油泥利用与处理现状分析

 在石油开采、储存及生产加工过程中会产生大量的废弃油泥，这些油泥体积庞大，不仅含有石油资源，而且还含大量的放射性元素、二噁英、病原菌等难以降解的有毒有害物质［1］。因此从经济环保的角度出发，油泥的资源化、无害化处理是十分必要和迫切的。随着石油资源供给的日益紧张及环保法规的进一步完善，油泥的减量化、无害化、资源化、清洁化技术将成为其发展的必然趋势。研发经济、环保、实用的处理方法和装置，对其进行有效收集和资源化处理，不仅可以回收大量的石油资源，创造一定的经济效益，而且能有效保护环境，减少付出的巨额油泥处理费用。

  据不完全统计，我国至“十五”末总的石油储存量达到6000×104 t，油泥产生量达（10～44）×104 t/a。这些污泥如果得不到妥善处置，随意排放将会给环境和人们生活造成极大伤害。因此，开展含油污泥的无害化处理研究，既可实施油泥砂资源化利用，同时也符合国家可持续发展方针和循环经济的要求。

一、油泥基本特征及类型

 油泥性质多种多样，种类繁多，成因复杂，而且，油泥大都是水、泥、油以及其他杂志等的混合物，处理比较困难。油泥形成的原因各有不同，有棕黑色的落地油泥，有含水率较高的罐底油泥，有炼油厂产生的含油污泥，有地面溢油等。 

1.地面溢油

 油气田区域范围内，包括沿海、农用、砂石等土壤，容易出现地面溢出油，地面溢出油包括原油、成品油如汽车油、煤油等。油气田产生地面溢油的环节很多，采油过程油管断裂，采油过程抽油机出现问题，采油过程中其他问题，钻井过程中起下钻作业、试井、井喷、清理钻井设备; 抽油机停产进行作业检修; 原油集输过程中集输管线断裂引起的泄漏以及原油炼制加工等环节均能产生地面溢油，从而形成油泥 

2.落地油泥

 油田生产过程中，会有部分石油无法充分利用及回收，泄露到地上；在石油运输过程中，也会有石油泄露到地上或由于运输过程中出现事故也会导致石油泄露，除此之外，石油装置及油井拆卸过程中出现的滴油、跑油、冒油等也会泄露部分石油在地上，油井井喷或放喷后部分石油无法回收也会落到地上，形成有原油气味的落地油泥。落地油泥由于与泥混合，多成棕黑色，且水分大。

 3.罐底油泥

 石油储运过程，其实会造成很多的石油污染，除却运输过程出现的泄露，存储过程也会有污染，存储时间长、存储不当都会有油品污染出现，存储时间长，石油中特别是原油中高熔点蜡、沥青质、胶质和所夹带的沙粒、泥土、重金属盐类等无机杂质因密度差便会和水一起沉降积累在油罐底部，形成又黑又稠的胶状物质层，这些胶状物职称大概有石油储量的1%-2%，而且，加之时间长，混合各种物质，容易有有害气体产生，切沉积物中含油量很高，是比较严重的油品污染，即罐底油泥。

4.炼油厂含油污泥

炼油厂的油污泥产生量很大，而且，油污泥含量复杂，降解难，沉降难，浓缩难，处理难，炼油厂污水处理系统会产生大量的油污泥，被称为三泥：隔油池的底泥、浮选池浮渣、剩余活性污泥。炼油厂含油污泥的性质复杂，处理非常难，技术处理难度比较大，是影响我国环境的重要杀手，也是炼油行业的环保杀手。 

二、油泥处理工艺基本类型及发展现状

油泥中的油品成分会挥发到大气中，造成大气污染，同时油泥被雨水冲刷，其中的油品随雨水进入自然水体中，造成水体污染，水体渗入的土壤继续被污染，破坏土壤中的微生物和动植物，

