关于含油污泥处理现状研究

王　会　谢　康　向龙斌

(中国地质大学(武汉)经管学院，湖北 武汉　430074)



关于含油污泥处理现状研究

王会谢康向龙斌

(中国地质大学(武汉)经管学院，湖北 武汉430074)

含油污泥主要产生于石油开发、运输、炼制及含油污水处理过程中，属于危险固体废弃物，其所带来的环境污染问题一直困扰着油气生产企业。针对含油污泥的来源、特性及主要危害，从减量化、资源化以及无害化三个方面对近年来含油污泥的主要处理方法和工艺技术进行了总结和归纳，讨论了国内外含油污泥处理的研究热点及技术标准要点，认为油气生产企业应在生产过程中结合污泥的物理和化学特性采取针对性的工艺措施，加强对含油污泥的深度处理，提出了含油污泥的资源化利用和无害处理是未来技术发展的必然趋势，同时，建议国家尽快制定含油污泥处理的标准规范及相关激励措施政策。

含油污泥；含油污泥处理技术；含油污泥处置标准

随着国家对环保要求的日益严格以及监管制度的逐步完善，石油化工等重污染企业对于含油污泥的处理也愈加重视。含油污泥是石油勘探开发、运输、炼制及含油污水处理工程中所产生的含油固体废弃物，其中主要是石油化工生产过程中产生的油泥、油砂，具有产生量大、含油量高、重质油组分高、综合利用方式少、处理难度大等特点[1]。含油污泥露天堆积、存放，对生态环境和人类健康造成危害，并存在诱发燃烧等安全隐患[2]。在生产高峰期时，因没有相应的设施及设备处置含油污泥，经常出现含油污泥不能及时拉运而影响正常生产的情况。因此，实现含油污泥资源化、无害化处理成为油气生产企业亟待解决的重大课题。

1　含油污泥的来源、分类及主要危害

1.1含油污泥的来源及分类

含油污泥主要产生于原油开采、油气集输、炼油化工厂污水处理等生产过程。具体见图1。

图1　含油污泥的主要来源(据岳海鹏，2010[1]整理)

含油污泥按照其来源主要可分为三种：①原油开采过程中部分原油放喷或被油管携带至地面，渗入土壤形成的油泥称为落地油泥，在此过程中产生的含油污泥量为原油产量0.5%～1%，我国仅石油开采行业的含油污泥年产量已超100万吨，一般具有含油量高、黏度大、颗粒细、脱水困难等特点；②原油生产、处理过程中产生的罐底油泥，由接转站、联合站的各种油罐、沉降罐、脱水罐等产生的油泥称为罐底泥；③炼油厂污水处理站产生的污泥，由隔油池、反应罐、浮选单元等产生，称为“炼油厂三泥”，这类污泥含水量高，并携带有油、悬浮物、各种化学试剂，处理较困难[3]。

1.2含油污泥的特性及危害

含油污泥中污染物质通常分为以下4类：一类是以铜、铬、汞等重金属与盐类为主的无机污染物；二是大量共生于污泥中的有害微生物，多为病原菌；三是以多氯联苯(PCBs)、多环芳烃(PAHs)、酚类、苯系物等为主的有机污染物；四是少量的放射性元素[1]。含油污泥如果不及时采用适当的方法处理会对周边环境产生不同程度的影响：①含油污泥中的油气挥发，使生产区域内空气中总烃浓度超标；②散落和堆放的含油污泥污染地表水，甚至地下水，使水体中的COD、BOD和石油类浓度严重超标；③含油污泥中含有大量的原油，造成土壤中石油类浓度超标、土壤板结，使区域内的植被遭到破坏、草原退化、生态环境受到影响[4]。

据2014年数据估计，我国含油污泥年产生量达300多万吨，仅大庆、胜利、辽河三大油田年产含油污泥约200万吨，新疆油田年产4万～5万吨，堆存量约22万吨。含油污泥中含油率为10%～50%，含水率40%～90%。炼油厂产生的油田含油污泥主要包括罐底含油污泥与污水处理场的“三泥”两部分，此部分污泥，我国年产生量约为30万吨。油田生产过程中含油污泥产生量大，若不及时加以处理整治，势必对周围土壤、水体、空气及其生物圈造成污染[5]。

