1 本成果研究内容及技术路线

本成果从含油污泥减量化、资源化、无害化三方面综合考虑，采用化学氧化方式改变污泥油水固界面特性，同时生物质为添加剂调整污泥颗粒级配，实现高含水污泥、老化油的高效固液分离；以改性黏土为催化剂，开发了含油污泥低温催化热解技术，缩短热解时间、降低热解处理温度，实现原油资源的回收利用；将热解残渣与生物质、脱硫剂和助燃剂混合、制粒，开发了颗粒化燃料制备技术；或者将热解残渣在热氧化处理装置中与高浓度氧反应，使污泥中有机质彻底矿化，使重金属离子形态转变并稳定化，开发了污泥的高温热氧化处理技术技术，实现含油污泥无害化处理。同时通过装备开发，实现了处理技术的工业应用。

2 创新性成果

2.1创建了高乳化、高稳定性含油污泥分质处理的颗粒级配和界面调控新方法

创立了化学氧化方法打破含油污泥固液界面双电层稳定性的方法，实现了固液有效分离；耦合生物质材料和复合无机添加剂，研究了生物质材料对污泥调质、过滤性能的影响，开发了含油污泥减量化处理药剂体系及工艺并应用于大罐沉降污泥、炼厂浮渣及老化油减量化过程，减量化后污泥含水率低于60%，污泥减量化率高于85%。

(1) 对于玉门炼厂高乳化、高稳定污泥，污泥和水按照1:4的比例进行混合，放置在60℃的水浴锅中加热，调整搅拌速度为200r/min，分别添加1#药剂500mg/L、2#药剂350mg/L，加热搅拌1h，最后在离心机转速为2400r/min的条件下离心15min，回收油的含水率低于0.5%，达到了原油外输的标准，处理后产生的水进污水处理设备，油回收率可达85%以上。长庆石化炼油浮渣经处理后，分离出固相的含油率为5%～7%、含水率67%～70%、含固率24%～26%，污泥减量化率可达到85%以上，分离出水相中的含油量小于1mg/L，悬浮物含量为30～40mg/L。

(2) 对于永坪炼油厂含油污泥，在温度70℃，体系pH为7.5，CaO及秸秆粉末混合物（加入比例为5:5）总加量为1%，PAM加量为2.0mg/L，搅拌时间30min，搅拌速度180r/min，离心机转速为2500r/min，离心时间10min。在筛选出的最佳实验条件下，炼厂原含水率为91.24%的含油污泥经减量化后的泥饼含水率可降低至58.6%～60.5%，减量化效果显著，固相减量化率可达到80%以上。

(3) 新疆油田稠油、稀油含油污水处理产生的含油污泥减量化处理后，稠油污泥含水率由92.17%~93.42%降至73.2%～74.3%，稀油污泥含水率由94.10%～94.66%降至69.1%～70.6%，减量化率可达到82%以上。

2.2 构建了含油污泥减量化、低温催化热解和高温热氧化的梯级协同处理技术新工艺，满足了减量化、资源化和无害化处理要求

发明了含油污泥低温催化热解催化剂，在催化剂加量为污泥含油量的1%（w）时，在油回收率为80%时，热解温度较常规技术降低了50～80℃，处理时间由4h以上缩短至2～2.5h，在最佳处理条件下可回收含油污泥中86%以上的石油资源；发明了含油污泥高温热氧化处理技术，通过将制氮机分离出的高浓度氧气在二燃室升温至500℃并与进入到热氧化装备的热解残渣反应，使污泥中的有机物得以充分氧化，处理后残渣的含油率低于0.3%，浸出液COD、色度分别低于50mg/L、30°，同时实现重金属离子的稳定化，形成了低温催化热解和高温热氧化的梯级协同处理技术新工艺，创立了干化（减量化）—催化热解处理工艺、催化热解—高温热氧化协同处理工艺。

(1) 催化热解工艺

① 通过实验获得的常规含油污泥热解条件为：500℃下热解处理4h，氮气流速为100mL/min、升温速率为10℃/min，在该条件下油回收率为76.16%左右，热解残渣含油率在3%～4%。