1 国内外油泥资源化处理的发展现状

 国外对油泥处理的环保要求已有较为完善的法规，自20世纪90 年代始，美国、德国、英国、日本等国家针对对油泥处理进行了大规模的技术研究和设备开发，并制订了严格的法规，如1990 年1 月，美国环保局就在资源保护和回收法令及危险和固体废物修正案上对炼厂油泥规定了特殊要求和提出了实用技术处理标准［2］。而我国石油化工行业对油泥处理技术比西方发达国家起步相对较晚、发展也较缓慢，因此，我国对油泥处理与世界先进技术水平存在着不小的差距。目前，国内外对油泥资源化处理回收石油技术进行了较多的探索和研究，并形成了一些较为成熟的技术和思路，资源化必将成为未来污泥处理的主流。现在国内外处理油泥的方法一般有: 焦化技术、热解处理技术、溶剂萃取技术、油泥调质一机械脱水技术、超声波脱油技术、热水洗处理技术等。 

1. 1 焦化技术

油泥中由于含有一定数量的矿物油，其成分主要为烷烃、环烷烃、烯烃、芳香烃、胶质及沥青质等。焦化法技术处理油泥实质上是对重质油的深度热处理，是烃类的热转化过程，即重质油的高温热裂解和热缩合过程。在热转化过程中，重质油一般在370 ℃左右开始裂解，同时缩合反应随裂化深度的增加而加快。周建军等［3］对大港油田联合站一次沉降罐的油泥利用焦化法技术进行了研究，其选取活性白土作为焦化处理催化剂，在反应温度为490 ℃，氮气吹扫量为90 mL·min － 1 ，反应时间为60 min，升温速率为4 ℃·min － 1 的反应条件下，油泥反应转化率＞ 99. 9%，液相油品收率＞ 80%，经焦化处理后的废渣含油率＜ 0. 3%，达到农用污泥排放标准，实现了达标排放和回收资源的目的。 

  1. 2 热解处理技术

 热解技术是一种改型的污泥处理方法，是当今国外普遍使用于油泥无害化处理的一种新型的技术方法。油泥在无氧的条件下，被加热到水的沸点与烃类物质的裂解温度之间，此时烃类和大分子有机物将解吸，然后在闪蒸塔里，其中轻质烃和水通过蒸发冷凝的方式回收，重质烃类和无机物将以泥浆的形式，从分离塔中取出，并进行固、液重新分离，之后将重质烃类回收。因此，能较为有效的回收油泥里的石油资源，而且还不容易产生二次污染物，从而实现了油泥的资源化西海岸科技大学

以及废弃物的循环利用; 此外，由于油泥的热解技术的温度处于中、低温度的还原环境中，因此，不易于二噁英等有有毒、有害物质生成，而且还有利于回收的石油质量品质的提高，也有利于重金属等物质的稳定化作用。刘建国等［4］通过在加热过程中分析质量损失，热解气体成分的变化，研究总结了热解罐底油泥的热解特征，全翠等［5］应用热天平和管式热解炉对油泥的热解行为进行实验研究，探讨了不同升温速率对油泥热解的影响和不同热解终温对油泥各热解产物分布的影响，得出来了油泥热解的动力学参数，油泥的最宜热解终温为550 ℃，此时热解油产率达40. 36%，所得热解油的化学组成与柴油相似，可以回收利用。热解技术含量较高，虽然目前热解机理尚不是很明确，但是仍具有非常大的发展潜力。

1. 3 溶剂萃取技术

萃取是利用液体中各组分在溶剂中因溶解度的差异而分离液体混合物的方法。油泥主要是油、水和泥组成的充分乳化的混合物。萃取技术是利用“相似相溶”原理，选择一种合适的有机溶剂作萃取剂，在与油泥充分混和，发生相间传质后，就可以将油从水中萃取到萃取剂中。然后，萃取相与萃余相因密度差而彼此分层，从而实现油－ 水－ 泥三相的分离，并将油泥中的原油回收利用的方法。许修强等［6］采用120 号溶剂油处理油砂可使油提取率达95%以上，而且回收的溶剂油可循环重复利用。申明乐等［7］用溶剂的方法提取含油泥砂中的原油工艺进行了研究，在对原油组分石蜡、胶质、沥青质处理时，先将氯仿与含油泥砂混合，在提取器高压作用下挤出大部分原油，再连续通氯仿与含油泥砂加压洗提，可使泥砂中含油量＜0. 3%，符合直接排放的要求。目前，萃取技术处理油泥还在试验开发阶段。萃取技术的优点是普适性强，可应用于不同类型的油泥，处理油泥较彻底，能够将大部分石油类物质提取回收，并且分离后的油中泥土含量低，品质较好，对后续加工处理比较容易。但是在处理过程中有一定的损失，而且萃取剂一般价格昂贵，所以萃取技术成本高，还没有实际应用于炼厂油泥处理。故此项技术的发展关键是要开发出性价比高的萃取剂。

