（环境科学专业论文）含油污泥微波清洗脱油的实验研究.pdf

广东工业大学硕士学位论文 a b s t r a c t i nc h i n a , t h eo i l ys l u d g ew a si n c l u d e di nt h en a t i o n a ll i s to fh a z a r d o u sw a s t e b e c a u s eo fi t sl o n g - t e r md a m a g et ot h ee n v i r o n m e n ta n dp o t e n t i a l ，p e o p l eb e g a nt op a y a t t e n t i o nt oi t t oc a t t yo u to i ls l u d g em a n a g e m e n ta n dc o n t r o lt e c h n i q u e si sa ni m p o r t a n t t a s ki nt h en a t i o n a le n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nj o b s ，h o wt ou s eo i l s l u d g eh a r m l e s sa n d r e s o u r c eu t i l i z a t i o n ，i sa ni m p o r t a n te n v i r o n m e n t a li s s u e sc u r r e n t l ys o l v e df o rt h er e f i n i n g i n d u s t r y i na d d i t i o n ，t h es i t u a t i o no fo i ls o u r c eh a sb e c o m es e v e r e l yi nc h i n a , a n dh e a v yo i l o rr e s i d u ei sa ni m p o r t a n tc h e m i c a lr a wm a t e r i a l sa n df u e l s s ol a n d f i l lt h es l u d g ea saw a s t e i sc e r t a i n l yaw a s t eo fr e s o u r c e s t h i st o p i ci se x p e c t e dt os o l v et h ep r o b l e mo fo i l ys l u d g e t r e a t m e n tf o rt h er e f i n i n gi n d u s t r y , a n dt oo p e nu pan e w w a y t h eo i l ys l u d g e ss o u r c e ，c h a r a c t e ra n de n v i r o n m e n t a lh a r ma r es u m m a r i z e di nt h i s t h e s i s v a r i o u sw a y so fp r e s e n to i l ys l u d g ed i s p o s a l ， a d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so fe a c h t e c h n o l o g y , e c o n o m i cf e a s i b i l i t y h a v eb e e n c a t e g o r i z e d i n p a r a l l e l o nt h e b a s i so f c o m p a r a t i v ea n a l y s i so fi n t e r n a la n d e x t e r n a ld e v e l o p m e n ti nt h i sr e a l m ，t h ef e a s i b i l i t yo f m i c r o w a v eh e a tw a s h i n go i l ys l u d g ei st e s t i f i e d t h i st o p i cs e l e c to i l ys a n da n ds u s p e n d e d o i l ys l u d g ea st h er e s e a r c ho b j e c t ，t h ep r o c e s s i n gt i m