热解吸还原土的资源化利用研究进展

谭 林，谭 鸿，杨发疆

（中国石化西北油田分公司油田工程服务中心，新疆 轮台 841600）

油田在进行开采作业过程中不可避免的产生含油污泥，污染物主要包括挥发性有机物 (VOCs) 及半挥发性有机物( SVOCs)，不及时处置会对大气和土壤造成污染，不符合可持续发展要求，故需对含油污泥进行处理。污油泥的处理技术包括热化学清洗技术、超热蒸汽干化技术、水热处理技术和热解吸技术等[1]，目前塔河油田主要采用热解吸技术对含油污泥进行处理，处理后的土壤含油率可降至2%，符合DB65/T3997-2017《油气田含油污泥综合利用污染控制要求》，对环境造成的危害较小。

无害化处理和资源化利用是处置含油污泥的两种不同方式，资源化利用更符合可持续发展需求，不仅能降低对环境的污染，更能创造经济价值，因此将热解吸处理后的还原土资源化利用是亟待解决的环保难题。

1 热解吸处理技术

1.1 热解吸处理流程

热解吸技术采用高温气化原理，在高温、无氧的条件下使得污油泥中的有机污染物蒸发，通过喷淋、静置处理，实现油、水的分离，混合气体进行燃烧处理实现无害化，而经热相分离处理的土壤称为还原土。

如图1 所示，受浸泥土经破碎筛分机破碎后，通过上料橇输送至热相分离单位，通过天然气燃烧的高温烟气对其进行间接加热，使得其中油和水气化，从土壤中分离，混合气进入喷淋单元进行急冷。油水冷凝后进入油水分离系统进行分离，不凝气进入热脱附系统中作为辅助燃料燃烧。油水分离系统中，油品密度为0.86，接近于柴油，被回收利用；水经过冷却降温后循环进行喷淋使用；对热分离单元处理后的固相（还原土） 进行喷淋降温抑尘，通过皮带运输到存储区。

图1 热解吸处理流程

1.2 还原土的浸出液毒性

朱维等对热解吸处理后的还原土进行抽样检测，结果表明，经热解吸处理后的固体物浸出液浸出毒性低于GB5085.3-2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》 的限值，说明热解吸处理技术缓解了含油污染物对环境的影响，还原土中有害成分具有一定稳定性[2]。由此可见，热解吸处理后的还原土资源化应用具有可行性。

1.3 还原土的含油率

对塔河油田内热解吸处理后的还原土进行检测，发现还原土中含油率为0.09%～0.33%，而GB/T25031-2010《城镇污水处理厂污泥处置 制砖用泥质》、CJ/T309-2009《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》、GB/T 23486-2009《城镇污水处理厂污泥处置 园林绿化用泥质》、GB4284-2018《农用污泥污染物控制标准》中规定矿物油的浓度限值均为0.3%，因此可以采用掺混稀释的办法将还原土的石油烃含量降至标准要求，探讨还原土资源化利用的可行性。

2 还原土的综合利用方式

2.1 直接回填

高温热脱附单元处理后的土壤，颗粒较小，质地松散不易聚结成块，易扬尘，所以需喷淋补水后再填埋。这种处理方式简单直接，对生态环境无害，但这仅是对还原土的无害化处置，未能创造经济价值。

2.2 植被种植

因高温加热会对土壤造成有机质降解、土壤结构和矿物质改变、植物营养素和元素改变等影响，热解后的土壤直接用于农业耕种的效果不甚理想，而将还原土以一定比例与当地地表土和肥料混合后种植植被是一条可行线路。

王晓东等根据长庆油田地处黄土高原，降水少的特点，选择采用比较普遍的多花黑麦草、抗旱性强的沙棘以及当地非常普遍的冰草作物为考察对象，考察它们的移栽成活率。结果显示，当地的冰草最为适应还原土种植，且三种植物成活率都在60%以上；同时得出还原土、当地地表土、农家有机肥土壤最佳配比为5∶3∶2（体积比）的结论[3]。

