含油污泥干化處理與綜合利用工程
行業(yè)動態(tài)
1 工程概況
油田和石化公司的廢水處理系統以及原油生產儲運系統會產生大量污泥，包括隔油池和浮選池底泥、浮選池浮渣及剩余活性污泥等，統稱“三泥”，目前我國每年產生的三泥總量達500余萬t。
某石化公司現有廢水處理站流程為隔油→浮選→A/O生化處理，設計處理能力為600m3/h，三泥產量約為6.5萬m3/a，約180m3/d，含水率為97%～99%?，F有污泥處理工藝流程為污泥干化池→濃縮罐→壓濾機，現有主要污泥處理設施為1座1800m3污泥干化池（12格），2座80m3污泥濃縮罐，1臺污泥壓濾機。由于廢水處理站長期超負荷運行，污泥池已積累大量油泥。主要原因是廢水站污油收集不當，污泥處理工藝設備老舊、處理能力不足，并缺少最終的無害化處理措施等。目前濃縮罐和壓濾機基本處于停運狀態(tài)，主要靠污泥池自然蒸發(fā)作用實現污泥減量化，效果較差，污泥排放壓力越來越大。
為解決以上污泥處理問題，需對現有污泥處理系統進行改擴建，采用流程:三泥→重力濃縮罐→離心脫水機→螺旋輸送機→超熱蒸汽噴射干化裝置→外運摻煤進燃煤鍋爐焚燒。
污泥濃縮罐的設計處理能力200m3/d，離心脫水機的設計處理能力為20m3/h，干化裝置的設計規(guī)模為600kg/h。
該地區(qū)極端最低和最高氣溫為-37.8℃和36.3C，主導風向為西南風，冬季為西北風，年平均風速3.5m/s，最大風速18.7m/s。年平均相對濕度63%。年平均氣壓99.8kPa，年平均降水量441.4mm，年平均無霜期134～142d，年平均蒸發(fā)量1683.7mm。該地區(qū)土質為細砂、粉砂和中砂，標準地基強度為100kPa，最大凍土深度1.8m。
2 主要構筑物及設備
2.1 污泥濃縮罐
2座，鋼制錐底，尺寸Φ7m×8.1m，有效容積200m3，SRT2d，污泥固體負荷為50kg/（m2·d），設計進泥含水率97%～99%，設計出泥含水率96%～98%，體積可減少50%。為確保污泥濃縮罐正常運行，罐內設加熱盤管，罐外保溫。進泥口設在罐上部，罐內設有導流筒，出泥管道設在罐底。
2.2 離心脫水機
2臺，處理規(guī)模20m3/h，污泥經自然沉降濃縮后，經污泥提升泵提升，進入離心脫水機進行脫水，脫水后泥餅含水率為75%～80%。在進離心機前投加絮凝劑，在污泥提升泵吸泥口設置粉碎切割機。
2.3 超熱蒸汽噴射干化裝置
污泥的干化常采用焚燒技術、焦化處理、微波法、熱解吸、熱脫附法、調質脫水、高溫處理、作為輔助燃料燒磚等。脫水后污泥焚燒技術的主要缺點是由于含水率在60%以上，含有輕質烴類，能耗和處理成本高、容易造成廢氣污染等，必須建造合適的尾氣凈化裝置及熱回收裝置；由于運行成本過高，國內石化企業(yè)的焚燒裝置多處于停產狀態(tài)。焦化處理要求污泥的含油量必須達到50%以上，才能和焦化原料油按一定比例處理，該方法無法大規(guī)模推廣，需進一步研究。微波法、熱解吸、熱脫附法等方法也僅限于研究階段，沒有工業(yè)應用實踐。而脫水后污泥用作磚瓦廠燒磚也存在一定的安全隱患和環(huán)境風險。
本工程離心脫水后的泥餅加入進料斗后，在螺旋送料器作用下進入超熱蒸汽噴射干化處理室，600℃的超高溫蒸汽經特制噴嘴高速噴出粉碎污泥，油分和水分同時被蒸發(fā)出來，被粉碎的細小顆粒連同蒸汽一起進入氣旋室，在旋流作用下實現蒸汽與固體顆粒的分離，固體顆粒呈粉末狀直接進入回收槽，可直接移入熱電廠煤粉中一起灼燒處理。蒸汽進入油水分離槽，經冷卻后實現油水分離，原油可直接回收。
2007年5月該技術已經在新疆某石化公司應用并投產，目前運行正常。
2.4 循環(huán)冷卻水系統
為實現高溫含油廢水的分離回收，需設1套循環(huán)冷卻水系統。設置了1臺密閉式逆流玻璃鋼冷卻塔，Q=100m3/h，配套2臺循環(huán)水泵，Q=100m3/h，H=20m，N=11kW，1用1備。為確保冷卻塔在冬季的正常運行，要求冷卻塔設有化冰管，并設有放空管?？紤]防止滋生細菌和減緩腐蝕，冷卻塔選擇密閉式，并設有緩蝕、殺菌加藥系統。
2.5 加藥調質裝置
