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1、含油污泥处理技术:预处理、油品分离、无害化处理研究背景全球石油开采、炼制、深加工全产业链条发展迅速,但规模的扩大和技术的不当使用都导致含油污泥的产量增加。全球含油污泥年产量超过6000万t,累计产生量超过10亿t;我国含油污泥的年产量高达500万t;2015年新疆油田产生含油污泥4万5万t,三大油田(大庆、胜利、辽河油田)的含油污泥总产量超过200万t。含油污泥成分复杂,含大量原油,其中石油烃(PHCs)是宝贵的资源。我国含油污泥中PHCs含量占15%50%,固体颗粒物含量5%46%,含水率一般为35%90%,甚至更高,pH值通常为6.57.5,同时含有大量胶质、沥青质以及苯系物、蒽、酚、芘等
2、有毒有害物质,甚至还有放射性物质和重金属,其中很多物质具有“三致”效应(如多环芳烃(PAHs)。含油污泥因具有毒性和易燃性而被列入国家危险废物名录(2018)(HW08废矿物油与含矿物油废物),若处理不当会对生态环境和人类健康造成严重威胁。目前,含油污泥的处理大多以无害化为最终目标,但忽视了其中大量PHCs的资源属性。基于此,本文梳理了含油污泥资源化和无害化的处理思路:1)对含油污泥预处理,通过调质、脱水,降低含水率,提高含油率;2)以油品分离法回收含油污泥中的PHCs,实现含油污泥的资源化;3)无害化处理剩余含油残渣。摘 要石油工业生产的特征固体废物含油污泥,是一种由石油烃、水、固体颗粒物和
3、其他物质(如重金属)组成的固态/半固态复合物,因毒性和易燃性被归入危险废物管理。我国含油污泥年产量高达500万t,其中含有15%50%的石油烃。含油污泥的处理要兼顾无害化和资源化。基于其组成、性质和危害,介绍了含油污泥的油品资源化分离法(离心、溶剂萃取、热解)和无害化剩余含油残渣处理法(焚烧、固化、生物处理)等国内外常用的处理方法。大体上,含油污泥的处理思路为,首先预处理降低含水率、提高含油率,再经油品分离法回收含油污泥中的石油烃,最后无害化处理剩余含油残渣。讨论了各方法的特点以及国内外研究进展,提出了含油污泥处理技术的发展建议。01 含油污泥的预处理含油污泥在油品分离回收PHCs之前,由于含
4、水率高,所以通常先做脱水预处理,不同后续处理技术要求的含水率不同,常用的脱水方法有浓缩法、风化法、机械法和干燥法等。含油污泥的过滤比阻大,属于难过滤性污泥。目前,重力沉降和机械过滤的组合工艺为最经济实用的预处理方式,但是重力沉降后的浓缩液属于多相胶体体系,极难脱稳,难以直接衔接机械脱水,所以需要先调质使油水分离。一般调质剂为醋酸、氢氧化钠、双氧水、氧化钙、硅藻土、聚丙烯酰胺(PAM)等,也可由23种调质剂复配使用。林子增等发现,FeCl3也是一种性能良好的含油污泥调质剂,在FeCl3 20 g/L、pH8.58、低强度离心(2000 r/min、5 min)条件下,脱水率最高可达57.6%。添
5、加调质剂脱稳,可能引入新的污染物,引发含油污泥的二次污染,因此开发环境友好的预处理技术具有积极意义。姜赫等利用超声波预处理含油污泥,海绵效应、局部发热等作用可提高含油污泥处理效果。然而,超声波预处理技术的成本高,且参数随含油污泥成分变化大,尚不能大规模推广。目前,仍以重力沉降、调质脱稳和机械过滤相结合为主流预处理方式,成本低且脱水效果好,易达到各种油品分离技术的要求。目前,国内大多数石油开采企业在脱水预处理含油污泥后,通常直接填埋或焚烧,这些方法虽然操作简单、成本低,但浪费资源,还会对周围环境造成污染,因此用油品分离法回收含油污泥中的PHCs具有重要作用。02 油品分离法含油污泥经过预处理,含
6、水率降低,含油率增加。但即使含油率仅为10%,在经济角度仍具有资源化回收的意义。油品分离法是从含油污泥中提取 PHCs的必需操作,国内外常用的处理方法有离心分离法、溶剂萃取法、热解法等。1.离心分离法离心分离法处理含油污泥较成熟,利用高速旋转设备产生强大的离心力,可以在短时间内将含油污泥中不同密度的物相(水、固体颗粒物、PHCs)分离,从而回收PHCs,典型工艺流程如图1所示。在预处理过程中,通过添加调质剂降低含油污泥的黏度,再高速离心,能通过控制离心强度、转速等实现三相分离。离心分离法相对清洁、成熟,且设备一般占地较小。大庆油田第七采油厂的葡萄花含油污泥处理站选用离心分离技术,通过添加40
7、mg/L的阳离子PAM,3500 r/min离心56 h后,含油污泥平均含油率降为1.65%,可回收约28% PHCs。离心分离法在高含水率的含油污泥处理方面具有广泛的应用前景,但从经济角度来看,仅限于小规模使用,尚不适用于大型含油污泥处理站。我国对离心分离装置的研究和开发还需持续深入。目前,大多数油田使用的离心机为进口设备,如大庆油田引进德国Hiller公司全套自动化离心处理装置,不仅能有效回收PHCs,还能使处理后的含油污泥满足黑龙江省地方标准DB23/T 14132010油田含油污泥综合利用污染控制标准要求的含油率(200 时,含油污泥开始热解,随着温度升高,液相PHCs产量增加,可以开
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