河南油田含油、含聚合物污泥無害化處理的應用研究

余勝軍，呂永恒 （中石化河南石油勘探局雙河社區(qū)服務(wù)中心，河南 南陽474780）

1 含油污泥的傳統(tǒng)處理方式

含油污泥的傳統(tǒng)處理方式主要有污泥填埋、固化技術(shù)、焚燒、含油污泥調(diào)剖、生物處理技術(shù)等方式。污泥填埋過程中為了保證填埋場的長期安全性，含油污泥在填埋前，按照填埋場入場標準（GB 18598—2001）浸出毒性等。固化技術(shù)是通過物理化學方法將含油污泥固化或包容在惰性固化基材中的一種無害化處理過程。固化處理能較大程度地減少含油污泥里有害離子和有機物對土壤的侵蝕和瀝濾，從而減少對環(huán)境的影響和危害。含油污泥焚燒（熱分解）是指在高溫（500～1000℃）下，污泥固形物在無氧氣或者低氧氣中分解成氣體、焦油以及灰渣3部分過程。焚燒處理后污泥成為灰渣，體積很小，便于運輸與處理。調(diào)剖技術(shù)是利用采出水中的含油污泥與地層有良好配伍性，加入適量的藥劑，將含油污泥配成乳化懸浮液調(diào)剖劑，應用于油田注水井調(diào)剖。生物處理技術(shù)目前有地耕法、堆肥法、生物反應器法等，一些西方發(fā)達國家在生物處理技術(shù)方面具有豐富的經(jīng)驗。

2 同類油田污泥處理的工藝研究

通過對大港油田和遼河油田進行實地考察，總結(jié)2個油田在污泥處理方面主要有以下幾種方式：

1）原油集輸系統(tǒng)臥式容器密閉清砂技術(shù)及洗砂技術(shù) 該技術(shù)主要適用于含砂量較大的原油在臥式分離器中的除砂處理。

2）油泥砂靜態(tài)焦化技術(shù) 該技術(shù)是將含油污泥中含水率降至70%后，在密閉絕氧的條件下對含油污泥進行加熱，焦化裂解后通過回收裝置，將石油氣、輕質(zhì)油進行回收再利用，焦化后污泥中含油達到國家排放標準。

3）新型燃料 即用各種物理方法脫去含油污泥中的水后，在含油污泥處理劑的化學作用下進一步促進油水泥分離，處理后的污泥摻入引燃劑（稻殼），與煤混拌后做成燃料向外銷售。

4）機械脫水 將污水處理過程中產(chǎn)生的污泥加藥進行懸浮、脫油后，進入離心脫水機，再次加藥進行離心脫水，得到含水約80%的污泥，然后交給污泥處理廠進一步進行焦化處理或制成新型燃料。

3 河南油田污泥處理的技術(shù)路線

河南油田由于三次采油及其他采油措施的實施，產(chǎn)出污泥成分復雜。含油污泥有4個來源：油罐、污水池、水罐、落地油。每一種污泥其成分都存在很大差別，其中含聚合物污泥（簡稱含聚污泥）量最多，約占污泥總量的80%以上，且其中聚合物的成分復雜，每一批次產(chǎn)生的污泥聚合物均有差別，脫水難度較大。

2009年前，河南油田含油污泥的處理主要采用固化處理和調(diào)剖處理的方式。隨著國家環(huán)保要求的提高，上述2種方式已經(jīng)不能有效解決河南油田含油污泥對環(huán)境的影響，需采取更加徹底的方式進行處理。參考國內(nèi)其他油田及國際上通常采用的一些處理工藝和技術(shù)，普遍存在投資過高、處理不徹底、設(shè)備維護費用高等缺點，為此河南油田通過多方努力，尋找到一條適合含油、含聚污泥的經(jīng)濟高效處理方法。

根據(jù)河南油田的現(xiàn)狀，考慮到現(xiàn)有資源、設(shè)備，綜合經(jīng)濟因素，利用油田范圍內(nèi)現(xiàn)有燃煤鍋爐將煤與污泥按一定比例摻燒是河南油田含油、含聚污泥的最佳處理方式。但在摻燒前，污泥必須進行一定的脫水處理。無害化處理工藝流程見圖1。

圖1 河南油田污泥無害化處理工藝流程

4 污泥焚燒前的工藝處理

4.1 試樣的采集

污泥取樣需要在聯(lián)合站清罐的時候進行，污泥樣品的采集受到了限制。各聯(lián)合站污泥采樣情況見表1。

4.2 污泥基本特性研究

主要對各污泥的含油、含水、含泥、含聚合物情況的試驗，其中污泥含聚合物測量限于試驗設(shè)備和試驗手段，僅進行了定性試驗。通過多次試驗，得到試驗數(shù)據(jù)如表2所示。

表1 各聯(lián)合站污泥采樣情況

表2 各聯(lián)合站污泥基本情況

4.3 污泥蒸發(fā)曲線的繪制

污泥晾曬處理是最簡單的處理方法，也是工藝處理研究中必須要考慮的方案之一。模擬自然環(huán)境，繪制出污泥的蒸發(fā)曲線（圖2），可以得到該方案的處理效率、處理效果，從而為新工藝的運行提供重要的對比樣本。從蒸發(fā)曲線可以看出，在5種不同的溫度下，油泥的含水質(zhì)量分數(shù)隨著時間推移不斷減少，最終確定雙河聯(lián)合站用于試驗的樣品含水率在70%左右。

