含油污泥脫水設(shè)備與技術(shù)
行業(yè)動態(tài)
石油開采、石油煉制、石油化工、油品貯運(yùn)、船舶航運(yùn)、車輛清洗、機(jī)械制造、食品加工等過程均會產(chǎn)生含油廢水，特別是石油開采、石油煉制行業(yè)排出大量的含油污水、含油污泥，據(jù)報道，僅中原油田含油污水總量為12×104m3/d、含油污泥總量為（0.9～1.44）×104m3/d。含油污泥主要產(chǎn)生于油田和煉油廠，如在原油脫水中，脫水罐、貯油罐和污油罐等底部存在大量含油污泥；在油田、煉油廠的污水處理場的隔油池、浮選池、曝氣池等也存在大量含油污泥。這些污泥的成分十分復(fù)雜，一般由水包油（O/W）、油包水（W/O）以及懸浮固體組成，且充分乳化，粘度較大，難以沉降。為了充分利用污水資源，穩(wěn)定污水處理（特別是石油采出水處理后回注，可以有效地保持油區(qū)地層壓力），保護(hù)生態(tài)環(huán)境。近年來，含油污水、含油污泥的處理備受關(guān)注，由此推動了含油污水處理、含油污泥脫水、除油設(shè)備及相關(guān)的處理技術(shù)的發(fā)展。
1 含油污泥及其處理工藝
含油污泥顆粒細(xì)小，呈絮凝體狀，密度差?。ㄓ?、水密度接近）、含水率高（一般在96%左右）、持水力強(qiáng)，且泥、油、水相互包裹在一起，又充分乳化，粘度較大，難以沉降。含油污泥穩(wěn)定性差，容易腐敗和產(chǎn)生惡臭，污染空氣環(huán)境。
Zall Jonathan等人曾分別研究過一般城市污水廠的污泥和含油污泥的過濾脫水性能。如測定了含油3%、含總懸浮固體4%的含油污泥（浮渣）和含總懸浮固體1%～2%的一般污泥的比阻和可壓縮性系數(shù)，證實含油污泥的比阻比一般污泥的大40倍，其可壓縮性系數(shù)大20倍。
另據(jù)文獻(xiàn)介紹，含油13.1%、含泥16.8%、含水70.1%的含油污泥的比阻為8.9×1014m/kg。由此可知，含油污泥屬難過濾性污泥，特別是不易實現(xiàn)油-水-泥的三相分離。
目前，含油污泥處理的主要工藝有以下幾種：
（1）濃縮-化學(xué)調(diào)節(jié)-脫水。
（2）濃縮-消化-化學(xué)調(diào)節(jié)-脫水。
（3）濃縮-消化-化學(xué)調(diào)節(jié)-脫水-壓制。
（4）濃縮-化學(xué)調(diào)節(jié)-脫水-焚燒。
（5）濃縮-消化-化學(xué)調(diào)節(jié)-脫水-焚燒。
（6）濃縮-化學(xué)調(diào)節(jié)-脫水-熔融。
可以看出，濃縮、化學(xué)調(diào)節(jié)和脫水3個處理單元是含油污泥處理系統(tǒng)必須的環(huán)節(jié)。
2 污泥的濃縮處理
無論是從脫水罐、貯油罐、污油罐等底部排出的含油污泥，還是從污水處理場的隔油池、浮選池、曝氣池等排出的含油污泥（浮渣），其含水率一般都在96%左右，體積很大，對污泥的處理、利用和運(yùn)輸造成很大困難。污泥濃縮的目的就是通過污泥增稠來降低污泥的含水率和減少污泥的體積，根據(jù)計算，污泥含水率從99%降至96%時，其體積減少為原來的1/4。這樣對機(jī)械脫水，可減少混凝劑的投加量及脫水設(shè)備數(shù)量，提高脫水效率。
污泥中游離水占70%，毛細(xì)水占20%，顆粒結(jié)合水和內(nèi)部結(jié)合水占10%。污泥濃縮主要去除游離水。污泥濃縮處理主要有以下的方法。
2.1 重力濃縮法
