含油污泥化學處理技術研究進展

王 佳，李俊華，李叢妮，沈燕賓

（陜西省石油化工研究設計院、陜西省石油精細化學品重點實驗室，陜西西安 710054）

含油污泥是油田開發生產過程中，在鉆井、壓裂、試采、作業、原油處理、含油污水處理、原油儲運等方面產生的主要污染物之一。隨著原油開采的不斷深入，我國各大油田每年都有大量的油泥產生，這些油泥得不到及時處理，將會對生產區域和周邊環境造成不同程度的影響。油田含油污泥已被國家列為危險固體廢棄物（HW08），隨著國家對環保要求日趨嚴格，含油污泥減量化、無害化、資源化處理成為油泥處理技術發展必然趨勢[1]。

1 含油污泥來源及危害

油田、煉廠的污水處理場（如隔油池底、曝氣池、浮選池等）存在著大量含油污泥。同時在原油脫水中，脫水罐、污油罐、儲油罐等底部也存在大量油泥。根據其來源不同，可將其分為清罐油泥、落地油泥、作業油泥、煉廠油泥等。這些污泥成分復雜，屬于多相體系，一般由油包水（W/O）、水包油（O/W）及懸浮固體組成，黏度較大，固相難以完全沉降，處理難度大。

含油污泥體積龐大，若不加以處理直接排放，將會對周圍土壤、水體、空氣造成污染。含油污泥含有大量的原油，造成土壤中石油類超標，土壤板結；散落和堆放的含油污泥污染地表水甚至地下水，使水中COD、BOD嚴重超標；含油污泥中的油氣揮發，使生產區域內空氣質量總烴濃度超標；含油污泥中還含有硫化物、苯系物、蒽、芘、酚類等有害物質[2-3]。因此，從環境保護和能源回收角度出發，對含油污泥進行處理非常重要。

2 含油污泥處理研究現狀

含油污泥處置的重點和難點在于減量化，含油污泥性質復雜、種類繁多、產量大，不進行有效的減量化工作，就難以有效的對其進行無害化及資源化處理。減量化的關鍵在于含油污泥的除油和脫水?；瘜W法是利用化學藥劑處理含油污泥，提高除油脫水效率的一種方法[4]。國內外現在對含油污泥的化學處理方式主要包括表面活性劑洗脫法、破乳劑脫水法、化學混凝法、溶劑萃取以及綜合利用等方法。

2.1 表面活性劑洗脫除

表面活性劑具有親水親油雙重特性和特殊吸附性能，能顯著降低液-液界面的張力，從而能使油從污泥中脫除，具有操作簡單、適應性強、經濟高效的優點。馬少華等[5]合成了一種新型磺酸鹽型陰離子表活劑，用其對油泥進行脫除研究。結果表明：油泥處理量為0.5 g，處理溫度為45℃，處理20 min，稀釋比為10:1時，脫除率高達99.60%。

李明[7]采用含表面活性劑的熱堿水溶液洗滌處理大慶油田含油污泥，使用十二烷基苯磺酸鈉和Na2SiO3與非離子表活劑進行復配。結果發現：十二烷基苯磺酸鈉：Na2SiO3：平平加-20 為 1：2：1，在反應時間 30 min，反應溫度為70℃，液固質量比為5:1的條件下，油回收率達到了99.35%，回收的油中含油89.82%。

Jing Guolin等[8]研究了表活劑AEO-9、Tritonx-100、九水偏硅酸鈉、平平加和十二烷基苯磺酸鈉分別在液/固質量比、反應時間、反應溫度等因素影響下的殘油率。結果表明：九水偏硅酸鈉在最佳工藝條件下處理含油污泥時，殘油率只有1.6%。

2.2 破乳劑脫水法

破乳劑可以取代吸附在界面的天然乳化劑，降低界面膜的粘性、彈性和強度，加速液滴的聚結，使其在重力作用下沉降到底部，進而使其油水分離[9]。

Mahmoud A.Abdul-Raheim等[10]發現蔗糖脂肪酸酯聚氧乙烯醚可作為破乳劑處理含油污泥。研究結果表明:GA4000可脫去約90%水。

劉曉兵[11]研究了DS-06/DL-11正反兩種破乳劑的復配配比和實驗效果。結果表明：DS-06/DL-11兩種破乳劑以30：10復配破乳，污油脫水時間可大大縮短，且脫水效率高?，F場應用結果表明，呼和浩特煉油廠加藥量在復配濃度為180 mg/L時，3天后污油含水率小于1%。

李培芳等[12]通過對試驗前后污油罐詳細的含水量分析和罐頂及罐底的含鹽量分析，研究了破乳劑QAD-03在勝利煉油廠污油中的使用情況。研究結果表明脫后污油含水、含鹽達到了常減壓裝置的原油加工要求，取得了良好的工業應用效果

曾浩見等[13]針對落地油泥清洗后產生的污油進行破乳處理實驗研究，篩選出一種合適的破乳劑JL-1，其用量為50 mg/L時具有較好的破乳效果，污油經過破乳處理后含水率小于5%。

煤礦地質構造對煤礦采煤過程的影響是多方面的。煤礦企業通常采用的綜合機械化采煤技術，具有推進速度快、強度大的優點，缺點是短時間內使得瓦斯的涌出量增大，有時候會造成瓦斯涌出與排放不匹配，若超出安全范圍，就會出現危險狀況，制約了生產效率。故開采前全面分析掌握礦井復雜水文地質構造，針對實際情況全面規劃設計掘進煤礦機械流程是煤礦機械化開采的重點工作。

