摘要:含油污泥是伴随着石油的开发而缠身的一种固体废气物,它的排放关乎到我国的环境问题,而且还会让石油资源浪费,含聚污泥热清洗技术,可以减少油泥排放对环境的破坏,而且还可以回收一部分石油,该技术的发展,有很好的发展前景。
关键词:含聚污泥;热清洗;发展前景;分析
一、含聚污泥介绍
(一)油泥的来源
随着社会经济的日益发展和科技的进步,各国对自然资源的利用逐渐加大,相伴随的固体废弃物的产量也日益增多。含油污泥是在石油开采、运输、炼制及含油污水处理过程中产生的固体废弃物,作为列于《国家危险废物名录》的主要污染物,在固体废弃物中占有很大的比重,若不经合理处理而直接排放到环境中,不仅危害环境,而且浪费了宝贵的石油资源。
上述含油污泥在本质上是一种被原油污染了的多种无机矿物粉体,按来源不同,油泥可分为三种不同类型:
1在油田开发和开采,尤其是油井采油生产和井下作业施工过程中产生的油泥,称为落地油泥或作业油泥。通常含油率较高,最多可达40-50%,含水量小,成块状、粒状、粉状和泥状,夹杂有石子、木块等固体杂质;
2在原油生产、运输过程中,各种贮油罐、脱水罐、污油罐中通过自然沉降在底部中也会产生大量油泥,称为罐底油泥[1];
3产自联合站等污水处理装置,此类油泥含水量很高,可高达99.8-99.9%,其余为少量的油以及固体物质。
二、油泥的危害
油泥的主要污染物是石油。石油是含有烃类和少量其它有机物的复杂混合物。烃类组分是由烷烃,环烷烃和芳香烃等200-300种不同的烃所组成的。非烃类组分包括环烷酸、酚、杂环氮和硫化物等[2]。油泥的存在对油田生产产生严重的影响,如导致回注水中悬浮物含量严重超标,造成地层堵塞,在沉降罐和净水罐中沉积从而大大缩短清罐周期等。同时,油泥也会对人类生活造成严重影响,如侵占土地、污染土壤、污染水体、污染大气等[3]。
三、常用的油泥处理技术和优缺点分析
油泥成分复杂,导致物理、化学性质等差异很大,因此油泥处理技术多种多样,其中比较典型的有高温热脱附处理技术,溶剂萃取技术,生物处理技术,超声波处理技术,热化学清洗技术等。
(一)高温热脱附处理技术
高温热脱附是在绝氧条件下将含油污泥加热到一定的温度,使烃类及有机物解吸,然后冷凝回用热解产生的烃类。该法处理后残渣能够达到美国Best Demonstrated Available Technology(BDAT)要求,回收原油质量高,处理彻底,同时,由于热解处于绝氧还原氛围下,所以不产生二噁英等有毒物质。但高温热脱附也存在耗能高、设备投资大、工艺操作复杂等缺点而在一定程度上限制了其推广应用。
(二)溶剂萃取技术
溶剂萃取是根据“相似相溶”原理,选择合适的有机溶剂作萃取剂,与含油污泥充分混合,将油萃取到萃取剂中,然后对萃取剂和油进行蒸馏分离,回收油及循环使用萃取剂。溶剂萃取一般在室温下进行。提高溶剂比会显著增大萃取效果,但同时也会增大萃取设备的负荷,导致耗能较大。该法回收原油质量高,处理效果好,但存在处理后尾渣中含有机溶剂,处理过程中有一定的损失等缺点。
(三)生物处理技术
生物处理法是利用微生物将石油烃类进行同化降解,将其转变为无害的无机物质(CO2和H2O)的过程。微生物通过加氧酶的催化作用将分子氧结合到基质中,形成中间体,进而转化成其他物质,从而对石油烃类进行降解。影响好氧微生物生长和降解石油烃类的重要因素是氧含量。根据处理工艺不同,生物处理法又分为地耕法、堆肥法、生物反应器法。采用生物法处理的优点主要有以下几个方面:处理效果好,经过生化处理,污染物残留量可以大幅度降低;对环境影响小,其最终产物是二氧化碳、水和脂肪酸等,不会形成二次污染。缺点为:在筛选石油降解菌和菌种培养上存在很大的困难;对含油率较高的污泥处理效果不是很好,一般只能处理含油量小于5%的油泥[2]。
(四)超声波处理技术
超声波主要通过四大超声效应:机械效应、空化效应、热效应、化学效应等对处理过程起强化作用。以机械效应为例,机械效应会使油泥的内部组成结构发生改变,造成原油的油滴和固体颗粒的分离。同时,机械效应使溶剂产生振动,从而形成驻波,此时油泥中的固体颗粒因受机械力的作用而凝聚在波节处,在空间形成周期性的堆积,最终固体颗粒和原油脱离而沉降到容器的底部。
超声波处理含油污泥具有独特的优点:处理周期短,效果好,工艺简单。但是,由于超声波所需电量较大,使处理成本变高。目前超声波处理油泥的工艺往往不是作为单一的处理工艺,而是连同其他工艺一同处理油泥,以求在降低成本的基础上得到油泥最佳的处理效果。
(五)热化学清洗技术
化学清洗法处理油泥工艺是指在油泥中加入油泥清洗剂,进行搅拌反应,然后进入三相离心机进行洗涤,最终分离出油、水、泥三相,目前主要用于处理落地油泥。化学清洗法是美国环保局处理含油污泥优先采用的方法,最显著的优点是对油泥的回收率较高,利用率高,清洗完之后的污水及泥对环境的污染小,而且操作简便,因此日益得到人们的关注[3]。
四、含聚污泥热清洗技术的技术方案优势
含聚污泥热清洗技术方案是在前期充分的实验研究和工艺、设备调研的基础上形成的,具有动力学、热力学方面的全面评价,以及矿物学、油田化学方面的专业人员进行前期研究,是一套可行性较大的方案。
相比于焚烧法:该技术方案全程不使用明火,安全性强;没有气体排放,污染程度低。
相比于水洗法:该技术方案可以回收利用水分,减少水量消耗;洗涤充分,可以达到干基含油率不高于1%。
相比于热脱附:设备投资低,安全性强;运行平稳,检修时间短;耗能低,成本显著减少。
小结:
综上所述,含聚污泥熱清洗技术有其得天独厚的优势,作为该技术的开发者,应该继续优化该技术的工艺,让它的适应性和处理能力更好,才能符合我国对能源开发的需求。
参考文献:
[1]杜杰,张帆,徐健蓉等.热化学洗涤-超声波分离技术处理油田含油污泥 [J].油气田环境保护,2008,9(1):9-11.
[2] F.E.帕诺夫.石油与天然气工业企业的环境保护 [M].著裴德禄等译.北京:石油工业出版社,1992:52-58.
[3] 徐玉朋.含油污泥的综合治理 [J].石油库与加油站,2004,13(4):43-44.