撬裝式含油污泥處理裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計開發(fā)
技術(shù)支持
含油污泥主要是由于各種原因造成的落地原油與泥土、砂石、水等物質(zhì)混合形成的泥土混合物（簡稱污油泥）。隨著目前石油生產(chǎn)和消費(fèi)量的不斷提高，石油類物質(zhì)所造成的污染問題越來越嚴(yán)重，特別是在油田區(qū)更為突出。我國石油石化行業(yè)中，每年就有80萬噸的罐底泥、池底泥產(chǎn)生。就克拉瑪依油田為例，每年就有40萬噸以上的含油污泥，勝利油田每年也能產(chǎn)生含油污泥在10萬噸以上，其中含油污泥有大量苯系物等有惡臭的有毒物質(zhì)，對土壤和水質(zhì)造成了極大的危害。因此解決油田區(qū)土壤的石油污染問題已成為土壤防治中的一個重要內(nèi)容。同時含油污泥的處理與應(yīng)用是國內(nèi)外石油生產(chǎn)領(lǐng)域環(huán)境保護(hù)的重要內(nèi)容，是較難解決且急需解決的問題之一，也是制約油田質(zhì)量持續(xù)提高和經(jīng)濟(jì)與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的一大難題。
1 研究目的及意義
大量含油污泥排放嚴(yán)重占用了寶貴的土壤資源，同時嚴(yán)重污染環(huán)境，對人類的居住條件也有很大的危害。關(guān)于含油污泥處理， 已經(jīng)有了明確的規(guī)定?！? 危險廢物名錄》明確規(guī)定含油污泥為H08類危險廢物，《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》第五十六條規(guī)定“以填埋方式處置危險廢物不符合 環(huán)境保護(hù)行政主管部門規(guī)定的，應(yīng)當(dāng)繳納危險廢物排污費(fèi)?！?003年7月1日實(shí)施的 環(huán)保總局[2003]第17號令《排污費(fèi)征收管理辦法》中固體廢物及危險廢物排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)：“對以填埋方式處置危險廢物不符合 有關(guān)規(guī)定的，危險廢物排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)為每次每噸1000元。”2014年4月24日，十二屆全國人大常委會第八次會議表決通過了《環(huán)保法修訂案》，新法已經(jīng)于2015年1月1日施行。至此，這部中國環(huán)境領(lǐng)域的“基本法”，完成了25年來的 修訂。新《環(huán)境保護(hù)法》實(shí)行“按日計罰”的制度，即對持續(xù)性的環(huán)境違法行為進(jìn)行按日罰款。新《環(huán)境保護(hù)法》規(guī)定：領(lǐng)導(dǎo)干部如有虛報、謊報、瞞報污染情況者，其負(fù)責(zé)人將引咎辭職。新《環(huán)境保護(hù)法》作為一部行政法律，罕見地規(guī)定了行政拘留的處罰措施。
含油污泥雖然是生產(chǎn)中的廢物，但同時也是可貴的可回收資源。采用適當(dāng)?shù)墓に噷臀勰噙M(jìn)行處理，回收其中的原油，并使污泥達(dá)到環(huán)保要求。這樣不僅回收了可貴能源，避免了環(huán)境污染，而且可產(chǎn)生較好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
2 油泥特性及來源
2.1 油泥的組成
含油污泥的組成成分極其復(fù)雜，是一種極為穩(wěn)定的懸浮乳狀液體系，含有大量老化原油、蠟質(zhì)、瀝青質(zhì)、膠體、固體懸浮物、細(xì)菌、鹽類、酸性氣體、腐蝕產(chǎn)物、雜草、編織袋等雜質(zhì)，還包括生產(chǎn)過程中投加的大量凝聚劑、緩蝕劑、阻垢劑、殺菌劑等水處理劑，成分非常復(fù)雜。油泥主要由固相顆粒、有機(jī)質(zhì)、水和水中溶解的可溶鹽組成。固相顆粒是原油開采過程中人為帶入的泥沙、巖屑等顆粒或落地原油打掃過程中地面鋪路的礫石、沙土等顆粒。這些顆粒粒徑大小很不均勻、細(xì)小的顆粒懸浮在油泥的水中，大的顆粒沉降在污泥的底部。而有機(jī)質(zhì)主要包括原油、細(xì)菌和腐殖質(zhì)等，一部分以浮油的形式漂浮在污泥的中上部，還有一部分分散或吸附在污泥中。
2.2 油泥的主要來源
含油污泥主要有三個來源： 是隨原油開采從地下采出。其主要來源于聯(lián)合站、污水站、中轉(zhuǎn)站等處的油水儲罐、容器、回收池底泥等。第二是地面污染產(chǎn)生。其主要來源于井下作業(yè)、污水排放、生產(chǎn)事故、不法分子盜油等排出的原油污染土壤產(chǎn)生以及廢棄的污水處理濾料等。第三類為廢棄的鉆井泥漿和廢棄的壓裂液等形成的含油污泥。