e ，p o w e r , a d dw a t e rq u a n t i t ya n dp h v a l u ea si n f l u e n c ef a c t o r s ，s l u d g eo i lc o n t e n ta se v a l u a t i o ni n d e x e s t h ep u r p o s eo ft h i sp a p e r i st oe x p l o r ev a r i o u sf a c t o r so nt h ei n f l u e n c eo ft h es l u d g eo i lc o n t e n ta n da c h i e v et h eb e s t t e c h n o l o g i c a lc o n d i t i o n s f i r s t ，p h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e so fo i l ys l u d g ew e r ea n a l y z e do u t 。t h e nt h e s i n g l ef a c t o re x p e r i m e n t sw e r ep r o c e s s e d ，t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h a tt h ed i s p o s i n g e f f e c tf o ro i l ys a n di so b v i o u s ，a n df o rs u s p e n d e do i l ys l u d g ei sn o to b v i o u s t h r o u g ht h eo r t h o g o n a lt e s to fm i c r o w a v ep r o c e s s i n go i l ys a n d ，w eg e tt h eo r d e ro f d i f f e r e n tf a c t o r so nt h ei n f l u e n c eo fo i lr e m o v a l r a t e ：p h p r o c e s s i n gt i m e p r o c e s s i n gp o w e r w a t e rq u a n t i t y b yo r t h o g o n a le x p e r i m e n tw er e c e i v et h eb e s t t e c h n o l o g i c a lc o n d i t i o n s ：p hv a l u e ( 1 1 ) ，t h ep r o c e s s i n gt i m e ( 5 m i n ) ，p r o c e s s i n gp o w e r ( 8 0 0 w ) ，w a t e rq u a n t i t y ( 3 0 m l ) u n d e rt h eo p t i m u mo p e r a t i o nc o n d i t i o nt h eo i l ys a n dw a s p r o c e s s e dt w i c e ，a n dt h e nw em e a s u r et h eo i lc o n t e n tf a l lf o r9 1 1 3 s ou n d e rt h i s c o n d i t i o nt h eo i ls a n dt r e a t m e n tr e s u l t sa r ei d e a l b e c a u s eo ft h ed i f f i c u l t yo fd e a l i n gw i t hs u s p e n d e do i l ys l u d g e ，d i r e c t l yb y m l c r o w a v e h e 础gw a t e rp r o c e s s i n gt h e e f f e c ti s n o to b v i o u s t h i se x p e r i m e n tt h r o u g ht h ee l i x i rt o s 仃c i l g t h e nm i c r o w a v ep r o c e s s i n gs l u d g e ，t h ee x p e r i m e n t a l r e s u l ts h o w st h a tt h eb r o k e n b r e 