石油污染土壤修復(fù)技術(shù)及其發(fā)展綜述

石油污染土壤修復(fù)技術(shù)及其發(fā)展綜述摘要：石油工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，油泥是石油開采過程中產(chǎn)生的主要固體廢棄物，是一種不可再生資源。我國待處理油泥總量龐大，若不進(jìn)行合理處置隨意丟棄，污染物質(zhì)進(jìn)入土壤及地下水，會造成極大的環(huán)境污染問題。本文根據(jù)我國的石油污染現(xiàn)狀，介紹了多種油泥處置技術(shù)的原理及工藝流程，并探討了油泥處置工藝的發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞：石油污染;土壤修復(fù)技術(shù);發(fā)展綜述1石油污染土壤現(xiàn)狀我國石油企業(yè)年生成的落地原油約為70萬t，其中約有1/10會進(jìn)入土壤環(huán)境[1]。而這其中80%以上的原油會留存在表層50cm以上的土壤中[2]，石油污染多位于生態(tài)脆弱地區(qū)，新疆，遼寧等多個(gè)區(qū)域有大量油泥需要處理，主要特點(diǎn)是危害大、難監(jiān)管，治理技術(shù)不成熟，實(shí)際處置率僅為17.45%。石油污染土壤主要包括兩大類：一類是石油烴污染土壤，石油分解產(chǎn)物污染，石油的主要成分是烴類（烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴），約占97%-99%;非烴類化合物（含氧化合物、含硫化合物、含氮化合物、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)）通常只占石油成分的1%-2%[3]。另一類是油泥污染，油泥污染來源包括：石油開采產(chǎn)生污油泥。廢棄的鉆井泥漿和鉆井巖屑等。油品運(yùn)輸、儲存產(chǎn)生污油泥。運(yùn)輸原有滴漏，儲存不當(dāng)造成原油滴漏，滴漏的原油與其他介質(zhì)混合形成的油泥。油品加工產(chǎn)生三泥，隔油池底泥、浮選浮渣和剩余活性污泥。油泥中存在大量的苯系物、酚類、蒽、芘等有惡臭的有毒物質(zhì)，屬于多相體系，成分非常復(fù)雜。目前市場上的石油污染修復(fù)技術(shù)主要有熱水洗修復(fù)技術(shù)，異位熱脫附修復(fù)技術(shù)，高溫?zé)o氧干餾修復(fù)技術(shù)，超聲波修復(fù)技術(shù)和化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)。2石油污染土壤修復(fù)技術(shù)2.1熱水洗修復(fù)技術(shù)油泥熱水洗技術(shù)主要是以表面活性劑及其他助劑的熱水溶液對油泥進(jìn)行多次預(yù)混調(diào)質(zhì)處理，然后經(jīng)混合攪拌靜置沉淀，再通過臥螺離心設(shè)備等工藝設(shè)施實(shí)現(xiàn)油、水、泥三相的分離，分離出的油相經(jīng)處理后進(jìn)入儲油罐，清洗液可再循環(huán)利用，待達(dá)到一定濃度后可進(jìn)入水處理設(shè)備處理后再循環(huán)利用，可節(jié)約水資源的使用，剩余的污泥則進(jìn)行脫水再外運(yùn)處置。工藝路線：（1）預(yù)處理：油泥進(jìn)入油泥熱洗設(shè)備之前，所有的油泥首先進(jìn)行破碎處置，接著進(jìn)入振動篩進(jìn)行粗細(xì)料的分離。分離后的粗料經(jīng)粗料洗滌機(jī)洗滌后達(dá)標(biāo)后資源化利用;分離后的細(xì)物料進(jìn)入油泥熱洗設(shè)備。（2）清洗攪拌：分離的細(xì)物料（5mm以下）經(jīng)熱水洗滌、攪拌，預(yù)計(jì)經(jīng)過噴洗后的篩上物主要為砂礫等，達(dá)標(biāo)后資源化利用，未達(dá)標(biāo)將再次進(jìn)入清洗攪拌水箱進(jìn)行水洗。振動篩的篩下泥漿（粒徑小于5mm）隨后進(jìn)入臥螺離心機(jī)，進(jìn)行泥漿濃縮和脫水，實(shí)現(xiàn)固相和液相分離。（3）油水分離：液相油水到油水分離槽，控制熱洗溫度70℃，加入化學(xué)洗滌液，能使污染物大顆粒變成小顆粒的效果，保證了對污染物質(zhì)全面清洗，加快油污的剝離，并可循環(huán)清洗。分離油和水，油經(jīng)儲油罐儲存，分離后的污水精處理后達(dá)標(biāo)排放。2.2異位熱脫附修復(fù)技術(shù)異位熱脫附方法是指含石油污染土壤通過間接加熱，將含石油污染土壤加熱至目標(biāo)污染物的沸點(diǎn)以上，通過調(diào)節(jié)燃燒器的溫度控制土壤的加熱溫度，通過回轉(zhuǎn)窯的旋轉(zhuǎn)頻率控制土壤停留時(shí)間，通過對加熱溫度和停留時(shí)間的控制來確保土壤中污染物分離徹底。熱脫附技術(shù)是一種目前國際上廣泛應(yīng)用的含油污泥無害化處理工藝，在國內(nèi)市場普及率也較高。此工藝污染少，可對烴蒸汽回收利用，且占地面積較少，單位時(shí)間處理量大，反應(yīng)過程可控。