含油污泥的資源化利用

2011-11-16 06:38:28完石光錦西石化分公司污水處理車間

石油石化節能 2011年8期

完石光（錦西石化分公司污水處理車間）

含油污泥的資源化利用

完石光（錦西石化分公司污水處理車間）

對錦西石化含油污泥進行分析和研究，根據含油污泥黏度大、固液難分離的特點，通過對含油污泥進行化學調質，運用臥螺式兩相離心機進行離心分離，回收油可達到回煉要求，從而實現含油污泥的資源化利用。

含油污泥離心機資源化

1 含油污泥的特點及其危害

錦西石化的含油污泥主要來源于污水處理場和生產裝置的罐底油泥。含油污泥中一般含油率在70%～75%，含水率在20%～25%，含無機物5%。含油污泥中的原油罐底泥的含油量高，可達到75%。如將其回煉能極大地節約資源，然而由于其中含泥沙量高，裝置回煉過程中很容易堵塞塔盤，從而只能將其排放到下水，循環往復于污水處理系統中，增大了污水處理難度，而且造成油資源的浪費。污水處理車間根據現有的工藝流程，采用離心分離技術，并運用脫水劑對污泥進行調質，使含油污泥中的固體組分得到有效去除，從而使污油最大程度的回煉，變廢為寶，實現含油污泥的資源化利用。

煉油廠含油污泥主要來源于隔油池底泥、浮選池浮渣、原油罐底泥等，俗稱“三泥”，這些含油污泥組成各異，通常含油率在10%～75%之間，含水率20%～90%之間，同時伴有一定量的固體。含油污泥中含有大量的病原菌、寄生蟲(卵)，銅、鋅、鉻、汞等重金屬，鹽類以及多氯聯苯、二惡英、放射性核元素等難降解的有毒有害物質[1]。污泥體積龐大，若不加以處理直接排放，不但占用大量耕地，而且對周圍土壤、水體、空氣都將造成污染。

2 含油污泥資源化利用的必然性

含油污泥的處理與應用是國內外石油生產領域環境保護的重要內容，是較難解決而急需解決的問題之一，也是制約石油化工環境質量持續提高和經濟可持續發展的一大難題。[2]據不完全統計，我國石油化工領域產生油泥量達10×104～44×104t/a。根據國家新排污標準，未經處理的含油污泥排放收費標準為1 000元/t，這將大大增加企業的生產成本，同時石油煉制過程中所產生的隔油池底泥、罐底泥、浮渣以及剩余活性污泥中含有苯系物、酚類、蒽、芘等具有惡臭味和毒性的物質，是國家明文規定的危險廢物，含油污泥已被列入《國家危險廢物目錄》中的含油廢物類，《國家清潔生產促進法》要求必須對含油污泥進行無害化處理。含油污泥中富含大量烴類，實施油泥資源化符合可持續發展的戰略方針和循環型經濟的要求[3]。

3 含油污泥的離心分離試驗

3.1 試驗原理

含油污泥通過離心機中心進料管被引入轉子，在離心力的作用下很快分為兩層，較重的固相（泥沙）沉積在轉鼓內壁上形成沉渣層，由螺旋輸送器推出，送固廢場填埋或焚燒；而較輕的液相（污油和水的混合物）則形成內環分離液層，從濾液管線排出，送往污油罐進行加溫脫水，最終送裝置回煉，從而完成污油回收的過程。

3.2 離心機原理

密度為ρs、直徑為d的污泥顆粒，在污泥黏度為μ，水相密度為ρw，離心速度為ε=ω2×r的離心機中的離心沉降速度v符合Stock公式，即：

由于ε和重力加速度g的比值即為離心因素a，通過變換，可得到公式：

由公式（2）可見，污泥懸浮顆粒在離心機內的沉降速度和其粒徑d的平方、粒徑和水相的密度差（ρs-1），離心機的離心因數a成正比，而和污泥混合液的粘度μ成反比。因此，污泥粒子與水相之間存在密度差是含油污泥離心分離的前提，要保證離心分離效果，應從增大污泥顆粒粒徑和密度，減少黏度，以及提高離心速度著手[4]。

3.3 含油污泥的化學調質

含油污泥的化學調質主要是通過投加助劑、加溫和投加絮凝劑等手段改變含油污泥性質，使高度分散的污泥顆粒、油珠或乳化油進行電中和、網聯架橋，從而使污泥顆粒間發生凝聚，最終變成大顆粒以至大塊凝聚體，從而改善其固液分離性能[5]。

3.3.1 加溫預處理

將儲存有含油污泥的污油儲罐T-12/1～3通過罐底蒸汽蛇管加溫至70～80℃，破壞乳化油（W/O，O/W）的乳化狀態，進行脫水操作。同時，通過加溫可降低石油烴類物質的黏度，有利于油、水、固三相分離。工藝流程見圖1。

