含油污泥处理解决方案.doc

油田和炼油厂的污水处理系统以及原油生产储运系统会产生大量含油污泥。目前我国每年产生的含油污泥总量达500余万t。随着大多数油田进入中后期开采阶段，采出油中含水率越来越高，含油污泥量还会继续增加。本文将叙述含油污泥的特性、危害，目前主要的处理方式，以及根据现有条件，对我们可能提出的技术方案进行叙述。
1 含油污泥的性质和危害
含油污泥成分极其复杂，主要由乳化油、水、固体悬浮物等混合组成， 其成分与地质条件、生产技术、污水处理工艺、污水水质、加药种类、排污方式以及管理操作水平有关。含油污泥的比阻比一般污泥大40倍，其可压缩性系数大20倍，属难过滤性污泥，又由于其颗粒细小，呈絮凝体状，含水量高，体积庞大，因此不易实现油-水-泥的三相分离。我国大部分油田含油污泥的含水率一般为70%～99%，油、盐成分含量较高，且含有重金属和其它有害杂质；炼油厂污泥还含有大量苯系物、酚类、芘、蒽等有毒物质。
含油污泥直接外排会占用大量土地，其含有的有毒物质会污染水、土壤和空气，恶化生态环境；直接用于回注和在污水处理系统循环时，会造成注水水质下降和污水处理系统的运行条件恶化，对生产造成不可预计的损失；同时大量石油资源被浪费。含油污泥己被列入《国家危险废物目录》中的含油废物类，《国家清洁生产促进法》和《固体废物环境污染防治法》也要求必须对含油污泥进行无害化处理。因此，无论是从环境保护、维护正常生产还是从回收能源的角度出发，都必须对含油污泥进行无害化、资源化处理
2 含油污泥的处理技术
含油污泥处理以减量化、资源化、无害化为原则，故虽然目前的处理方式有很多，但最具发展前景的应该是一下四种技术：调质－机械分离、生物处理、固化处理和综合利用技术。下面逐一介绍这四种技术。
2.1 调质-机械分离技术
浓缩、化学调节（即调质）、脱水是含油污泥处理系统必不可少的三个环节。高含水量的含油污泥不能直接进行机械脱水操作，必须先进行调质；通过调质－机械分离，使含油污泥实现油-水-泥的三相分离。污泥脱水过程实际上是污泥的悬浮粒子群和水的相对运动，而污泥的调质则是通过一定手段调整固体粒子群的性状和排列状态，使之适合不同脱水条件的预处理操作。
调质要根据含油污泥的性质、脱水机械的性能和滤饼的后续处理方法等因素选择合适的调节剂。研究发现，无机絮凝剂中，PAC的效果最好；有机絮凝剂中，阳离子型聚丙烯酰胺（PAM）由于具有正电荷中和与吸附架桥的双重作用，絮凝效果比非离子型聚丙烯酰胺（CPAM）好。有机和无机絮凝剂都有投加量适度的问题，投加量过大会使污泥比阻升高，水分难以去除。经絮凝处理的含油污泥，加入合适的助滤剂CaO可降低污泥的比阻。
脱水的关键是通过解吸附和破乳来降低含油污泥中油的含量。因此，含油污泥的调质，除投加混凝剂、助凝剂外，还必须投加表面活性剂、破乳剂、pH调节剂等，同时辅以加热等强化手段以改善污泥的脱水性能。有人发明了通过调质－机械脱水工艺回收油的专利技术：通过投加表面活性剂、稀释剂(葵烷等)、电解质(NaCl溶液)或破乳剂(阴离子或非离子)、润湿剂、pH值调节剂等，并辅以加热减粘(最佳为50 ℃以上)等调质手段，实现了油-水-泥三相分离。
机械脱水主要技术有真空过滤、加压过滤、滚压过滤和离心过滤，其原理是在过滤介质两面产生压差，使固体颗粒被截留而水分通过。目前国内主要使用板框压滤机和带式过滤机，而国外最广泛使用的是带式压滤机和卧式螺旋卸料沉降离心机。集污泥浓缩、油水分离于一体的三相卧螺沉降离心机是今后含油污泥处理设备的发展方向。带式压滤机在使用中取得较好的脱水效果，调质污泥依次经过重力区、楔形区、中压区和高压区，先在重力区脱除部分水，接着在楔形区脱去大部分水，最后进入中压区和高压区，脱除油和水，脱水后的泥饼外运。
2.2 生物处理
对于经过石油提取处理的剩余含油污泥，部分微生物可以将其中的石油和有机物降解，最终转化成无害的CO2、H2O等，同时增加土壤腐殖质含量，其处理方式包括堆肥处理法、土壤耕作法、微生物降解等。堆肥和土壤耕作法都需要较长的处理周期，同时受到地理、社会的影响，一般不是首选的处理方法。本文主要介绍生物处理技术。
含油污泥组成成分复杂，其中多为难降解有机物。在生物处理过程中， 石油降解菌的培养时间长，难度大，生长条件不容易控制。目前大多数方法是通过添加N、P 等营养物质刺激油污土壤或污泥中的土著微生物的活性， 强化生物降解过程。但由于土著微生物生长缓慢、数量有限，这种普通强化的效果并不显著。
为了缩短含油污泥堆肥处理的周期，提高处理效率，近年来，以添加微生物菌剂和营养液为主要手段的生物强化预处理技术被应用到含油污泥的生物处理中。生物强化技术中采用的微生物菌剂可以来源于原处理体系，也可以来源于其它途径得到的高效烃类降解细菌。这些微生物经过驯化、富集、筛选、培养达到一定数量后， 可投加到含油污泥处理体系中。