重力濃縮法是依靠污泥中固體物質(zhì)的重力作用進(jìn)行沉降與壓密，屬于自由沉降過程。其裝置如污泥濃縮池等。
2.2 氣浮濃縮法
氣浮濃縮法根據(jù)溶氣氣浮原理，通過壓力溶氣罐溶入過量空氣，然后突然減壓釋放出大量微小氣泡，并附在污泥顆粒周圍，使其密度減小而強(qiáng)制上浮，污泥在表層獲得濃縮。加壓溶氣氣浮法適用于相對密度接近于1的活性污泥。其裝置如氣浮池等。
2.3 離心濃縮法
離心濃縮法是利用污泥中固、液間的密度差，在離心力場或負(fù)壓力場作用下，固相顆粒受外力作用迅速沉降的原理進(jìn)行沉降的。其設(shè)備如離心機(jī)、旋流器等。
2.4 轉(zhuǎn)筒濃縮過濾
轉(zhuǎn)筒濃縮過濾裝置主要由絮凝反應(yīng)器、轉(zhuǎn)筒、上筒、濾網(wǎng)、機(jī)架、集水槽、傳動裝置和噴水器等組成。待處理污泥通過入口與絮凝劑一起進(jìn)入絮凝反應(yīng)器，由絮凝反應(yīng)器電機(jī)帶動攪拌器旋轉(zhuǎn)，使待處理污泥在絮凝劑的作用下得以充分凝集，然后通過進(jìn)料管進(jìn)入轉(zhuǎn)筒，轉(zhuǎn)筒外有濾網(wǎng)（一定時間噴水器對濾網(wǎng)進(jìn)行沖洗，以免濾網(wǎng)堵塞），中心軸上有螺旋葉片，由驅(qū)動電機(jī)帶動轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)可調(diào)），使得污泥在前進(jìn)的過程中得以逐漸濃縮，其間的濾液從濾液出口流出，經(jīng)濃縮后的污泥從濃縮液出口排出。與重力濃縮比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)：濃縮時間短，濃縮效率高，濃縮效果穩(wěn)定可靠，能夠得到比較穩(wěn)定的污泥濃度，適用濃度范圍大等。
3 含油污泥的脫水處理
含油污泥機(jī)械脫水前需進(jìn)行預(yù)處理。污泥脫水過程實際上是污泥的懸浮粒子群和水的相對運(yùn)動，而污泥的預(yù)處理則是通過一定手段調(diào)整固體粒子群的性狀和排列狀態(tài)，使之適合不同的脫水條件。
3.1 含油污泥的預(yù)處理
污泥的預(yù)處理主要是為了改善污泥的脫水性能，提高脫水設(shè)備的生產(chǎn)能力。
污泥的預(yù)處理方法有化學(xué)調(diào)節(jié)法、淘洗調(diào)節(jié)法等，主要采用化學(xué)調(diào)節(jié)法，即調(diào)質(zhì)。
化學(xué)調(diào)節(jié)法就是向污泥中投加混凝劑、助凝劑，使污泥中的懸浮微粒凝聚并順利進(jìn)行脫水。但對于含油污泥要實現(xiàn)油-水-固的三相分離，還必須投加表面活性劑、破乳劑、pH調(diào)節(jié)劑等使其中粘度大的吸附油解吸和破乳，使吸附油從污泥固體表面脫附及油-水脫附分離。
含油污泥化學(xué)調(diào)節(jié)法的選擇依據(jù)是：①含油污泥的性質(zhì)及特點(diǎn)；②使用的脫水機(jī)械的性能；③濾餅的后續(xù)處理方法。
據(jù)文獻(xiàn)報道，首先向含油污泥中投加硅藻土、石灰、飛灰等微細(xì)固體粉末作為調(diào)節(jié)劑，使易變形的含油污泥粒子形成有剛性的污泥骨架，使污泥呈毛細(xì)結(jié)構(gòu)，改善濾餅透氣性，且增加固液相間的密度差，改善脫水性能；也可采用部分濾餅回流到含油污泥中作為調(diào)節(jié)劑。
