有NaCl、CaCl2等鹽類較高的含油污泥的處理,尤其適用于含油量較低的污泥。含油污泥調(diào)剖技術(shù)是利用含油污泥產(chǎn)于地層以及與地層有良好的配伍性的有利因素,于含油污泥中的泥組分、油組分中加入適量的懸浮劑、增粘劑、分散劑,按一定比例混合制成懸浮液,通過(guò)化學(xué)處理將其轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚猿砘臀勰嗾{(diào)剖劑。由于含油污泥組分、活性等特征和各調(diào)剖區(qū)塊油藏特征的不同,對(duì)含油污泥調(diào)剖劑的配方要求差異也很大,需通過(guò)不斷實(shí)驗(yàn)優(yōu)選出適合不同油田生產(chǎn)情況的含油污泥調(diào)剖劑復(fù)配體系。2油污泥資源化技術(shù)2.1熱解過(guò)程熱解含油污泥的熱解,實(shí)質(zhì)就是在無(wú)氧或者缺氧條件下的重質(zhì)油深度熱裂解,即重質(zhì)油組分在高溫下發(fā)生熱裂解或者熱縮合反應(yīng)。國(guó)外對(duì)污泥熱解制油技術(shù)的研究較早,且國(guó)外煉油廠開發(fā)了多種熱解工藝,主要有HEUER等開發(fā)的低溫?zé)峤饫淠に?KREBS和GEORY利用鍋爐廢熱干燥含油泥餅的專利技術(shù)和TermTech熱解工藝。國(guó)內(nèi)對(duì)這方面研究起步較晚,近年進(jìn)展較快,但處于室內(nèi)研究階段。典型的熱解過(guò)程包括:干燥脫氣(50~180℃)、輕質(zhì)油揮發(fā)析出(180~370℃)、重質(zhì)油熱解析出(370~500℃)、半焦炭化(500~600℃)、礦物質(zhì)分解(>600℃)5個(gè)階段。裂解過(guò)程中可投加催化劑,以提高輕質(zhì)油收率,降低熱解溫度。張?jiān)迄i等用熱重分析法,研究了5種不同廢水污泥的熱解技術(shù),通過(guò)對(duì)比失重率,對(duì)酸洗污泥的燃燒和熱解曲線進(jìn)行分析,體現(xiàn)熱解法的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)研究了金屬含量對(duì)其熱分解過(guò)程的影響。賀利民對(duì)煉油廠廢水處理污泥進(jìn)行了催化熱解產(chǎn)油實(shí)驗(yàn),考察了溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)油率的影響,溫度越高,產(chǎn)油率越高,在300℃時(shí),產(chǎn)油率達(dá)54.6%,經(jīng)60min反應(yīng)接近平衡。王萬(wàn)福等人通過(guò)熱解處理實(shí)驗(yàn),測(cè)定了回收油氣組成、熱解殘?jiān)剂亢虯l2O3含量,發(fā)現(xiàn)含油污水處理污泥熱解的產(chǎn)油率可達(dá)10%以上,殘?jiān)腁l2O3含量達(dá)20%以上,經(jīng)再生處理,可回用作污水處理絮凝劑。實(shí)驗(yàn)表明,含油污泥熱解處理具有較好的油氣回收和殘?jiān)偕脙r(jià)值。2.2在含油固廢回收技術(shù)中的應(yīng)用根據(jù)“相似相溶”原理,利用合適的有機(jī)溶劑作萃取劑與含油固廢充分混和,將油萃取到萃取劑中。經(jīng)萃取分離法能得到可直接利用的原油及有機(jī)物,且剩余的泥水返回變?yōu)榭衫玫馁Y源,從而消除污染,也達(dá)到了資源化利用的目的。中國(guó)石油大學(xué)李美蓉等人利用化學(xué)破乳—溶劑萃取—機(jī)械分離技術(shù)處理含油固廢(主要是原油罐底泥),脫油率較高,原油回收率可達(dá)到91.7%。黃戊生等綜述國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)介紹了一種多級(jí)萃取污泥中油的工藝,利用多級(jí)分離萃取加一級(jí)熱洗方法處理含油固廢,處理后的污泥可達(dá)到農(nóng)用污泥排放標(biāo)準(zhǔn),且化學(xué)藥劑可循環(huán)使用。李慧敏等采用“熱洗+助溶劑蘋取”工藝技術(shù)處理,使含油污泥中礦物油含量從處理前的8%~30%降低至處理后的0.3%以下,滿足農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)的要求,有效回收了石油資源,減少環(huán)境污染,裝置運(yùn)行能耗成本為62.55元/t,具有運(yùn)行費(fèi)用低、操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。萃取法的優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)⒋蟛糠质皖愇镔|(zhì)提取回收,便于操作管理,但工藝流程長(zhǎng)并且復(fù)雜,而且處理費(fèi)用高,只對(duì)含大量難降解有機(jī)物的含油污泥適用,經(jīng)多級(jí)處理才能達(dá)到農(nóng)用污泥標(biāo)準(zhǔn)。2.3去除油效果好化學(xué)熱洗是將含油污泥加水稀釋后再加熱,同時(shí)投加一定量化學(xué)試劑的條件下,使油從固相表面脫附或聚集分離的污泥除油方法。趙虎仁等人采用“化學(xué)熱洗+生物處理”工藝對(duì)煉油廠含油污泥處理。研究發(fā)現(xiàn),洗滌劑OST-Ⅱ效果最好,污油回收率可以達(dá)到92.2%,再經(jīng)好氧生物處理后,石油類去除率可達(dá)95%。