本文实验，将还原土以50%，80%的比例掺入地表土中，种植杨树，观察最终成活数量，结果表明，掺混比例为50%的土壤种植的杨树成活率高达90%以上。后期如果要寻找一个最佳的配比，就需要扩大种植基数，另外再增加多种植被类型，比如棉花，冰草等。

2.3 固化处理

固化处理技术是利用固化材料产生一系列物理化学作用，将热解吸处理后还原土中的有害成分封闭在稳定的固化体中，然后加工成路基材料、烧结砖和免烧砖等各类资源化产品。

2.3.1 固井材料

蔡浩等人进行了废渣基固化剂固化实验和掺渣水泥浆体系性能的研究，探讨了热解吸还原土资源化利用的可行性。在固化实验研究中，实验人员将热解吸处理后的油基钻屑残渣（简称“热解油基钻屑”） 与粉煤灰、活性增强材料以及PC32.5 水泥混合，在水固比为0.13，温度为(20±2) ℃，湿度为（90±2） %的条件下，制成原材料，养护至一定龄期后对其进行一系列材料实验分析：无侧限抗压强度、水稳性实验、冻融循环实验、固化体浸出液的制备和微观结构分析。实验表明：随着固化剂掺量和养护龄期的增加，固化体的无侧限抗压强度增大，标准养护28 天后，以自制固化剂（CS） 固化热解油基钻屑抗压强度性能优于水泥，且掺CS 固化体生成了大量C-S-H 凝胶和少量AFt，具有较高的水稳性和抗冻性，同时抑制热解油基钻屑中污染物的浸出[4]。

姚晓等探究热解油基钻屑替代部分油井水泥制备固井用水泥浆的实验结果显示，热解油基钻屑可部分（30%～60%） 替代油井水泥，可就地用于非产层段油层套管及油井技术套管或油层套管固井，既能实现热解油基钻屑得资源化利用，又能降低固井材料成本[5]。

2.3.2 烧结砖

周伯均等人的发明专利中提到，将页岩和煤矸石粉碎成粒径小于或等于1.0rnn 的页岩粉和煤矸石，将页岩粉、煤矸石粉、油基钻屑残渣和粉煤灰混合搅拌均匀得固相混合料，再向固相混合料中加入水混合搅拌均匀得半干状混合料，将半干状混合料输送至真空挤压砖机中真空挤压成型，并切制成砖坯，经干燥、焙烧、冷却而成;所述半干状混合料中各组份的重量百分比为:页岩粉27%～65%、煤矸石粉6%～9%、油基钻屑残渣9%～45%、粉煤灰2%～6%、 水11%～19%。本发明制得的烧结砖的出窑抗压强度为10.4～19.0MPa，能够满足GB5101-201《烧结普通砖》中MU10MU20型号建筑用砖相应的强度要求。各实施例烧结砖的冻融后抗压强度损失率均低于2%,并在水中长期（半年） 浸泡无软化和质量损失现象，可应用于建筑用砖。并且所制得的烧结砖浸出液中的重金属浓度及相关指标远低于 《GB5085.7-2007 危险废物鉴别标准通则》和《GB8978-1996 污水综合排放标准》，不会对环境造成二次污染，实现了对页岩气油基钻屑残渣的无害化和资源化综合利用[6]。

3 结语

针对热解吸处理后的还原土性质进行分析，探讨了还原土资源化利用的处置方式——种植植被和固化处理的可行性。文中提到的实验，结果表明种植和制砖都是可行的，但还未大规模投入使用。文中提到的种植非农作物，仅以成活率作为判断评价标准，没有对作物的果实、根、茎、叶等植物有机体的有机烃毒性残留及对食物链中人畜机体影响方面做深入研究，无法确定还原土种植对生态环境彻底无害，后期需针对此问题开展相关研究。