2　含油污泥处理技术的研究及发展现状

2.1油田含油污泥处理主要技术

随着原油开发的不断深入，产生的固体废物总量也在不断的增大，国际上对于含油固废的处理也越来越关注。发达国家从80年代前后开始开展了对含油污泥处理的系统研究，至90年代已经形成了较为完善的相关环保法规体系。而我国针对含油污泥处理的相关研究开始的比较晚，目前国内外含油污泥主要处理技术大致可以分为减量化处理、资源化利用、无害化处理三类。

2.1.1减量化处理技术

主要包括源头减量化(预氧化技术、复合碱—污泥回收技术)和过程减量化技术(排泥工艺技术、污泥浓缩工艺、污泥脱水工艺)以及生物处理法。减量化技术只能在一定程度上减少含油污泥的产出量，不能实现对原油的有效回收，且剩余污水、污泥量较大，只能作为含油污泥的预处理措施。具体如表1所示。

2.1.2资源化利用技术

主要包括筛分流化-调质-离心处理技术、溶剂萃取技术、电化学处理技术、热处理技术、微波处理技术、膜分离技术等。资源化处理技术可以实现对含油污泥中原油的有效回收，但也有其缺陷，经处理后的废弃物仍会对环境造成污染，具体如表2所示。

表1　减量化处理主要技术(据陈忠喜，2012[4]整理)

表2　资源化利用技术对比(据刘鲁珍，2015[6]；Karhu M，2012[7]整理)

续表2

技术分类技术原理优 点缺 点超声波处理技术通过超声波的机械振动、空化及热作用来降低污油粘度和油水界面膜刚性,同时增加液滴运动性,促使其聚结处理设备结构简单,成本较低,对污油适应性好对超声波的声强以及处理时间等参数要求较严格,否则容易引起再度乳化热解法微波热解1.提高温度,通过减小连续相的粘度,打破液滴的界面膜,达到液滴合并的目的;2.通过旋转,重排水分子的电荷分布1.要添加任何添加剂,就可以达到破乳的目的;2.使水相的回收率从60%增加到80%由于技术限制,仍处于试验阶段,大规模应用较困难高温热解法将含油污泥在隔氧高温的状态下溶为一体,将污泥转变为固、液、气三相回收率高、适应性强、二次污染少工艺尚未成熟,工艺、设备要求都较高含油污泥调剖技术含油污泥配制成乳化悬浮液作为调剖剂,应用于油田注水井调剂污泥全部处理,较少对周围环境的污染,实现含油污泥的资源化利用配伍队伍要求高,需要深入细致的工作才能扩大应用规模

2.1.3无害化处理技术

主要包括生物处理技术(生物地耕法、生物破乳法、生物强化法、生物浮选法)、固化处理技术、焚烧处理技术。具体如表3所示。

表3　无害化处理技术对比(据杨双春，2012[8]；Pinheiro，2013[9]；Pánek，2014[10]整理)

2.2国内外含油污泥处理技术的研究热点

近年来国内外有关含油污泥处理的研究热点主要集中在热解处理、生物处理、膜分离技术、固化技术以及焚烧处理技术等方面。

2.2.1热解处理技术

目前对于热解处理技术研究较多且已有实际应用的是高温热解法。赵海培(2012)以热解残渣的苯酚吸附值为基准对高含油的孤岛采油厂含油污泥进行热解处理研究，研究发现在氮气保护下，热解温度550℃，热解时间4 h，升温速率10℃/min，此时热解效率最佳，且热解残渣具有丰富的微米孔，能够用来制备多孔固体吸附剂[11]。Conesa(2014)探究在氮气氛下，含油污泥不同温度条件进行热解所得到的产物(气体、液体和固体)的差异，来探究最佳热解条件[12]。含油污泥热解处理具有较好的油气回收和残渣再生利用价值，是值得推广的含油污泥资源化利用技术。

