含油污泥處理技術
含油污泥主要來自于原油開采、油田集輸過程、煉制及含油污水處理過程。我國每年都會新產生數(shù)量巨大的的含油污泥,且這一數(shù)量還呈現(xiàn)上升趨勢。常見的含油污泥含油率范圍一般在10%一50%,含有多種污染物質,對含油污泥不進行有效處理會造成資源浪費,且嚴重污染環(huán)境,甚至危害人體健康,是石化工業(yè)的主要污染物之一。
1、含油污泥危害
含油污泥的主要危害:
(1)含油污泥中的油氣揮發(fā),使油田集輸站地區(qū)內空氣質量存在總烴濃度超標的風險;
(2)大量堆放的含油污泥對土壤、地表水和地下水構成重大威脅;
(3)罐底含油污泥中的原油會造成土地中石油類超標,土壤板結,使區(qū)域內的植被遭到破壞;
(4)罐底含油污泥堆積在集輸站周圍,占用大量土地,如不有效處置,將會浪費土地資源。
2、含油污泥處理難點
(1)高含水率。
含油污泥具有非常大的含水率變化范圍,最高能達到80%以上。高含水率使得罐底含油污泥具有較差的力學性能和工程性能。在處理高含水含油污泥時,一般需要先降低含水率。這一過程無疑會導致成本變高、效率降低。如何高效的處理高含水率含油污泥,一直是研究熱點。
(2)低含固量。
含油污泥中的固相含量一般在5%~30%左右,低含固量會嚴重影響其工程特性。含油污泥中的固相為黏土和少量礦物,整體呈膠狀體具有較大的粘性和比表面積一,,在膠體表面上聚集了大量的負電荷,使其整體呈現(xiàn)一種帶負電荷的狀態(tài),對原油具有較大的吸引力,所以含油污泥膠質表面上常常會有一個吸附油層。吸附油能動性較小,難以脫去。
(3)高含油量。
含油污泥中大量存在的油分屬于石油烴類,石油烴(TPH)含量范圍可以從質量的5%到86.2%,但更常見的是在質量范圍內15%~50%。此外,含油污泥中會形成油包水,水包油的狀態(tài),使其包裹的固相難以沉降,化學破乳困難,導致難以處理。
(4)含有污染物質。
石油的開采過程中會使得含油污泥中含有污染物質。一般而言,含油污泥中最為常見的污染物質除了石油烴類物質和重金屬外,還有在開采過程中投加的化學試劑等。污染物會對周圍環(huán)境造成很大的破壞,嚴重限制了含油污泥的再利用,處理不達標,就不能進行利用。
3。含油污泥的處理與綜合利用途徑
近年來,含油污泥處理新技術的不斷涌現(xiàn),含油污泥的處理方法已經呈現(xiàn)多樣化的發(fā)展趨勢,有焚燒處理技術、熱解處理技術、生物處理技術、固化處理技術、溶劑萃取法、化學熱洗法和超聲處理等方法。各種方法的對比見表1。
含油污泥處理最終的目的是以減量化、資源化、無害化為原則。對含油污泥應綜合利用,含油污泥的綜合利用途徑也呈現(xiàn)多樣化的趨勢,主要有作為建筑材料(鋪設路基、制磚、護坡和筑壩等)、生產燃料、制作橡膠填料和制作吸附材料等。
3.1 建筑材料
將含油污泥作為原料,采用一定工藝可生產建筑材料,用于鋪設路基、護坡以及筑壩等??梢暂^徹底地解決含油污泥對環(huán)境的污染,并能產生一定的經濟效益。
李鵬華等加入水硬性固化劑對含油污泥進行處理,固化后固化體抗壓強度接近國家一級燒結磚的標準,能滿足部分建筑用磚要求。RamziA.Taha等使用各種添加劑固化罐底含油污泥,對固化后的強度和毒性浸出進行評估,結果表明,固化后材料可用于建筑施工中道路、堤壩和垃圾填埋層。
3.2 生產燃料
含油污泥中石油烴污染物可燃且能量較高,可以將含油污泥作為生產燃料的原料。利用含油污泥生產燃料具有熱值高、燃點低及成本低的優(yōu)勢。