② 以TiO2/膨润土为催化剂且加量为污泥含油率1%、升温速率10℃/min、氮气流速为100mL/min时，于420℃下热解3h，油回收率为86.40%左右，热解残渣含油率低于1%；在上述工艺参数且以改性活性白土为催化剂时，油回收率为86.80%左右。从处理效率及经济性考虑，在低温热解时添加活性白土更加经济高效，因此最终确定最佳的催化剂类型为活性白土。

③ 与常规热解相比，低温催化热解温度降低了70℃，热解时间缩短1h，油回收率高出10个百分点，且残渣的含油率均低于1%。因此，低温催化热解从处理效率、处理结果、经济效益等方面均优于常规热解。

(2) 含油污泥清洁焚烧技术

危废处理技术中，清洁焚烧处理可以最大限度地减少污泥体积，最大程度地降低重金属活性，充分利用污泥潜在的有机能源，实现污泥资源化处理。但是污泥焚烧现场异味大，粉尘及烟气中有机物易超标，导致处置费用高。

基于尾气中的污染物控制，含油污泥清洁焚烧在于：减少尾气中TPH（总石油烃）、二噁英的含量，减少尾气中SO2的浓度及NOx的浓度，对残渣中的重金属进行稳定化处理。

本成果的具体思路为：将热解残渣与煤粉、粘土、生物质材料及固硫剂、催化剂混合，通过测定其热值，确定以上物质的添加比例，通过生物质材料受热后收缩增加型煤的孔隙，利用催化剂降低型煤燃点，以此实现污泥基型煤的清洁焚烧。

① 通过比较不同添加量的热解残渣型煤燃烧的炉膛温度变化情况发现，适合制成型煤进行清洁燃烧的热解残渣最佳添加量为16%。

② 通过制备颗粒化燃料压力的优化、含水率优化等，以燃烧速率、颗粒强度为考核指标，获得了含油污泥颗粒化燃料制备工艺参数，将煤:污泥:黏土:生物质B=4:4:1:1，成型压力20MPa，添加水量为50mL/kg，催化剂KMnO4添加量为18‰。在此条件下制作出的型煤机械强度效果最好，跌落强度为97%，抗压强度454N/个，浸湿强度234N/个，满足我国“工业型煤开发”的主要考核指标。

(3) 含油污泥高温热氧化处理技术

基于热解残渣的高温度（400℃以上）以及热解过程用于氮气分离产生的高浓度氧，系统研究了氧浓度、进气速率、停留时间等对热解残渣含油率的影响，使处理后残渣含油率在0.3%以下、重金属离子得以稳定化，实现了含油污泥的无害化处理。

① 通过分析进料温度、进料速度、转筒转速对出料各项指标的影响可以得出：在进料温度为470℃，进料速度为3t/h，转筒转速30s/r的条件下，残渣浸出液的COD与含油量均达到了国家排放标准。

② 上述试验参数同样适合陕北、新疆、大庆不同的油泥样，三个地区污泥热氧化后残渣浸出液含油量均达到了国家排放标准。

③ 根据检测结果，热氧化后残渣的重金属含量和残渣浸出液的重金属含量远远低于浸出液重金属含量标准要求（DB23/T 1413-2010）。

2.3 开发了集防粘结、炉温梯度控制及尾气达标处理的含油污泥高温热氧化成套处理装备

通过物料进炉温度优化、反应温度与时间调控、尾气急冷过程与污泥加热过

程融合，开发了单套处理能力达到400t/d的高温热氧化处理成套装备，实现了处理过程热能的综合利用，处理后残渣的含油率降至0.3%以下。同时与开发的减量化技术、热解处理装备耦合，建成了含油污泥热解-高温热氧化协同处理成套装备。

