隨著石油化工的快速發展，石油與環境之間的矛盾越來越突出。近幾年，隨著延長石油不斷發展壯大，2015年油氣產量已經達到了1400萬t以上，加工原油1200萬t以上，在石油開采和煉制過程中產生的各類含油污泥達15萬t以上。這些污泥組成成分極其復雜，含有大量的老化油、蠟質、膠質和瀝青質，其穩定性高，處理難度大，若不加以處理直接排放，不僅會對周圍土壤和水體等造成嚴重污染，而且極大浪費了有限的石油資源。尤其是陜北地處黃土高原，氣候干旱缺水，生態環境脆弱，含油污泥帶來的環境污染問題更加嚴重。

近幾年，隨著國家環保政策的不斷深化，國內各主要石油生產及石油化工企業、大專院校等研究部門均加強了含油污泥處理技術研究與應用。如鄧皓等利用水泥窯系統的高溫煅燒功能，將含油污泥中的無機礦物質和礦物油作為水泥生產的原料和燃料，同時還可將有害有機物徹底分解，實現了含油污泥的資源化利用和無害化處理。王志強等將含油污泥與煤按一定質量比混合制成煤球，燃燒性能得到明顯改善，同時也達到了在鏈條爐中燃燒的要求，實現了含油污泥的資源化利用。趙瑞玉等將正已烷、混合環烷烴和醇醚混合物復配，制得一種高效、低毒和環境友好的萃取劑，通過水輔助萃取法較好的實現了含油污泥中原油的回收。含油污泥減量化、無害化和資源化處理成為污泥處理技術發展的必然趨勢。

本文針對延長油田含油污泥處理現狀，分析研究了延長油田含油污泥的特性，開展了“篩分流化-化學調質-機械分離”處理工藝技術的研究，并開展了現場應用試驗。

1 延長油田含油污泥來源及性質

1.1 含油污泥來源

油泥產生于石油開發、運輸、煉制的整個過程。

1.1.1 原油開采過程

該類油泥主要來源于地面采油污水處理系統產生的油泥和在鉆井、作業、管線穿孔時產生的落地油泥，一般具有含油量高、粘度大、脫水難等特點。

1.1.2 油田集輸過程

該類油泥主要是指油罐、沉降罐、接轉站、洗井水回收罐、隔油池產生的油泥。此類油泥成分復雜，含有大量的老化原油、蠟質、瀝青質等，以及污水處理過程中加入的絮凝劑、殺菌劑和緩蝕阻垢劑等。

1.1.3 煉化過程

該類油泥主要是指隔油池和原油罐的底泥，以及浮選池的浮渣等。

1.2 含油污泥組成及性質

由于含油污泥的來源不同，其組成和性質也各不相同。延長油田開采過程中產生的含油污泥其含油率較高，含水率較低，污泥的可壓縮性能差、相對密度高、粘度大。

1.3 含油污泥中原油族組分

油泥中原油的族組分含量與環境友好性有著密切聯系，因此分析檢測了含油污泥分離出原油的族組分含量，其結果見表2。從中可以看出，油泥中原油的主要成分是飽和烴與芳香烴，而芳香烴具有較高的毒性，因此，長期堆放油泥會對周邊的土壤和水體產生嚴重污染。

1.4 含油污泥中原油的元素

含油污泥分離出的原油可以進行資源再利用，原油中C、N、S含量是衡量產品質量的重要指標，含油污泥中原油的主要組成元素是C，占元素總量的82%～86%，N、S含量相對較低。

2 實驗部分

2.1 材料與儀器

油泥分離劑（自研）；陽離子聚丙烯酰胺（分子量1200萬）；四氯化碳，光譜純；石油醚，分析純。

JLBG-129紅外分光測油儀；TDL-40B型離心機；HH-S8數顯恒溫水浴鍋；JJ-1精密增力電動攪拌器。

2.2 分析方法

本研究以含油量為主要分析評價指標，含油量參照國家環境保護標準《水質石油類和動植物油類的測定紅外分光光度法》（HJ637-2012）進行測定。

3 含油污泥處理工藝流程

本工藝系統主要由油泥預處理系統、油泥分離系統、污泥脫水系統和油水分離系統組成。

3.1 油泥預處理系統

由于含油污泥具有來源廣、成分復雜的特點，因此含油污泥在進入調質設備之前，必須輔以預處理將少量的固體雜質從油泥中去除，保證其處理效率。另外，在該工序中，通過蒸汽加熱，可將油泥升溫至60℃左右，并將油泥硫化成可流動狀態。收集來的油泥一般具有較高的含水率和含油率，通過沉降除油處理，可以將上層的浮油提前收集，有助于減少后續處理負荷，提升處理效果。

3.2 油泥分離系統

實現油泥分離的關鍵之一是使吸附油解吸或破乳，為促使原油從泥砂表面分離，需對油泥進行調質處理，為原油從泥砂表面脫附創造更好的條件。含油污泥分離系統用來接收從預處理裝置處理后的液態含油污泥，其頂部設有攪拌器，可對在罐入口處加藥后的油泥進行攪拌勻化，進一步增強油和泥的脫附，有利于后續的離心處理；罐內還設有加熱盤管，用于將油泥加熱到60℃左右，從而增強油和泥的分離效果。經調質后的油泥，在罐內沉降一定時間后，罐體上部的浮油會從溢流口流出，直接進入油水分離系統進行分離，罐底沉降分離的污泥輸送至污泥脫水系統進行離心分離。

3.3 污泥脫水系統

含油污泥經過調質分離后，使污泥的脫水和沉降性能得到了顯著改善。處于乳化狀態的原油在破乳劑的作用下，突破了油粒間的乳化膜，相互凝聚為較大的油粒，但難以直接與水、泥脫離，因而需要進入脫水系統進行油、水、固三相分離。該部分為油泥處理的核心部分。