2.2.2生物处理技术

生物处理技术因其绿色环保，处理剂为微生物可以有效避免二次污染的特性而受到国内外环保产业界人士普遍关注和重视，Sood N(2010)提出一种利用新型酵母菌株TERI NSA6在较低的pH条件下降解酸性含油污泥的方法[13]。Cerqueira(2011)通过对一个混合菌和五种单一菌对含油污泥的降解作用的观察，发现混合菌有利于减少环境破坏并提高工业生产率[14]。Jasmine(2015)根据炼油厂含油污泥的特性，对使用各种烃降解菌株和混合菌团进行生物降解的性能进行评估，证明混合菌团的生物降解性能较佳[15]。魏彦林等(2015)针对延长油田含油污泥的特点，采用生物酶复配乳化剂对含油污泥中的原油进行回收处理[16]。但生物处理技术实施过程复杂，处理周期较长，目前多数仍处于研究阶段。

2.2.3膜分离技术

含油污泥多为油包水、水包油的乳化状态，应用膜分离技术的主要难点在于破除乳化状态、水油分离时的渗透体积的预测以及膜的寿命问题。Pendashteh(2011)提出基于人工神经网络(ANN)模型，采用序列间歇式膜反应器(MSBR)来处理高含油污水[17]。Yeom(2015)利用氧化铝镀膜和硅藻土复合膜处理含油废水[18]。Rahimzadeh(2016)把自适应神经模糊推理系统(ANFIS)作为预测油/水膜分离过程中的渗透体积的工具，研究膜分离技术[19]。膜分离技术能够有效实现含油污泥的水油分离且外部污染性较低，具有很大的应用价值，但分离后的回收以及分离残渣的处理还需要进一步的研究。

2.2.4固化技术

在含油污泥中加入固化剂．使之发生稳定的、不可逆的物理化学反应，固化其中的部分水分和有毒物质．并使其有一定强度，以便堆放、储存和后续处理，固化技术的难点在于固化剂以及絮凝剂的研发与制备。范洪鹏(2011)介绍了固化燃烧法的原理、工艺流程以及设备投资，认为固化燃烧法适用性较强，能够有效地回收油泥砂中所含的石油类物质的热量和泥土资源[20]。Pinheiro(2013)在含油污泥加入一定比例的高岭土，通过1200-1250°C条件下的快烧循环来制备瓷砖，该技术能够较大程度的减少含油污泥对土壤的污染，且便于运输、利用及处置。

2.2.5焚烧处理技术

目前大多数油田都建有污泥焚烧装置，焚烧法去除了污泥中的大部分有害物质，但焚烧过程会产生二次污染，并且没有充分利用污泥，造成资源浪费。当前的研究主要是针对如何充分利用含油污泥焚烧后的产物，避免对环境的二次污染。秦艳(2010)指出采用层燃螺旋炉排焚烧炉的焚烧处理技术减容率高，无害化处理较彻底，余热可充分利用[21]。海云龙(2016)对利用流化床富氧焚烧处理含油污泥的经济性进行分析，发现该技术可实现烟气及其他污染物零排放，产生的蒸汽可直接供应油田生产和生活使用，产生的液态CO2可直接用于油井驱油，烟气中的SO2和NOx可转化为硫酸和硝酸[22]。

任何一种含油污泥处理技术的使用都无法解决含油污泥处理中资源回收与环境保护的矛盾问题，而资源化利用技术可以实现对含油污泥中原油的有效回收，无害化处理技术能够最大限度的减少含油污泥对环境造成的污染，针对不同地区含油污泥的特性，综合开发资源化利用及无害化处理技术，加强对含油污泥的深度处理是未来技术发展的必然趋势。

2.3含油污泥处理技术的应用现状

国外如加拿大MG工程公司采用的是机械脱水工艺，配套有自己专有药剂；荷兰吉福斯公司采用的是调质-机械脱水-生物处理技术；德国HILLER公司采用的是调质-机械脱水-电化学工艺；新加坡的CLEANSEAS公司采用了机械脱水+美国ADTU热解吸工艺；法国、德国的石化企业多采用焚烧的方式[23]。