(1) 含油污泥脱稳、减量化装备开发的污泥脱稳、减量化装备包括化学氧化破胶、颗粒级配、药剂加料预混及离心分离等单元。其中化学氧化破胶药剂通过加药泵加入待处理污泥中，用于颗粒级配调整的生物质材料通过固体上料机加入其中。为了保证药剂与污泥充分混合，上述过程在搅拌罐中进行，搅拌罐设立两层叶片。搅拌完成后用污泥泵输至离心机进行脱水处理。处理过程所需的热来自搅拌罐外部设立的电加热装置。低温催化热解装备通过加热单元的分布式布局，实现不同区域温度的调控，形成了室温-250℃、251-350℃、351-430℃三个温度区，利用推进杆内设置的高温蒸汽间歇式供气，可解决反应器在处理过程的结焦问题；同时将热解过程产生的不凝气作为热源，有效实现了热解过程的热能再利用，开发了日处理20吨的工业装置。

(2) 发明了含油污泥高温热氧化处理装备及污泥热解-高温热氧化处理协同装备，将污泥干化-热解-热氧化集成，实现含油污泥的无害化处理。装置利用热氧化过程产生的余热进行污泥的初步干化；装置内设置了防止粘结、可使物料与气体均匀接触的物料分布构建，实现物料与氧的充分反应；热氧化残渣出料口设置有热回收装置，可回收部分热氧化残渣中的蓄热；在热氧化反应器中通过材料优化，防止处理过程对反应器壁产生的腐蚀；利用热氧化尾气产生的高温气体进行污泥的快速脱水并使气体降温，为尾气污染物有效控制奠定基础，利用与热解过程配套的制氮机分离出的高浓度氧与热解残渣接触、反应，使污泥中的有机质得以氧化、重金属得以稳定化。同时通过物料进炉温度优化，集成反应温度与时间调控、尾气急冷过程与污泥加热过程融合，开发了单套处理能力达到400t/d的高温热氧化处理成套装备并在塔里木油田成功应用，实现了处理过程热能的综合利用，处理后残渣的含油率降至0.3%以下。

2.4 参与建立了含油污泥处理技术规范

综合目前含油污泥处理技术发展现状及地域环境的特征，参与编写了含油污泥处理技术相关规范，对热解、高温热氧化等处理技术的适用范围、一般要求等做出了规范，便于环保管理部门对处理效果、技术运行状况等进行管理和监督检查，形成了陕西省地方标准《含油污泥利用与处置污染控制技术规范》（DB 61/T 1464-2021）及中国石油和化学工业联合会团体标准《石油石化行业含油污泥处理技术规范》（T/CPCIF 0075-2020）。

3 中试及工业应用

(1) 通过长庆石化含油浮渣减量化处理工业实验，得出长庆石化含油浮渣减量化处理工艺及相关运行参数，浮渣经处理后，固相相对于原含油浮渣减量化率可达95%以上，由于含油浮渣处理前样品含油率很低，未达回收标准，因此在处理过程中未对油相进行回收。含油浮渣经处理后，反应罐重力沉降上层分离水性质为：pH7.5～8.2、含油量0.51～1.49mg/L、悬浮物含量9～24mg/L、COD315～372mg/L、透光率84%～87%、色度53°～80°。离心机分离出水性质为：pH7.7～8.0、含油量0.39～1.37mg/L、悬浮物含量17～28mg/L、COD419～448mg/L、透光率为73%～79%、色度85°～109°。离心机分离出固相性质为：含水率59.08%～64.70%、含油率1.00%～3.22%、含固率33.30%～37.70%。反应罐重力沉降后上层分离出的水和离心后出水一起进入后段水处理系统进行深度处理。

(2) 通过玉门炼厂高乳化污泥减量化工业实验，得出玉门炼厂污泥减量化处理工艺及相关运行参数，污泥经处理后，减量化率可达93%以上。经处理后油相性质为：含油率为20%～25%，含固率为1%～3%，含水率为73%～78%。经处理后固相性质为：含油率为4%～5.5%，含水率58%～65%，含固率31%～37%。经处理后分离出水相含油为118～175mg/L，悬浮物为10～25mg/L。处理后得到的油相进一步进入电脱盐装置进行深度脱水，最终使油中含水率降低至0.5%，进入炼厂重新炼制。离心后出水进入后段污水处理系统进行深度处理。