晒te 虢c to fs o d i 啪s i l i c a t ei sb e t t e r i nr e l a t i v e l yo p t i m a lp r o c e s sc o n d i t i o n sf o rd o s i n g o fs u s p e n s i o ns l u d g et r e a t m e n tt w i c e ，t h eo i lc o n t e n to fs u s p e n d e do i l y s l u d g er e d u c e 6 6 9 7 i ns 眦m a 强t h eu s eo fm i c r o w a v eh e a tw 硒h i n go i l ys l u d g e i sf e a s i b l ei nt e c h n i c a l t e r m s k e y w o r d ：o i l ys l u d g e ：m i c r o w a v e ：w a s h i n g ：s l u d g e t r e a t m e n t i i i c o n t e n t s a b s t r a c t ( ( ：h i n e s e ) a b s t r a c t ( e ：n g l i s h ) c o n t e n t s ( c h i n e s e ) c o n t e n t s ( e n g l i s h ) c h a p t e r1i n t r o d u c t i o n 1 1t h ep r o d u c e ds t a t u so f t h eo r g a n i cs l u d g e l 1 1 1t h es o a r c eo f o i l ys l u d g e 一1 1 1 2t h en a ：h l r eo fo i l ys l u d g e 2 1 1 3t h ee n v i r o n m e n t a lh a z a r d sf r o mo i l ys l u d g e ”2 1 2d o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a lc o m p a r i s o n o fs l u d g ed i s p o s a lt e c h n o l o g y 3 1 2 1p h y s i c a la n dc h e m i c a le x t r a c t i o na n dr e c y c l i n g 3 1 2 2b i o d e g r a d a b l et e c h n o l o g y 0 1 2 3f i n a ld i s p o s a l ? 7 1 3t e c h n o l o g ) rd e v e l o p m e n tt r e n da n d m a i np r o b l e ma n a l y s i s 8 1 4m i c r o w a v ep r o c e s s i n go i ls l u d g e 1 0 1 4 1m i c r o w a v eh e a t i n g 1 0 1 4 2m i c r o w a v eh e a t i n gc h a r a c t e r i s t i c s l z 1 4 3m i c r o w a v eb r o k e nb r e a s tp r i n c i p l e 1 3 1 5t h er e s e a r c _ hb a c k g r o u n d , p u r p o s e ，c o n t e n ta n dm e a n i n g - 15 1 5 1e n g i n e e r i n gb a c k g r o u n d 15 1 5 2r e s e a r c hp u r p o s e 1 6 1 5 3t h ei e s e a r c hc o n t e n t - 1 6 1 5 4r e s e a r c hs i g n i f i c a n c e 1 6 c h a p t e r2e x p e r i m e n tm a t e r i a l s ，i n s t r u m e n t s a n dm e t h o d s 1 8 2 1e x p e r i m e n t a lm a t e r i a l 一18 2 2e x p e r i m e n t a li n s t r u m e n t ”1 8 2 3e x p e r i m e n t a ld r u g ，18 2 4e x p e r i m e n t a la n a l y s i so f p r o j e c ta n dm e t h o d s 1 9 v i i 广东工业大学硕士学位论文 2 5e x p e r i m e n ts c h e m e 2 1 c h a p t e r3t w ok i n d so f o i l ys l u d g ec o m p o s i t i o n a n a l y s i s 2 2 3 1t h ei n n o d u c eo f t h eo i l ys l u d g e ”2 2 3 2b 啪i n gr e s i d u aa n a l y s i s ”2 2 c h a p t e r4t w ok i n d so f s l u d g ef i r s tm i c r o w a v e p r o c e s s i n g e x p e r i m e n t 2 5 4 1e x p 积m e n tc o n t e n t 2 5 4 2t w 0k i n d so f s l u d g es i n g l ef a c t o re x p e r i m e n tr e s e a r c h 2 5 4 2 1w a t e ra d d c dt e s t 一2 5 4 2 2p r o e e s s i n gt i m et e s t “2 7 4 2 3m i c r o w a v ep r o c e s s i n gp o w e r t e s t 2 9 4 2 4d i f f e r e n tp ht e s t “3 1 4 3l a n d i n gs l u d g eo r t h o g o n a lt e s t 3 3 4 4c o n c l u s i o n 一3 4 c h a p t e r5l a n d i n gs l u d g es e c o n d m i c r o w a v ep r o c e s s i n g 3 6 5 1e x p e r i m e n t a ls t e p s - 3 6 5 2t h ea n a l y s i so fe x p e r i m e n t a lr e s u l t s 3 6 5 3c o n c l u s i o n 3 7 c h a p t e r6s u s p e n s i o ns l u d g e m i c r o w a v ed o s i n gp r o c e s s i n g 3 8 6 1e 1 i ) 出c h o i c e 3 8 6 2 r e a g e n ta d o na m o u n t o f m i c r o w a v et r e a t m e n te f f e c t 一3 8 6 2 1e l i x i ra d d i t i o n 锄o u n tt e s t 3 8 6 2 2e l i x i ro f m i c r o w a v et r e a t m e n te f f e c ta n a l y s i s 3 8 6 3s u s p e n s i o ns l u d g es e c o n dm i c r o w a v ed o s i n gp r o c e s s i n g 4 1 6 3 1e l i x i ra d d i t i o n 锄o m l tt e s t 4 1 6 3 2t e s tr e s u l t s 4 1 6 4c o n c l u s i o n 4 2 c o n l u s i o n s ? 4 3 r e f e r e n c e s 4 5 p u b l i c a t i o n s 。 5 0 v m 。：。呈兰坚呈坚垒；，：，。；。：。，。；一 目富! 自目e ! e 目! g 自目目g = ! = 目e 目= = ! ! 目= ! = ! = ! = = = = 1 2 2 日。一 a n n o u n c e m e n to f t h eo r i g i n a l c r e a t i o n a c k n o w l e d g e m e n t s ” m 5 1 5 2 绪论 第一章绪论 随着我国工业技术的飞速发展，可持续发展战略已成为当今社会经济发展的一个 主题，工业的飞速发展带来的是资源的大量开采消耗、工业废料和污泥的堆积等环境 问题，而且该类环境问题正日趋严重，因此解决普遍存在的环境污染问题，开展全面 资源综合利用和技术攻关，越来越受到社会的关注。 