石化含油污泥的離心分離技術(shù)
行業(yè)動(dòng)態(tài)
1 引言
錦西石化含油污泥主要來源于污水處理場和生產(chǎn)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(jī)物5%。含油污泥中的原油罐底泥的含油量高，可達(dá)到75%。如將其回?zé)捘軜O大的節(jié)約資源。然而由于其中含泥沙量高，裝置回?zé)掃^程中很容易堵塞塔盤，從而只能將其排放到下水，循環(huán)往復(fù)于污水處理系統(tǒng)中，增大了污水處理難度，而且造成油資源的浪費(fèi)。污水處理車間根據(jù)現(xiàn)有的工藝流程，采用離心分離技術(shù)，并運(yùn)用脫水劑對污泥進(jìn)行調(diào)質(zhì)，使含油污泥中的固體組分得到有效去除，從而使污油較大程度的回?zé)?，變廢為寶，實(shí)現(xiàn)含油污泥的資源化利用。
2 煉油廠含油污泥的特點(diǎn)及其危害
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，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(shí)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(lián)苯、二惡英、放射性核元素等難降解的有毒有害物質(zhì)。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。
3 含油污泥資源化利用的必然性
含油污泥處理與應(yīng)用是國內(nèi)外石油生產(chǎn)領(lǐng)域環(huán)境保護(hù)的重要內(nèi)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(huán)境質(zhì)量持續(xù)提高和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的一大難題。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國石油化工領(lǐng)域產(chǎn)生油泥量達(dá)（10～44）×104t/a。根據(jù)國家新排污標(biāo)準(zhǔn)，未經(jīng)處理的含油污泥排放收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為1000元/噸，這將大大增加企業(yè)的生產(chǎn)成本，同時(shí)石油煉制過程中所產(chǎn)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(zhì)，是國家明文規(guī)定的危險(xiǎn)廢物，含油污泥已被列入《國家危險(xiǎn)廢物目錄》中的含油廢物類，《國家清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》要求必須對含油污泥進(jìn)行無害化處理。含油污泥中富含大量烴類，實(shí)施油泥資源化符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方針和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求。
4 含油污泥的離心分離試驗(yàn)
4.1 試驗(yàn)原理
含油污泥通過離心機(jī)中心進(jìn)料管被引入轉(zhuǎn)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(zhuǎn)鼓內(nèi)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(nèi)環(huán)分離液層，從濾液管線排出，送往污油罐進(jìn)行加溫脫水，送裝置回?zé)?，從而完成污油回收的過程。
4.2 離心機(jī)原理
污泥懸浮顆粒在離心機(jī)內(nèi)的沉降速度和其粒徑的平方、粒徑和水相的密度差、離心機(jī)的離心因數(shù)成正比，而和污泥混合液的粘度成反比。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，要提高和保證離心分離效果，應(yīng)從增大污泥顆粒粒徑和密度，減少粘度，提高離心速度著手。
4.3 含油污泥的化學(xué)調(diào)質(zhì)
含油污泥的化學(xué)調(diào)質(zhì)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(zhì)，使高度分散的污泥顆粒、油珠或乳化油進(jìn)行電中和、網(wǎng)聯(lián)架橋，從而使污泥顆粒間發(fā)生凝聚，變成大顆粒以至大塊凝聚體，從而改善其固液分離性能。
4.3.1 加溫預(yù)處理
