煉油污水處理場油泥干化處理技術應用

徐斌

（中國石化九江分公司，江西九江 332004）

煉油廠在石油加工及污水處理過程中產生大量的含油污泥[1]，主要來自污水調節罐、隔油池、浮選池及生化池等[2]，這些含油污泥一般含有烴類化合物、苯系物、酚類化合物、蒽類化合物等，并散發惡臭氣味[3]，因其乳化充分，黏度較大，屬于較穩定的多相體系，處理難度非常大[4]。近年來，隨著環保要求日益嚴格，油泥已被列入《國家危險廢物名錄》，對含油污泥的處置提出了更高要求。

某煉油廠新建一套三泥處理裝置，采用“酸化破乳除油＋雙向剪切楔形扇面葉片式污泥干化技術”，運行效果良好，可為煉油企業油泥處理提供工程借鑒。

1 裝置概況

某煉油廠污水處理場設計處理能力1 000 m3/h，污泥分為含油污泥（罐底油泥、浮渣）和剩余活性污泥，含油污泥的設計處理規模為3.33 t/h，剩余活性污泥的設計處理規模為1.73 t/h，合計共5.06 t/h。污泥分別經過儲存、濃縮處理，含水率降至98%以內，經離心脫水處理后的污泥含水率達到85%，污泥量為0.675 t/h，送入污泥干化設施進一步處理，干化機設計處理規模為0.675 t/h，最大處理規模為1.0 t/h。污泥經干化處理后，設計含水率下降至25%～40%（平均30%）。

2 技術原理及特點

2.1 技術原理

含油污泥在pH 值為1 ～3 的條件下具有較好的破乳除油效果[5]，采用油泥酸化破乳除油技術，以98%的濃硫酸作為破乳劑，對油泥中的污油進行破乳分離后，油泥分離器底部的泥、水混合物排入后續的調理器中，向調理器中投加燒堿，利用油泥分離液中高價金屬離子反應時產生的混凝作用，對污泥進行混凝調理，再經重力濃縮、離心脫水，送入“雙向剪切楔形扇面葉片式污泥干燥機”干化處理。該干燥機是一種間接加熱低速攪拌型干燥機，設備內部有兩根空心轉動軸，空心軸上密集并聯排列著楔形扇面中空葉片，軸體相對轉動，利用角速度相同而線速度不同的原理巧妙地達到了軸體上污泥的自清理作用，最大限度地防止了污泥干化過程中的“抱軸”現象，以最快速度使得污泥在干化過程中迅速沖過“膠粘化相區域”。同時巧妙的結構使得污泥在干化過程中達到了雙向剪切狀態，夾套式殼體結構使得污泥在機器內部各個界面均勻受熱，軸體轉動，污泥在設備內不斷翻騰，受熱面不斷翻新，從而大大提高了設備的蒸發效率，達到污泥干化目的。

2.2 工藝流程

含油污泥經過油泥濃縮罐濃縮脫水后，進入油泥分離器破乳除油，除油后的油泥進入污泥調理器調整pH 值至中性，然后進入泥水分離器；剩余活性污泥經過污泥濃縮罐濃縮脫水后直接進入泥水分離器。經泥水分離器濃縮后的三泥通過給料泵送入離心脫水機，離心脫水處理后的污泥在重力作用下排入污泥罐中暫存，然后用泵將脫水后的三泥送入污泥干燥機進行干化，干化污泥儲存于干泥倉，用車轉運外委處置。

污泥干燥機運行過程中產生的尾氣經洗氣塔洗滌，利用軸流式風機抽至污水處理場尾氣處理設施處理。污泥濃縮脫水、離心脫水及洗氣塔洗氣水均經收集后送至污水處理裝置處理。工藝流程見圖1。

2.3 技術特點

1）采用價格較低的濃硫酸控制含油污泥的pH值為1～3，對含油污泥進行破乳除油，破乳除油效果好，運行成本低。

圖1 三泥處理裝置工藝流程

2）污泥干燥機采用低溫、低轉速方式，相對于其他熱干化機節約能源。

3）采用低壓飽和水蒸氣作為熱源，將干化處理過程的溫度控制在160℃以下的安全范圍內。

4）采用低壓氮氣對干燥機進行吹掃，控制干燥機內部氧含量低于2.5%，確保裝置安全運行，同時可順利排出污泥干化過程中所產生的水蒸氣。

5）污泥泵采用變頻調節，可根據出料含水率調整污泥進料量，確保干化處理效果。

6）干燥機所排干泥經冷卻螺旋降溫至45℃以下，輸送至干泥倉暫存，并在干泥倉設置氮封。

7）干燥機出料呈顆粒狀或小片狀固體物，采用鎖氣閥控制出料，可防止空氣進入干化筒內。

8）干化處理過程中所排出的氣體溫度在95～120℃之間，主要組成為水蒸氣，另有少量輕油氣。用風機將干化排氣抽吸至洗氣塔中，使干化筒呈微負壓，阻止空氣從排濕管線上進入干化筒內。采用回用水對排出的氣體進行洗氣和冷凝處理，洗氣水排至污水處理場處理。

3 裝置運行情況及處理效果

3.1 主要運行工藝參數及處理效果

裝置主要運行工藝參數見表1。經試運及調整，該污泥干化系統達到穩定運行狀態，為摸索該系統經濟技術參數，對該系統全流程開展了72 h連續運行標定，具體標定數據如表2～4所示。

