槳葉式干燥機干化含油污泥工藝研究
行業(yè)動態(tài)
1 引言
隨著社會經(jīng)濟的日益發(fā)展，我國對環(huán)保要求日趨嚴格，石油化工污泥處理處置技術的研究越來越重要。目前，國內(nèi)外的研究人員對含油污泥的處理進行了廣泛研究，主要的處理方法有溶劑萃取法、焚燒處理法、固化法、生物處理法等。這些處理方法各有優(yōu)缺點，但出于與我國人多地少的現(xiàn)實，在減小污泥體積方面，焚燒法具有一定的優(yōu)勢。對于含水量高的含油污泥，為了進行焚燒處理而不額外添加燃料，需要對其進行干化處理以提高熱值，同時減小體積。目前，含油污泥的干化技術包括超聲預處理法、污泥調(diào)質(zhì)法、水熱處理法、接觸式熱干化法和間接接觸熱干化法，相對于前面幾種方法，間接接觸熱干化法具有熱效率高、尾氣排放量低和設備工藝簡單等優(yōu)點，而槳葉式干燥機作為一種高效的間接接觸干燥設備，因具有結構緊湊、占地面積小、熱量利用率高和有自凈能力等特點，而適用于含油污泥的干化處理。因此本文結合現(xiàn)有設備和處理污泥的特點，利用槳葉式干燥機對含油污泥進行干化處理，研究不同操作條件對污泥含水率、污泥熱值和產(chǎn)生廢水COD含量的影響，以期對含油污泥干化工藝的應用提供一定的參考。
2 材料與方法
2.1 試驗樣品
本研究的試驗對象為廣西沿海某煉油廠污水處理廠產(chǎn)生的含油污泥，含水率高（77.6%），熱值很低，無法點燃，而經(jīng)過徹底干燥后具有較高的熱值。
2.2 處理方法
含油污泥的處理工藝流程：以鍋爐蒸汽作為熱源，利用槳葉干燥機對含油污泥進行間接加熱，使污泥脫水干化。干化后的污泥袋裝儲存，可作為鍋爐燃料。干化過程中產(chǎn)生的氣體經(jīng)過冷卻洗滌塔，不能冷凝的氣體作為燃料送到焚燒系統(tǒng)進行焚燒處理，而凝結的污水經(jīng)過油水分離系統(tǒng)回收其中的粗油，水相則送往污水處理系統(tǒng)進行處理。
在整個流程中關鍵的工序是干化機對油泥的干化，因此考查蒸汽溫度、干化時間、油泥供給量等參數(shù)對干化效果的影響，以確定較佳的工藝條件。
2.3 試驗設備
本試驗所采用的槳葉式干燥機的換熱面積為3㎡，有效容積0.06m3，轉(zhuǎn)速范圍15～30r/min，熱源為該危險廢物處置中心焚燒系統(tǒng)的余熱鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽。
2.4 分析方法
污泥含水率利用稱重法測定，使用恒溫干燥箱將污泥樣品在105℃條件下干燥6h以上，然后進行稱重，計算含水率。污泥熱值采用上海密通XRY-1A型氧彈熱量計，根據(jù)GB/T 213-2008《煤的發(fā)熱量測定方法》進行測定。重金屬含量采用賽默飛世爾ICAP-Qc型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測定。廢水COD值采用5B-3快速COD測量儀測定。
3 結果與討論
3.1 蒸汽溫度對出料含水率和污泥熱值的影響
溫度升高能提高水分的蒸發(fā)速率，從而提高脫水污泥的熱值，但同時也會導致更多的有機物揮發(fā)，在一定程度上造成干化后污泥熱值的降低，因此需要綜合考慮脫水和有機物揮發(fā)兩方面的因素，以確定合適的干化溫度。通過控制飽和蒸汽的壓力來調(diào)節(jié)蒸汽的溫度，考察溫度對出料含水率和熱值的影響。試驗中污泥在干燥機內(nèi)的停留時間為30min，污泥供給量為50kg/h，溫度范圍為120～200℃。
在120～180℃的溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，出料含水率的下降幅度有增大的趨勢，干化后的含水率從120℃時的45%下降至180℃時的30%。溫度的升高一方面增加水分蒸發(fā)的速率，另一方面有利于污泥中微生物細胞的破裂以及有機物的分解釋放出結合水。當溫度超過180℃時，污泥含水率下降幅度減緩，這其中的原因可能有：