將儲(chǔ)存有含油污泥的污油儲(chǔ)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(tài)，進(jìn)行脫水操作。同時(shí)，通過加溫可降低石油烴類物質(zhì)的粘度，有利于油、水、固三相分離。
4.3.2 絮凝劑的選擇
該試驗(yàn)用無機(jī)絮凝劑聚合鋁和有機(jī)絮凝劑聚丙烯酰胺對含油污泥分別進(jìn)行絮凝試驗(yàn)，分子量PAM3＞PAM2＞PAM1＞聚合鋁，試驗(yàn)結(jié)果如下：
| 藥劑型號(hào) | 極性 | 質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%） | 用量（ml） | 靜止后液相體積（ml） | ||
5min | 10min | 15min | ||||
聚合鋁 | 陽性 | 0.25 | 100 | 80 | 100 | 110 |
PAM1 | 陰性 | 0.25 | 100 | 120 | 150 | 190 |
PAM2 | 陽性 | 0.25 | 100 | 200 | 220 | 250 |
PAM3 | 陽性 | 0.25 | 100 | 170 | 180 | 230 |
由上表可知，陽離子絮凝劑好于陰離子絮凝劑，這是因?yàn)殛栯x子能中和含油污泥膠體表面所帶的負(fù)電荷，使體系脫穩(wěn)。有機(jī)高分子絮凝劑的絮凝效果要好于無機(jī)絮凝劑，是因?yàn)榉肿恿吭龃?，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(wǎng)捕和吸附。
4.3.3 絮凝劑投加濃度
投加絮凝劑的溶質(zhì)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(huì)使絮凝速度減慢而導(dǎo)致絮凝劑的用量增加以及增加離心機(jī)的容積負(fù)荷。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，確定投加絮凝劑的溶質(zhì)濃度以0.2%～0.3%為宜。
4.3.4 絮凝劑的投加量
絮凝劑的投加一定要有準(zhǔn)確的可調(diào)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(fèi)，另一方面加藥量超過一定的限度會(huì)形成反膠體，使得介質(zhì)無法分離。絮凝劑主要是通過架橋和電中和產(chǎn)生作用。當(dāng)絮凝劑用量過大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)副作用：一是使電荷中和過量而逆轉(zhuǎn)；二是對膠粒表面產(chǎn)生保護(hù)作用。所以在生產(chǎn)過程中選用流量可調(diào)的計(jì)量泵，并在藥泵的出口安裝小流量流量表進(jìn)行準(zhǔn)確投加是必要的。藥劑投加量與離心機(jī)入口含油污泥的固含量有關(guān)。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(jù)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300～500L/h。
4.3.5 使用化學(xué)藥劑調(diào)質(zhì)
該實(shí)驗(yàn)向含油污泥中投加脫水劑，破壞含油污泥中膠體的穩(wěn)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(jī)容積負(fù)荷的前提下，確定投加量為100～200L/h為佳。
4.4 離心機(jī)參數(shù)的選擇
4.4.1 轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速
根據(jù)離心機(jī)的工作原理，一般情況下，轉(zhuǎn)速越高分離效果越好，濾餅越干，濾后液越清，軸功率亦越大。但并不是轉(zhuǎn)速越高越好，對于易沉降的介質(zhì)，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速高到一定的數(shù)值后，會(huì)出現(xiàn)分離效果下降，產(chǎn)泥量減少，濾液中固含量上升的現(xiàn)象。主要因?yàn)橛湍嗤ㄟ^絮凝劑作用而凝結(jié)成的膠合物不很穩(wěn)定，在一定的外力作用下又會(huì)分開。因?yàn)楹臀勰鄡?nèi)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，其終合密度略大于油水混合物，然而作為內(nèi)部個(gè)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(jī)轉(zhuǎn)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(dāng)該離心力大于相對穩(wěn)定的膠合物內(nèi)部兩組成之間的架橋作用和范德華力合力時(shí)，絮凝作用失敗，膠合物穩(wěn)定系統(tǒng)被破壞。因而出現(xiàn)分離效果下降，產(chǎn)泥量減少的現(xiàn)象。在靜置時(shí)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(yàn)的絮凝劑，同時(shí)做空白試驗(yàn)。經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)離心機(jī)的轉(zhuǎn)速在2000r/min以上時(shí)污泥絮體才能形成明顯的固液分層現(xiàn)象。測定轉(zhuǎn)速在2000、2500及3000r/min時(shí)絮凝體系的固液分離情況，測試表明分離效率隨著轉(zhuǎn)速的增大而顯著提高。