1. 4 油泥调质－ 机械脱水技术

油泥组成成分非常复杂，一般由油包水、水包油的乳状液以及悬浮的固体共同组成。由于油泥颗粒表面吸附同种电荷，相互之间排斥，加之充分乳化，极难脱稳，使得水、油、泥渣分离比较困难。要通过调质一机械脱水使油泥实现油一水一固的三相分离，关键是使其中粘度大的吸附油解吸和破乳。需要加入调质剂，使原油与固体颗粒分离、油滴聚合、原加入的化学药剂随固体杂质沉降，实现水、油、渣三相的完全分离。在国内炼厂油泥调制系统中，普遍采用的絮凝剂包括高分子无机絮凝剂如聚合硫酸铁，聚合氯化铝等，以及高分子有机絮凝剂如高聚合度的阴离子、阳离子、非离子聚丙烯酰胺等长链大分子［8］，但大多数企业在机械脱水前使用阳离子有机絮凝剂或有机絮凝剂和石灰联用，以提高絮凝、脱水效果，淘汰以往使用单一无机絮凝剂。为促使油从固体粒子表面分离，可以 加入合适的电解质可增加系统的电荷密度，使它们取代油组分优先吸附在粒子表面，并使粒子更分散，为油从固体颗粒表面脱附创造更好的条件。 

  1. 5 超声脱油技术

      油技术是利用超声波破坏油泥的结构，降低污泥中污油的黏度，减小污油与泥土的黏附作用，最终实现破乳，从而将污油、水和泥土彻底分离。该技术主要利用了超声波的机械振动、微扰、声空化等作用，具有处理时间短，操作简单的优点，在油泥处理方面具有较大的应用潜力。王新强等［9］针对目前油泥处理中存在的问题，提出了超声处理油泥的新方法，得出了超声空化状态对油泥的除油效果具有很大的影响，其中最佳除油的空化状态为弱空化状态在最佳的超声处理油泥，可使除油率达到90% 以上。杨继生等［10］研究了探讨超 声波技术清洗含油泥砂，并采用超声波的空化作用加上表面活性剂的洗涤作用，显著地提高了油泥砂的脱油率。徐宁等［11］采用槽式超声清洗器辐照油泥，辅以气浮浮选以脱除污油，经超声底部向上辐照脱油效果优于未经超声辐照的对照组，而且超声底部辐照方式脱油效果优于超声侧面辐照，若加入硅酸钠可降低污油的表面张力，利于污油剥离，但是剥离后的污油易乳化进入水中，不利于后期的气浮脱油。

1. 6 调剖技术

以油泥为基本原料，由于采出水中的油泥与地层有良好配伍性，采用化学的处理方法，加入适量的化学添加剂，不仅能悬浮其中的固体颗粒、延长悬浮的时间及增加注入的深度，而且还有效地提高封堵的强度，并使油组分分散均匀，形成稳定、均一的乳化液。由油泥与化学药剂调配而成悬浮乳化液调剖剂，使用于油田中的注水井的调剖，使其在地层中到达一定的深度后，受到地层水的冲释以及地层中岩石的吸附等作用，悬浮的乳化体系将会被分解，使泥质中蜡质、沥青质和胶质将被吸附，此外，通过它们之间的黏联聚集，从而形成粒径较大的团粒结构体系，并沉降于大的孔道中，使得大孔道的通径减小，堵住高渗透压地带，将增大注入的水渗流的阻力［12］，迫使注入的水改变原来的渗流方向，从而提高了其注入的水波和体积，通过优化施工的工艺，可使油泥只堵住其高渗透的地带，而且不会污染中、低渗透地带［8］。其他的化学调剖剂与该油泥调剖剂相比，该技术法具有抗盐、抗剪切、抗高温、无风险注入和性能优异等特点，便于大剂量调剖挤注，不受温度、矿化度的影响，有效期长，而且可广泛用于注水井的调水增油挖潜。油泥调剖技术的应用，不仅能把油泥回收利用，取得了较好的效果，而且能减少对周围环境造成严重污染，间接的产生经济效益。 

