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头条新闻 | 含油污泥联合处理技术应用现状与展望

   2022-12-06 互联网佚名1900
核心提示:607—2011《废矿物油回收利用污染控制技术规范》的标准要求以及残渣的资源化利用去向等。综合含油污泥处理技术在应用中存在的问题和处理效果发现,需要使用含油污泥联合技术处理使其达到资源化利用和无害化处理的技术要求。607—2011《废矿物油回收利用污染控制技术规范》的要求。607—2011《废矿物油回收利用污染控制技术规范》的要求。

含油污泥来源广泛、成分复杂,其处理技术和设备也呈现多样化趋势。通过实际研究和文献分析,总结了国内外常用的含油污泥处理方法的原理、适用范围、特点及发展动态,总结了几种新型含油污泥联合处理技术在我国石化企业的应用现状。着重介绍。包括筛选流化-调节-机械脱水技术、电化学生物耦合深度处理技术、污泥离心脱水-过热蒸汽喷射处理技术、热洗耦合处理技术和微生物-植物联合处理技术,总结了现有的处理方法,处理后的残渣含油量是否能满足HJ 607-2011《废矿物油回收利用污染控制技术规范》的标准要求,以及残渣的资源化利用。基于含油污泥处理技术应用中存在的问题和处理效果,需要采用含油污泥处理组合技术,以满足资源化利用和无害化处理的技术要求。

含油污泥通常由水包油 (w/o)、油包水 (o/w) 和悬浮固体组成。是一种稳定的悬浮乳化体系,脱水效果差。污泥的成分和物理性质受污水水质和处理的影响。受工艺、药剂种类、用量等因素影响,差异较大,处理难度大;含油污泥含油量差异很大,部分具有回收利用价值;含油污泥中含有苯系物、酚类、蒽、芘等有毒物质,部分已列入《国家危险废物名录》[1],如不经处理直接排放,会污染周围土壤,水和空气。美国、荷兰、加拿大等国家已将含油污泥列为危险废物,有针对性地研究适合油田的处理方法,并采用就地修复策略,大规模处理含油污泥。我国每年产生的含油污泥约百万吨。如果加上石油化工产生的“三泥”(生化污泥、池底污泥和浮渣),含油污泥的总量还要大得多。大部分来自生态脆弱地区,监测管理难度大,实际处置率仅为17.45%。据估计,1965年以来,含油污泥存量达1.59亿吨。按每吨1500元的治理成本计算,完全治理库存需要2486亿元,每年将新增90亿元的市场空间[2]。目前,个别生物和非生物修复技术越来越难以满足HJ 607-2011《废矿物油回收利用污染控制技术规范》的要求。因此,国内外大多数石化企业开始寻找含油污泥的联合处理方法,以最大限度地利用资源应对全球变暖,减少温室气体排放。国内外含油污泥生物和非生物处理方法见表1和表2

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目前,国内外应用较广的典型含油污泥联合修复技术有筛分流化-调节-机械脱水技术、电化学-生物耦合修复技术、污泥离心脱水-过热蒸汽喷射处理技术、热洗耦合处理技术等。技术、微生物-植物联合修复技术等。通过利用这些联合处理技术,每年产生的大量含油污泥将得到无害化处理和资源化利用,减少含油污泥中油脂蒸发造成的大气污染,以及堆放泄漏造成的水土污染。

1 关节修复技术

1.1 筛选流化-调质-机械脱水工艺

由于含油污泥的来源和含水率不同,为保证后续设备的正常运行,达到预期效果,需对含油污泥进行筛分流态化处理,然后在不同的含油污泥中加入合适的添加剂。污泥使油与固体颗粒分离。表面解吸更好。通过实验研究发现,可加入的添加剂包括表面活性剂、稀释剂(癸烷)、电解质(氯化钠溶液),或破乳剂(阴离子和非离子)、润湿剂(可增加固体颗粒和水的表面亲和力)和pH调节剂等,辅以加热降粘(最佳50℃以上)等调理手段。调节手段的选择应在检测含油污泥性质的基础上进行,以实现油水固三相分离[17]。筛选流化-调理-机械脱水技术的重点是调理所用的絮凝剂、破乳剂、调节剂的选择和用量的确定[18]。

