含油污泥處理解決方案
技術(shù)支持
油田和煉油廠的污水處理系統(tǒng)以及原油生產(chǎn)儲運系統(tǒng)會產(chǎn)生大量含油污泥。目前我國每年產(chǎn)生的含油污泥總量達500余萬t。隨著大多數(shù)油田進入中后期開采階段，采出油中含水率越來越高，含油污泥量還會繼續(xù)增加。本文將敘述含油污泥的特性、危害，目前主要的處理方式，以及根據(jù)現(xiàn)有條件，對可能提出的技術(shù)方案進行敘述。
1 含油污泥的性質(zhì)和危害
含油污泥成分極其復雜，主要由乳化油、水、固體懸浮物等混合組成，其成分與地質(zhì)條件、生產(chǎn)技術(shù)、污水處理工藝、污水水質(zhì)、加藥種類、排污方式以及管理操作水平有關(guān)。含油污泥的比阻比一般污泥大40倍，其可壓縮性系數(shù)大20倍，屬難過濾性污泥，又由于其顆粒細小，呈絮凝體狀，含水量高，體積龐大，因此不易實現(xiàn)油-水-泥的三相分離。我國大部分油田含油污泥的含水率一般為70%～99%，油、鹽成分含量較高，且含有重金屬和其它有害雜質(zhì)；煉油廠污泥還含有大量苯系物、酚類、芘、蒽等有毒物質(zhì)。
含油污泥直接外排會占用大量土地，其含有的有毒物質(zhì)會污染水、土壤和空氣，惡化生態(tài)環(huán)境；直接用于回注和在污水處理系統(tǒng)循環(huán)時，會造成注水水質(zhì)下降和污水處理系統(tǒng)的運行條件惡化，對生產(chǎn)造成不可預計的損失；同時大量石油資源被浪費。含油污泥已被列入《 危險廢物目錄》中的含油廢物類，《 清潔生產(chǎn)促進法》和《固體廢物環(huán)境污染防治法》也要求必須對含油污泥進行無害化處理。因此，無論是從環(huán)境保護、維護正常生產(chǎn)還是從回收能源的角度出發(fā)，都必須對含油污泥進行無害化、資源化處理。
2 含油污泥的處理技術(shù)
含油污泥處理以減量化、資源化、無害化為原則，故雖然目前的處理方式有很多，但較具發(fā)展前景的應該是以下四種技術(shù)：調(diào)質(zhì)-機械分離、生物處理、固化處理和綜合利用技術(shù)。下面逐一介紹這四種技術(shù)。
2.1 調(diào)質(zhì)-機械分離技術(shù)
濃縮、化學調(diào)節(jié)（即調(diào)質(zhì)）、脫水是含油污泥處理系統(tǒng)必不可少的三個環(huán)節(jié)。高含水量的含油污泥不能直接進行機械脫水操作，必須 行調(diào)質(zhì)；通過調(diào)質(zhì)-機械分離，使含油污泥實現(xiàn)油-水-泥的三相分離。污泥脫水過程實際上是污泥的懸浮粒子群和水的相對運動，而污泥的調(diào)質(zhì)則是通過一定手段調(diào)整固體粒子群的性狀和排列狀態(tài)，使之適合不同脫水條件的預處理操作。
調(diào)質(zhì)要根據(jù)含油污泥的性質(zhì)、脫水機械的性能和濾餅的后續(xù)處理方法等因素選擇合適的調(diào)節(jié)劑。研究發(fā)現(xiàn)，無機絮凝劑中，PAC的效果較好；有機絮凝劑中，陽離子型聚丙烯酰胺（PAM）由于具有正電荷中和與吸附架橋的雙重作用，絮凝效果比非離子型聚丙烯酰胺（CPAM）好。有機和無機絮凝劑都有投加量適度的問題，投加量過大會使污泥比阻升高，水分難以去除。經(jīng)絮凝處理的含油污泥，加入合適的助濾劑CaO可降低污泥的比阻。
