热解处理技术在含油污泥处理中的应用

热解处理技术在含油污泥处理中的应用

罗景顺

中国石油运输有限公司沙漠运输分公司  841000

摘要：随着社会的发展，含油污泥作为石油开采过程中产生最主要污染物，其存在毒性高、成分复杂、污染大等特征。伴随着我国新环保法的颁布以及习总书记强调“绿水青山就是金山银山”，我国进一步加大了对环境保护的整治力度，如此便需要相关企业积极探寻更高效、更环保的手段对含油污泥进行处理，从而减少含油污泥对人类与自然环境的影响。

关键词：热解处理技术；含油污泥处理；应用

引言

含油污泥是油田开发、石油炼制、运输储存等过程产生的固体废弃物之一,是油、水、固三相混合形成的复杂乳化物,含有多种有机污染物和重金属污染物,具有很强的生物毒性。如果处置不当而外排,会造成严重危害.随着我国石油工业的发展,含油污泥产生量与日俱增,含油污泥的来源也更加多样,不同来源含油污泥的含水率、含油率、乳化程度等性质差异显著。针对含油污泥性质变化幅度大,处理难度差异大等特点,含油污泥处理技术不断发展创新,从传统的焚烧、填埋到新兴的热解、溶剂萃取,再到更为前沿的超临界CO2萃取、微生物电化学耦合等,现在含油污泥处理技术已经发展到一定规模。各种处理技术的作用原理、处理费用、处理效果和副产物等均不相同,每种技术都有优势和局限,没有某种处理技术全面优于其他技术,在高效处理和经济实用之间还未达到最佳平衡状态,因此有必要对于现有的含油污泥处理技术进行梳理总结和对比分析。

1含油污泥处理技术现状

国内外油泥处理技术方向可以概括为:减量化、无害化、资源化。石化行业对油泥处理较为成熟的技术主要有:焚烧法、溶剂萃取法、生物处理法、热解技术等。含油污泥焚烧技术无害化程度较彻底,余热可利用,实际应用较为广泛。污泥采用流化床式焚烧炉焚烧后,固体残留物中的重金属含量很低,可直接填埋处理。焚烧后的灰渣残渣可用作建筑材料,产生的热量可用于污泥前期处理如干化、脱水等工序中所需的能量。污泥焚烧技术被经常使用其主要原因是它不受污泥成分的限制,适用于各类工业固体废弃物的处理。但是含油污泥的焚烧一定会产生大量SO2、NOx等二次污染物,为此国家已经出台相关标准规定含油率5%以上的污泥不可以直接进行焚烧,要求焚烧前必须对含油污泥中的原油成分进行回收处置。含油污泥溶剂萃取技术是在含油污泥中加入萃取溶剂,利用“相似相溶”原理,将含油污泥放入油池中,通过搅拌等方式一段时间分离后加入萃取剂,再经过蒸馏、抽滤,油水等液态流体进入萃取装置,再进行蒸馏将其中的油分离出来,同时萃取剂可循环使用。但溶剂萃取法的特点是流程较长,工艺较复杂,萃取剂用量较大,不仅在使用过程中有一定的损失,而且价格较为昂贵。含油污泥生物处理是利用微生物可将原油成分降解成CO2、H2O或其他无害物质的特性来处理含油污泥。生物处理技术具有如下优点:污染土壤生化治理费用约为焚烧处理的1/3,处理后污染物残留量更低;不破坏植物生长所需要的土壤环境。但降解用到的微生物的筛选、培养以及工艺设计不够成熟,不能用于处理含油率较高的污泥,处理周期长。鉴于上述处理技术的介绍,结合处理效率效果、环保以及节能等方面综合考虑,我们认为通常情况下现场对技术选择顺序为:热解法>溶剂萃取法>生物法。