陈中喜等。[17]以大庆油田沉淀池污泥、污水油池底泥和沉淀池底泥三种混合含油污泥为样本,进行筛分流化-调质-机械脱水技术模拟分析,寻找最佳筛。分流处理装置运行参数、清洗剂适用条件、破乳剂用量、不同含油量污泥调质温度、离心机转速、絮凝剂用量、运行油水分离装置参数,从而获得相应的最优工业运行参数,处理后污泥含油量均小于2%,满足设计要求的技术标准,并达到DB23∕T 1413-2010《油田含油污泥综合利用污染控制标准》,表明工业运行参数对含油污泥影响显着。泥浆的处理效果有很大的影响。魏彦林等[19] 在油田对含油污泥进行了实验室实验。当含油污泥分离剂用量为10~20 g/kg、回火温度为60℃、离心转速为3 000~3 200 r/min时,絮凝剂用量为1.5~2.5 g/ kg,处理后的污泥残渣含油量小于20g/kg;在此基础上进行现场应用试验,处理后残渣含油量小于20g/kg,含水量小于70%,满足填埋和铺装要求。

1.2 电化学生物耦合深度处理技术

电化学生物耦合处理技术是经过实验室和油田现场试验提出的一种新型含油污泥处理方法。它是一种同时结合电场耦合和生物降解的处理技术。注射营养底物或降解菌、电化学方法刺激和强化降解菌的代谢[21]3种。Maini 等[22] 提出了生物浸出与电动学相结合的金属污染土地修复方法:在生物浸出过程中,细菌将还原的硫化合物转化为硫酸,酸化土壤并激活金属离子;在机械过程中,直流电使土壤酸化,同时金属通过电迁移被输送到阴极;在复合过程中,电动力学通过去除抑制因子刺激硫氧化,使土壤硫酸盐浓度提高5.1倍,硫氧化菌预酸化可将所需电功率降低66%,提高电化学处理的成本效益. 该方法也可用于修复被石油污染的土壤。威克等人。[23] 提出利用电化学技术,将一种能降解目标污染物的细菌注入缺乏活性微生物或细菌数量不足的污染区。研究发现,土壤中细菌所需的驱动力是由电渗流提供的;同样,电化学技术用于将营养基质注入缺乏营养基质的受污染土壤中。在适当的条件下,细菌可以在电渗提供的驱动力下与局部生物强化结合,将代谢活跃的细菌转移到石油污染部位,从而降解石油污染物。Norio等人提出的电化学方法。[24]刺激和强化降解菌的新陈代谢是在通电时Fe2+转化为Fe3+的过程中利用微气泡提供氧气,促进铁的生长,同时为微生物生长提供电子供体和受体。硫杆菌的生长通过硫杆菌铁降解石油污染物,降解率达到95%。从而降解石油污染物。Norio等人提出的电化学方法。[24]刺激和强化降解菌的新陈代谢是在通电时Fe2+转化为Fe3+的过程中利用微气泡提供氧气,促进铁的生长,同时为微生物生长提供电子供体和受体。硫杆菌的生长通过硫杆菌铁降解石油污染物,降解率达到95%。从而降解石油污染物。Norio等人提出的电化学方法。[24]刺激和强化降解菌的新陈代谢是在通电时Fe2+转化为Fe3+的过程中利用微气泡提供氧气,促进铁的生长,同时为微生物生长提供电子供体和受体。硫杆菌的生长通过硫杆菌铁降解石油污染物,降解率达到95%。能促进铁的生长,同时为微生物生长提供电子供体和受体。硫杆菌的生长通过硫杆菌铁降解石油污染物,降解率达到95%。能促进铁的生长,同时为微生物生长提供电子供体和受体。硫杆菌的生长通过硫杆菌铁降解石油污染物,降解率达到95%。

李伟等[21] 在大庆某工厂取样后开展了电化学-生物耦合深度处理技术的室内研究和现场试验。表3给出了五种微生物处理方法在不同工艺装置中对污泥中原油的去除率。

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电化学生物耦合处理技术具有以下特点: 1)带有电场的装置可以产生电热,为微生物生长提供适宜的环境,有利于污染物的去除;适宜的酸碱度;3)电细菌表层污泥原油去除率为59.74%,底层去除率为88.89%,去除率高于其他工艺,具有较大的应用价值;4)温度和湿度严重影响除油率,在处理过程中调节温度和湿度可大大提高除油率;5)底层污泥的原油去除率高于表层[21,25-27]。