其次，投加絮凝劑和破乳劑（或表面活性劑）。絮凝劑分有機(jī)和無機(jī)兩大類。無機(jī)絮凝劑為Al2(SO4)3、PAC的絮凝效果較好，據(jù)有關(guān)研究表明，鐵鋁復(fù)鹽聚合物混凝劑比單鹽的鐵或鋁聚合物處理含油污泥效果更好；有機(jī)絮凝劑以陽離子聚丙烯酰胺（PAM）的絮凝效果較佳。但經(jīng)無機(jī)絮凝劑處理的含油污泥的過濾性能優(yōu)于有機(jī)絮凝劑處理的含油污泥，且脫水后含水率較低。有關(guān)試驗表明，有機(jī)、無機(jī)絮凝劑復(fù)合使用可減少用量，絮凝效率大大提高，經(jīng)復(fù)合絮凝劑處理后，可大大改善污泥的脫水過濾性能，降低濾餅含水率，在投加藥劑量相當(dāng)?shù)那疤嵯卤葐为?dú)使用效果好。
含油污泥的化學(xué)調(diào)節(jié)法必須在測試含油污泥性質(zhì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行。對含油量不小于10%的，宜用親水性表面活性劑，分離后水和固體在下層，油在上層；對含油量不大于4%的，宜用親油性表面活性劑，分離后含油固體在下層，水在上層。水層中均含有可溶性油和微乳化油。
3.2 含油污泥脫水處理
要使含油污泥的機(jī)械脫水效果好，應(yīng)根據(jù)具體情況選用污泥脫水機(jī)械和脫水系統(tǒng)，包括污泥物料性質(zhì)的測試、脫水機(jī)械及其參數(shù)的選擇等。機(jī)械脫水的一種方式是以過濾介質(zhì)（多孔性材料）兩面的壓力差作為推動力，使污泥中的水分強(qiáng)制通過過濾介質(zhì)（稱為濾液），固體顆粒被截留在介質(zhì)上（稱為濾餅），從而達(dá)到脫水的目的。造成壓力差推動力的方法主要有：依靠污泥自身厚度的靜壓力（如污泥干化場的滲透脫水）；在過濾介質(zhì)的一面造成負(fù)壓（如真空吸濾脫水）；加壓污泥把水分壓過過濾介質(zhì)（如壓濾脫水）；利用固液間的密度差，通過離心力使固液分離（如離心沉降脫水）。目前，應(yīng)用的含油污泥脫水處理主要有下面幾種。
3.2.1 真空過濾
真空過濾是用多孔過濾介質(zhì)截留懸浮物中的固體顆粒，在介質(zhì)表面形成濾餅，濾餅一經(jīng)形成就成為后進(jìn)入懸浮液的過濾介質(zhì)。真空過濾機(jī)雖然設(shè)計簡單、使用范圍廣，受力情況簡單，能連續(xù)生產(chǎn)，但其真空推動力較低，過濾速率不高，濾渣含濕量較高，對含油污水通過浮選工藝產(chǎn)生的浮渣不能正常使用，且介質(zhì)易被油污染，介質(zhì)用清水清洗再生造成二次污染及增加單位處理成本。真空過濾的主要設(shè)備有轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)、水平帶式真空過濾機(jī)等。
3.2.2 加壓過濾脫水
污泥加壓過濾脫水是通過在過濾介質(zhì)兩面加壓，使污泥水分壓過介質(zhì)。壓濾機(jī)構(gòu)造簡單，過濾推動力大，脫水效果好，濾餅含濕量低（可達(dá)50%），但設(shè)備笨重，操作勞動強(qiáng)度大，不能連續(xù)生產(chǎn)、效率較低。同樣存在介質(zhì)易被油污染、清水清洗再生造成二次污染及增加單位處理成本的問題。主要設(shè)備有板框壓濾機(jī)、廂式壓濾機(jī)。
3.2.3 滾壓脫水
