葛 丹，赵晓非，张晓阳，杨明全

(东北石油大学 化学化工学院，黑龙江 大庆 163318)

含油污泥主要是来自于石油开采、运输和石油化工业的生产过程中所携带或产生的固态废弃物，目前处理难度比较大。油田含油污泥的化学性质较稳定，但它的基本组成复杂,其中包括在石油生产过程中加入的大量水处理化学药剂，例如：悬浮剂、增黏剂、凝聚剂、分散剂、缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂等[1]。还含有许多沥青质、胶质、老化原油、固体悬浮物、细菌和重金属盐类以及大量的苯系物质、酚类物质、蒽、芘等有恶臭气味的有毒物质[2]，含油污泥若不能有效处理，将会非常严重的污染环境造成资源的浪费[3-5]，危害人类的身体健康。

1 含油污泥的处理现状

含油污泥是石油生产中的一大污染源，性质稳定且本身很难自然沉降，容易造成污水处理系统中原油和悬浮物大量富集，在系统内部恶性循环。另外由于污泥属于危险固体废弃物，直接将其排放会污染周边农田、水源以及空气，危害人类及动植物[6]。所以，近年来各大油田纷纷研究，相继出现了焚烧法、生物法[7]、溶剂萃取法[8]、热解吸法[9]、焦化法[10]、固化法[11-12]等方法处理含油污泥。各种处理技术优缺点见表1。

表1 常用油泥处理技术对比

由表1可见，能够对油泥进行有效处理的方法很多，但油泥所含成分复杂，各种处理方法也都有一定的局限性。可见，将含油污泥进行“零排放”的资源化综合利用将成为未来发展主要趋势。

2 污泥的资源化综合利用

石油开采和加工过程中每年都会随着石油的产生而产生大量的含油污泥,污泥中的原油内含有大量的易裂解的轻质烃类,它的再加工利用价值很高[13]。为实现对含油油泥的无害化处理和资源化利用，现今国内外正积极专注于将含油污泥进行资源化综合利用。

2.1 污泥土地利用

将污泥土地利用是一种有效的处理方法。含油污泥中含有大量有毒有害物质，例如重金属，病原体、难降解有机物及 N、P等物质。它们会污染地表水和地下水[14]。将含油污泥土地利用首先需要将含油污泥进行预处理，使污泥符合国家农用土地标准后将其施于贫瘠土壤中进行土地的修复与改良，或者施放到森林土地等进行绿化建设。污泥中含有植物生长所需的N、P、K等有机物质及各种Ca2+、 Mg2+、 Cu2+、 Zn2+、Fe2+等微量元素，因此能够将土壤结构进行改良，增加其肥力，促进农作物的生长[15]。近来有许多石油加工厂将含油污泥经处理后进行土地耕用，其结出的果实有的甚至优于正常土地所结出的果实。而经过干化处理后的污泥用途也很广，可以用作肥料、土壤改良剂[16-19]、替代能源等。将含油污泥土地利用具有成本低，能耗低，运输费用低等优点，并且污泥中有机成分可以转化成土壤的改良剂成分，因此污泥土地利用被认为是最有发展潜力的一种处置方式[20-23]。

2.2 回收油及沥青

把含油污泥用作生产原料进行深加工，使混合物料在反应器中经过裂化反应而生成汽油。据印度科钦炼油厂获得的数据，大约17%的石油轻馏分可以制成轻质原油,它可以与其它炼油厂物质混合用作柴油[24]。美国的Navajo公司将污泥的悬浮渣作为骤冷油浆送入催化裂化(FCC)装置中,使浮渣反应转化为燃料用油[25]。全翠等[26]应用热天平和管式热解炉对油泥热解进行研究,分别考察了不同的升温速率对油泥热解的影响和不同热解最终温度对油泥各热解产物的影响。结果表明,油泥热解回收原油的最适宜热解的温度是823K，此时热解油产率为40.36%。所得到的热解油组成与柴油的化学组成相似,但热值高于柴油热值,并具有较高的回收利用价值。Kuirakose A P 等通过温度调节和改变催化剂AlCl3的添加量,生产了不同等级的沥青。

该技术能够将含油污泥进行充分资源利用，回收率高且应用现状较为成熟，但是工艺要求复杂，成本相对较大。

2.3 作焦化装置原料，生产含碳吸附剂

为高效清除溢油的污染和回收废弃浮油，可将污泥转变成活性炭和制成可生物降解塑料[27]。20 世纪末，许多国内外石油加工厂采用油泥焦化方法来处理隔油池污泥。将含油污泥注入焦化装置，污泥中的有机成分经过高温热裂解后用来生产含碳吸附剂[28]。相比之下，尽管碳-无机吸附剂除油效果最为优异，但活性炭的孔结构更加均匀、致密，因此其应用价值更高[29]。Godino Rino L[30]等人将新鲜的含油污泥输送到焦化装置上部的骤冷罐进行冷却处理污泥，一部分混合物在焦炭塔内发生反应转化成焦炭,另一部分则进行再次循环。这种技术成本低,但单次利用率低,当水含量较高时,污泥处理效率低。