1.3 污泥离心脱水-过热蒸汽喷射处理技术

污泥离心脱水-过热蒸汽喷射处理技术是将含油污泥提升至均质池搅拌均匀,然后通过提升泵输送至换热器进行加热或直接进入离心机,将脱水后的含油污泥输送至高温处理罐在高温高速蒸汽喷射下进行粉碎,油和水同时蒸发。粉碎后的细小颗粒随蒸汽进入旋风室,蒸汽与固体颗粒在旋风分离器的作用下分离,固体颗粒进入回收室。蒸汽进入油水分离罐,冷却后实现油水分离。重点是过热蒸汽喷射处理技术,关键是要有效控制装置内污泥破碎过程中产生的动能和过热蒸汽喷射的高温[28]。工作原理如图1所示。

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曹亚祥[28]于2010-2011年在吉林油田建立了一套采用注过热蒸汽处理技术的移动式罐底污泥处理装置。在370℃、污泥进料速度4-6Hz、离心机差速2-5r/min、絮凝剂浓度0.5‰-1‰的条件下,处理后含油污泥含水率为65%-80 %,残渣含油量≤0.3%,固体残渣含水量小于10%,重金属浓度达标。林海波等[29]采用离心脱水法对含油污泥进行脱水,600℃以上过热蒸汽气化分离。处理后的回收油含水率低于0.5%;%,含水率低于10%,从而实现含油污泥的减量化、无害化。李莹等[30]针对过热蒸汽喷射处理技术能耗高的缺点进行了节能优化设计。通过增加余热回收换热器和换热工艺,余热回收效率达到12.7%,预计可节约处理费用7.04万元/a。投资回收期仅2个多月,经济上可行。此过程采用封闭式流程,提高安全性和清洁度。流程短,能耗低,全自动控制,实用性强。可处理着陆含油污泥、洗舱含油污泥、浮选浮渣等。含油污泥经处理后,残渣含水率降至10%以下,可用作建筑材料或直接排放,无二次污染。但工艺复杂,生产周期长,过程中所需的目标温度难以控制[28,29,30,31,32]。

1.4 热洗耦合处理技术

热洗技术也称热脱附法,是将一定比例的热水和化学药剂加入含油污泥中进行反复洗涤,使油分脱附或聚集而脱离固体表面的过程。常用的热洗涤剂有热碱水和表面活性剂。但热洗处理后的含油污泥残渣达不到国家规定的排放标准,原油回收不彻底,乳化严重的含油污泥无法处理。因此,不少专业人士对热洗技术进行了改造,引进了热洗耦合处理技术[33]。例如,陆荣虎等人提出的热洗-气浮分离技术。[34]是将清洗后的含油污泥混合物输送至气浮装置,在最佳工艺条件下进行处理,使除油率达到92.5%~93.5%。%,土壤中残留油含量为0.9%~1.0%,残留物中污染物浓度基本符合HJ 607-2011《废矿物油回收利用污染控制技术规范》的要求。王家林等。[35]提出将热洗-化学破乳-离心分离技术应用于炼油厂含油污泥。油品回收率可达95%,产生的污水可直接送往污水处理厂。赵虎仁等人提出的热洗-生物处理技术。[36] 具有资源化利用和无害化的优点,油的平均去除率达到95%。这种方法也常用于炼油厂的含油污泥。童磊等人提出的表面预处理-热洗技术。[37]常用于降落含油污泥。含油污泥首先进行表面预处理以活化油分,然后用热洗涤剂进行热洗。当洗涤液pH值为9、洗涤温度为60℃、洗涤液浓度为1 g/mL、固液比为2:1时,含油污泥的含油量可由25%降低到1.2%,比没有预处理的残油率降低了28%,证明了接缝修复效果优于热洗修复效果。童磊等人提出的表面预处理-热洗技术。[37]常用于降落含油污泥。含油污泥首先进行表面预处理以活化油分,然后用热洗涤剂进行热洗。当洗涤液pH值为9、洗涤温度为60℃、洗涤液浓度为1 g/mL、固液比为2:1时,含油污泥的含油量可由25%降低到1.2%,比没有预处理的残油率降低了28%,证明了接缝修复效果优于热洗修复效果。童磊等人提出的表面预处理-热洗技术。[37]常用于降落含油污泥。含油污泥首先进行表面预处理以活化油分,然后用热洗涤剂进行热洗。当洗涤液pH值为9、洗涤温度为60℃、洗涤液浓度为1 g/mL、固液比为2:1时,含油污泥的含油量可由25%降低到1.2%,比没有预处理的残油率降低了28%,证明了接缝修复效果优于热洗修复效果。