(3) 含油污泥热解的油回收率可达到86%以上，回收油凝固点低于24℃。

含油污泥经高温热氧化处理后，残渣含油率远低于0.3%，残渣浸出液中的重金属完全达到国家标准以下。

4 国内外技术对比

4.1 国内外技术对比

石油泥渣常用的处理方法有:溶剂萃取法、干化法、热化学洗涤法、焚烧法、生物法、含油污泥调剖、含油污泥综合利用等。通过颗粒调整技术、界面调控技术、干化技术，实现了含油污泥的减量化处理和老化油的快速高效分离；以油回收率为考核指标并通过工艺参数优选、催化剂合成与应用、固硫药剂体系开发及颗粒化强度与燃烧率研究，形成了含油污泥系列资源化处理技术；通过热反应规律研究，建立了热解残渣的高温热氧化处理技术，实现了含油污泥的减量化、资源化、无害化全过程处理。

本成果在高含水乳化体系（老化油、浮渣）处理、颗粒化燃料制备及应用、含油污泥低温催化热解-高温热氧化耦合处理技术方面创新性显著，在处理成本、效果及一次性投入方面，优于国内外同类技术。

5 现场工业化应用情况

5.1 含油污泥减量化—热解处理工业应用

(1) 现场情况

项目名称：长庆油田分公司第三采油厂含油污泥处理厂项目

建设单位：长庆油田分公司第三采油厂

建设地点：靖边县新城乡张兴庄村

建设规模：处理油泥6000t/a

建设投资：2511.8万元

占地面积：1.23km2

技术支撑：西安石油大学

承建单位：辽宁华孚环境工程股份有限公司

物料来源于采油三厂油区的接转站、联合站的油罐、沉降罐、污水罐、隔油池底泥、油区钻井、作业、管线穿孔而产生的作业油泥及落地油泥附近炼厂的含油污泥。以上油泥按照含液量高低，可分为两类：

①“液态”油泥：主要为清罐油泥，含水率较高，为60%～75%，平均70％。

②“固态”油泥：包括作业油泥和落地油泥，前者含水率在50%左右，后者的含水率在10%之间。

项目年处理含油污泥6000t，其中固态油泥3629t/a、液态2371t/a。可回收污油1223t/a，该污油含水率36%，可返回联合站进行脱水处理，最终作为原油外售。