含油污泥是在石油勘探开发、石油化工及含油废水处理过程中产生的固体废物， 由矿物油、水和泥沙三部分组成，含油污泥来源不同，性质上差异较大，烃类含量和 组分有所不同。矿物油是能溶解于四氯化碳而不能被硅酸镁吸附的一类有机物，其中 包括正己烷、苯、多环芳烃、苯并芘、荧光剂等【l 】。另外，含油污泥的产量与日俱增， 加上污泥本身复杂的物理化学性质使得含油污泥的妥善处理成为当今世界范围内的棘 手问题。目前含油污泥的处理处置方法包括焚烧法、生物处理法【2 捌、热洗涤法、溶剂 萃取法【4 】、化学破乳法 5 1 和固液分离法【6 】等，但是由于污泥工程性质差异，使得上述 手段受到不同程度的制约。 1 1 含油污泥的产生现状 1 1 1 含油污泥的来源 含油污泥指原油或成品油混入泥土或其他介质，其中的油分不能直接回收而可能 造成环境污染的多种形态的混合物。含油污泥主要产生在油田和炼油厂，一般，按来 源可分为三种不同类型，( 1 ) 在油田开发特别是油井采油生产和井下作业施工过程中， 部分原油放喷或被油管、抽油杆、泵及其它井下工具携带至地面或井场，这些原油渗 入地面土壤，形成的油泥称为落地油泥；( 2 ) 原油生产、运输过程中，各种脱水罐、贮 油罐，污油罐等底部自然沉降中也会产生大量含油污泥称为罐底泥；( 3 ) “炼油厂三泥”， 包括隔油池底泥、溶气浮选浮渣和剩余活性污泥等，其中以浮选浮渣量为最大，占三 泥总量的8 0 t 刀。 广东工业大学硕士学位论文 1 1 2 含油污泥的性质 含油污泥组成成分复杂，一般由水包油、油包水以及悬浮固体组成【8 , 9 1 ，是一种较 稳定的悬浮乳状液体系。污泥颗粒细小，呈絮凝体状，密度差小( 油、水密度接近) 、含 水率高( 一般在4 0 9 0 之间) 、持水力强，且充分乳化，粘度较大难以沉斛1 0 。1 3 1 ， 并且稳定性差，容易腐败和产生恶臭【1 4 , 1 5 1 ，污染空气，在生产及环保中产生极大的危 害性。含油污泥中水一般可分为四种，游离水、絮体水、毛细水、粒子水。存在于污 泥絮体空隙之间的游离水，借助污泥固体的重力沉降可部分分离出来；絮体水藏于絮 体网络内部，只有靠外力改变絮状结构才能部分分离；毛细水粘附于单个粒子之间， 必须施加更大外力，使毛细孔发生变形才能部分去除；粒子水是化学结合水，需要通 过化学作用或高温处理，改变污泥固体的化学结构和水分子状态，才能将其去除。污 泥中含油一般分为浮油、乳化油、溶解油等，这是使含油污泥粘度大，难于脱水处理 的主要原因 1 6 1 7 1 。 1 1 3 含油污泥对环境的危害 含油污泥的主要污染物是石油。石油是一种古有烃类和少量其它有机物的复杂混 合物，典型样品的烃类组分包括2 0 0 3 0 0 种不同的烃【1 8 】，分属烷烃、环烷烃和芳香烃； 非烃类组分包括环烷酸、酚、杂环氮和硫化物等。 含油污泥中的石油在雨水浸泡下流入农田，进入土壤后会影响土壤的通透性。它 们粘着于土壤颗粒表面上，改变了土壤性质，破坏了土壤结构及土壤微生物的生存环 境。其富含的反应基能与无机氮、磷结合并限制硝化作用和脱磷酸作用，从而使土壤 有效氮、磷的含量减少。低分子烃能穿透到植物组织内部破坏正常生理机制。高分子 虽然难以穿透到植物内部组织，但易于在植物表面形成一层粘膜，阻碍植物气孔，影 响植物蒸腾、水分吸收、呼吸和光合作用，甚至引起根系的腐烂。石油类物质还可能 通过影响土壤酶的活性，从而干扰作物生长【1 9 】。 石油类物质流入河流，使水中溶解氧得不到补充【2 0 1 。同时，石油本身被微生物降 解时，要消耗大量氧气，使水体严重缺氧，水生生态系统遭受破坏。 许多多环芳烃( p a n ) 具有致畸、致突变和致癌性 2 1 1 ，通过直接和间接途径给人体健 康带来严重损害。多环芳烃主要可以引起皮肤癌、肺癌和胃癌，其对人体的主要危害 2 绪论 j l , 葛詈暑詈昌寡詈詈詈毫詈詈詈穹暑量夸詈皇詈詈皇鲁昌鲁詈暑皇詈詈= 鼍皇詈詈暑曹詈暑詈鲁暑詈詈皇詈詈昌詈鲁詈詈暑量暑葛詈詈皇暑皇皇暑暑詈暑葛暑詈詈皇皇詈詈詈置詈詈詈篇鼍皇昌詈暑詈墨暑昌鲁詈詈= 暑皇皇 部位是呼吸道和皮肤，人们长期处于多环芳烃污染的环境中，可引起急性或慢性伤害。 某些有害物质进入农田后，被农作物吸收，通过食物链在动植物体内逐级富集，最终 导致各种疾病发生，威胁人类的健康。 1 2 国内外污泥处理处置技术的比较 1 2 1 物理化学提取与回收 ( 1 ) 萃取分离法 萃取分离法是国外研究并已成功应用的一种油田污泥处理方法【2 2 。2 8 1 。在此工艺中， 来自油田污水处理系统的含油污泥，经过浮选处理后，污泥可被分为三部分：回收水、 尾泥、浮渣。