李美荣等[38]采用热碱水洗涤结合气浮三相分离技术回收原油,考察了洗脱反应过程的理想条件。: 1. 在搅拌10分钟,气浮15分钟的条件下,脱油率可达94.3%。童坤等人提出的萃取-热洗技术。[39]通常用于处理地面含油污泥和罐底含油污泥。处理后固相残渣中矿物油浓度可降至2.0%以下,热值大于5000. kJ∕kg,无需添加辅料即可焚烧。朱伟[40]证明,塔河油田含油泥砂可采用化学热洗-气浮分离技术处理,不仅可以回收含油污泥砂中的大量原油资源,减少环境污染,改善生态环境,取得了良好的经济效益,基本实现了无害化、资源化、减量化,带来了积极的环境效益。杨志刚等人提出的热洗固化技术。[41]是将含油污泥热洗,三相分离,压滤,最后固化干污泥。处理后除油率达到90%以上,剩余污泥压制成砖可用于井场施工。王银生[42]提出的化学热洗-超声处理技术是化学热洗与超声处理有机结合的处理含油污泥的技术。治疗后,石油类去除率可达99.4%,污泥含油量低于2%。泥相脱水率高达94.8%。与化学热洗法的单一处理相比,化学热洗-超声波处理技术大大减少了化学品的使用量。

高鲁军等人提出的热洗-微生物-螺杆堆积脱水技术。[43]是将含油污泥经热化学预处理后降解进入污泥生物处理系统,然后进入螺旋堆污泥脱水系统进行脱水。油分平均去除率达到91.55%,符合HJ 607-2011的要求。该技术应用后,污泥处理费用为12.05元/(t·d),年采油经济效益为364.5万元。2.22年,技术成熟后可在各油田推广使用。陈洪硕等。[14] 开发了以热化学清洗-逆流萃取为核心的处理工艺,以满足高含油量和聚合物含量的含油污泥资源化利用和无害化处理的技术要求。处理含油量和聚合物含量高的含油污泥;在最佳清洗逆流萃取条件下,干基含油量可降至1.7%,低于SY∕T 7301-2016《油气开采中含油污泥资源化》。根据《化工综合利用及污染控制技术要求》,回收油含水量低于0.5%,可交炼油厂回收利用。在最佳清洗逆流萃取条件下,干基含油量可降至1.7%,低于SY∕T 7301-2016《油气开采中含油污泥资源化》。根据《化工综合利用及污染控制技术要求》,回收油含水量低于0.5%,可交炼油厂回收利用。在最佳清洗逆流萃取条件下,干基含油量可降至1.7%,低于SY∕T 7301-2016《油气开采中含油污泥资源化》。根据《化工综合利用及污染控制技术要求》,回收油含水量低于0.5%,可交炼油厂回收利用。

由此可见,热洗耦合处理技术工艺稳定,运行成本低废矿物油回收利用技术,管理方便,废弃物综合利用简单,可实现资源回收和环境保护的双重目的,可满足HJ 607的要求-2011. 缺点是残留污泥量大,油类回收不彻底[33]。

1.5 微生物-植物联合修复技术

微生物-植物联合修复技术有两种常见形式:植物-真菌联合修复和植物-专性降解菌联合修复[44]。在植物-真菌联合修复中,菌根是真菌和植物根系的结合体,它们所需要的碳水化合物可以从根系中提取出来。同时,菌根还能为植物根系提供养分和水分。在处理含重金属的土壤时,菌根可以改善植物生长环境,降低重金属的毒性废矿物油回收利用技术,促进植物生长。植物-专性降解菌联合修复是利用植物修复土壤,同时添加降解能力强的专性降解菌。微生物通过一系列化学反应将重金属转化为无毒或低毒的化合物,并能更有效地处理土壤。被含油污泥污染的土壤 [45]。

