油田环保之痛——含油污泥

       

导读

石油作为一种重要的资源,在国民经济发展中具有支柱性地位,不仅支持着工业农业生产,也与每个人的生活息息相关。2011年至2015年间,我国每年的石油开采量持续高于2亿吨。

2011-2015年 国内原油产量(单位:万吨)  

石油资源开发与使用过程中造成的污染是令全世界头痛的一大难题。举世震惊的墨西哥湾漏油事件,造成了严重的生态灾难,令难以计数的生物遭遇灭顶之灾,沿岸生态遭遇了极大破坏,也使得石油生产过程中的环保问题引起了大众的关注。事实上,在石油业的生产过程中,除了事故导致原油泄露造成的直接环境污染外,在石油开采和加工过程中产生的含油污泥也是一个重要的污染源,且会对周边生态环境造成持续性的危害。

中国油田分布图

一、含油污泥的来源

含油污泥,简称油泥,是在石油开采、运输、炼制及含油污水处理过程中产生的含油固体废物,是由石油烃类、胶质、沥青质、泥砂、无机絮体、有机絮体以及水和其它有机物、无机物牢固粘结在一起的乳化体系。

含油污泥主要产生在油田和炼油厂,分为3 种类型,即落地油泥、集输油泥和炼厂油泥。落地油泥是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地面,进而渗入地面土壤形成的油泥;集输油泥是储油罐在自然沉降中产生一些油泥,也称之为称为罐底泥;炼厂油泥主要细分有三种,分别为隔油池底泥、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%。

含油污泥

目前,我国每年产生近百万吨的含油污泥,若加上石油化工产生的“三泥”(生化污泥、池底污泥及浮渣),油泥的总量还要大得多,而且炼厂的规模越大,含油污泥的排放量越大。

二、含油污泥的成分与特性

含油污泥成分非常复杂,含有大量的老化原油,固体悬浮物,以及细菌质等固体废物,其中原油是主要的成分。油泥中含有数百种有毒有害化合物,其中的某些化合物(多环芳烃等)具有“三致”效应;另外含油污泥中往往含有苯系物、酚类等物质。美国环保署(EPA)将其列为优先污染物,并且对其排放有严格的限制,我国也将油泥列入《国家危险废物名录》。

含油污泥的特性:一般含油污泥的含油率约10%-50%,含水率约40%-90%。黏度高,难以沉降,脱水效果差,污泥固相颗粒细小,油、水密度差小,这些都是含油污泥黏度大、难以除油脱水的主要原因。

三、含油污泥的危害

含油污泥因其体积庞大,并含有大量的有毒物质,直接进行排放会占用大面积的土地,同时伴有非常难闻的气味,对附近的土壤、植物、水体、空气造成严重的污染,最终对人体产生极大的危害。

危害一

影响土壤的性质

当含油污泥中的石油烃类等物质渗入土壤后,会在土壤颗粒表面黏着,直接影响土壤的通透性,从而造成土壤导水通路的阻塞,进而造成土壤渗水量的下降,透水性的降低,最终使土壤的性质发生改变,直接威胁到土壤中的微生物生存。

危害二

危害植物生长发育

植物的组织内部能够被含油污泥中的低分子烃类物质渗透,从而破坏植物的正常生理机制;而含油污泥中的高分子烃类会很容易在植株表面形成一层粘性膜,将直接阻塞植株的气孔,植株的水吸收作用以及呼吸和光合作用都会受到严重的影响,最终会造成植物根系的腐烂,植被的破坏将会引起生态系统中食物链的破裂,会导致生态系统中最初级生产者失去制造有机物和氧气的能力。

危害三

污染水体

含油污泥中的石油类污染物浸入地下水后,直接对饮用水资源和地下水资源造成影响,危及人类生命安全。另外,含油污泥处置不当,可能会使石油类污染物在水体中聚集,如码头、港口、河道沿岸等,破坏水体环境。

危害四

危害空气质量

含油污泥中的低沸点有机污染物极易挥发至空气中,有机硫化物、苯类、酚类等有害物质具有致癌、致畸、致突变的作用,随着呼吸进入人体,直接对人体的肺、胃、呼吸系统、神经中枢系统产生严重的危害。