1套，包括1套投加和儲配藥劑箱，2臺加藥泵（Q=2m3/h，H=60m，N=1.5kW）。根據試驗結果和新疆某石化公司的應用經驗，投加有機絮凝劑CPA，投加量為100～150mg/L；藥劑投加點設在離心脫水機或濃縮罐進泥口。確定最佳反應溫度為40℃，最佳pH為7。使用與離心機配套的加藥裝置就可以達到藥劑與污泥混合的要求，無需再增加攪拌裝置。
2.6 污泥池和干粉堆放場
污泥池1座，半地下鋼筋混凝土結構，尺寸6m×6m×2.5m，地上高0.5m，有效容積80m3，進泥端頂部設有玻璃鋼格柵板，用于攔截污泥中的較大污物；在出泥端設有集泥坑，池底設有0.01的坡度，坑內設有2臺潛污泵。
干粉堆放場1座，地上式，有效容積40m3，用于堆放不能及時外運的干粉，堆放場設有防雨棚。
2.7 干粉摻煤進燃煤鍋爐焚燒的綜合利用
經超熱蒸汽噴射處理后干粉中含油量<1%，已不屬于含油固體廢物，不存在安全隱患，可直接摻入型煤進鍋爐焚燒。進行焚燒的干化油泥必須滿足以下條件:①殘渣中含水率應<20%；②殘渣中含油量不應超過5%，并且經碾壓、撞擊不結成餅狀；③脫除易揮發(fā)烴類；④低含硫量。蒸汽噴射處理后的干泥粉含水率<20%，含油量可控制在<1%，最低可降到0.08%，并且均為不易揮發(fā)的重組分，干泥呈細粉末狀，可以滿足上述要求。根據新疆某石化運行經驗，產生的干粉熱值在3600kcal/kg（1cal=4.1868J），相當于劣質煤，所以摻入干泥粉對煤的熱值不會有太大的影響。
2.8 污泥惡臭治理技術
三泥處理系統惡臭源是濃泥池和污泥干化間，造成惡臭的主要組分為有機及無機硫化物、揮發(fā)性酚類等。濃泥池通氣管接至脫臭塔，呼出氣體經過脫臭塔床層催化劑吸附脫臭后放空。
干化處理間在干化裝置進料斗設置密封蓋，蓋頂開孔，用軟管將氣體引至室外脫臭塔，脫臭后放空。脫臭塔考慮冷凝水的排除。
3 技術特點
（1）成熟技術與新技術相結合。離心脫水工藝技術成熟，改擴建后，采用高效的離心脫水機，并投加合適的脫水藥劑，離心脫水后濃泥的含水率可降至75%左右。干化處理部分采用國際先進的含油污泥超熱蒸汽處理技術，該技術為美國專利技術，已成功應用于殼牌石油公司和馬來西亞石油公司的油泥處理，國內已成功應用于新疆某石化公司污泥處理工程，并積累了一些經驗。該設備具有處理效果好、設備小巧、能耗低、回收油質純凈等優(yōu)點。
（2）各工藝相對獨立，方便運行管理。各處理工藝既連續(xù)，又可相對獨立，各工藝及構筑物間設有跨越管線或進、出料口，保證污泥既可以全流程處理，由含水率97%～99%的液態(tài)直接變?yōu)榉勰罟虘B(tài)，又可只進行濃縮或離心脫水處理。同時，干化工藝段既可以承接經離心脫水后的濃泥，也可以承接外運來的含水率95%～97%的罐底泥?？梢苑奖阏{整流程，便于運行管理。
（3）充分利用現有設施和有利條件，實現固體和液體廢棄物的零排放。污泥綜合處理工程建在原污泥站內，干化裝置與離心脫水設施緊鄰，便于濃縮污泥的運輸。污泥站內現有電力、供水、消防及蒸汽管道等設施均可利用，濃泥脫水、干化處理過程中排出的含油廢水排入現有回收水系統，輸回廢水處理站循環(huán)處理。
4 技術經濟分析
本工程按含水率為98%的污泥計算，污泥設計規(guī)模為200m3/d，工程投資約為2600萬元。
運行費用包括動力費、藥劑費、水電費、蒸汽費、燃油費、工資福利費。動力消耗1kWh/t濕泥，電價按0.5元/（kW·h）計，則電費為0.5元/t，按運行335d/a計，則動力費為3.5萬元/a；處理單位污泥的藥劑費5元/m3（藥劑費1000元/d），藥劑費為36.5萬元/a；蒸汽耗量15t/d，蒸汽單價60元/t，蒸汽費33萬元/a；清水消耗20m3/d，水價按2.17元/m3計，則水費為1.6萬元/a；干化后污泥（含水率<20%）單位燃油消耗12L/t，干化后污泥量14.4t/d，燃油消耗為172.8L/d，單價5.3元/L，燃油費為33.5萬元/a；設計定員10人，人均工資福利費3萬元/a，則工資福利費30萬元/a。
綜上所述，運行費用為138.1萬元/a，處理成本18.9元/t濕泥。
5 結論
隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴格和完善，含油污泥無害化、清潔化、資源化處理技術將成為污泥處理技術發(fā)展的必然趨勢。根據運行現狀，采用離心脫水后進行超熱蒸汽干化的高溫處理技術，取得了較好的效果，具有顯著的經濟效益、社會和環(huán)境效益。