刘继超等。[46]采用盆栽实验发现,单独添加和筛选微生物的油脂降解率为67.0%,棉花与微生物联合修复的降解率达到85.67%。18.67%。王景修等。[47] 开展了植物与微生物联合修复石油污染土壤的室内实验。修复过程中测定土壤中细菌和固氮菌、碱解氮、速效磷、速效钾的浓度变化,采用傅里叶变换离子回旋共振质谱法(ESI FT-ICR MS)用于考察修复效果。结果表明混合菌的降解效果最好,经过150天的温室降解,降解率最高达到73.47%。ESI FT-ICR MS分析结果表明,与空白菌添加组相比,植物添加菌组中O1、O2和N1化合物的相对丰度发生了显着变化,石油类污染物得到了一定程度的生物降解。邓振山等。[48]利用微生物与植物联合修复技术对石油污染土壤进行了盆栽试验。结果表明,植物单一修复和微生物单一修复的油脂降解率分别为44.18%和70.5%,而微生物和植物修复率分别为44.18%和70.5%。植物联合修复的降解率为83.05%。总之,单独使用植物修复和微生物修复的降解率低于两者结合的降解率,证明植物和微生物的结合可以提高油品的降解率,说明植物和微生物的协同作用可以达到目的减少石油污染。土壤修复。

Yan Bo 等[49] 利用微生物和植物修复石油污染土壤,研究了国内外几个能有效修复石油污染的植物和微生物品种,认为植物品种应根据植物吸收、降解和降解的方式来选择。改造石油污染的土壤。可根据污染程度选用水稻根系、西米丹草、紫花苜蓿、牵牛花等;在筛选石油降解微生物时,可以随机选择几种微生物在石油污染土壤中进行培养,选择存活率高、降解率高的微生物。微生物。微生物种类一般选自石油污染地区的土著微生物,或以往研究筛选出的优势菌种,如节杆菌属( )、芽孢杆菌属( )、柠檬酸杆菌属( )、木糖氧化产碱菌( )等。张莉等[50]对石油污染盐水的生物修复进行了现场试验——碱土,发现在增施缓释肥的基础上,接种石油烃降解菌、种植碱蓬等措施可有效提高土壤中氮磷含量。促进异养菌和石油烃降解菌的繁殖,从而提高石油烃类污染物的生物降解率。其中,添加缓释肥的联合修复体系,

虽然微生物菌种与植物在联合修复过程中受环境影响较大,影响修复效果,构建微生物与植物的有效组合修复石油污染土壤难度较大,但这种方法受到大多数油田的青睐因为它的经济可行性[51, 52,53,54]。

2 组合修复技术比较

并采用不同的含油污泥处理方法组合,形成完整的处理系统,以实现含油污泥的资源化利用。加工和油田可持续性。

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3 结论与展望

(1)采用筛分流化-调质-机械脱水技术处理后的污泥含油量小于2%,达到了DB23∕T 1413-2010的设计标准,但未达到农业标准。但随着含油污泥处理技术越来越成熟,对填埋场的要求也越来越高,筛分流化-调质-机械脱水技术只能作为含油污泥的预处理技术。

(2)电化学和生物联合处理提高了含油污泥的降解率和电化学处理的成本效益。但在现场应用中,受温度、湿度、pH等因素的影响,该技术还处于实验室试验阶段。该技术若要在油田推广应用,还需进一步深入研究。

(3) 微生物与植物的联合修复效果优于单一微生物或植物修复,但仍有许多问题需要解决:例如,目前大部分联合修复研究还处于实验室状态,以及很难大规模应用于工程。但野外条件远比实验室复杂,实验室研究成果不一定完全适用于野外应用。大多数石油污染地区的本土植物和微生物对石油的耐受性和降解能力较低,不能满足石油污染修复的需要。这时就需要引入外源生物才能达到预期的修复效果。外来生物会与本土生物争夺生存空间,威胁本土生物的生存。应考虑优化微生物菌株和植物品种以及植物和微生物之间的有效搭配。

结尾

 
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