W Y Xu[31]等通过改变工艺参数、进料中的w(水)以及油泥的物化性质(如密度，酸价，运动黏度，高热值和闪点)得到生物油。结果显示热解成生物油的最佳条件是在450 ℃下，反应75 mim和原料的w(水)=10%。该条件下获得的炭可以用作微孔液体吸附剂，而生物油脱酸升级后可用作低级燃料油。

邓皓等[32]通过用扫描电镜对热解残渣进行测试发现，热解残渣经过处理后具有良好的液相扩散性能，这大大增加了它对大分子有机物的吸收能力。Victor Manuel Monsalvo等[33]通过研究发现可以通过干污泥的物化作用将不同孔隙度的残渣活性炭进行活化。王万福等[34]测定了污泥热解残渣吸附沥青的吸附作用，结果表明，热解残渣对油中的沥青具有较好的吸附和脱色效果，可将其应用于油品精制工艺。

2.4 污泥用于建筑材料

污泥用于建筑材料也是污泥利用的一部分[35-37]。首先将含油污泥进行固化处理，其中不利于环境的物质包容在惰性固化基质中，从而达到减少环境污染的目的。固化后的材料可以用来制砖，质量好的还可以用作建筑材料。

Mansurov等[38]用热解的方法处理含油污泥，分离出有机物及矿物部分，将冷却后的固体残渣与沙子及粉末状石灰石混合，然后加入热的液态沥青，混合后即可得沥青混凝土建筑材料。

童辉等[11]以中原油田污泥为原料,将含油污泥进行改性处理，并灼烧可制作普通建筑所需材料。R Khanbilvardi[39]的研究表明污泥灰可代替30%混凝土的细填料(按质量计)，具有很高的商业价值。Okuno[40]发明了一种用100%焚烧污泥灰制砖技术，先将污泥焚烧，其焚烧后的所有污泥灰被用来制作普通建筑用砖。

2.5 污泥的燃料化

污泥加工成燃料的方法大致分为2种。

(1) 在无氧的环境中，通过发酵将含油污泥反应生成的沼气用作燃料。但是其产率很低，这是因为从炼油厂得到的污泥中碳水化合物、脂肪、蛋白质很少而酚、硫化物和矿物油含量过高造成的。

(2) 污泥加工成燃料，这种方法是将脱水后的污泥，一部分可以作为燃料使用,其余脱出的水分可用作蒸发热源的蒸汽,这种方法提高了经济性。在日本水泥厂用污泥作燃料对水泥的物化特性无任何影响。

邓皓等[41]对油泥热能测定及油泥干化可行性的分析后得出，污泥燃料化既充分利用了污泥产生热量，实现了废物的综合利用，又将含油污泥进行无害化脱水处理，避免了环境污染。

谢水祥等[42]研究出了一种含油污泥燃料化处理剂，研究成功将含油污泥处理成粉状物与燃煤混烧或直接做成型煤，不仅实现了含油污泥的无害化处理，而且充分利用了含油污泥中大量能量，对含油污泥进行了资源化再利用。

2.6 含油污泥加工成橡胶填料剂

由于含油污泥经热解后的固态产物中含有大量的CaCO3，CaCO3又是橡胶填充物的主要来源，具有陶土所具备的良好的补强性和高填充性，所以当含油污泥所含CaCO3含量较高时，其经过热解处理后的固态产物可制备成橡胶填料剂和补强剂，代替陶土和轻钙在橡胶制品中的使用，同时又克服了陶土撕裂性差和轻钙补强性差的缺点。将含油污泥用于橡胶制品既能降低橡胶制品的成本，又能避免环境污染，充分地将含油污泥进行资源化利用。

张巧莲等[43]证明了污泥的主要成分为CaCO3、MgCO3沉淀。CaCO3作为用量最多的生产橡胶填充剂，具有很多优点。例如其成本较低、可以调节橡胶黏度、补强和加工分散性能较好等。中科院采用有机聚合物对CaCO3的固体废弃物的表面进行一系列处理，从而制得了性能较好的CaCO3无机填料，其可用于填充一些化学建筑材料例如PVC管材料、PVC地板革等。经过检验，这个产品性能良好，符合国家要求标准，且该方法生产成本低且不容易污染环境。

污泥中含有石油类物质，而石油在橡胶生产过程中具有软化剂和增塑剂作用。所以，污泥中含有的少量石油类物质不仅可以提高橡胶品质，还会降低橡胶的生产成本[44]。

3 结束语

含油污泥加工处理后可以有许多种用途，随着可用能源越来越少及人们对橡胶需求量日益增大，将含油污泥进行处理回收原油后进行土地利用和含油污泥加工成橡胶填料剂是非常好的处理方法，这2种方法不仅能够将含油污泥进行资源化利用，而且能够避免环境污染，具有广泛的应用前景。

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