项目采用热解工艺，包括了必要的液态污泥预处理和干燥。处理后污泥的TPH（总石油烃）一般可达到1%左右，最大不超过2%。

(2) 含油污泥热解前后结果分析

① 含油污泥热解处理前性质分析

含油污泥热解处理前的性质分析，见表5.1。

表5.1含油污泥热解处理前性质分析

从表5.1可以看出，进入热解炉的油泥性质为含水率63%～65%、含油率15%～20%、含固率15%～22%。

② 含油污泥热解工艺参数

含油污泥热解工艺参数见表5.2。

表5.2含油污泥热解工艺参数

   ③ 含油污泥热解处理后残渣性质分析

含油污泥热解处理后残渣的性质分析，见表5.3。

表5.3含油污泥热解处理后残渣性质分析

从表5.3可以看出，热解残渣的含油率0.8%～1.5%、含固率98.5%～99.2%。

④ 含油污泥热解处理后油品质分析

含油污泥热解处理后油品质分析，见表5.4。

表5.4含油污泥热解处理后油品质分析

从表5.4可以看出，工业应用中热解后油回收率可达到87.34%，较室内实验和中试试验低，因为工业应用中设备的运行状态对结果影响也较大。

⑤ 处理后污泥残渣中的重金属及石油烃含量分析

对示范工程处理后污泥残渣中的重金属及石油烃含量进行了分析，结果如表5.5所示。

表5.5处理后污泥残渣中重金属及石油烃含量（单位：mg/kg）

从表5.5可以看出，污泥热解后的残渣矿物油含量远远小于《农用污泥中污染物控制标准》（GB4284-84）中的限制，重金属含量也都远远低于限制。

5.2 含油污泥高温热氧化无害化技术工业应用

2014-2015年通过室内实验建立了相关的处理技术参数，提出了含油污泥的催化热解—高温热氧化协同处理技术，在辽宁华孚环境工程股份有限公司和巴州山水源工程技术有限公司进行应用，其中辽宁华孚负责催化热解技术现场运行，巴州山水源负责高温热氧化技术现场运行。在装备设计与制造过程中，组成了环境工程（主要是处理工艺行程，脱硫技术，尾气处理技术）、化学工程（冷凝器设计，管道设计）、热力工程（热传输与交换）、机械设计、软件工程等专业组成的技术团队，围绕供料、热能再利用、热氧化反应、耐温材料与腐蚀控制、尾气处理等技术问题进行研讨，最终开发了处理规模为5t/h的小型工业处理装备，2015年11月在塔里木轮南安装调试完成，并于2016年3月完成了现场20天的运行，取得了塔里木油田委托检测机构对尾气、残渣的质量检测，同时因处理效果良好、装备运行稳定入围塔里木油田。

随后2016年5月，通过招标形式取得轮南、塔中、沙雅三个站点处理污泥的合同，并在2016年建成了三座处理规模为300t/d的工业装置（其中塔里木油田负责建设场地，包括污泥收集池），开展油田污泥处理相关业务。

2017-2019年，污泥处理费用为576元/吨，三年处理污泥量为24.9万方，获得的经济效益为14342.4万元（利润 3256.33 万元），2020年，处理费用460元/吨，处理量为12.14万方，获得的效益为5584.4万元（利润 701.96万元）。

从2017年初至2020年底，含油污泥热解—高温热氧化协同处理技术成套装备分别在巴州山水源工程技术有限公司的轮南站、沙雅站及塔中站进行含油污泥工业化处理，其处理技术先进，处理效果好，设备运行稳定，处理后残渣和尾气达到当地环保要求。通过此技术的成功应用，使巴州山水源工程技术有限公司成为塔里木油田在该领域处理效果及规范化管理的标杆企业，增加了67名就业岗位，取得了良好的经济、社会和环境效益。

6 成果的经济、社会效益情况及推广用前景

目前，我国石油生产及加工行业每年产生的含油污泥量达800多万吨，含油污泥作为危废，其处理费用为1200元/吨以上，含油污泥的处理已经成为提升企业生产成本的因素之一。

从本成果应用的企业角度来看，并对该成果应用后的经济效益、社会效益和环境效益分析，得出该成果与环境保护、经济与社会发展之间的相互促进关系，评价该成果的社会、经济和环境效益的协调统一和可持续发展。

6.1 经济效益分析

回收原油产生的效益：按照油泥平均含油率15%，原油回收率按75%计算（包含减量化和热解过程回收原油的总和），每吨可回收原油112.5kg，原油价格按2500元/t计算，每年按20万吨处理量计算，则每年回收原油产生的经济效益为5625万元。

节省排污费产生的效益：如果不进行处理，每年按20万吨计算，按照危险固体废物排污费1000元/t计，每年节约排污费20000万元。

节约资源：本成果的应用，会从源头消减危险废物，同时变废为宝，使含油污泥中的石油资源得以回收成为可再利用资源，从企业角度可降低部分成本，体现了循环经济生产理念。

源头治污，实现清洁生产：石油生产与加工行业属于环保监控的重点领域之一，目前有大量含油污泥没有得到有效处置，企业经过简单的减量化处理后交由社会上有资质的企业进行处理，在企业内部没有实现含油污泥中石油资源的回收利用，在资源利用上存在着一定的浪费；而污油泥本身为危险废物，交由不规范的企业处置，存在着较大的环境污染、安全隐患。因此本成果的应用，可集中处置含油污泥，运距短，减少了危险废物及原油运输途中的风险，符合清洁生产理念。