处理后回收水中的悬浮物含量得到降低，其中的有机物含量很低，可回 收到污水处理系统进行重新利用；尾泥主要由大颗粒的无机物质组成，其中有机物含 量很低，可以压滤成饼后做填埋处理；分离出来的浮渣则集中了绝大部分的原油、有 机物以及大部分的轻质悬浮物，另外还有部分水。浮渣接着进入萃取装置中进行处理， 萃取分离出可直接利用的原油及有机物，而余下的泥水则返回到浮选装置继续处理。 萃取分离的流程如图卜1 所示。 尾泥 图1 1 含油污泥萃取分离的流程 f i g 1 1 t h ep r o c e s so f e x t r a c t i o no f o i l ys l u d g e 这种分离处理工艺能够解决油田含油污泥的环境污染问题，并为其它有机物含量高 的污泥处理提供了一条可借鉴之路，将有机污染物质转变为可利用的资源，从而消除 了污染，是油田环境保护的有效措施之一。但此方法存在的问题是流程长、工艺复杂、 广东工业大字硕士学位论文 处理费用高，还有待于进一步改进。 ( 2 ) 热水洗涤法 热水洗涤法是美国环保局处理含油污泥优先采用的方法。国内目前主要用于含油 土壤的处理。其方法是通过热碱水溶液反复洗涤含油污泥，再通过气浮实现固液分离。 一般洗涤温度控制在7 0 c ，液固比2 ：1 ，洗涤时间2 0 m i n ，能够将含油量3 0 的土壤洗至 残油率为1 以下。混合碱可采用廉价的无机碱和无机盐，也可选用廉价的洗衣粉等。 该方法能量消耗低【1 7 】。 美国专利2 9 1 介绍向装有油泥沙的池塘中注入含有分散剂硅酸钠的热水，保证泥颗 粒粒径在3 0 0 n m 以下，泵出混合物，分离，回收沥青质，水循环回池塘。 阿列克谢伊万索夫斯基【3 0 1 发明了一种处理油泥的反应器。先将油泥、水和试剂 构成的悬浮液加入反应器、停留4 0 - - - 6 0 秒，然后进行石油和水的分离工作，便可除去 石油。这种方法分间歇式和连续式两种流程。处理能力为1 2 t h ，分离效率高达9 9 。 h a r d e a ，h a s c h k e p t 3 0 1 发明了一种可用卡车装载的分离装置。通过进水、搅拌、加热等 步骤，达到油土( 沙) 分离的目的。该装置的特点是设备体积小，运输方便；运输 油泥的费用得到节省；耗能较低。辽河油田在9 1 年引入该设备，后因无经济利用价 值而废置。 。 目前国内这方面的研究较多，国家专利【3 1 】介绍了一种既经济又有效地从废弃油泥 中提取原油的工艺方法。先向搅拌器内加入水，再按一定比例配制分离液。然后向搅 拌器内通入蒸汽或采用电热棒对搅拌器内的分离液进行加热，加入油泥，混合搅拌， 保持温度在5 5 c 6 5 。c ，混合搅拌约1 5 小时到2 小时后停止搅拌，沉淀1 0 分钟。最后 对处理后的液体进行油水分离。原油回用，残土可用来烧砖。该提取原油的工艺方法 虽然可以消除油泥对环境的污染，减少治理污染、回收石油资源，且工艺简单，易于 实施。但是，可能由于其不能连续运行，且对基质无害化的保证程度较低，常伴随污 水继续处理问题，尚未见工业应用。 。 贾茂郎等吲采用含明矾、食盐溶液在加热( 7 0 c - - 9 0 c ) 条件下，将油泥分散和初 级分离：经初级分离的原油又经离心分离后得到进一步净化。采用本方法分离出的原 油含水0 5 以下，含杂质1 以下可供炼油厂使用。 ( 3 ) 化学破乳回收法 采用化学破乳一机械三相离心分离技术来进行含油污泥的处理，原油的回收率可 达至u 9 8 t 3 3 1 。分离出来的油可回收利用，水相可重复利用，固相达标后可进行掩埋处理。 4 绪论 机械三相分离出的水回用于含油污泥处理中，不仅可降低提取剂和破乳剂的用量，减 少排污量，还可降低污泥处理的成本。该技术无需加热，直接脱水回收燃料油，也可 加工轻质油【3 4 1 ，可作为炼油厂含油污泥处置技术。 ( 4 ) 固液分离法 一般油田联合站产生的含油污泥含油量达1 0 以上，据油田工作经验，含油大于6 即有回收价值。实验证实【3 5 1 ，对于含油污泥通过掺入一定比例的水以后，投加无机混 凝剂( p a c ，p a f ，p a m 等) 或有机高分子絮凝剂( f a ，f c 等) ，在一定增温措施下可进 行污油回收。在回收处理过程中，机械脱水是其关键技术，只有实现“水清、泥干、 油纯”，才能显著减少后续处理的费用。另外提高固体回收率和减少泥饼含水率对降 低含油污泥处理的总成本也具有重要意义，如泥饼含水从8 5 降至5 0 时，体积可减至 前者的3 0 ，可大大节约运输及后处理费用。 ( 5 ) 浓缩干化法 浓缩干化法【3 6 】是一种传统的污泥处理工艺，主要是通过自然沉降去除污泥颗粒间隙 中的水，这部分水一般占污泥含水的7 0 左右，通过浓缩处理可以使含水率降至1 j 9 5 左 右，然后将浓缩后的污泥自然风干、填埋。