但反應(yīng)條件要求較高，適用于含水量不高，經(jīng)過預(yù)處理后的油泥。含油污泥屬危險(xiǎn)固體廢棄物，其特征污染物為石油，其危險(xiǎn)特征為易燃性和毒性，石油中的輕組分具有易燃性，石油中的多環(huán)芳烴等具有毒性。在550℃的熱脫附溫度下，能夠徹底的實(shí)現(xiàn)絕大部分原油組分的解吸、多環(huán)芳烴的解吸以及少部分重組分的熱解。工藝路線：（1）預(yù)處理：去除雜物，降低含水率和黏性。使用格柵去除大塊狀物料、木頭及布條;添加砂土混拌降低進(jìn)料含水率和黏度。（2）熱處理：熱處理全過程處于完全封閉的狀態(tài)，油泥進(jìn)入高溫?zé)崦摳教崛∈?，土壤中的污染物?jīng)過高溫解吸出來，由風(fēng)機(jī)抽至尾氣處理單元中。（3）尾氣處理：熱解氣通過噴淋+除霧后，不凝氣進(jìn)入燃燒室做燃料，冷凝液則通過油水分離進(jìn)行水處理。2.3高溫?zé)o氧干餾修復(fù)技術(shù)高溫?zé)o氧干餾修復(fù)技術(shù)是運(yùn)用油泥中有機(jī)物的熱不穩(wěn)定性，在無氧前提下加熱，當(dāng)達(dá)到一定的溫度后，組成有機(jī)物的大分子結(jié)構(gòu)中碳鍵和氫鍵發(fā)生斷裂，經(jīng)重新組合形成小分子的不可凝可燃?xì)怏w（甲、乙、丙、丁烷、CO和氫氣）、可凝可揮發(fā)的油以及碳。裂解后生成的氣相、液相、固相，可資源化利用。固相：碳粉殘?jiān)?，可以用作建筑材料。液相：焦油、輕質(zhì)油可以交由化工廠對其進(jìn)一步提煉，提煉后可作為商品油。也可以回噴至爐膛作為熱源，支持運(yùn)行能量平衡。氣相：CO、甲乙丙丁烷等可燃?xì)怏w作為回用燃?xì)猓糜谥С诌\(yùn)行能量平衡。2.4超聲波修復(fù)技術(shù)將油泥漿化后，利用多梯度耦合功率超聲處理，促使油-水-固三項(xiàng)高效分離，并離心回收。多梯度耦合含油污泥處理技術(shù)采用了電磁感應(yīng)、分子震動、慣性離心等多種作用在空間和時(shí)間上的優(yōu)化耦合，是一種物理技術(shù)，使密度、粒徑及重量均不相同的成分相互分離，各組分再按照相同的物性而發(fā)生集聚，實(shí)現(xiàn)處理對象各成分的高效分離。工藝路線：（1）預(yù)處理：含油污泥經(jīng)由泥漿泵送入漿化槽經(jīng)過高速攪拌，形成均質(zhì)細(xì)漿料。（2）超聲波處理：細(xì)漿料進(jìn)入處理撬超聲處理罐，每個(gè)撬內(nèi)安裝6套多梯度耦合處理器、一套攪拌器;每個(gè)罐體下端安裝一套氣浮裝置。均質(zhì)泥漿在超聲處理罐中作用時(shí)間為20-60min。利用超聲波的空化及機(jī)械效應(yīng)將水分子與泥及其他成分進(jìn)行有效的分離。（3）分離處理：物料經(jīng)過超聲波處理后進(jìn)入固液深度分離撬的緩存槽，緩存槽設(shè)有一套多梯度耦合處理器和氣浮裝置，提高分離效果。漿料通過輸送泵進(jìn)入臥螺離心機(jī)，進(jìn)行深度分離，分離后的廢水進(jìn)入污水處理系統(tǒng)處理后可循環(huán)使用，分離出的污泥含水率約為40%左右。2.5化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)是針對土壤中的石油烴類物質(zhì)，利用氧化劑的氧化性能，使石油烴組分氧化分解，變成無毒無害的物質(zhì)，從而消除石油進(jìn)入土壤后的污染。可選用的化學(xué)藥劑包括，芬頓試劑：亞鐵鹽和雙氧水;過硫酸鹽：過硫酸鈉和檸檬酸;雙氧化體系藥劑：雙氧水和過硫酸鈉;高錳酸鹽?？蛇x用的工藝流程有：（1）異位化學(xué)氧化，將污染土壤從場地清理到特定的場所或裝置，使用器械設(shè)備將污染土壤和氧化藥劑攪拌均勻;（2）原位化學(xué)氧化。使用注射井將氧化藥劑直接注射到污染區(qū)域，注入方式為直壓注入。化學(xué)氧化藥劑與污染土壤中的污染組分發(fā)生氧化分解反應(yīng)，從而達(dá)到修復(fù)的目的。3結(jié)論石油污染土壤的處理工藝多種多樣，各有所長，但尚沒有任何一種技術(shù)可以作為處理所有類型石油污染土壤的理想方法，總體來說僅靠單一的處理工藝很難滿足環(huán)保要求，從目前的發(fā)展趨勢來看，將各種工藝有機(jī)組合，加強(qiáng)污泥的深度處理是發(fā)展趨勢之一。隨著各項(xiàng)處理技術(shù)的日臻完善，調(diào)質(zhì)離心法、熱法、超聲波法等聯(lián)合處理措施將是污泥前處理的主要方向。同時(shí)，根據(jù)《中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)油田含油污泥處理設(shè)計(jì)規(guī)范（SY/T6851-2012）》，鑒于含油污泥中成分復(fù)雜，應(yīng)及時(shí)分級、分階段處理，從而達(dá)到含油污泥的無害化處理和資源化應(yīng)用。參考文獻(xiàn)[1]任華峰，單德臣，李淑