同时成果的应用，可实现含油污泥的减量化、资源化和无害化处理，属于国家鼓励、支持的、采取有利于保护环境的固体废物处置措施，是国家鼓励的危险废物资源化利用方式，具有良好示范效应，减少和杜绝简单丢弃带来的巨大浪费，体现了清洁生产源头消减的先进理念。

增加社会就业岗位：按照一个项目处理规模5万吨计算，本项目的应用，每个项目可新增工作岗位30人，直接为社会人员提供就业机会；同时带动相关产业的发展，还可间接增加相关产业链的就业人员。

6.2 环境效益分析

本成果的应用，有利于改善含油污泥产生区域的环境，减少污泥在环境中存储过程因轻组分挥发造成的大气污染，同时回收了污油，有益于当地环境的改善，减少了当地环境污染。

(1) 保护地下水体：本项目将含油污泥进行资源化处理，对处理过程产生的废水、废气进行综合治理，最大程度地降低了对地下水污染的风险。

(2) 净化空气环境：含油污泥在贮存、堆放的时候会产生大量的非甲烷总烃等气体，对区域空气质量带来一定的影响。本成果应用后，原油资源可有效回收，降低了非甲烷总烃等气体的排放，提高了区域空气质量。

(3) 合理处置危险固废：本项目所处置物质属《国家危险废物名录》中废矿物油（HW08）类，能够按照危险废弃物进行管理、处置，达到了危废合理处置的相关要求。

(4) 促进了油田及园区的可持续发展：成果应用降低了油气田开发及园区运营的环境风险，保护了周围环境质量，对局部生态环境起到改善作用，实现了油气田开发及炼厂周边生产与环境保护的和谐发展，符合可持续发展战略的目标。

6.3 本成果应用的处理成本分析

本成果基于减量化、资源化、无害化处理的理念对含油污泥进行处理。本成果可将含水率大于90%的含油污泥经过减量化-热解-热氧化协同处理后，整体减量化大于95%。整体处理成本约为360元/吨。减量化过程的主要成本在于药剂消耗、人工及电的能耗等；热解处理的主要成本在于热能耗、电耗、人员费用；高温热氧化过程的能耗极低，主要在于电耗及人员费用。生产成本构成如下：

(1) 减量化处理成本分析

处理药剂：39.1元/吨；

20吨污泥离心机处理4h，能耗16.8元/吨；

每天处理20吨，需要人员3人，吨人工成本为12元/吨；

以上合计：67.9元/吨。

污泥经过减量化处理后，减量化率达到80%以上。

(2) 热解处理成本分析

减量化后的含水率为50%左右污泥热解处理中，热能能耗为：183元/吨（以塔里木天然气价格计）；电耗：36.4元/吨。直接成本：232.4元/吨。经过减量化处理，产生的残渣为减量化前污泥的15%（W）。

(3) 高温热氧化处理成本分析

电耗：48.1元/吨；人工：11.6元/吨；直接成本：59.7元/吨。经过高温热氧化处理，残剩的残渣为减量化前污泥的12%～13%（W）。

以上费用合计：360元/吨。

6.4 推广应用前景

据统计，我国石油石化工业生产中，会产生大量的含油污泥。大庆油田每年产生含油污泥近1.43×10⁵m³，胜利油田每年产生含油污泥在1.0×10⁵t，河南油田每年产生含油污泥5×10⁴t，污泥的产生量约为石油总产量的0.5～1%；随着石油炼制的飞速发展，也产生了大量含油污泥，如炼油过程产生的含油污泥、污水处理过程产生的含油污泥、油品精制产生的碱渣和酸渣等高含有机物污泥等，均具有含水率高、稳定性高、生物可降解性差等特征。不同类型污泥性质复杂、处理难度大、处理费用高，若不加处理就地填埋或堆放，不仅极大浪费了有限的石油资源，还会造成严重的环境污染。

在这种背景下，本成果能更加合理对含油污泥进行减量化、无害化、资源化处理，对石油生产与加工行业生产、生活环境的改善和经济效益的提高、油田的可持续发展具有深远的现实意义和重大环境效益、经济效益和社会效益。

因此本成果的推广应用前景广阔。