童蕾等人在處理鐵路系統(tǒng)車輛作業(yè)產(chǎn)生的污泥和石油加工企業(yè)產(chǎn)生的含油污泥時(shí),采用表面預(yù)處理加熱洗滌工藝,先利用揮發(fā)性較強(qiáng)乙烯類有機(jī)物對(duì)含油污泥表面陳化成膜預(yù)處理后,再用含表面活性劑的熱堿水溶液洗滌處理,可將油泥中的油、水、泥三相分離,回收其大部分油品,除油效果有較大改善,殘留油含量降至1.2%左右,比不經(jīng)預(yù)處理的土樣殘油率降低了28%,實(shí)現(xiàn)資源化利用,但是仍存在二次處理問(wèn)題。經(jīng)檢測(cè),某油田含油率為32%的落地油土壤,經(jīng)熱化學(xué)洗油可回收25%以上的原油。2.4焦化工藝及技術(shù)特點(diǎn)20世紀(jì)90年代起,國(guó)外許多煉油廠就開始采用油泥焦化工藝來(lái)處理API隔油池的油泥。如美國(guó)阿瑟港煉油廠在1992年8月前用Mobil技術(shù)處理固含量平均為2.5%的污泥,此后5個(gè)月采用ScalTech技術(shù)處理固含量平均為10%~12%的污泥,注入量由2.1%增加到5.8%。焦炭的灰分含量由0.5%上升到0.86%。國(guó)內(nèi)趙東風(fēng)等進(jìn)行大量試驗(yàn)后,基于焦化反應(yīng)機(jī)理,提出相應(yīng)的工藝及基本反應(yīng)條件,油泥經(jīng)過(guò)預(yù)處理(脫水)后除去較大機(jī)械雜質(zhì),利用傳輸設(shè)備與一次性催化劑摻和后送入已經(jīng)預(yù)熱的焦化反應(yīng)釜(180℃),閉釜加熱進(jìn)行催化焦化反應(yīng),反應(yīng)溫度控制在490℃,反應(yīng)時(shí)間為60min;焦化反應(yīng)氣通過(guò)伴熱管線進(jìn)入三相分離器;三相分離器由循環(huán)水控制降溫(溫度<100℃),分離器上部氣相組分送入燃燒系統(tǒng)回收利用;底部含油污水排入污水處理系統(tǒng),回收油送入儲(chǔ)罐儲(chǔ)存。張巧靈等采用催化焦化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)高含油污泥的達(dá)標(biāo)處理。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明,大港油田含油污泥焦化處理后殘?jiān)械暮土亢椭亟饘俸烤陀谵r(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)?；厥找合嘟M分中汽油占5.5%,柴油占72.2%,渣油和蠟油占23.3%,回收液相產(chǎn)品性能較好,可直接作為燃料油使用或作為深加工原料。焦化處理技術(shù)要結(jié)合具體工藝,在原有的焦化工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行改造,因此整個(gè)工藝過(guò)程比較復(fù)雜,改造投資較大。而且處理過(guò)程中能耗較高,適用于含油量高于50%的含油污泥。2.5流化床技術(shù)在《油污泥焚燒》的應(yīng)用含油污泥焚燒處理是將含油污泥放置焚燒爐內(nèi),在加入過(guò)量空氣的情況下,含油污泥中的有機(jī)物完全燃燒,在燃燒過(guò)程中放出大量的熱,可以利用這些余熱進(jìn)行生產(chǎn)蒸汽或供熱等。法國(guó)、德國(guó)的石化企業(yè)多采用焚燒的方式,焚燒后的灰渣可用于修路或埋入指定的灰渣填埋場(chǎng),焚燒產(chǎn)生的熱能用于供熱、發(fā)電等。趙連勤等介紹了145t/d含油污泥流化床焚燒處理設(shè)備的技術(shù),首先采用油污泥泵送系統(tǒng)及油污泥蒸汽粒化上給料技術(shù),實(shí)現(xiàn)油污泥顆粒團(tuán)在床內(nèi)的均勻給料;然后采用石英砂為床料的異密度流化床技術(shù),實(shí)現(xiàn)油污泥團(tuán)在流化床內(nèi)的流化燃燒;最后利用組合式旋渦分離器內(nèi)循環(huán)燃燒技術(shù),實(shí)現(xiàn)油污泥顆粒團(tuán)的循環(huán)燃燒和揮發(fā)分燃盡。國(guó)內(nèi)首臺(tái)145t/d油污泥焚燒裝置已在勝利油田成功運(yùn)行,處理含油污泥約50kt/a,鍋爐效率達(dá)83%~86%。劉玉麗采用爐床式焚燒爐對(duì)遼河油田含油污泥進(jìn)行基本焚燒試驗(yàn),掌握污泥焚燒的化學(xué)和物理過(guò)程,獲取基本工藝參數(shù),再通過(guò)類比和推演,設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)爐的工藝參數(shù),利用其它正在實(shí)施的工業(yè)規(guī)模設(shè)備,完成工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明,油的發(fā)熱量約為40~43MJ/kg,污泥的油∶泥比例約為4∶6,無(wú)水污泥的發(fā)熱量大于16MJ/kg,具有很好的燃燒能力,可以進(jìn)行焚燒處理。3含油污泥處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)多年來(lái),含油污泥的處理已成為困擾環(huán)境保護(hù)和石油工業(yè)發(fā)展的難題,積極尋求多種處理途徑,實(shí)現(xiàn)含油污泥資源化利用,徹底解決含油污泥污染是相當(dāng)緊迫的問(wèn)題。熱解法、萃取法、化學(xué)熱解法等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了含油污泥的減量化和無(wú)害化,更進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了資源的回收利用。研究表明,熱解技術(shù)將成為含油污泥