由表2、3、4數據可知，該三泥處理裝置采用酸化破乳除油的方法在油泥分離器中分離出污油，實現了污油的有效回收。裝置標定期間，油泥平均進料量為2.8 t/h，原料油泥平均含油率為5.55%，污油平均回收率為91.67%，油泥處理的資源化效果顯著。

剩余活性污泥與預處理后的油泥一并進入泥水分離器進行處理，大量的游離水從泥水分離器頂部連續溢流出裝置，底部濃縮污泥進一步脫水濃縮，含固率提高，使得進入離心脫水處理的污泥量減少，離心脫水污泥含水率達到70%，較常規污泥處理方法80%～85%的含水率低出許多。干化污泥含水率基本保持在15%以下，減量化效果顯著。

表1 主要運行工藝參數

污泥干燥機采用低壓飽和水蒸氣作為熱源，干化處理過程的最高溫度控制在160℃以下；同時通入低壓氮氣以控制干化機內氧含量，保證干化機內氧含量始終保持在1%以下，保證了干燥機安全運行。

3.2 裝置運行中出現的問題及優化措施

1）排濕尾氣風量波動大

原因分析：在污泥干燥機開車初期，因設計原因，只在尾氣風機出口最近的管線“爬坡”點設置了排凝點，而在尾氣進入處理設施前還有“爬坡”點，尾氣中含有大量水蒸氣，經長管線輸送，在管線中冷凝，形成水柱，導致排濕尾氣遇阻，風量波動大。

表2 標定期間主要操作參數

解決措施：在每個尾氣管線“爬坡”點處開口，設置排凝點，確保冷凝液順利排出。

表3 系統進/出料量

表4 標定期間分析檢測結果

2）低壓蒸汽系統帶液量大

原因分析：因污泥干燥機蒸汽使用點是全廠最末端，蒸汽在使用過程中將冷凝液帶至干燥機蒸汽入口，且不同時間點冷凝液情況不一樣，白天氣溫高時蒸汽冷凝液較少，但凌晨氣溫低時蒸汽冷凝液量大，從而影響污泥干化效果，使污泥干燥機無法達到最佳的處理量。

解決措施：在污泥干燥機入口蒸汽管線上增設疏水器，并在其出口蒸汽管線上增設冷凝液排放口，每天定期排放冷凝液，確保蒸汽溫度正常。

3）干燥機至洗氣塔入口尾氣管線堵塞

原因分析：在污泥干燥機運行過程中，污泥中的水分因受熱蒸發，經尾氣風機排出。尾氣風機出口風量越大，洗氣塔入口負壓越低，干燥機內污泥顆粒越容易隨尾氣帶出，并在尾氣管線中沉積，導致尾氣管線堵塞。尾氣管線堵塞時，干燥機內的水蒸氣無法順利外排，對干燥機的干化效果影響很大，并且容易造成干燥機出泥成塊，進而影響機械部件的損壞。

解決措施：

1）調整尾氣風機排氣風量和入口負壓，將尾氣風機排氣風量控制在500～700 m3/h、尾氣風機入口負壓控制在-0.15～-0.1 kPa，防止尾氣風機抽力過大，減少干燥機內部污泥顆粒抽至尾氣管線。

2）在容易堵塞的管線上增加氮氣反吹掃管線，每天定期吹掃，防止污泥顆粒在橫管段過快沉積。

3）用便攜式測溫儀對尾氣管線定點測溫，從而對尾氣管線內沉積的污泥進行定期清理。

4 經濟效益分析

由表5可知，油泥破乳除油運行費用約為34.94元/t 油泥，污泥離心脫水運行費用約為29.6 元/t 污泥，干化運行費用約為99.83 元/t 污泥，故含水率為98%以上的油泥經濃縮脫水、破乳除油、離心脫水，干化至含水率為13.33%所需的運行總費用為164.37 元/t 污泥（不含設備折舊及人工費），按2 800元/t干化污泥外委處置，每噸含水率為98%的油泥干化至含水率為13.33%的運行費用及外委處置費用共228.98元。

該三泥處理裝置投運前，含水率為98%的三泥經離心機脫水后含水率降為85%，并以2 800元/t外委處置，每噸含水率為98%的三泥離心脫水及外委處置費用共402.93元（不含設備折舊及人工費）。

故三泥處理裝置投運后，含水率為98%的三泥處理費用約下降173.95 元/t，實現了油泥減量化、低成本處理。

5 結論

1）采用油泥酸化破乳除油技術，在油泥分離器上部分離出污油，實現了污油的有效回收。裝置標定期間，油泥平均進料量為2.8 t/h，原料油泥平均含油率為5.55%，污油平均回收率為91.67%，回收污油量為0.1425 t/h，油泥處理的資源化效果顯著。

表5 三泥處理裝置全流程運行費用

2）油泥經破乳除油、調理和濃縮處理后，再進行離心脫水處理，可將脫水污泥含水率由傳統處理方法的80%～85%降至70%，經干化后油泥含水率降至15%以內，油泥減量化顯著。

3）該三泥處理裝置投運后，含水率為98%的三泥處理費用下降173.95元/t，按5.06 t/h三泥設計處理量計算，每年可節約近739萬元三泥處理費用，實現了污泥低成本處理。

4）“酸化破乳除油＋雙向剪切楔形扇面葉片式污泥干化技術”先進可靠、操作簡便，從污染的有效控制角度來說，是理想的污染治理技術，實現了油泥資源化、減量化及低成本處理，在油泥處理方面具有良好的應用前景。