该工艺的优点是基建投资和运转费用少， 操作简单，因此国内前些年大多数油田均采用该工艺处理含油污泥。该工艺的主要缺 点是：需要占用大面积的土地；由于受油田环境气候的影响，工作环境不稳定； 干化场地卫生条件差；当污泥的颗粒细小、粘度大、沉降和过滤性能较差时，很 难使其干化。 ( 6 ) 热处理和热解吸技术 热处理和热解吸技术是上世纪9 0 年代初国外迅速发展并获得应用的工艺。主要有 h e u e r 等开发的包含低温( 1 0 7 2 0 4 ) 一高温( 3 5 7 5 1 0 。c ) 一加热蒸发一冷凝等步 骤的含油污泥处理工艺( 已在欧洲多个国家申请专利) 3 7 1 ，k r e b s 及g e o r y 等人利用锅 炉排放的热废气干燥含油泥饼的专利技术及t e r mt e c h 热解吸工艺【3 8 3 9 1 。该热解吸工 艺是在一个装有密钢叶片转子的反应器中，把污泥从2 9 9 加热到3 9 9 ，并通入蒸汽， 使烃类在复杂的水合和裂化反应器中分离，并使泥渣达到直接填埋的要求。在路易斯 安那炼油厂投产的热解吸装置，把含水5 0 的污泥用钢带输送到一个密闭的温度分布为 1 2 1 - - - 9 5 4 。c 的干燥装置内，年处理泥饼1 4 0 0 t ，可回收3 0 0 t 油和1 2 0 t 可燃气 删。 5 广东工业大学硕士学位论文 1 2 2 生物降解技术 含油污泥生物降解技术具有节约能源、投资少、运行费用低等优点，目前受到国 内外的普遍关注和重视。含油污泥的特征污染物是石油烃类【4 1 1 ，在自然条件下，石油 烃类可发生生物降解而达到逐渐自净，但降解过程非常缓慢，若能优化某些环境条件 则可大大提高烃类的生物降解速度。这些环境条件包括营养物含量及比例、氧气含量、 环境p h 值、湿度和温度等。据此，目前比较流行的生物降解技术有地耕法、堆肥处理 法及生物反应器法。 ( 1 ) 地耕法 采用地耕法处理含油污泥，一般都要投加肥料以平衡土壤中的c ：n ：p 比，并调节 土壤湿度及p h 值以优化烃类的生物降解条件，要翻耕土壤使之充氧并使烃类在土壤中 混合均匀【4 2 1 。地耕法处理含油污泥的最大优点在于：它是通过天然过程将石油烃转化 为无害的土壤成份，运行费用低。但地耕法的净化过程较慢，不适用冬季较长的地区， 而且生物难以降解的烃类( 主要是高分子蜡及沥青质) 易残留在农田中。 ( 2 ) 堆肥法 堆肥法是将含油废物与适当的材料相混合成堆放置，利用天然微生物降解石油烃 类【4 3 删。堆肥法能保持微生物代谢过程中产生的热量，有利于石油烃类的生物降解； 所采用的松散材料( 锯木屑、稻草等) 能增加持水性及透气性，可有效地加快含油污 泥中烃类物质的生物降解速度。堆肥法是一种有效的生物处理方法，含油污泥中烃类 的半衰期约为2 周，对于不同的含油污泥而言，处理时间随烃类组分的不同而不同。此 法适用于较高烃类含量的含油污泥，适用于冬季较长的地区，处理后的废弃物可填埋 或施用于农田。 ( 3 ) 生物反应器法 生物反应器是一种将含油污泥稀释于营养介质中使之成为泥浆状的容器。由于生 物反应器能人为地控制充氧、温度、营养物质等操作条件，烃类物质的生物降解速度 较其它生物处理过程更快。加入已驯化的高效烃类氧化菌，可加快烃类的生物降解速 度。据文献报道，当固体负荷为5 时，生物降解半衰期为5 d t 4 5 1 。生物反应器法处理后 的废弃物，液体部分可排入处置井( 坑、池) 或另作它用；固体部分可施用于农田。 此法也可用于石油工业废弃物的预处理以减少烃类含量，然后再进行其它处理。 烃类的生物降解速度随废弃物种类及处理技术不同而变化，通常生物反应器法 6 绪论 堆肥法 地耕法。从经济角度讲，据美国工厂保险协会( f 队) 介绍，地耕法的处理费 用为2 0 - - 4 5 美元m ，堆肥法4 0 7 0 美元m 3 ，生物反应器法约5 0 0 美元m 3 。处理费用 受多方面因素的影响，若能优化设计，并控制好操作条件，充分利用当地资源，可降 低含油污泥的处理费用 4 6 1 。 1 2 3 最终处置 大部分污泥处理方法最终都有残渣无害化的问题，同城市污泥相似，含油污泥残渣 最终处置方法有固化、填埋、烧砖等。另外因含油污泥中含有的油成分具有很高的燃 烧热值，因此型煤综合利用法作为含油污泥的最终处置方法也有较多研究。 ( 1 ) 固化技术【l o 】 固体处理是通过物理化学方法将含油污泥固化或包容在惰性固化基材中的一种无 害化处理过程，以便运输、利用或处置。这种处理方法能较大程度地减少含油污泥中 有害离子和有机物对土壤的侵蚀和沥滤，从而减少对环境的影响和危害。由于这种方 法是取代回填的一种更易为环境所接受的方法，因此近年来受到了重视。 固化中所用的化学固化剂分为有机和无机两大类，有机系列包括脲醛树脂、聚酯、 环氧乙烷、丙烯酰胺凝胶体、聚丁二烯等，无机系列有水泥及近年开发的磷石膏等。 