污泥滾壓脫水的主要設(shè)備是帶式壓榨過濾機(jī)。帶式壓榨過濾機(jī)把壓力加在濾帶上，用濾帶的壓力或張力使污泥脫水，而不需要真空或加壓設(shè)備。進(jìn)行污泥脫水時，首先將加了絮凝劑的污泥送入混合筒進(jìn)行充分混合以促進(jìn)絮凝，然后進(jìn)入重力脫水段，依靠重力脫掉污泥中的游離水，使污泥失去流動性便于擠壓（加長重力脫水段，可提高重力脫水效率）。經(jīng)重力脫水后進(jìn)入“楔形”壓榨段，經(jīng)施壓脫水，濾液穿過濾帶進(jìn)入排水系統(tǒng)，濾餅經(jīng)刮刀剝落，粘在濾帶上的污泥經(jīng)沖洗水沖洗隨濾液排走。據(jù)文獻(xiàn)介紹，帶式壓榨過濾機(jī)處理污泥效果好（如用對含油污泥投加飛灰100kg/m3，4%FeCl3溶液33L/m3，絮凝劑100～150μg/g的化學(xué)調(diào)節(jié)法），能連續(xù)生產(chǎn)，但必須加大藥劑量使污泥充分絮凝后完全沉降，且污泥含渣率在3%以上，否則難以處理。
帶式壓榨過濾機(jī)對通過浮選工藝產(chǎn)生的浮渣不能正常使用，且同樣存在濾帶易被油污染、清水清洗再生造成二次污染及增加單位處理成本的問題。
3.2.4 離心脫水
污泥離心脫水無需過濾介質(zhì)，依靠離心力場作用，使固體顆粒迅速沉降而實現(xiàn)固液分離。其主要設(shè)備有以下幾種：
（1）帶撇液裝置和刮刀的三足式沉降下卸料離心機(jī)。該設(shè)備處理較粘的污泥，可不加化學(xué)藥劑而獲得較好效果，濾餅含濕量與沉降時間有關(guān)。澄清液與軟塑料沉渣由撇液裝置分別排出。但處理量小，間歇操作，不適于處理大量污泥。對含油污泥特別是含瀝青質(zhì)、石蠟等的處理，瀝青質(zhì)、石蠟等易粘附在撇液裝置上而堵塞。
（2）臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)。該設(shè)備具有處理量大，處理效果好（濾餅含濕量一般為75%～85%），操作簡單，自動化程度高，對原液適應(yīng)性好，工作環(huán)境衛(wèi)生，基建費(fèi)用少，占地少等優(yōu)點(diǎn)，已成為一種新型高效的污泥脫水設(shè)備。對含油污泥處理，據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)介紹，要獲得好的分離效果，則在含油低時，應(yīng)使泥中的少量油進(jìn)入泥餅，即分離因數(shù)小，一般取1000；反之，要求泥餅中含油量盡量低時，分離因數(shù)宜大，一般取2500～2700。同時對含油污泥還必須注意離心機(jī)的分離因數(shù)、泥餅層厚度和污泥停留時間的平衡和調(diào)節(jié)。
目前國內(nèi)含油污泥處理主要使用板框壓濾機(jī)和帶式過濾機(jī)，而國外使用較廣泛的是帶式壓榨過濾機(jī)和臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)。
4 含油污泥脫水設(shè)備的發(fā)展
隨著環(huán)境保護(hù)要求的不斷提高，對含油污水采用不同的處理工藝而產(chǎn)生多樣化、復(fù)雜化的含油污泥，因而開發(fā)多功能、高功效、自動化的機(jī)械脫液設(shè)備或系統(tǒng)已成為目前含油污泥處理的發(fā)展趨勢。
4.1 自動板框壓濾機(jī)