脫水的關(guān)鍵是通過解吸附和破乳來降低含油污泥中油的含量。因此，含油污泥的調(diào)質(zhì)，除投加混凝劑、助凝劑外，還必須投加表面活性劑、破乳劑、pH調(diào)節(jié)劑等，同時輔以加熱等強化手段，以改善污泥的脫水性能。有人發(fā)明了通過調(diào)質(zhì)-機械脫水工藝回收油的專利技術(shù)：通過投加表面活性劑、稀釋劑（葵烷等）、電解質(zhì)（NaCl溶液）或破乳劑（陰離子或非離子）、潤濕劑、pH值調(diào)節(jié)劑等，并輔以加熱減粘（較佳為50℃以上）等調(diào)質(zhì)手段，實現(xiàn)了油-水-泥三相分離。
機械脫水主要技術(shù)有真空過濾、加壓過濾、滾壓過濾和離心過濾，其原理是在過濾介質(zhì)兩面產(chǎn)生壓差，使固體顆粒被截留而水分通過。目前國內(nèi)主要使用板框壓濾機和帶式壓濾機，而國外廣泛使用的是帶式壓濾機和臥式螺旋卸料沉降離心機。集污泥濃縮、油水分離于一體的三相臥螺沉降離心機是今后含油污泥處理設備的發(fā)展方向。帶式壓濾機在使用中取得較好的脫水效果，調(diào)質(zhì)污泥依次經(jīng)過重力區(qū)、楔形區(qū)、中亞區(qū)和高壓區(qū)，脫除油和水，脫水后的泥餅外運。
2.2 生物處理
對于經(jīng)過石油提取處理的剩余含油污泥，部分微生物可以將其中的石油和有機物降解，轉(zhuǎn)化成無害的CO2、H2O等，同時增加土壤腐殖質(zhì)含量，其處理方式包括堆肥處理法、土壤耕作法、微生物降解等。堆肥和土壤耕作法都需要較長的處理周期，同時受到地理、社會的影響，一般不是首選的處理方法。本文主要介紹生物處理技術(shù)。
含油污泥組成成分復雜，其中多為難降解有機物。在生物處理過程中，石油降解菌的培養(yǎng)時間長，難度大，生長條件不容易控制。目前大多數(shù)方法是通過添加N、P等營養(yǎng)物質(zhì)刺激油污土壤或污泥中的土著微生物的活性，強化生物降解過程。但由于土著微生物生長緩慢、數(shù)量有限，這種普通強化的效果并不顯著。
為了縮短含油污泥堆肥處理的周期，提高處理效率，近年來，以添加微生物菌劑和營養(yǎng)液為主要手段的生物強化預處理技術(shù)被應用到含油污泥的生物處理中。生物強化技術(shù)中采用的微生物菌劑可以來源于原處理體系，也可以來源于其它途徑得到的高效烴類降解細菌。這些微生物經(jīng)過馴化、富集、篩選、培養(yǎng)達到一定數(shù)量后，可投加到含油污泥處理體系中。
然而經(jīng)過文獻調(diào)研，所需時間較長仍是生物處理法的限制條件。例如某文獻中，在使用經(jīng)過馴化的高效菌種的條件下，對含油污泥好氧消化，仍需24天才使污泥含油率從18%降至8.8%。另一個研究中，強化菌種將含油污泥從含油23g/kg降低到10.1g/kg需要4d，然而需要經(jīng)過60天，才能達到排放要求。
在含油污泥的堆肥處理過程中，營養(yǎng)物質(zhì)都是不可或缺的因素。研究表明，當?shù)孜镏?/span>C:N:P為300～100:10:1時，對石油烴類的生物降解較為有利。因此，在含油污泥生物穩(wěn)定化過程中通常要加入氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)
生物處理技術(shù)操作方便，作用持久，無二次污染（產(chǎn)物為CO2和H2O），處理成本低，已在國外得到廣泛的商業(yè)化應用，并將成為未來含油污泥無害化處理的主要方式之一。但目前仍存在著選擇合適的菌種困難，處理周期長，對環(huán)烷烴、芳烴、雜環(huán)類處理效果差，對高含油污泥難適應等問題。
2.3 含油污泥固化