固化方法是一种较为理想的有害物质无害化、减量化处理方法。目前，国内对于 含油污泥固化处理尚停留在研究阶段，对于含油量较低的污泥一般可优先考虑采用固 化处置，特别适合于采油污泥及含有n a c l 、c a c l ：等盐类较高的含油污泥。 ( 2 ) 填埋【4 7 】 为了保证填埋场的长期安全性，含油污泥在填埋前，其浸出毒性等特性指标必须满 足安全填埋场的入场控制标准( g b l 8 5 9 8 2 0 0 1 ) 。 填埋是目前我国处理废渣的最主要的最终处置方法之一，随着含油污泥处理技术的 发展，污泥减量化将大大减轻填埋场的压力。 ( 3 ) 制砖或用作烧砖燃料【4 8 】 含油6 8 的污泥掺入煤粉可作烧砖的燃料，或者掺入适当的助燃物质( 煤、锯末、 油) 生产型煤。油底泥、浮渣热值很高，并含有a l ( o h ) 。等物质( 污水处理过程中常用混 凝剂a 1 。( s o 。) 。、p a c 等) ，按不同比例掺入粘土中制成砖坯进行焙烧，砖的抗压强度符合 国家要求。 7 广东工业大学硕士学位论文 ( 4 ) 型煤综合利用法【3 0 ，4 9 】 将煤粉和油泥粉碎，要求粒径在o 4 m m ；按比例配制加水1 0 混碾：在成型压力为 2 9 3 m p a 下压制成型；自然风干4 8 j , 时即为成品。如图1 - 2 所示。 制约油泥的型煤综合利用的关键点在于燃烧烟气能否达标。改善烟气中烟尘量的途 径有两条，一是调整油泥添加比例，二是添加脱硫除尘剂。国内很多炼厂的实践表明 型煤综合利用法处理油泥在技术上可行，强度指标和燃烧指标都能达到要求。但是型 煤综合利用法工艺本身需要添加大量的煤，对资源的利用率较低，因此有逐渐被其他 方法取代的趋势。 粉煤 油泥 水和脱硫除尘剂 自然风干4 8 小时 一一一一一一一一成品 图卜2 型煤制作工艺流程图 f i g 1 - 2s c h e m a t i cd i a g r a mo ft h et e c h n o l o g yo fm a d ec o a l 1 3 技术发展趋势和主要问题分析 含油污泥处理技术的发展呈现出以下一些特点。 ( 1 ) 从最初单一的处理模式，转向多样化，综合化处理模式。 通过借鉴其他学科如化学、生物等理论成果，含油污泥处理技术逐步向多样化、综 合化处理模式发展，开发出有着高技术含量的含油污泥处理新技术。如萃取法处理含 油污泥中的超临界流萃取技术，以及含油污泥生物处理技术中的生物修复技术等。 ( 2 ) 从堆埋、焚烧等处理模式转向无害化处理与资源回用模式。 含油污泥处理技术从传统堆埋、焚烧等容易产生二次污染的处理工艺，逐步转向污 泥无害化处理及石油类资源回收再利用工艺方向，这是经济发展和环保意识增强后的 必然结果。 传统的含油污泥脱水后，往往采取堆埋、焚烧等处理方法，这样的工艺较为简单， 但是石油类物质并没有被脱除。堆埋时，石油类物质在雨水径流等自然力作用下，渗 透至地下水层，或者沿着河流转移至更广大的地区，使污染扩散。焚烧时可能产生大 绪论 量的有毒有害气体，进入大气层后，一方面横向扩散，另一方面随着降水回归地表， 引起了二次污染。 含油污泥无害化处理及资源回用模式，通过污泥调质，三相分离，或者萃取、焦化 等工艺，使油泥中的石油类物质大部分得以回收再利用，既避免了二次污染，又达到 了回收资源的目的。 ( 3 ) 各种含油污泥处理技术都具有各自的独特优点和一定局限性。 在研究较多的几种含油污泥处理工艺中，污泥调质一机械脱水处理工艺发展得比较 成熟，但是对于不同的炼厂产生的含油污泥，需要确定最优的混凝剂、破乳剂类型和 用量、脱水机械的型号和运行参数，目前很难有普适的药剂和脱水机械设备的组合。 焦化处理工艺对于含油污泥的含油量要求不高，可以在处理污泥的同时，产生有很 高实用价值的石油焦，并且产生的轻质裂解烃也可以得到回收作为燃料使用。但是该 技术必须对原有的焦化工艺进行改造，改造输送管线，因此整个工艺过程比较复杂， 改造投资较大。 含油污泥的热解吸处理方法是一种改型的污泥高温处理工艺。其优点是烃热解吸后 的剩余泥渣能达到美国b d a t 要求，烃类可以回收利用。但是该工艺的反应一般在高温 下进行，反应条件要求较高，操作比较复杂，目前国内炼厂使用这种处理工艺的不多。 萃取法处理含油污泥工艺的处理效率很高，可以将含油污泥中绝大多数石油类物 质回收利用。但是萃取剂的价格目前比较昂贵，运行费用很高，成为这种处理技术暂 时无法实际应用的关键原因。 生物处理含油污泥的技术还在研究中，是一种很有潜力的技术，但是还不成熟， 反应器内反应条件不容易控制，而且由于石油类物质被生物降解，所以无法加以资源 回用。 目前含油污泥多数处理方法的适应性较低，含油污泥的种类较多，成分复杂，即 便同类型