自動板框壓濾機(jī)可大大提高生產(chǎn)率，降低勞動強(qiáng)度。據(jù)文獻(xiàn)報道，對稠油污泥采用全自動拉板廂式板框壓濾機(jī)進(jìn)行脫水，在不加任何脫水劑的條件下，脫水后浮渣含水從95.2%左右降至70%，其含油量約占污泥重量的2%，濾餅可進(jìn)行外運(yùn)或填埋等后續(xù)處理。
4.2 集污泥濃縮、脫水于一體的機(jī)械水液設(shè)備
轉(zhuǎn)筒濃縮帶式壓榨過濾機(jī)集污泥濃縮和帶式壓榨于一體，克服污泥濃度低等不利因素，大大提高污泥處理能力，比傳統(tǒng)的帶式壓榨過濾機(jī)更具高效、節(jié)能、處理量大等優(yōu)點(diǎn)。臥式壓榨螺旋卸料沉降離心機(jī)是90年代初KHD公司發(fā)明的，它與普通臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)相比，在分離具有可壓縮性固體懸浮液時，其沉渣含濕量可降低5%左右（市政初沉污泥含固量4.4%時，濾餅含濕量為71%左右），與帶式壓榨過濾機(jī)相比，具有的處理量大、混凝劑消耗量小、單位處理成本低等優(yōu)點(diǎn)。臥式壓榨螺旋卸料沉降離心機(jī)在國外已廣泛用于污泥脫水中，國內(nèi)已有廣州獵德污水處理廠等從國外引進(jìn)設(shè)備用于污泥濃縮脫水處理，自主開發(fā)生產(chǎn)的此類設(shè)備也在深圳南山污水處理廠等用于污泥濃縮脫水處理。
4.3 集污泥濃縮、油水分離于一體的三相機(jī)械設(shè)備
液-液-固旋流器已用于油田含油污水的油、水、懸浮物的分離，但其排出的含油污泥仍具有流動性，需進(jìn)一步脫水處理以便對污泥的后續(xù)處理（如運(yùn)輸或填埋等）。目前，國外已有Alfa-lafa公司、Flottweg公司及Guinard公司等開發(fā)了三相臥螺沉降離心機(jī)，并用于鋼廠、煉油廠的含油污泥處理中，效果很好；國內(nèi)也有廠家自主開發(fā)了三相臥螺沉降離心機(jī)。三相臥螺沉降離心機(jī)實現(xiàn)了油-水-泥（固體）三相的分離，對含油污泥處理效果很好。
三相臥螺沉降離心機(jī)是今后含油污泥處理的理想設(shè)備及發(fā)展方向。用于污泥濃縮脫水的臥螺沉降離心機(jī)的分離因數(shù)高達(dá)5000，長徑比達(dá)5，這進(jìn)一步為臥螺沉降離心機(jī)用于污泥處理提供了廣闊的發(fā)展前景。目前，重慶江北機(jī)械有限責(zé)任公司與四川大學(xué)合作開發(fā)含油污泥處理技術(shù)及三相分離，主要進(jìn)行含油污泥的混凝效果研究、三相（普通三相臥螺離心機(jī)、壓榨三相臥螺離心機(jī)）分離的試驗工作。相信在不久，國內(nèi)對含油污泥的三相處理會取得突破性的進(jìn)展。
5 對含油污泥脫水處理的幾點(diǎn)建議
目前，我國在含油污泥等廢渣的處理技術(shù)上和發(fā)達(dá) 有很大的差距，因此在吸收國外 技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國國情開發(fā)合適自己的含油污泥脫水設(shè)備（系統(tǒng)）及處理技術(shù)乃是當(dāng)務(wù)之急。
5.1 重視含油污泥的化學(xué)調(diào)節(jié)技術(shù)