彭柏群等[14]研制了適用于高機械雜質含量污油的破乳劑DS-1。實驗結果表明在大慶油田北二聯合站水驅沉降罐上部水含量為31%，離心沉淀物含量為6.7%的污油中，投加0.4%污油破乳劑DS-1，在沉降溫度為50℃的，經過4.5 h后的脫水率可達97%，頂油水含量可降低至0.6%。

化學破乳劑破乳最大的特點是專一性強，一種破乳劑對某種乳化液有效，當改變對象后可能沒有預期效果，適用面比較窄。

2.3 化學混凝法

混凝法指在混凝劑作用下，使膠體和細微懸浮物凝聚成絮凝體，然后予以分離除去的方法?；炷齽┑淖饔媚墚a生電化學反應，起到脫除細小雜質和泥砂的效果，從而提高除油效率。

李凡修等[15]通過添加絮凝劑處理含油污泥，研究了影響含油污泥脫水性能的主要因素。實驗結果表明：PAC絮凝處理含油污泥可使比阻降至1.09×1012mg/kg，CPMA絮凝處理含油污泥可使污泥比阻降至0.11×1012mg/kg，助濾劑CaO與絮凝劑復配使用可降低污泥比組。

王強[16]采用聚合氯化鋁/聚硅酸鈉/LSH-703復合藥劑為調質劑，對煉油污水處理廠含水率為95.50%~98.50%的含油污泥進行了調質工藝優化實驗。結果表明：控制聚合氯化鋁/聚硅酸鈉/LSH-703投加量依次為120、10、100 mg/L，在體系 pH 值為 3.0、溫度為 60 ℃、攪拌時間為20 min的優化條件下，含油污泥的含水率下降至65.00%。

王丹[17]采用硅酸鈉、聚合氯化鋁、陽離子型聚丙烯酰胺為原料，制備無機高分子絮凝劑PCSM，結果表明絮凝劑PCSM脫油效果較好。

2.4 溶劑萃取法

溶劑萃取法選取合適的溶劑作萃取劑，利用“相似相溶”原理，溶劑與油泥充分混和發生傳質后，將油從水中萃取出來，從而實現油-水-泥三相分離[18]。

申明樂等[19]采用溶劑的方法提取含油泥砂中的原油，將氯仿與含油泥砂混合，在提取器高壓作用下擠出大部分原油，再連續通氯仿與含油泥砂加壓洗提，可使泥砂中含油量＜0.3%。

張秀霞等[20]采用三氯甲烷萃取劑溶解油泥。實驗結果表明溶劑體積：油泥質量為3:1，蒸餾時間45 min，蒸餾溫度400℃，可使油泥脫油率高達90%。

仝坤等[21]采用溶劑萃取處理稠油罐底油泥。研究分別選用柴油、蒽油、酚油、輕質煤焦油和中溫煤焦油作萃取劑，經過比較研究，認為輕質煤焦油作萃取劑較為理想。經過處理后的殘渣中礦物油的質量分數≤2%，熱值≥5 000 kJ/kg。

車承丹等[22]采用石油醚浸提技術，對遼河油田沉降罐罐底油泥進行處理。含油污泥呈黑色，含油率為50.1%，含水率為35.03%。當溫度為45℃，攪拌時間為5 min，水加入量為20 mL時，油去除率為93.7%。

溶劑萃取方法的優點是普遍適應性強，可應用于不同類型的油泥，能將大部分石油類物質提取回收。然而萃取劑價格昂貴，成本高，并且處理過程中損耗較大，因此普及推廣難度大。此項技術的發展關鍵是要開發出性價比高的萃取劑。

2.5 其他綜合利用方法

朱亞東等[23]采用加拿大推出的一種生物降解產品污油降解素OIL GATOR處理污油，研究了處理劑用量，污油含水率及降解時間對大慶污油降解性能的影響。實驗結果表明，OIL GATOR的最佳用量為污油量的80%~100%；隨著降解時間的增加，降解效果顯著，降解時間超過60 d，降解素就能達到良好的使用效果。LI Xiaobing等[24]用破乳劑Sx4056，表活劑石油磺酸鹽，分散劑硅酸鈉處理含油污泥，以殘油率作為指標。研究結果表明：在最優條件下，殘余的污泥中油的含量僅占0.28%。

韓萍芳等[25]采用超聲波技術對石化公司的污油進行了破乳脫水。研究結果發現：在超聲波的作用下可以脫除污油中80%的游離水，當加入NS1破乳劑后超聲波的處理效果更加明顯，可以脫出94%的游離水，污油的含水率可以降到3.8%。

張玉梅等[26]采用超聲波破乳脫水的基本原理，考察了超聲參數對煉油廠污油破乳脫水的影響。實驗結果表明：在聲強0.66 W/cm2、頻率10 kHz、作用時間5 min、破乳劑用量0.375 mg/g、溫度70℃、沉降4 h的工藝條件，可使污油脫水率在96.3%。

3 結語

目前，我國含油污泥集中處置率低、處置水平低下、二次污染嚴重。含油污泥的處理已成為石油行業可持續發展的瓶頸。建議在以下幾方面展開研究：

（1）各油田含油污泥來源、組成、特點及性質等均有不同，在實際應用過程中根據油田油藏特點、含油污泥性質，及時分級、分階段處理。

（2）新技術的不斷涌現，使含油污泥的處理技術呈現多樣化發展。單獨選用一種處理技術很難處理達標，因此在實際應用過程中,根據其自身特點、現場需求等，采用多種處理技術如物理-化學、化學-生物有機結合等方式，按照“減量化與再利用相結合”的思路，實現含油污泥的無害化處理。

（3）國外已開發出多種處理技術及配套設備，并在現場實現了規模試驗或應用。因此，適當的借鑒國外一些先進的處理技術、設備以及管理經驗，開發出適于國內油田的經濟有效的處理方式。

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