含油污泥三相分离技术回顾与研究进展文档格式.docx

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A文章编号：

1006-8759（2009）05-0001-04

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前言

油泥一般由水包油（O／W）、油包水（W／O）以及悬浮固体组成[1,2]，可构成较稳定的悬浮乳状液体系。

污泥颗粒细小、密度差小（油、水密度接近）、含水率高（一般质量分数在40%~90%）、持水力强、充分乳化、粘度较大难以沉降并且稳定性差[3]，容易腐败和产生恶臭污染空气，对生产及环保有极大的危害。

国外油田很早就对油泥处理技术进行了研究，我国也已在各油田推行含油污泥处理技术，积极保护油田环境。

目前，含油污泥的处理方法主要有热解吸[4]、溶剂萃取[5]、生物处理[6]、热化学洗涤[7]、化学破乳[8]、浓缩干化[9]、焚烧[10]、填埋[11]、固化处理[12]、制砖或用作烧砖燃料[13-15]、微波处理[16]、型煤综合利用[17,18]、回灌调剖技术[19]、焦化处理[20,21]等方法。

油泥中的油、泥、水三相间存在严格的性质差异，利用这些差异，通过物理化学作用实现油、泥、水三相分离，回收原油，实现油泥处理的无害化、稳定化、减量化和资源化才是最有效的途径。

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含油污泥三相分离技术回顾目前含油污泥三相分离技术主要有溶剂萃取法、热水洗涤法、旋流分离、化学破乳（混凝）回收法、浮选除油等。

1.1溶剂萃取法

溶剂萃取是利用“相似相溶”原理，选择合适的萃取剂将污泥中石油类有机物从污泥中分离出来，然后蒸馏回收萃取剂进行循环使用，并回收利用分离出来的有机物。

程雁[9]等介绍了一种浮渣萃取分离工艺，能直接萃取分离可利用的原油和有机物。

Paspek[22]开发了一种溶剂萃取－氧化处理污泥工艺，在污泥中加入一种轻质烃作为萃取剂，经过第一步萃取后，仍含有一些聚合芳香烃物质残留在污泥中，用HNO3在200℃~375℃及101.325kPa条件下氧化处理，最终残渣可满足堆埋处理要求。

Subra-manianM.等[23]通过超临界流体萃取用丙烷从堆放油砂中提取沥青，最大回收率达45%。

1.2热水洗涤法

热水洗涤法，也称热脱附法，是美国环保局处理含油污泥优先采用的方法[3]。

国内目前主要用于含油土壤的处理。

美国专利[24]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300nm以下，泵出混合物分离，回收沥青质，水循环回池塘。

目前国内在这方面的研究较多。

专利[25,26]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,保持温度在55℃~65℃，混合搅拌约1.5h到2h后沉淀10min，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。

贾茂郎等[27]采用含明矾、食盐溶液在加热（70℃~90℃）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。

1.3破乳回收法

破乳是一种有效的分离技术，常见的方法有电破乳、冻融破乳、微生物破乳和化学破乳等。

采用化学破乳－热洗－机械三相离心分离技术来可进行含油污泥的处理，原油的回收率达到98%[8]。

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。

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。

1.4浮选除油

江汉油田污水站对含油污泥采用浓缩，淘洗除盐，浮选除油，压滤脱水工艺[9]。

通过加药浓缩除去污泥中的游离水分，淘洗水采用清水，以1∶4比例掺入，通过三级逆流淘洗，淘洗后污泥采用一次粗选、二次精选、二次扫选，可以达到污泥除油、污油回收的目的，最后通过带式压滤机进行压滤，压滤后的污泥可以作为燃料或作建筑材料。

污泥经过该工艺处理后，可以降低含盐量，污油回收率达50%。

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含油污泥三相分离技术新进展

近年来，随着人们对资源回收利用及环境保护意识越来越强，一些学者在前人基础上对含油污泥三相分离技术做了进一步研究，取得了新的成果。

2.1萃取法

回军[28]等介绍了一种“热萃取－脱水”技术用于处理炼油厂含油污泥，脱出水中的COD小于150mg/L，含油量小于30mg/L，可直接排入污水处理场，溶剂油取自炼油厂馏分油。