3.3.2 絮凝劑的選擇

本試驗用無機絮凝劑聚合鋁和有機絮凝劑聚丙烯酰胺對含油污泥分別進行絮凝試驗，相對分子質量 PAM3＞PAM2＞PAM1＞聚合鋁，試驗結果見表1。

表1 絮凝劑篩選結果

由表1可知，陽離子絮凝劑好于陰離子絮凝劑，這是因為陽離子能中和含油污泥膠體表面所帶的負電荷，使體系脫穩。有機高分子絮凝劑的絮凝效果要好于無機絮凝劑，是因為相對分子質量增大，分子鏈增長，有利于對膠體顆粒的捕集和橋連。但分子鏈太長，也不利于對膠體顆粒的網捕和吸附[6]。

3.3.3 絮凝劑投加濃度

投加絮凝劑的溶質濃度太大，絮凝劑在污泥中的分散效果明顯降低，不利于撲俘粒子；而濃度太小又會使絮凝速度減慢而導致絮凝劑的用量增加，從而增加離心機的容積負荷。經反復試驗，確定投加絮凝劑的溶質濃度以0.2%～0.3%為宜。

3.3.4 絮凝劑的投加量

絮凝劑的投加一定要有準確的可調手段。投加量小起不到作用，絮凝效果差，而投加量大一方面造成浪費，另一方面加藥量超過一定的限度會形成反膠體，使介質無法分離。絮凝劑主要是通過架橋和電中和產生作用。當絮凝劑用量過大時，會產生兩個副作用：一是使電荷中和過量而逆轉；二是對膠粒表面產生保護作用。所以在生產過程中選用流量可調的計量泵，并在藥泵的出口安裝小流量流量表進行準確投加是必要的。藥劑投加量與離心機入口含油污泥的固含量有關。如果油泥固含量較高，藥劑投加量較大；如果油泥固含量較低，藥劑投加量較小。藥劑的投加量是否合適，在其他條件不變的情況下，主要根據出口泥餅含水率（一般在70%～80%）的高低和濾液固含量的濃度確定。藥劑投加量一般控制在300～500 L/h。

3.3.5 使用化學藥劑調質

本實驗向含油污泥中投加脫水劑，破壞含油污泥中膠體的穩定性，使水、固、油三相有效分離，提高離心效果。在保證藥劑的投加不增加離心機的容積負荷前提下，確定投加量為100～200 L/h為最佳。

3.4 離心機參數的選擇

3.4.1 轉筒轉數

根據離心機的工作原理，一般情況下，轉速越高分離效果越好，濾餅越干，濾后液越清，軸功率也越大。但并不是轉速越高越好，對于易沉降的介質，轉速越高，軸功率越大,容易引起固料來不及推出，造成物料堵塞；對于不易沉降的含油污泥，轉速高到一定數值后，會出現分離效果下降，產泥量減少，濾液中固含量上升的現象。主要因為油泥通過絮凝劑作用而凝結成的膠合物不很穩定，在一定的外力作用下又會分開。因為含油污泥內部包含由架橋作用和范德華力牽引而成的兩部分——高分子絮凝劑和含油較高的膠粒。雖然作為整體后，其綜合密度略大于油水混合物，然而作為內部個體，含油較高的膠粒的密度小于高分子絮凝劑的密度，因此，隨著離心機轉速增大，含油較高的膠粒和高分子絮凝劑的密度差引起的離心力隨之增大，當該離心力大于相對穩定的膠合物內部兩組成之間的架橋作用和范德華力合力時，絮凝作用失敗，膠合物穩定系統被破壞，因而出現分離效果下降，產泥量減少的現象[7]。從表1可知，在靜置時間相同的情況下，PAM2比其他絮凝劑效果要好，故選擇作為離心試驗的絮凝劑，同時做空白試驗。經試驗發現只有當離心的轉速在2 000 r/min以上時污泥絮體才能形成明顯的固液分層現象。測定轉速在2 000、2 500及3 000 r/min時絮凝體系的固液分離情況，結果見圖2，可以看出，3條曲線的斜率依次增大，這表明分離效率隨著轉速的增大而顯著提高。

3.4.2 差轉數

差轉速的大小主要取決于離心機所需排渣量的大小，污泥脫水時，離心機差轉速不能過高，因為差轉速過高時，由于轉鼓內流體的撓動加快會增大流體對濕沉渣的沖刷，增大分離液中的含固量，降低固體回收率從而影響分離效果。差轉速過低又會明顯降低螺旋的輸送效率，使差速器受到的扭矩過大損壞差速器。由于含油污泥黏度大，固液難分離，和絮凝劑反應時間長，因此差轉速不宜過大。試驗研究證明，用于含油污泥脫水時，離心機的差轉速以3～5 r/min為宜。

3.4.3 離心機處理量

離心機的處理量是指能達到分離要求的最大的進機流量。當進料流量過大時，離心機轉鼓內的渣層增厚，沉渣層表面松散的微粒容易被沖刷，從而明顯降低分離效果。