4.4.2 差轉(zhuǎn)速
差轉(zhuǎn)速的大小主要取決于離心機(jī)所需排渣量的大小，污泥脫水時(shí)，離心機(jī)差轉(zhuǎn)速不能過高，因?yàn)椴钷D(zhuǎn)速過高時(shí)，由于轉(zhuǎn)鼓內(nèi)流體的撓動(dòng)加快會(huì)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(zhuǎn)速過低又會(huì)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。由于含油污泥粘度大，固液難分離，和絮凝劑反應(yīng)時(shí)間長，因此差轉(zhuǎn)速不宜過大。試驗(yàn)研究證明，用于含油污泥脫水時(shí)，離心機(jī)的差轉(zhuǎn)速以3～5r/min為宜。
4.4.3 離心機(jī)處理量
離心機(jī)的處理量是指能達(dá)到分離要求的進(jìn)機(jī)流量。當(dāng)進(jìn)料流量過大時(shí)，離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)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。離心機(jī)油泥的固含量和處理油泥的量有較大的關(guān)系。離心機(jī)入口油泥固含量較高，雖然在一定程度上提高了離心機(jī)的處理量，但是必須選用較高的藥劑溶解濃度，不利于油泥與藥劑的快速混合，影響分離效果?？刂戚^低的油泥處理量，就可以選用較低的藥劑溶解濃度，有利于藥劑與油泥的快速混合，可以得到較好的分離效果。處理含油污泥時(shí)離心機(jī)處理量一般控制在3～5m3/h。
4.5 工藝參數(shù)確定
為保證達(dá)到處理效果的同時(shí)，又能節(jié)約成本，節(jié)省 水、電、蒸汽藥劑等，本試驗(yàn)確定了較佳的處理工藝參數(shù)，如下：
| 項(xiàng)目 | 指標(biāo) |
泥渣溫度（℃） | 70～75 |
進(jìn)料量（m3/h） | 3～5 |
絮凝劑濃度（%） | 0.25 |
絮凝劑量（L/h） | 350～450 |
脫水劑量（L/h） | 100 |
離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速（r/min） | 3265～3266 |
離心機(jī)差轉(zhuǎn)速（r/min） | 3～4 |
4.6 回收油品質(zhì)分析
離心機(jī)濾液線流出的分離液（污油）送往裝置回?zé)?，該污油?jīng)濾液線送往集油井，再經(jīng)泵揀到污油罐進(jìn)行加溫脫水?；厥沼筒蓸臃治鰯?shù)據(jù)如下：
| 樣品編號(hào) | 含油率（%） | 含水率（%） | 灰分（%） |
1 | 90.3 | 8.97 | 0.73 |
2 | 88.6 | 10.92 | 0.48 |
3 | 90.2 | 9.36 | 0.44 |
4 | 87.2 | 12.28 | 0.52 |
5 | 85.4 | 14.21 | 0.39 |
平均值 | 88.34 | 11.15 | 0.51 |
5 結(jié)論
（1）通過對含油污泥進(jìn)行加溫，投加化學(xué)藥劑調(diào)質(zhì)等預(yù)處理，可有效降低含油污泥的粘性，從而實(shí)現(xiàn)固液快速分離。
（2）通過對含油污泥投加有機(jī)高分子絮凝劑，可使高度分散的污泥顆粒、油珠或乳化油進(jìn)行電中和、網(wǎng)聯(lián)架橋，使污泥顆粒間發(fā)生凝聚，從而改善其固液分離性能。
（3）經(jīng)過臥螺式兩相離心機(jī)處理過的含油污泥，分離液含油可達(dá)88%，可送往生產(chǎn)裝置回?zé)?，泥餅可進(jìn)行填埋或焚燒。
（4）錦西石化污水處理車間運(yùn)用離心分離技術(shù)處理含油污泥成功解決了長期困擾企業(yè)的高含泥污油無法回?zé)挼碾y題，實(shí)現(xiàn)污油回?zé)捈昂臀勰嗟馁Y源化利用，避免了企業(yè)資源浪費(fèi)和能源損失，在取得環(huán)境效益的同時(shí)，又產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。