固化技術(shù)是在含油污泥中加入一定組分的固化劑，使其發(fā)生一些穩(wěn)定的、不可逆的物理化學反應，固化其中的部分水分和有毒物質(zhì)，并使其有一定強度，以便堆放、儲存和后續(xù)處理。理想的固化產(chǎn)物應該具有良好的機械性能和抗浸透、抗浸出、抗干濕、抗凍、抗融等特性。固化劑的作用是將含油污泥中的有害物質(zhì)（污油、有害氣體等）固定或封閉在惰性物質(zhì)中，大幅降低有害物質(zhì)的滲透性和溶出率。固化劑分有機固化劑和無機固化劑。有機固化劑包括脲醛樹脂、聚酯、環(huán)氧乙烷、丙烯酰胺凝膠體、聚丁二烯等。目前使用較多的是以水硬材料為主體的無機固化劑，如波特蘭水泥、波特蘭水泥混合物、磷石膏、河沙等。
含油污泥固化實驗表明，污泥、固化劑、促凝劑之比為4:1:0.01時，一般在1d內(nèi)達到一定的強度，3d后基本較硬，10d后基本達到較大硬度；污泥固化后，礦化度下降了46%，含油量從未固化時的40000mg/L降至0.4mg/L，硫化物含量僅為0.4mg/L，將固化產(chǎn)物作為建筑材料和進行填埋都可滿足環(huán)保要求。
水泥固化實驗研究表明，水泥的添加量越多、固化時間越長，固化物硬度越高，但增容比較大，可通過減少水泥的添加量控制增容比和pH。固化浸出液測試結(jié)果表明，除pH稍大于 標準外，浸出液中石油物質(zhì)、懸浮物、COD含量都能滿足 工業(yè)廢水排放標準的要求。
固化處理是一種較為理想的含油污泥無害化、減量化處理技術(shù)，近年來對該技術(shù)的研究受到重視。但固化后的污泥堆放占用了大面積土地，造成了資金的浪費，且加入有機固化劑可能帶來二次污染。因此，只有將固化后的污泥進行資源再利用，才能從根本上解決污染問題。
3 含油污泥處理技術(shù)方案
含油污泥的處理技術(shù)多種多樣，各種方法都有各自的優(yōu)缺點和適用范圍，但由于含油污泥成分復雜，沒有任何一種處理方法可以處理所有類型的含油污泥，因此含油污泥的處理應根據(jù)含油污泥的特性，所需的處理程度，選用合適的方法進行處理。
3.1 含油污泥組成的確定
含油污泥主要需要檢測以下指標：
（1）基本指標：pH、含砂率、含水率、含油率等（究竟含油率高于多少時，回收里面的油是可行的，還需要進一步探討）。
（2）有機物的測定：有機物的含量、種類、濃度（與生物處理需要選用的菌種有關(guān)）。
（3）重金屬含量分析（Cd、Hg、Pb、Cr、As、Cu、Zn、Ni，如重金屬濃度超標，需要采用固化的方法處理污泥）。
（4）一些基本的衛(wèi)生學指標（回用于農(nóng)田等時需要）。
指標仍需要進一步補充完善。
3.2 含油污泥的物化處理
3.2.1 原位修復
原位修復即在受污染場地就地處理污染物的修復方法。
原位修復主要是先在受油污染的場地表面噴灑化學藥劑（Osdex DEXtra，具體噴灑量需要進一步確定g/m2）。
之后噴灑高效降解微生物（確定菌種及用量）
3.2.2 異位修復
異位修復即將含油污泥從受污染區(qū)域轉(zhuǎn)移到鄰近地點或反應器內(nèi)，對其中的污染物進行治理的方法。
對于含油量價高/含水量也較高的含油污泥，需要 行油-水-泥的三相分離。即調(diào)質(zhì)-機械分離技術(shù)。
在污泥中加入定量的化學物質(zhì)（Osdex DEXtra，具體加入量需要進一步確定g/t或g/m3），以及其它化學物質(zhì)，如pH值調(diào)節(jié)劑、潤濕劑、破乳劑等（加入量需要進一步確定），并輔以機械攪拌、翻動，實現(xiàn)油水-泥的分離。
視分離所得的油水混合物是否值得回收，選擇不同的方案（之后轉(zhuǎn)為含油廢水的處理，隔油氣浮生化等）。
3.3 含油污泥的微生物處理
含油污泥實現(xiàn)油水分離后，污泥部分含油量已經(jīng)較低，可以采用強化微生物處理方案，如投加高效含油污泥降解菌、或混入一定量的含油廢水生物處理階段產(chǎn)生的污泥（具有較強的降解能力）。