黄戊生[29]介绍了一种多级萃取污泥中油的工艺，处理后污泥可达到农用污泥标准。

张秀霞[5]开发了一种溶剂萃取-蒸汽蒸馏法处理含油污泥的工艺，以三氯甲烷为抽提剂，在一定条件下进行联合萃取。

孙向东[30]等以胜华炼油厂的120#溶剂油作提取剂，在60℃油泥质量比为5:

1时，对含油量30%的胜利油田郝现联合站高含油罐底泥萃取处理，油泥中油的提取率可达99.7%，剩余泥中油含量低于0.5%。

Avila-Chá

vezM.A.等[31]利用一种特制的超临界流体萃取装置，采用超临界乙烷萃取剂从原油罐底泥中提取烃。

2.2破乳法

王闪闪等[32]采用化学破乳的方法对油泥进行了实验研究，结果表明：

在温度为70℃~75℃、pH为10、搅拌速度为2600r/min、搅拌时间为10min、泥水比为1:

5的情况下，复配破乳剂，脱油率达到53.4%。

ElektorowiczM.等[33]考察了不同电压梯度和两性表面活性剂对油泥分离的影响。

结果表明，较低的电压梯度（0.5V／cm）产生较高的破乳速率。

试验后，固相残渣更紧密更稳定地结合。

LinYang等[31]以两种试验方案对油泥进行电动技术处理，使用垂直的电极间距4cm和电压30V时达到最高的脱水率（56.3%）。

另一实验在15cm圆筒中用一对水平电极在间距22cm、电压60V条件下操作，超过40%的水被移除，同时显示出非常有效地分离油能力。

2.3热碱水洗涤－气浮分离技术

李美蓉等[34]采用热碱水洗涤－气浮三相分离处理技术，回收罐底含油30.2%污泥中的原油。

洗脱温度为70℃、碱水中Na2CO3质量分数为2%、液固质量比为3∶1、搅拌10min、气浮分离15min，脱油率可达94.3%。

洗脱液可循环使用，脱除的原油经蒸馏处理可回收利用，如此脱油后的底泥中石油类残留质量分数小于1%。

2.4旋流分离

德国OMW炼厂和ESSO公司应用三相卧式螺旋离心机处理含油污泥。

此工艺把油泥加热至60℃～80℃，并预搅拌或加入有机絮凝剂，处理量达60m3/h，可有效地把含油污泥分成三相，其中固相泥渣含固率36%，含油率10%；

水相含油率2%，含固率1%；

油相含油95%，含水4.5%，含固率5%[35]。

工艺由一台Z42～3/441离心机和油泥料泵、电气控制板和钢架组成一个完整的处理系统。

该离心机技术关键是可调叶轮工艺，可根据不同的水油比重差，进行调节，在三相离心机后，用一台小型立式叠片分离机进行油相的分离。

李增强[36]采用固－液旋流工艺进行了含油泥沙处理实验，在操作温度为43℃，溢流流量为12.6m3/h，泵压为0.295MPa的工艺条件下，油的平均去除率达到98.08%，油质量分数可控制在0.45%以内，COD、挥发酚、硫化物等指标均达到国家污水综合排放标准，可直接排放。