要使含油污泥機(jī)械脫水達(dá)到預(yù)期效果，只靠 的脫水設(shè)備是不可能實現(xiàn)的。必須根據(jù)不同含油污泥的性質(zhì)，通過試驗開發(fā)相應(yīng)的化學(xué)調(diào)節(jié)技術(shù)。武鋼能源總廠用三相臥螺沉降離心機(jī)分離冶金含油污泥所取得的效果，是在該公司根據(jù)該油泥特性，通過試驗自主開發(fā)油泥調(diào)節(jié)技術(shù)（投加適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣⑸倭康氖夜腆w微細(xì)粉末、加熱到50℃以上及適當(dāng)?shù)臄嚢杷俣忍幚硪欢〞r間）的基礎(chǔ)上獲得的。因此，應(yīng)重視含油污泥的化學(xué)調(diào)節(jié)技術(shù)的研究。除對研究和篩選有效快速的混凝破乳劑外，還應(yīng)大力研究開發(fā)固體粉末調(diào)理劑、表面活性劑等以及通過對含油污泥的試驗獲取相應(yīng)的化學(xué)調(diào)節(jié)技術(shù)。
5.2 重視含油污泥的機(jī)械脫水
機(jī)械脫水是含油污泥處理技術(shù)的關(guān)鍵，只有做到“水清、泥干、油純”的三相分離，才能顯著減少含油污泥的后處理成本。大力開發(fā)高效多功能的集污泥濃縮、油水分離于一體的三相設(shè)備，可減少因過濾介質(zhì)再生而產(chǎn)生的二次污染及增加單位處理成本，改善工作環(huán)境，降低勞動強(qiáng)度。
提高固體回收率和減少泥餅含濕率，以大大降低含油污泥處理的總成本，如泥餅含濕率從85%降至50%，體積可減少2/3，可減少運(yùn)輸或后處理費(fèi)用，故應(yīng)大力開發(fā)脫水效果更優(yōu)的脫水設(shè)備。
5.3 應(yīng)力求做到無二次污染處理
在開發(fā)含油污泥的機(jī)械脫水和化學(xué)調(diào)節(jié)技術(shù)時力爭做到不產(chǎn)生二次污染，如機(jī)械脫水設(shè)備無過濾介質(zhì)（不存在介質(zhì)再生問題），采用沉降式脫水分離；機(jī)械脫水設(shè)備自身做成封閉型（如臥螺沉降離心機(jī)）等，以免污染工作場地；化學(xué)調(diào)節(jié)的添加劑便于后續(xù)處理。
5.4 開發(fā)合適的油泥處理技術(shù)
由于不同的含油廢水采用不同的處理工藝，所產(chǎn)生的含油污泥性質(zhì)和量也不同，因而應(yīng)采用不同的油泥處理技術(shù)。因此，應(yīng)注重因地制宜地開發(fā)不同的油泥處理技術(shù)。對引進(jìn)國外的 處理系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行具體的分析，以適合于國內(nèi)的具體情況。如川東鉆探公司1997年引進(jìn)Hydrocal公司的鉆井污水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)的FBP污泥脫水系統(tǒng)對由氣浮產(chǎn)生的浮渣處理效果很好，但通過運(yùn)行，氣浮工藝對鉆井廢水處理是不合適的，故該系統(tǒng)對混凝沉降產(chǎn)生的油泥處理是否合適需進(jìn)一步分析測試，以確定油泥處理工藝技術(shù)。因此，應(yīng)根據(jù)具體情況引進(jìn) 技術(shù)，并不斷增強(qiáng)自主開發(fā)能力，以適應(yīng)日益嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)要求。