  1. 7 热水洗处理技术

 热水洗处理技术是清洗油泥和回收石油的方法，这种方法被广泛用于含油量高，低乳化原油和油砂。热水洗处理技术主要是通过物理的方法，将油泥加入至热水中，并添加一些化学助剂，如加入表面活性剂等，降低油与泥之间的附着力，使油从固相表面脱附或聚集分离的污泥除油。通过对油泥进行洗涤，并附加搅拌或气浮等工艺设备，来实现油、泥、水三相分离，还可以将洗涤后所回收的溶液补加水和少量新鲜试剂，这样就可以多次循环的使用洗涤液，节约资源，并降低后序污水处理的费用。目前，热水洗处理技术有很多机理可以解释其去除油污的 原理，主要包括卷起，润湿和増溶—乳化。对于卷起的机理是水在油和泥表面的渗入，将会产生溶胀现象，削弱了泥与油之间的作用力，然后在机械搅拌的作用下，在油和泥接触的边沿处，油垢就会逐渐卷起，产生新的润湿和溶胀作用，最终油垢会从污泥表面彻底卷起，尽而从污泥表面脱落，进入水中; 对于润湿机理是吸附层中表面活性剂的亲水基向外伸入水中，所以油和泥表面都有了亲水性，这样水分子容易与之靠近，使得油表面和污泥表面很快被水润湿; 对于其他机理像增溶—乳化的机理也在洗涤过程中也起了重要的作用。如果从表面张力的 角度来分析洗涤过程，那么洗涤作用与表面活性剂能降低表面张力密切相关。该处理技术是美国环保局在处理油泥中优先取用的技术方法，现在该技术主要应用于处理落地油泥，由于该技术处理油泥的效果比较优良，而且处理的费用也相对不高，但是其在处理过程中容易产生含油废水等二次污染物，因此，需要配备含油废水的处理设备［13］。

三、油泥处理过程中的问题与讨论

从上述油泥种类来看，油泥性质多种多样，种类负责，成因复杂，而且，油泥大都是水、泥、油以及其他杂志等的混合物，处理比较困难。处理油泥的装置、技术、设备等都要求比较高，技术高，设备复杂、装置先进，无形中增加了油泥处理的难度和成本，且油泥对环境污染的影响比较巨大，因此油泥的处理非常重要。那么如此高成本高难度的处理，肯定会影响油泥处理，因此，为了使油泥处理取得更好的经济效益，为了保持我国环境，必须进一步研究开发高效的油泥处理新技术和简易工艺装置。就目前而言，我国处理油泥的方式有很多种，但是再处理过程中或多或少的会有二次污染产生，或高成本，而且，处理油泥过程中，会产生大量的污水，而且污水中会有比较多的有害化学物质，这些污水的处理比较负责麻烦。油泥处理方法各有其优缺点，也有各自的使用范围，但是，还没有一种处理方法能达到既经济、高效又能处理所有类型油泥的目的。随着环保法规的日益严格和完善，随着石油资源的日益短缺，油泥的减量化、无害化、资源化、清洁化处理技术将成为其发展的必然趋 

四、展望

我国作为世界上最大的发展中国家和的能源消耗大国，而且也是石油生产大国，但是各种生产条件和科技水平相对较落后，污染控制技术是较为薄弱。随着社会经济的发展，能源消耗越来越多，特别是石油资源，而在石油开采、生产中带来的环境污染凸显出来，因此，今后油泥处理技术的重点将是沿着高效、环保的方向发展，这不仅要开发出新的处理技术，而且还要配备相应设备等技术支撑，同时，也要吸收并消化国外的一些先处理技术，从而实现油泥的无害化和资源化，使其变废为宝。

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