国内的各大油田也针对自身特点开发出适合其特点的含油污泥处理技术：辽河油田以欢喜岭采油厂作为无害化含油污泥试验基地，利用含油污泥的热值，将含油污泥脱水后经药剂混合，制成型煤，作为燃料外运，处理规模为100t/d[24]；大庆油田针对其含油污泥含油30%，含水40%，含固体废物30%的特点开发了热化学清洗工艺，辅以高效离心分离方式，形成了预处理-调质-离心处理工艺[25]；中原油田对含油污泥分别做了污泥减量化技术和污泥无害化技术研究。减量化技术包括预氧化降污泥技术和复合碱污泥回用技术，污泥无害化技术是将不经深度处理的污泥投加一定量的调质剂后回注地层[26]，在对中原油田含油污泥进行成分测定的基础上，以水泥为主要固化剂对含油污泥进行固化处理[27]；长庆安塞油田建立了污泥处理站，应用污泥调剖、微生物降解等技术，基本消除了含油污泥的环境污染问题[28]；长庆姬塬油田含油污泥含水含油较高，采用加水稀释-加热搅拌-加药破乳-混凝沉降-离心处理技术，使的含油污泥中油、泥、水三相分离，有效的降低了含油污泥中的污染物含量[29]。

当前，有关含油污泥的处理技术的主要朝着无害化方向发展，生物处理方法研究较多，但由于其具体应用有太多条件限制，能够投入石油化工产业大规模使用的较少，只能作为辅助处理使用。含油污泥的固化技术，用以制砖、作为辅助燃料以及填制橡胶等无害化处理技术将成为今后研究及应用的重点。且由于不同地区含油污泥特性有很大差异，因此处理方法也不能够一概而论，应根据其物理及化学特性实施有针对性的处理措施。

3　油田含油污泥处理的相关标准

由于世界上各地区地质环境和地理条件的差异，土壤泥土的成分不同导致土壤对油类有机物的耐受程度有很大区别，因此国际上对油田污泥中的含油量或者TPH以及对污油的处理办法没有统一的标准，但是很多国家和地区都根据当地的实际情况、法规或指导准则制定了相应的现场专用指标，对土壤和污泥中的含油量提出了相应的标准。含油污泥的处理标准，一般与污泥处理后的去向有直接关系。

3.1国外含油污泥处理标准

3.1.1加拿大

加拿大不同的州和省对填埋场制定了可接受的TPH标准。如加拿大Sask土地填埋指导准则中把原油污染的土壤分类为IA，规定含油污泥工业垃圾填埋TPH通常≤3%，碳数较高或者污泥包含的细微颗粒<0.08mm除不去时，TPH可以>3%。加拿大Alberta Directive《关于上游石油工业油田废物管理要求》中规定含油污泥用于铺路的标准是TPH<5%，排放到土壤TPH≤2%[30]。

3.1.2美国

除美国环保局对危险和固体废物的处理以及土地处置提出了一般的要求外，美国的各个州也根据自己的实际情况制定了相应的法规或指导原则。例如美国俄克拉何马州指导准则中规定含油污泥TPH<0.1%，可以送至合适的垃圾填埋场，含油污泥TPH>0.1%，需要送至有合适防护层，并有沥出液收集系统的垃圾填埋场；美国怀俄明州油气保护委员会于年月发布了溢油清洁度等级的指导原则，其中规定非临界区域内土壤中的TPH含量不应>1%，而临界区域内土壤中的TPH含量则应在0.1%～1%之间；加利福尼亚州规定允许使用TPH含量<5%的含油污泥铺路[31]。

3.1.3欧洲

欧盟各国在污泥处置方面的也没有统一的标准，污泥的安全处置依赖于当地的政策法规。但是，在欧洲含有可生物降解有机物的固体废物将不允许填埋，丹麦、瑞士、德国等国家已分别于1997年7月1日、2000年1月1日和2005年6月1日实行了该法令。另外，欧盟于1999年公布了固体废弃物的填埋法令(于2006年起实施)，要求所有欧洲国家用于土地填埋的固体废弃物中有机物含量必须逐年递减；对于污泥农用，针对污泥中的污染物，如重金属、有机物等提出了明确的限制要求，以保证土壤的安全，这种处置方式在英国、法国和丹麦适用，但是并不适用于德国南部、比利时和荷兰等国。而在瑞士，已立法强制执行污泥的热处理处置。荷兰大部分的国土处于海平面以下，直接暴露在土壤表面1m以下的由运河控制的地下水的含水层中，而且年降水量较多，人口密度也较大，因此要求土壤中的油含量<10mg/L，这是世界上要求最严格的；而法国对于降水量较高、属于湿地的地区要求土壤中含油<0.5%，旱地<2%。丹麦对于含油污泥的处理要求也比较严格，要求含油量<0.1%[31]。

