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含油污泥固化技术进展

本文叙述了含油污泥的特点及危害，概括了国内外污泥治理的现状，主要介绍了污泥固化技术，包括了固化的原理、固化的现状及固化的趋势。最后对污泥固化技术的发展做出展望。含油污泥是油田开发及储运过程中产生的重要污染物之一，也是影响油田及周边环境质量的一大难题[1]。含油污泥主要是指由于各种原因造成的落地原油与泥土形成的含油污泥，以及油田正常生产中系统排出的含油泥砂，是一种富含矿物油的固体废物，主要成分是原油、泥和水。固体颗粒尺寸可从不足微米直到1/8英寸，大多数在1一100微米之间，油的组成取决于原油种类、炼油厂结构与操作条件，污泥的组成可能随着时间而变化。含油污泥是宝贵的二次资源，含油量较高。对这些含油污泥，特别对高含油污泥进行有组织的收集，并开发研究出经济实用的方法对含油污泥进行无害化处理和污油回收，不仅可回收大量的能源，产生一定的经济效益，而且能减轻污染，产生巨大的环境效益和社会效益。因此，无论是从环境保护和回收能源的角度出发，还是从国家法律法规要求的角度考虑，都必须对含油污泥进行无害化处理。一、含油污泥的特点及危害含油污泥主要来源于人类对石油的生产和销售活动。人们在开发利用石油以及制造石油产品的过程中，都会不可避免地产生含油废弃物[2]。含油污泥的主要特点是含水率高，粘稠度大；含泥量、含油量低，呈半固体，流动性差。另外，含油污泥中胶质、沥青质等成分多，且与生产工序中加入的乳化剂、降粘剂等各种有机聚合物结合稳定，与固体颗粒吸附后，形成的胶体非常稳定，增加了破乳分离过程的难度，在界面机制、分离机制、脱水方式等方面都具有特殊性[3]。研究表明：含油污泥中含有的苯系物、酚类、葱、蓖等物质有恶臭味和毒性，若不加处理就直接堆放，不但占用大量土地，而且不易分解的原油渗透扩散对周围土壤、水、空气造成严重的污染。RamziF.Hejazi发现含油污泥降解产生的挥发性有机物会在空气中大量聚集，危害当地居民的健康[4]。二、国内外对含油污泥治理的现状国内外对含油污泥的处理方法主要有[5-10]：1、传统的填埋在建有废物填埋的城市，可将脱水的泥饼及污泥焚烧处理后的灰渣进行填埋处理。填埋场底部应铺有衬层，以防止浸出液漏入土壤污染地下水。2、焚烧处理焚烧工艺是对污泥进一步出之的重要手段，其处理速度快，减量化程度高，病源微生物杀菌率高（98%以上）。污泥焚烧过程中需要添加辅助燃料，容易产生二次污染，同时由于污泥没有得到充分利用而浪费了资源。3、堆肥法利用厌氧微生物对污泥中的生物可降解物质进行厌氧发酵，使污泥中的有机物讲解。应用该法处理含油污泥，其中的重金属会在土壤中形成堆积，还会引起土壤的油类物质污染。三、含油污泥固化技术固体处理是通过物理化学方法将含油污泥固化或包容在惰性固化基材中的一种无害化处理过程，以便运输、利用或处置，这种处理方法能较大程度地减少含油污泥中有害离子和有机物对土壤的侵蚀和沥滤，从而减少对环境的影响和危害。由于这种方法是取代回填的一种更易为环境所接受的方法，因此近年来受到了重视。1、含油污泥固化机理目前使用得最多是以水硬材料为主体的无机固化剂，有波特兰水泥、波特兰水泥混合物、以及近年来选用的磷石膏、河砂等，其最大特点为费用低、固化效果好[11]。根据水硬材料凝结机理，水化初期水硬材料中的C3S、C2S水化生成低硅钙比的水化硅酸钙（CSH），以凝聚网状结构为主，胶结能力较差，水化后期CSH不断增多，以晶体结构为主，贯穿于整个浆体，分子间形成较强的化学键连接，水硬材料的强度由此产生。同时油田污泥的主要成分碳酸钙也于水硬材料中的C3A反应生成水化碳铝酸钙，使胶结材料进一步增加。2、含有污泥固化的现状进入上个世纪80年代以后，固化技术得到迅猛发展，人们发现通过向水泥中添加硅酸钠，可以使水泥固化产生更好的效果[12]。美国的一些企业利用石灰/粉煤灰处理钢铁酸蚀工艺产生的浓缩废液，石灰用来中和酸，然后加入粉煤灰、粘土或水泥使之成为储运的固化体[13]。到目前为止，已经得到开发和应用的固化技术主要包括以下几种类型：水泥固化、热塑性材料固化、热硬性材料固化、石灰固化、大型包胶、自胶结固化和玻璃固化等。3、固化技术的应用趋势利用有机和无机固化剂固化处理油田污泥技术，是近几年治理污泥的重要措施之一，它在一定程度上解决了油田污泥的堆放和有毒物质的迁移、扩散问题，但固化后的污泥堆放需占用大面积土地，造成了资金方面极大的浪费，而且有机固化剂的加入有可能带来二次污染。因此，这种方法没有从根本上解决油田污泥污染和利用的问题。四、展望油田污泥固化处理技术不仅解决了油田污泥的污染及堆放问题，而且实现了废物资源的再利用，在国内外尚属首创。利用固