3.4 油水分離系統

油水分離系統主要依靠油水的重力作用進行分離，并利用分離罐內的隔板將沉降后上層原油溢流到回收區外輸；下層分離出的污水進入污水回收區，用作回摻水循環利用。

4 工藝運行參數優化

為了確保現場處理工藝最終的處理結果，首先在室內進行藥劑用量的優選和設備運行參數的優化試驗，用于指導現場生產裝置的穩定運行。

4.1 藥劑用量對剩余含油量的影響

油泥分離劑可投加在調質罐內，用以破壞油水界面，降低油水界面張力，使界面膜的黏度下降，利于油水破乳達到油水分離的目的。實驗針對來源相同而含油率不同的含油污泥，在60℃溫度下，考察藥劑用量對剩余含油量的影響。

由考察結果可知，當油泥含油率一定時，隨著分離劑用量的增加，污泥的清洗效果越好；初始的含油率越高，所需要的分離劑用量越多，當分離劑用量達到一定量后，藥劑的破乳效果基本穩定。這是因為油泥分離劑可吸附到油-水界面，破壞原有的油-水界面保護層，此時油水界面張力隨著藥劑濃度的增加而迅速下降，從而使油粒相互靠近并聚結變大，最終實現油水分離；但當分離劑濃度過高時，油-水界面的吸附趨于飽和，分離劑會在油-水相聚集形成膠束，反而使界面張力上升，分離效果變差，剩余含油量略有增大。因此，污泥含油率為5%～30%時，最佳的藥劑用量為10～20g/kg，現場可根據實際情況適當調整加藥量。

4.2 含油污泥調質溫度對剩余含油量的影響

為了提高含油污泥的調質效果，需要對調質罐中油泥繼續進行加熱。實驗針對來源相同而含油率不同的含油污泥，在分離劑用量為10g/kg條件下，考察調質溫度對剩余含油量的影響。

由考察結果可知，調質溫度越高，調質效果越好，這主要是因為原油的黏度隨著溫度的升高而降低，流動性也隨之增大，油水密度差變大，脫出的原油以小油粒形式不斷上浮；同時，在較高溫度時，原油在泥砂表面的潤濕角較小，原油更易從泥砂表面剝離。但當溫度過高（＞65℃）時，處理藥劑活性降低，且能耗也較高，同時原油中的低碳有機物也易揮發，污染環境。因此，從處理效果、經濟和環境方面考慮，選用60℃為最佳處理溫度。

4.3 離心機轉速對剩余含油量的影響

實驗選擇同一調質罐內調質好的含油污泥，調整離心機轉速，讓污泥在不同的轉速下進行離心處理，對離心分離出的泥樣進行含油量檢測。

由監測結果可知，當離心機轉速低于3000r/min時，離心分離后的污泥中的含油量較高，當離心機轉速高于3000r/min時，分離效果變好；之后繼續增加離心機的轉速，離心分離后的污泥中剩余含油量繼續下降，但變化不大。考慮到隨著轉速的升高，離心機的軸瓦溫度也隨之升高，因此從安全和分離效果考慮，離心機的最佳轉速設定在3000～3200r/min。

4.4 絮凝劑用量對剩余含油量的影響

絮凝劑投加在兩相離心機前，便于固液分離。實驗選用帶正電和分子量高的陽離子聚丙烯酰胺作為絮凝劑，該絮凝劑可與體系中帶負電的微粒發生電荷中和、吸附以及架橋作用，從而使微粒脫穩、絮凝，實現固液分離。在其他參數不變的情況下，加入不同量的陽離子聚丙烯酰胺，以剩余含油量為考察標準，優化陽離子聚丙烯酰胺的投加量。

由考察結果可知，當被處理的污泥含固率增加時，要保證離心分出的污泥效果，即含油量較低，絮凝劑的投加量也應隨之增加；而當投加量到2.5g/kg以上時，處理效果變化不明顯，甚至變差。因此，污泥含固率為1%～5%時，最佳的絮凝劑用量為1.5～2.5g/kg，現場可根據實際情況適當調整加藥量。

5 現場應用

在對相關工藝參數優化的基礎上，開展了現場應用試驗。整個油泥處理設備主要由預處理系統、油泥分離系統、油水分離系統、污泥脫水系統、蒸汽加熱系統及加藥系統等組成。具有如下特點：①適用范圍廣，抗沖擊能力強，可用于油氣田各類含油污泥的處理；②處理能力10000t/a，每天可24h連續運轉；③自動化程度高，設備運行、加藥系統均可實現手動/自動操作，全程在線監測；④設備運行穩定，處理后污泥連續穩定達標。

設備調試運行6個月，對其運行結果進行測試跟蹤。由測試結果可知，處理后污泥的剩余含油量低于20g/kg，含水率低于70%，達到了國內外含油污泥處理標準要求。

6 結論

針對延長油田含油污泥，分析研究了油泥的組成及性質，開展了含油污泥處理工藝技術的應用研究，并室內探索了最佳工藝運行參數，當油泥分離劑用量為10～20g/kg，調質溫度為60℃，離心機轉速為3000～3200r/min，絮凝劑用量為1.5～2.5g/kg時，含油污泥經篩分流化-化學調質-機械分離工藝處理后，污泥的剩余含油量可小于20g/kg；在此基礎上，進行了現場應用試驗，處理后污泥含油量小于20g/kg，含水率低于70%，達到了國內外含油污泥處理標準要求，該研究較好地解決了含油污泥污染問題，為國內含油污泥治理提供了技術借鑒。