2含油污泥处理技术分类

2.1减量化处理技术

含油污泥减量化处理技术是通过脱水、污泥浓缩等方式减少含油污泥的体积.减量化处理的主要目的在于降低油泥的含水量,减少污泥体积,以便降低含油污泥后续处理难度和处理成本.含油污泥减量化技术可以分为污泥浓缩技术和污泥脱水技术.污泥浓缩技术是通过污泥增稠的方式,降低含油污泥的含水率,减少污泥的体积。将热洗法与原位机械压缩法相结合,处理温度在120~240℃时,脱水率可达77%~96%,显著减少了含油污泥的体积.污泥脱水技术有自然蒸发和机械脱水两种方法[17-18],其中机械脱水法效果稳定,操作简便,目前是大多数油田减量化处理的主要方式。对机械脱水减量化处理含油污泥的工艺流程进行优化,处理后油泥含水率由初始的97.03%下降到47.44%,减量化效果显著.含油污泥中的水相可以分为游离水(自由水)、毛细水、间隙水、表面吸附水、结合水5种形式,单一减量化处理技术难以去除油泥中的非自由水,因此在含油污泥减量化处理前,需要加入不同的添加剂,增强含油污泥的脱水效果.表面活性剂可以破坏含油污泥的乳化体系,削弱含油污泥中絮状物之间的结合作用,释放含油污泥中的胞外聚合物(EPS),中和负电荷,使束缚水含量下降.提升含油污泥的脱水效果。研究了棕榈基酯季铵盐(PBE)对含油污泥脱水率的影响,添加量为100mg/L时,使含油污泥的脱水率从20.10%提高至81.31%。使用活性Fe(II)-过二硫酸盐(Fe2+/S2O82-)氧化了EPS,释放EPS的边界水,破坏了含油污泥的油水乳化层,使毛细抽吸时间由79.9s缩短至51.1s.有机溶剂以萃取的方式也可以使含油污泥显著脱水,利用液化二甲醚对含油污泥中饱和烃、芳香烃和少量胶质的溶解能力,打破了含油污泥的油包水结构,处理后含油污泥含水量下降了90%,原油回收率达到40%.为进一步提升处理效果,降低成本,将醇类溶剂作为助剂添加到处理体系中,结果表明醇类溶剂促进了油水界面膜上的胶质和沥青质的溶解,降低了界面膜强度,显著提升了二甲醚对于含油污泥的脱水效果,最大脱水率超过95%,使二甲醚用量降低程度高于50%.除此之外,添加生物炭等材料也可以显著提升污泥减量化处理效果。

2.2含油污泥机械分离

机械分离法是研究最早、最成熟、最通用的含油污泥处理方法之一，经过各种预处理（调理、筛选、分选、滗析和其他操作）后，将均质的液体污泥置于高速离心机中，并通过机械脱水的过程进行分离。分离出来的油在脱水站或者炼油厂中回收。然后将水送去处理或者再循环，最后根据各种应用的需要进一步处理分离固体污泥。在调理和机械分离预处理系统中使用的通用聚合物絮凝剂的处理比较复杂，并且容易导致二次环境污染。因此，必须选用高效、无毒的有机高分子絮凝剂。使用聚合物絮凝剂和微生物的组合可以显著提高机械离心的效率，并节省90%以上的聚合物絮凝剂。研究了含油污泥脱水工艺的改进。结果表明，使用阳离子交换树脂可以将毛细抽吸时间和过滤阻力降低95%聚电解质。明矾钾是另一种具有良好脱水性的调节剂。提出了一种基于化学失稳和絮凝脱水的油泥处理工艺。结果表明，YN3稳定剂的最佳用量约为油泥重量的2%～3%，PAM（聚丙烯酰胺）的最佳用量为400～500mg·L-1。脱水的含油污泥中的油的质量百分比为24.0（wt）%，脱水后的污泥体积约为其原始值的1/3。分析了含油污泥的产生，并回顾了国内外用于污泥脱水的设备。研究了影响含油污泥脱水产生的主要因素。实验结果表明，经聚合氯化铝和阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂处理后，污泥的过滤比阻由8.9×1014m·kg-1分别降至1.09×1012m·kg-1和0.11×1012m·kg-1。

结语

含油污泥热解法无害化技术符合我国清洁生产的要求,实现含油污泥资源化处理,设备处理效率高,自动化程度高,安全耐用,有广阔的发展前景。处理过程中不引入新的化学处理剂,少量未冷凝的油气可再次进入熔盐炉燃烧,节能环保。

参考文献

［1］陈思,刘天恩,杨红丽,等.含油污泥资源化处理新技术研究现状与展望［J］.应用化工,2018,47（11）:2509-2513.

［2］武哲.含油污泥处理技术应用研究现状［J］.云南化工,2020,47（12）:34-38.

［3］周立松,吴越,刘丽莎,等.油田含油污泥产生途径及处理方法［J］.当代化工研究,2021,（9）:100-101.

［4］宋相和,纪怡璞.干化-焚烧联运技术在含油污泥处理中的应用［J］.安全、健康和环境,2020,20（6）:22-26.