3 國外油泥處理方法
目前，國外普遍采用生物處理技術(shù)和物理化學(xué)處理技術(shù)對含油污泥進(jìn)行濃縮、調(diào)理、脫水、用土填埋、耕田施肥、焚燒爐焚燒、生物技術(shù)方法處理、化學(xué)方法固體化、氧化技術(shù)法降解、溶劑溶解、混凝法油泥分離、固液分離法等相關(guān)技術(shù)。例如Jan Bock，Sanjay R Srivatsa，Adlo Corti等人分別發(fā)明了通過含油污泥調(diào)質(zhì)——機(jī)械脫水工藝回收油的有關(guān)專利技術(shù)。國外還有含油污泥低溫?zé)峤饧夹g(shù)，以及采用溶劑和低頻聲波分離油泥的方法等。同時國外對含油污泥的生物處理技術(shù)及高溫處理技術(shù)也有相關(guān)研究。
4 國內(nèi)油泥處理方法
目前國內(nèi)處理含油污泥的方法主要有：
（1）注入地層處理技術(shù)。
（2）油泥坑填埋處理技術(shù)。
（3）固化處理技術(shù)。
（4）生物處理技術(shù)。
（5）焚燒處理技術(shù)。
（6）熱解處理技術(shù)。
（7）熱水洗滌處理技術(shù)。
（8）電化學(xué)處理技術(shù)。
（9）調(diào)質(zhì)-離心法處理技術(shù)。
在我國含油污泥處理的現(xiàn)狀下，以上幾種處理技術(shù)都不能很好地達(dá)到處理后污油泥含油量小于1%的要求。而撬裝式含油污泥處理裝置的“清洗-除油-離心法”和“熱解法”相互結(jié)合的處理技術(shù)比較適用于油田的污泥處理，可實(shí)現(xiàn)污泥礦物油含量≤0.3%規(guī)定。達(dá)到≤0.3%的農(nóng)用土壤要求指標(biāo)。
“清洗-除油-離心法”主要是對“調(diào)質(zhì)-離心法”的重大改進(jìn)，根據(jù)國內(nèi)外油泥處理技術(shù)現(xiàn)狀，總結(jié)國內(nèi)各套裝置運(yùn)行過程中存在的問題和經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過多年研究、現(xiàn)場試驗(yàn)和生產(chǎn)改進(jìn)，開發(fā)成功的“清洗-除油-離心法”工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)裝置，實(shí)現(xiàn)自動控制，解決了進(jìn)口“調(diào)質(zhì)-離心法”生產(chǎn)工藝為間歇法的問題，全部設(shè)備實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化和可移動撬裝化，在提高裝備水平和處理效果的前提下，投資和處理成本大幅度降低，實(shí)現(xiàn)處理后污泥、塊狀物和砂礫含油量≤1%，是調(diào)質(zhì)-離心法處理技術(shù)的一大進(jìn)步。
達(dá)標(biāo)污泥再用“熱解法”熱解，可實(shí)現(xiàn)污泥礦物油含量≤0.3%規(guī)定。
5 本裝置組成及工藝流程
5.1 本裝置組成部分
本撬裝式含油污泥處理裝置共分為六個模塊：
（1）一體化 模塊。
（2）一體化一級模塊。
（3）一體化二級模塊。
（4）一體化儲罐模塊。
（5）一體化導(dǎo)熱油爐模塊。
（6）一體化控制模塊。
5.2 各個模塊特點(diǎn)
5.2.1 一體化 模塊特點(diǎn)
模塊采用一體化撬裝式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)約空間、方便拆卸、便于流動，同時節(jié)約成本。本模塊能夠處理含較大塊狀物和編織袋的油泥，可將污泥中石塊磚塊、金屬物、雜物和砂礫有效去除、并將污泥制成均勻泥漿。排出的石塊磚塊、金屬物和砂礫也能達(dá)到環(huán)保要求。該裝置連續(xù)進(jìn)料、連續(xù)出料，提高了工作效率，節(jié)約時間。也解決了類似進(jìn)口裝置為分體式多臺設(shè)備、占地面積大、不能處理含較大塊狀物和編織袋的油泥，排出的石塊磚塊和砂礫含油量高等只能“吃細(xì)糧”的問題。
5.2.2 一體化一級模塊特點(diǎn)
一級模塊也采用一體化撬裝式結(jié)構(gòu)，連續(xù)進(jìn)料、清洗、出料，屬連續(xù)生產(chǎn)，提高清洗效率，采用的離心方法除油效果好，原油含泥量低，模塊體積小且投資適中。解決了進(jìn)口裝置清洗速度慢，除油效果差，裝置體積大，投資成本高等問題。
5.2.3 一體化二級模塊特點(diǎn)
二級模塊也采用一體化撬裝式結(jié)構(gòu)，本模塊有深度處理器，使得處理后污泥含油量大幅度降低，無換熱器，投資降低。解決了進(jìn)口裝置的以下問題：無深度處理裝置，處理后污泥含油量高；需要有換熱器，投資較大。
