含油污泥处理技术

含油污泥是一种由石油烃、水、固体颗粒物和其他物质(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500万吨，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。目前国朗装备可提供整体的油泥处理方案。

背景：

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6.5～7.5，同时含有大量胶质、沥青质以及苯系物、蒽、酚、芘等有毒有害物质，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。

含油污泥的预处理：

含油污泥在油品分离回收PHCs之前，由于含水率高，所以通常先做均质、分离、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2～3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、pH≤8.58、低强度离心(2000 r/min、5 min)条件下，脱水率最高可达57.6%。

添加调质剂脱稳，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。

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 mg/L的阳离子PAM，3500 r/min离心5～6 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。

GLLW530型离心机油泥分离效果

分离效果

热解法：

在无氧条件下，含油污泥经高温热解转化为气、液、固三相，气相产品以CH4、CO2、H2和CO为主，液相一般为常温燃油和水，固相残渣中含有焦炭，一般以回收液态PHCs为主，可不调质达到回收目的。热解反应在还原气氛下进行，产二噁英极少，其典型工艺流程如图所示。

塔河油田年产含油污泥近4×104 m3，目前应用热解法处理含油污泥，在500 ℃热解后含油率<0.3%，PHCs回收率为90%，约回收70 kg/t PHCs。热解含油污泥资源回收率高、二次污染较小，但由于热解过程易结焦导致受热不均且设备结构复杂，尚不适合大规模应用于含油污泥处理。

生物法：

生物处理技术在好氧条件下，利用微生物以含油污泥中的PHCs作为碳源进行新陈代谢，将其转化为CO2和H2O。目前主要的生物处理技术有地耕法、堆肥法、生物泥浆法和生物强化法。地耕法和堆肥法均利用土壤中的天然微生物自然降解含油污泥中的PHCs，较难控制微生物种类和活性，且占地面积大、受降雨和温度等自然条件影响较大，且可能污染土壤和地下水，很少实际应用。生物泥浆法和生物强化法均通过接种微生物将含油污泥中的PHCs转化为低毒性的中间产物 (如有机酸和醛类等), 最终转化为CO2和H2O，关键在于筛选高效的PHCs降解菌。现已发现超过79种能够降解PHCs的微生物，包括肠杆菌、假单胞菌、不动杆菌、芽孢杆菌等。

含油污泥的生物降解会受到微生物种类、处理时间、温度、pH、含油浓度和特性等多种因素的影响。任丽君等从渤海油田含油污泥中分离出3株PHCs降解菌，分别为棒状杆菌、短杆菌和假单胞菌，最适降解条件分别为37 ℃、盐度3%、pH=8，32 ℃、盐度1%、pH=8，42 ℃、盐度1%、pH=6，三种条件30 d对含油污泥中PHCs的降解率分别为39.69%、31.13%和53.29%。营养物质也是影响PHCs降解的重要因素, 因此需要在生物降解过程中补充营养源。Roldan-carrillo等研究含油污泥在不同营养条件下的生物降解效率，发现经过30 d的处理，C∶N∶P为100∶1.74∶0.5的含油污泥中，PHCs去除率为51%；C∶N∶P为100∶1.66∶0.83时，PHCs去除率更高，为58%。

微生物降解PHCs具有局限性，单一微生物不能以所有PHCs为碳源。因此, 含油污泥的生物降解通常需要将多种微生物混合。由于微生物物种之间具有协同和拮抗作用, 所以需筛选具有协同作用的混合菌株。任丽君等筛选出3株降解菌，混合后降解效率为58.08%，明显高于单一菌株的降解效率。

展望：

对于含油污泥处理，单一技术由于限制多，且要综合考虑经济、政策等因素，不能很好地适用于含油污泥的处理，若考虑将多种技术结合使用来弥补单一技术的缺陷，可能会找到更经济有效的处理方法。

针对各大油田产油品质和性质的特点，应尽快构建含油污泥处理技术筛选和组合的方法体系，同时建立典型含水率、含油率的处理技术库，在工程实践中指导技术人员因地制宜地选择合适的处理技术。

目前，不仅要控制含油污泥中的有机污染物，还要关注无机污染物、放射性物质等有毒有害物质，尤其是重金属，可能会累积到危险水平，且重金属和其他有毒有害物质的共存可能导致更复杂的污染问题。例如, 多环芳烃和重金属的综合影响比多环芳烃更大。

随着石油资源短缺压力在未来的加剧，在新能源技术尚未大规模应用之前，还需要深入研究含油率<10%的含油污泥资源化技术，尽可能回收石油资源。