4.4 污泥油水分離劑的研究與應用

污泥油水分離劑目前應用于聯(lián)合站污泥的初級處理過程，主要目的是回收原油并實現(xiàn)部分脫水，是整個污泥無害化處理的第一道工序。在污泥中加入適量的油水分離劑，可以簡化生產(chǎn)工藝，降低處理成本，降低勞動強度，并可回收一定量的原油。針對各污泥情況，研制了PF－1、PF－2、PF－3等幾種污泥油水分離劑，并結(jié)合污泥處理工藝，進行了室內(nèi)篩選試驗。試驗結(jié)果見表3、4。綜合分析對比，PF－2的效果最佳。

圖2 不同溫度下污泥的蒸發(fā)曲線

表3 PF系列質(zhì)量濃度為50mg／L時污泥油水分離劑除油情況

表4 PF系列質(zhì)量濃度為100mg／L污泥油水分離劑除油情況

通過使用污泥油水分離劑，可以將污泥中的部分原油回收，并脫去一定的水分。油水分離劑在實際應用中脫水效果并不理想，使用后污泥的含水率仍高達85%～90%，但油泥的物理狀態(tài)已經(jīng)成型并易于運輸。

4.5 油泥的晾曬與混拌

油泥在污泥處理場經(jīng)過脫油和初期脫水后，已經(jīng)可以堆放且不會流動，這時將污泥運至晾曬場通過自然風干讓其更加充分的脫水，當脫水至70%以下即可與煤按比例進行混合存放或焚燒。河南油田目前混拌的主要設(shè)備是鏟車和挖掘機，上述設(shè)備配合使用可實現(xiàn)污泥與煤的充分混合，是比較經(jīng)濟的處理方式。

5 污泥的焚燒

5.1 焚燒的比例

河南油田現(xiàn)有各類燃煤鍋爐32臺，年耗煤20×104t，其中以層燃爐排鍋爐為主，尤其是作為后勤服務(wù)的四大社區(qū)，有負責冬季供暖的燃煤鍋爐21臺，315MW。

研究含油、含聚污泥和煤混合焚燒的最佳比例，選擇河南油田雙河中心鍋爐房作為試點。試燒含油泥質(zhì)量分數(shù)為10%時，燃燒效果較好，鍋爐運行正常。試燒含油泥質(zhì)量分數(shù)為20%時，爐膛溫度急劇下降，最終導致鍋爐滅火，很難焚燒。調(diào)整煤的質(zhì)量分數(shù)，試燒2d效果較好，爐膛溫度在500～600℃；但第3天開始由于混燒的原煤品質(zhì)較差，爐膛溫度降至300～400℃，說明在污泥和煤摻燒時煤質(zhì)很重要。

5.2 廢棄物的排放

在摻燒含油污泥質(zhì)量分數(shù)10%的過程中，對焚燒過程中的廢棄物進行檢測。鍋爐的燃燒煙氣檢測結(jié)果表明，使用污泥油水分離劑處理后的污泥與煤一起燃燒時，SO2、氮氧化物的濃度都大幅度下降，煙塵濃度有所上升，但都達到了國家規(guī)定的排放要求。燃燒后固體廢棄物的浸出液檢測結(jié)果表明，COD、硫化物、石油類都達到國家二類排放標準。

5.3 對鍋爐本體的影響

大規(guī)模摻燒油泥后，長時間運行很容易產(chǎn)生爐膛結(jié)焦、省煤器及煙道堵塞現(xiàn)象，從而影響了鍋爐正常運行，并在一定程度上增加了鍋爐的維護成本。

由于污泥經(jīng)過脫油處理，含油較低，加上含有質(zhì)量分數(shù)為60%～70%的水分，在與煤摻燒過程中不僅不能起到助燃節(jié)煤的作用，反而會在一定程度上影響煤的正常燃燒，而用于焚燒油泥的層燃爐排鍋爐爐膛設(shè)計上燃料品種為二類煙煤，油泥的摻燒使鍋爐用煤的各項技術(shù)指標低于設(shè)計要求，不利于摻燒油泥。

為解決上述問題，選擇了2臺SZL14－1.0／95／70－AⅡ型熱水鍋爐對爐膛進行了適應性改造，改造后，鍋爐焚燒效果較之前更加理想，對煤質(zhì)要求由5000cal降為4000cal。

6 結(jié)語

針對河南油田含油污泥成分復雜的特性，研制出PF系列對污泥進行脫水和固化，該試劑可以將污泥由流動性較強的混合物轉(zhuǎn)變?yōu)槲锢頎顟B(tài)相對穩(wěn)定的乳狀物，通過晾曬、焚燒可以達到國家二類排放標準。

河南油田含油、含聚污泥經(jīng)過脫油脫水、晾曬處理后，在與煤摻燒時含水質(zhì)量分數(shù)仍高達60%～70%，其中殘存的微量原油所產(chǎn)生的熱量不足以彌補焚燒時蒸發(fā)其中水分所需的熱量，因此含油、含聚污泥在河南油田的焚燒處理更突出的作用是環(huán)保，而不是節(jié)能。

［1］武海瑛，付海嘩 .油田含油污泥處理及利用技術(shù)探討 ［J］.華北石油設(shè)計，2002，（4）：38～40.

［2］楊云霞，張曉健 .我國主要油田污水處理技術(shù)現(xiàn)狀及問題 ［J］.油氣地面工程，2001，20（1）：4～5.