5.2.4 一體化儲罐模塊特點(diǎn)
儲罐用于儲存系統(tǒng)產(chǎn)生的含水原油，在系統(tǒng)缺水時可為系統(tǒng)補(bǔ)充循環(huán)水。
5.2.5 一體化導(dǎo)熱油爐模塊特點(diǎn)
采用導(dǎo)熱油爐供熱，導(dǎo)致油爐只需要燃料，不需要水和水處理設(shè)施，投資小、運(yùn)行成本低、便于操作。辦理許可證簡單，只需備案就可以投用。
5.2.6 一體化控制模塊特點(diǎn)
根據(jù)工藝的要求及復(fù)雜程度、操作難易等因素，采用成熟可靠的PLC控制系統(tǒng)。主要電氣設(shè)備和溫度、流量、液位等工藝參數(shù)等由PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)視、控制及遙控操作。PLC控制系統(tǒng)也可滿足生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)視、參數(shù)指示、過程控制、越限報警、聯(lián)鎖邏輯、順序控制、各種用戶畫面等功能。
5.3 本撬裝裝置工藝流程
本撬裝裝置的工藝流程主要分為以下四步：
（1）除雜制漿工藝：在一體化 模塊內(nèi)完成。利用裝載機(jī)或龍門吊將污油泥倒入 模塊，實(shí)現(xiàn)油泥的連續(xù)進(jìn)料、計量、雜物去除、制漿、除砂、加熱、泥漿輸送的目的，完成污油泥的初步分離。
（2）清洗分油工藝：在一體化一級模塊內(nèi)完成。將預(yù)計模塊初步完成分離的含油泥漿輸送至一體化一級模塊，通過藥劑、加熱、攪拌和離心等作用實(shí)現(xiàn)絕大部分原油分離的目的。
（3）除油分離工藝：在一體化二級模塊內(nèi)完成。一級模塊完成分離的泥漿進(jìn)入至二級模塊，通過深度處理進(jìn)一步去除泥漿中的剩余原油，再通過離心作用實(shí)現(xiàn)泥漿的固液快速分離。達(dá)到污水可回收使用，污泥合格外送的目的。實(shí)現(xiàn)污泥含油率≤1%的目標(biāo)。
（4）深度處理工藝：在深度處理模塊內(nèi)完成?！扒逑?除油-離心法”處理后的達(dá)標(biāo)污泥只能把含油量降低到1%，能達(dá)到《廢礦物油回收利用污染控制技術(shù)規(guī)范》（HJ607）的處理后污泥礦物油含量≤2%的規(guī)定，但不能達(dá)到《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB4284）的處理后污泥礦物油量≤0.3%的規(guī)定。采用焚燒的方法雖然可以達(dá)到≤0.3%的規(guī)定，但投資大，運(yùn)行成本高，無經(jīng)濟(jì)效益。本套裝置是在“清洗-除油-離心法”基礎(chǔ)上，再采用熱解工藝技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》要求處理后污泥含油量≤0.3%的目標(biāo)。
6 污油泥處理結(jié)果
污油泥經(jīng)撬裝式污油泥處理裝置處理后的情況見下表：
處理前 | 處理后 | |
污油泥（沙）含油量（%） | 10～40 | ＜1 |
污油泥（沙）含水量（%） | 20～55 | ＜40 |
污油泥（沙）固含量（%） | 5～50 | |
熱解后泥沙含油量（%） | ＜0.3 | |
油泥中原油回收率（%） | ＞90 | |
7 經(jīng)濟(jì)效益分析
原油是 上重要的資源，油泥中含油量一般為20%～30%左右，也就是說，每噸油泥中含有原油200～300kg?！扒逑?除油-離心法”原油回收率95%，處理每噸油泥至少可回收200kg原油。2萬噸/年的油泥處理裝置可回收原油4000噸/年，其價值約1500萬元/年，經(jīng)濟(jì)效益特別好。該項(xiàng)目即可取得顯著的環(huán)保社會效益、又可取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
8 結(jié)論
本套裝置所采用的“清洗-除油-離心法”和熱解工藝相互結(jié)合的處理技術(shù)是國內(nèi)首創(chuàng)，也是一項(xiàng)國內(nèi) 技術(shù)，兩者技術(shù)之間相互配合使用，具有 的效果，“清洗-除油-離心法”解決了熱解工藝技術(shù)怕雜物和含油含水高的問題，大幅度降低了熱解工藝技術(shù)投資額和生產(chǎn)成本，而熱解工藝技術(shù)可產(chǎn)生熱量，其熱量可回收利用于“清洗-除油-離心法”處理技術(shù)階段。污泥熱解投資也較小，可取得部分經(jīng)濟(jì)效益。同時“清洗-除油-離心法”處理后的污泥在經(jīng)過熱解處理技術(shù)之后可實(shí)現(xiàn)污泥礦物油含量≤0.3%規(guī)定。達(dá)到≤0.3%的農(nóng)用土壤要求指標(biāo)。