然而经过文献调研，所需时间较长仍是生物处理法的最大限制条件。例如某文献中，在使用经过驯化的高效菌种的条件下，对含油污泥好氧消化，仍需24天才使污泥含油率从18%降至8.8%。另一个研究中，强化菌种将含油污泥从含油23g/kg降低到10.1g/kg需要4d，然而需要经过60天，才能达到排放要求。
在含油污泥的堆肥处理过程中，营养物质都是不可或缺的因素。研究表明, 当底物中C：N：P为300~100：10：1时, 对石油烃类的生物降解较为有利。因此, 在含油污泥生物稳定化过程中通常要加入氮、磷等营养物质。
生物处理技术操作方便，作用持久，无二次污染（最终产物为CO2和H2O），处理成本低，已在国外得到广泛的商业化应用，并将成为未来含油污泥无害化处理的主要方式之一。但目前仍存在着选择合适的菌种困难，处理周期长，对环烷烃、芳烃、杂环类处理效果差，对高含油污泥难适应等问题。
2.3 含油污泥固化
固化技术是在含油污泥中加入一定组分的固化剂，使其发生一些稳定的、不可逆的物理化学反应，固化其中的部分水分和有毒物质，并使其有一定强度，以便堆放、储存和后续处理。理想的固化产物应该具有良好的机械性能和抗浸透、抗浸出、抗干湿、抗冻、抗融等特性。固化剂的作用是将含油污泥中的有害物质(污油、有害气体等)固定或封闭在惰性物质中，大幅降低有害物质的渗透性和溶出率。固化剂分有机固化剂和无机固化剂。有机固化剂包括脲醛树脂、聚酯、环氧乙烷、丙烯酰胺凝胶体、聚丁二烯等。目前使用较多的是以水硬材料为主体的无机固化剂，如波特兰水泥、波特兰水泥混合物、磷石膏、河沙等。
含油污泥固化实验表明，污泥、固化剂、促凝剂之比为4:1:0.01时，一般在1 d内达到一定的强度，3 d后基本较硬，10 d后基本达到最大硬度；污泥固化后，矿化度下降了46 %，含油量从未固化时的40 000 mg/L降至0. 4 mg/L，硫化物含量仅为0. 4 mg/L，将固化产物作为建筑材料和进行填埋都可满足环保要求。
水泥固化实验研究表明，水泥的添加量越多、固化时间越长，固化物硬度越高，但增容比较大，可通过减少水泥的添加量控制增容比和pH。固化浸出液测试结果表明，除pH稍大于国家标准外，浸出液中石油物质、悬浮物、COD含量都能满足国家工业废水排放标准的要求。
固化处理是一种较为理想的含油污泥无害化、减量化处理技术，近年来对该技术的研究受到重视。但固化后的污泥堆放占用了大面积土地，造成了资金的浪费，且加入有机固化剂可能带来二次污染。因此，只有将固化后的污泥进行资源再利用，才能从根本上解决污染问题。
3 含油污泥处理技术方案
含油污泥的处理技术多种多样，各种方法都有各自的优缺点和适用范围，但由于含油污泥成份复杂，没有任何一种处理方法可以处理所有类型的含油污泥，因此含油污泥的处理应根据含油污泥的特性，所需的处理成都，选用合适的方法进行处理。
3.1 含油污泥组成的确定
含油污泥主要需要检测以下指标：
（1） 基本指标：pH、含砂率、含水率、含油率等（究竟含油率高于多少时，回收里面的油是可行的，还需要进一步探讨）
（2） 有机物的测定：有机物的含量、种类、浓度（与生物处理需要选用的菌种有关）
（3） 重金属含量分析（Cd、Hg、Pb、Cr、As、Cu、Zn、Ni，如重金属浓度超标，需要采用固化的方法处理污泥）
（4） 一些基本的卫生学指标（回用于农田等时需要）
指标仍需要进一步补充完善。
3.2 含油污泥的物化处理
3.2.1 原位修复
原位修复即在受污染场地就地处理污染物的修复方法。
原位修复主要是先在受油污染的场地表面喷洒化学药剂（Osdex DEXtra，具体喷洒量需要进一步确定g/m2，）。（地下布设收集管？）
之后喷洒高效讲解微生物（确定菌种及用量，需要寻找、借用别人的）
3.2.2 异位修复
异位修复即将含油污泥从受污染区域转移到邻近地点或反应器内，对其中的污染物进行治理的方法。
对于含油量加高/含水量也较高的含油污泥，需要先进行油-水-泥的三相分离。即调质-机械分离技术。
在污泥中加入定量的化学物质（Osdex DEXtra，具体加入量需要进一步确定g/t或g/m3），以及其他化学物质，如pH值调节剂、润湿剂、破乳剂等（加入量需要进一步确定），并辅以机械搅拌、翻动，实现油水-泥的分离。
视分离所得的油水混合物是否值得回收，选择不同的方案（之后转为含油废水的处理，隔油气浮生化等）。
3.3 含油污泥的微生物处理
含油污泥实现油水分离后，污泥部分含油量已经较低，可以采用强化微生物处理方案，如投加高效含油污泥讲解菌、或混入一定量的含油废水生物处理阶段产生的污泥（具有较强的降解能力）。

目前需要我们弄明白的问题：
（1） Osdex DEXtra的效果
主要是1、原位修复（g/m2）和异位修复（g/m3）使用量的问题；2、究竟能使油-水-泥达到怎样的分离效果。
（2） 高效降解菌
两种解决方案：1、买别人的菌；2、含油废水生物处理阶段产生的污泥（活菌）
微生物处理效果：含油率（含油量）随时间变化情况。