陳云華等對含油污泥進行處理,風干后與自制的助燃劑混合,制成仿煤燃料與原煤混合可用作鍋爐燃料,污染物排放濃度符合《鍋爐大氣污染物排放標準》的要求。
3.3 制作橡膠填料劑
碳酸鈣是一種常見的橡膠填料劑,當含油污泥中CaCO,含量較高時,其經過一定工序可用于橡膠填料劑的生產??锷倨降劝l(fā)明了一種含油污泥制備橡膠填料劑的方法,可獲得具有較高應用價值的含油填料劑。岳明等對中原油田的含油碳酸鈣污泥進行試驗研究。研究表明,將含油CaCO,污泥開發(fā)為橡膠填料劑具有優(yōu)異的效果。將含油污泥用于橡膠制品既能降低橡膠制品的成本,又能避免環(huán)境污染,充分地將含油污泥進行資源化利用。
3.4 制作吸附材料
通過一定的預處理和裂解過程,可以把含油污泥轉化為有用的吸附劑,加工過程簡單,成本低,可以使含油污泥具有較高的產品價值,既實現(xiàn)了含油污泥的資源化,又實現(xiàn)了以廢治廢。
張冠瑛利用熱解處理技術將含油污泥制備成熱解殘渣吸附材料,并且對熱解殘渣進行了高壓水熱活化、HNO,活化、NaOH活化以及KOH活化,改性后的熱解殘渣的苯酚吸附值發(fā)生了較大的變化,灰分含量有較大幅度的降低。
4、含油污泥分段處理
圖2為采用固化法處理含油污泥,含油率對固化體強度影響情況。由圖2可知,含油污泥的含油率越高,含油污泥固化體強度越低。比如,含油率為12.2%時,28d的含油污泥固化體強度約為1MPa,而含油率為5.6%時,28的含油污泥固化體強度約為3MPa,兩者相差將近2MPa,強度差距較大。含油污泥中油類的存在會抑制固化體中水化產物的生成,并阻止水化產物與含油污泥顆粒之間的相互膠結,削弱固化效果。所以,在實際工程中,應先降低含油污泥的含油率,再固化處理,會取得更好的固化效果。
含油污泥來源廣泛,其組成性質等均有不同,在實際處理過程中,應依據(jù)含油污泥性質以及石油的回收價值,采用不同方法分階段處理:
(1)含油量在10%以上時,石油回收價值較大,可以先采用化學熱洗法、溶劑萃取法或超聲驅油法等方法對含油污泥進行處理,回收原油。
(2)含油量在6%~10%時,可采用焚燒處理等方法。
(3)當含油量降至6%以下時,可以采用固化處理或生物處理等方法進行最終處理。劉敏等,對含油率為6.23%的含油污泥進行固化處理,處理后,含油率符合國家污水綜合排放標準。雒曉芳等進行植物一微生物聯(lián)合修復石油污染土壤的實驗室模擬,石油烴質量分數(shù)為3%時,植物一微生物兩者聯(lián)合作用可使石油烴降解率達到84%一87%。
5、結論
含油污泥成分復雜,導致其難以處理。目前常見的處理方法法各有利弊,需進一步研究改善。應積極尋求多種處理途徑徹底解決含油污泥污染問題,提出以下幾點意見:
(1)單獨選用一種處理技術很難處理達標,因此,在實際處理時,應依據(jù)含油污泥特點,聯(lián)合多種技術來處理,例如:將固化處理方法與微生物處理結合或將超聲法和生物法結合,既可較徹底地降解污染物,又能夠提高處理效率。
(2)綜合利用是處理含油污泥的有效途徑,既可以有效處理含油污泥,又可以將含油污泥轉化為其它有用的材料;既可以節(jié)約資源,又可以創(chuàng)造出更大的價值空間。
(3)未來應對含油污泥的性質進一步研究,開發(fā)出更多合理有效的含油污泥綜合利用途徑,以實現(xiàn)真正解決含油污泥的處理這一難題。(來源:華新水泥股份有限公司,江蘇洋河新城新材料有限責任公司,南京工業(yè)大學材料科學與工程學院,宿遷華益混凝土有限公司)
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