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几种含油污泥三相分离新技术

3.1微波处理技术

微波热效应的特点是加热速度快、反应灵敏、加热均匀、效率高、选择性好。

利用微波的特性对含油污泥进行干化和脱水，使污泥中的油水乳状液破乳分离，实现油、水、渣三相的分离和资源化利用，国内外均已开展了相关的研究工作。

作为新型的污泥预处理技术，超声波对污泥能够产生海绵效应、局部发热等作用，提高污泥脱水能力[37]。

相关研究表明，低强度、短时间超声波处理能使污泥含水率降至85%以下，减少25%~50%的絮凝剂用量。

但超声波功率过大、处理时间太长会改变污泥的内部结构，增加污泥粘度，使污泥脱水性能变差[38,39]。

超声波会破坏菌胶团，使污泥SCOD升高，缩短后续生化处理时间。

SCOD变化量与超声波声强、操作时间、温度成正比[40]。

王新强等人[41]发现超声波弱空化状态除油率达89%以上。

由此可见，超声波技术对含油污泥的影响是多方面的，综合考虑污泥类型、脱水效果、除油效果及释放SCOD对后续处理的影响是确定超声波处理的时间及功率等参数的重要依据。

3.2电化学方法处理含油污泥

电化学方法实际上就是先利用某些活性剂洗涤污泥，通过充分混合、搅拌，将污泥中的有机物质完全溶解在洗涤液中，再对洗涤液进行电化学处理[42]。

通过电解金属阳极，使之以金属离子的形式溶解在待处理的液体中，在电场的作用下与水中的OH-结合形成高分子氢氧絮凝物，该絮凝物吸附和絮凝废水中的污染物后，被附着在絮凝物上的H（2从阴极析出）推浮到液面上，或沉淀后经过滤达到去除污染物的目的。

该方法可望被开发为高效的含油污泥处理工艺。

3.3毛细吸入

InagakiMichio等[43]研究利用膨胀石墨回收污砂重油，该技术是基于膨胀石墨和砂之间的毛细吸力的差异，由于石墨表面憎水特性使得前者毛细力要强于后者，污砂上的重油通过毛细吸入作用被吸入到石墨中得以回收。

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结语

从目前我国国情来看，生物处理成本低、操作简单、作用持久，特别是在生命科学技术快速发展的环境下，将是含油污泥处理技术的主导方向。

从长远来看，实现含油污泥资源化才是最有效的途径。

热解技术、溶剂萃取、焦化处理回收矿物油技术、化学洗热技术成本和技术要求较高，适用于含油量高的含油污泥。

调剖技术、焦化处理生产吸附剂技术满足资源化的同时，实现了含油污泥的最终处理，在国外都有工程应用实例，是值得深入研究和推广的“三泥”处理技术。

含油污泥清洁化处理技术原理及其应用现状

含油污泥指原油或成品油混进土壤或其他介质，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，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、泵及其他井下工具携带至土油地或井场，这些原油渗透地面土壤，形成油泥称为落地油泥；

（2）各种储油罐在自然沉降中也会产生一些油泥称为罐底泥；

（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80%[1]。

含油污泥的产量巨大。

据统计，某中等规模油田日油泥量大约100t左右，堆放总量已在40万t以上。

这些污泥中一般含有的苯系物、酚类、蒽类等物质，并伴随恶臭和毒性，若直接和自然环境接触,就会对土壤、水体和植被造成较大污染,同时也意味着石油资源的浪费[2]。

因此,无论是从环境保护还是从回收能源的角度考虑，都应该对含油污泥进行无害清洁化处理。

含油污泥组成可以大致分为水,乳化油或吸附油，固体异物，无机盐等。

油泥在水中一般呈稳定的悬浮乳状液体系,其水合和带电性形成了稳定的分散状态,很难实现多相分离[3]，从而增加了处理技术的难度和本钱。

又由于承载油类的基质的多种可能性，统称的含油污泥成分极其复杂，性质各不相同，因此处理技术也有多样的要求。

本文按预处理工艺方法、核心处理技术、终极处置三大类简述国内外几种主要含油污泥处理技术原理及应用现状，以期为公道地选用或开发适合对象性质的工艺流程和设备提供参考。

1处理技术原理及应用特点

1.1预处理工艺方法减

大部分含油污泥含水率较高，进很多处理工艺前需要进行调制脱水容。

污泥脱水过程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化学或物理手段调整固体粒子群的界面性状和排列