四、相关控制标准

在国家层面,目前与含油污泥相关的控制标准有《危险废物填埋污染控制标准》(GB18598—2001)、《危险废物焚烧污染控制标准》(GB18484—2001)、《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284—84)。在《危险废物填埋污染控制标准》和《危险废物焚烧污染控制标准》标准中,将含油污泥归类为危险固体废物,但并没有对含油污泥的油含量提出量化指标。在《农用污泥中污染物控制标准》中,对污泥中的矿物油含量做了明确规定,要求土壤中矿物油最高允许含量不得超过3000 mg/kg(≤0.3%)。地方层面主要有以下三省份制定了相关标准:2010年12月,黑龙江省发布了《油田含油污泥综合利用污染控制标准》,明确规定了含油污泥用于农用、铺设油田井场和通井路的污染物控制标准;2016年7月,陕西发布《含油污泥处置利用控制限值》,规范含油污泥回收利用处置;2017年6月,新疆维吾尔自治区发布《油气田含油污泥综合利用污染控制要求》。

含油污泥对周边生态环境造成严重破坏

五、含油污泥的处理处置

如果含油污泥得不到妥善处理,将造成资源的巨大浪费,同时也会对环境造成不可挽救的破坏。因此,采用合适的处理方法对含油污泥进行资源化与无害化处理,不仅可以减少环境污染,而且还能达到资源再利用的目的。当前的油泥处理技术主要包括热解法、调质离心分离、固化处理、焚烧、焦化、填埋、溶剂萃取、热碱水洗、电化学技术、生物处理 (包括地耕法、堆肥法、污泥微生物反应器法)等。

由于含油污泥来源广泛、成分复杂,同时处理技术种类繁多,且都存在各自的应用弊端和适用范围(不同技术的特点比较如下表),目前尚无任何一种技术可以作为处理所有类型含油污泥的理想方法。通常要根据油泥的来源及特性,有针对性地选择一种或者多种组合技术实现油泥的治理。

含油污泥处理技术比较

六、我们有专业的技术处理含油污泥

热解析

原理:在隔绝空气的条件下,含油污泥加热到一定温度,有机质分子结构发生断裂,形成气(热解气)、液(油+水)、固(焦炭/半焦/残碳等)产物的过程。 含油污泥热解活化能较低,受热过程首先发生“热解析”过程,在该阶段主要发生脱水以及低沸点石油烃组分的气化挥发;随着温度的升高油泥中的重组分发生断裂形成轻质烃和小分子烃类,同时部分重质组分缩在泥沙表面发生结焦。

第一部分 破碎分选预处理

为保证后续处理装置的连续稳定运行,利用异物分选设备对储存池含油污泥物料进行初步的分选,分选出石块、瓦砾、手套、编织袋等杂物,确保预处理产物粒径在10mm以下,从而保证后续工艺的连续稳定运行。(若储存池含油污泥含有杂质颗粒较少则无需异物分选设备,而直接进行热解处理即可。)

第二部分 热解脱附深度无害化处理

经过调质离心后的含油污泥通过螺旋输送机输送至外热式热解脱附系统在热解脱附系统内设置有物料导流机构,使得含油污泥在完成热传递的基础上实现从前端往后端移动,完成热解脱附过程,然后从热解脱附系统的尾部排出,经过固相产物冷却输出装置冷却排出,最终固相产物可实现含油率<1%,含水率<1%。在热解脱附过程中产生的热解脱附气体则经过尾气处理系统进一步处理。为了确保含油污泥热解脱附处理过程中的安全性,在热解脱附反应炉内设置氧含量在线监测仪器及氮气吹扫和应急保护装置。

第三部分 三相分离及热能回收

热解脱附过程产生的热解脱附气主要由热解气、挥发性油蒸气、水蒸气以及少量的粉尘组成。处理过程中首先进入固、液、气三相分离系统。在系统中被凝缩下来液态物质—水和油进行油水分离,油分经废油回收装置进行回收,废水则排至初级水处理系统处理。三相分离后的固相成分则返回到原料池;在系统中分离出的不凝气体则混合天然气送入无烟化及热能回收系统,实现高温无害化处理,处理后产生的高温烟气通过热能回收系统回收后作为热解脱附系统热源实现热量的充分利用。 

第四部分 初级水处理及烟气达标处理

水处理:调质离心系统水、三相分离系统循环冷却水通过“高效除油+絮凝沉淀+溶气气浮”初级水处理系统设备进行处理,处理后的水分含油<0.01%,经冷却系统降温后直接回用或送至厂区污水处理系统深度处理后达标排放及回用。