①污泥中剩余的水分與污泥中有機物結合緊密，難以脫除。
②溫度過高導致了有機物的加速分解，造成污泥整體質(zhì)量的下降，也會造成含水率下降幅度減緩。
隨著蒸汽溫度的升高，含水率的降低，出料的熱值也相應的升高。當溫度小于180℃時，出料熱值隨溫度升高呈近似線性的增加，從120℃時的3501kcal/kg增加到180℃時的4250kcal/kg，增加幅度為21.4%，而當溫度達到200℃時，污泥熱值有所降低。這說明溫度超過180℃后有機物的揮發(fā)量增大，導致了出料的熱值損失。當溫度超過180℃時廢水的COD急劇升高，說明在這一溫度范圍內(nèi)污泥中的油類物質(zhì)開始快速的揮發(fā)，經(jīng)過冷凝進入廢水中。綜合考慮出料的熱值、提高溫度和廢水處理的成本，將蒸汽溫度確定為180℃。
3.2 干化時間對出料含水率的影響
在確定了蒸汽溫度條件下，通過改變干燥機的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)干化時間，考察干化時間對含油污泥脫水率的影響。試驗蒸汽溫度為180℃，污泥供給量為50kg/h，干化時間為10～35min。當干化時間從10min延長到20min，污泥的含水率下降明顯，而當干化時間達到25min后，污泥含水率下降到30%，再延長干化時間對含水率沒有明顯的影響。這表明在試驗的溫度條件下，干燥25min基本上能夠去除游離以及部分結合的水分，而余下的水分與污泥結合緊密，在本試驗溫度下無法在短時間內(nèi)去除。從上一節(jié)的結果可知，當含水率達到30%時，出料的熱值已達到較高水平，因此干燥時間為25min時可以獲得較理想的結果。
3.3 含油污泥供給量對出料含水率的影響
在確定了蒸汽溫度為180℃，干燥時間為25min的條件下，設定污泥供給量分別為40、50、60、70和80kg/h，測定供給量對出料含水率的影響。在污泥供給量不超過60kg/h時，出料的含水率基本維持在30%左右，而當供給量超過60kg/h時，污泥含水率急劇升高。這是由于干燥機的其他運行參數(shù)不變，所供給的熱量也不變，因此當處理量增加時，單位質(zhì)量污泥所獲得的熱量降低。另外，增加污泥處理量，必然提高了干燥機內(nèi)部污泥的壓實程度，這也不利于熱量的傳遞，影響水分的脫除。因此根據(jù)試驗結果，確定含油污泥供給量為60kg/h。
3.4 干化廢水的處理
在含油污泥干化過程中熱量使水分蒸發(fā)，其中伴隨著一些有機物的揮發(fā)，揮發(fā)出來的氣體經(jīng)過冷凝，形成廢水排出，而不凝的氣體則進入焚燒系統(tǒng)進行焚燒。本試驗中經(jīng)冷卻排出的廢水含油量在500mg/L左右，COD約為4000mg/L。利用該危險廢物處置中心的陶瓷膜過濾系統(tǒng)，可以將廢水中的油類進行回收，膜過濾后的廢水COD下降到500mg/L，可以排入該中心的污水站進行處理，處理結果達到《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996）一級標準。
4 結論
以飽和蒸汽作為熱源，通過槳葉式干燥機干化處理煉油廠的含油污泥試驗研究，得出一下結論：
（1）蒸汽溫度升高能夠有效降低污泥含水率，同時提高干化污泥的熱值。當溫度超過180℃后，污泥含水率下降幅度降低，熱值有減小趨勢，同時廢水COD濃度增大。說明溫度過高導致有機物揮發(fā)速率增大，污泥熱值減少，因此確定蒸汽溫度為180℃。
（2）干化時間達到25min時，污泥含水率下降到30%，繼續(xù)延長干化時間，含水率下降不明顯。
（3）供給量對干化污泥含水率影響顯著，本試驗中確定的污泥供給量為60kg/h。
（4）干化產(chǎn)生的廢水含油量較高，經(jīng)過陶瓷膜過濾回收油分后，廢水的COD從4000mg/L下降到500mg/L，可以排入污水站進行處理。