3.1.4亚洲其他国家

在亚洲，各个国家的 要求也不尽相同。例如，新加坡要求土壤中含油量<1%即可进行填埋处理；中东地区卡塔尔要求较高，土壤中的含油量要求<0.1%；巴林群岛和迪拜要求<1%；而沙特阿拉伯则要求<5%。

3.2国内含油污泥处理标准

我国在《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》的基础上制定的《国家危险废物名录》和《危险废物鉴别标准》将含油污泥归类为危险固体废物，针对危险废物的处理制定了《危险废物填埋污染控制标准》(GB18598—2001)和《危险废物焚烧污染控制标准》(GB18484—2001)等国家标准。另国务院《排污费征收管理条例》(国务院令第369号)规定，每吨油泥砂征收1000元的排污费[32]。但是并没有对含油污泥中的含油量提出限制标准，仅在《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284—1984)中规定土壤中矿物含油量≤0.3%。

虽然我国对于石油工业的含油污泥处理处置标准没有一个统一明确的要求，但是我国各大油田对于含油污泥有各自的标准，辽河油田、胜利油田、长庆油田及吉林油田等明确规定含油污泥清洗站处理工艺的控制指标为处理后含油量≤3%；大庆油田根据黑龙江省地方标准《油田含油污泥综合利用污染控制标准》(DB23/T1413—2010)规定处理后污泥含油量≤2%[4]。2016年陕西省发布了《含油污泥处置利用控制限值》，于8月1日起开始实施。填补了该类危险废物综合利用和处理处置技术及污染控制标准的空白。具体限值如表4所示。

表4　含油污泥利用控制限值

4　结束语

我国的含油污泥无害化与资源化处理技术的相关研究起步较晚。当前，国内油田对于含油污泥的处理多数采用直接填埋、焚烧或将含油污泥脱水制成泥饼等简单措施，这些措施不仅会造成环境污染，也是对其中含量较高的石油类资源、金属及无机矿物资源的浪费，随着社会环保意识的增强以及相关法律法规的完善，含油污泥的资源化、无害化处理将成为含油污泥处理的必经之路。由于含油污泥包含的污染成分复杂，单一处理技术难以达到环保要求，因此结合各油田含油污泥来源、组成及性质的特点，将多种处理工艺有机结合，加强含油污泥的深度处理是未来技术发展的必然趋势。

我国没有针对石油石化行业含油污泥处理的标准规范，多是通用的危险废物相关标准规范，或者是参照执行其他行业的有关标准。这些现有的标准规范没有考虑石油石化行业含油污泥的产生特点、污染特性和环境风险等因素，因此不能起到针对性的规范和指导作用。国家有关部门应逐步完善含油污泥特征污染物监测体系，建立健全含油污泥处理处置技术评估的指标体系和方法，尽快制定有针对性的含油污泥处理的标准规范，并出台相应的激励政策及措施。

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Review of Oily Sludge Treatment

WANG HuiXIE KangXIANG Longbin

(School of Economics and Management，China University of Geosciences，Wuhan 430074)

Aimed at the sources，characteristics and hazards of oily sludge，the treatment methods and technologies had been summarized from three respects of reducing，resourcing and harmless processing. It had been discussed the hot topic and the key technical standards of oily sludge treatment at home and abroad，and it had been presented that the oil and gas production enterprises should enhance the depth processing of oily sludge to combine the physical and chemical properties with specific process measures in the process of production. It had been proposal that resource utilization and?harmless processing of oily sludge should be the inevitable trends of technology development. It had been suggested that the environment legislation，technical standard and incentive policy of oily sludge disposal related should be completed as soon as possible.

oily sludge；oily sludge treatment technologies；oily sludge disposal standards

王会，硕士研究生，主要研究方向为资源型企业管理与评价

向龙斌，博士，教授，主要从事石油勘探与开发及资源型企业管理等方面的研究

X21

A

1673-288X(2016)05-0122-06

项目资助：湖北省自然科学基金重点项目“油田污泥处理方法研究”(2012FFA110)

引用文献格式：王会等.关于含油污泥处理现状研究[J].环境与可持续发展，2016，41(5)：122-127.