含油污泥離心脫水中離心機(jī)參數(shù)的選擇
技術(shù)支持
煉油廠含油污泥實(shí)際上包括：均質(zhì)池與隔油池底泥（油泥）、浮渣及剩余活性污泥，其含油量、泥砂及有機(jī)物含量較高。煉油廠含油污泥的脫水處理目的是使污泥減量化，以便于運(yùn)輸及減少后處理費(fèi)用。離心機(jī)因其具有設(shè)備緊湊、占地面積小、調(diào)節(jié)劑消耗量少、對(duì)絮體大小和強(qiáng)度要求較低等優(yōu)點(diǎn)，正得到廣泛的應(yīng)用。Aldo等通過調(diào)節(jié)含油污泥，再對(duì)污泥進(jìn)行離心分離，使其分離成含油少，可直接處理的泥餅和含油多的液相。當(dāng)前，又在傳統(tǒng)的二相離心機(jī)上開發(fā)應(yīng)用了三相離心機(jī)，德國Flottweg公司可用于油泥處理的三相臥式螺旋離心機(jī)，已在德國OMW煉油廠和ESSO公司普遍應(yīng)用。
我國近幾年含油污泥的處理也備受關(guān)注，國內(nèi)一些大中型企業(yè)先后建立了污泥調(diào)質(zhì)-脫水-焚燒處理裝置。但其在污泥化學(xué)調(diào)質(zhì)和機(jī)械脫水、脫水污泥焚燒和綜合利用過程中存在較多問題。而且污泥機(jī)械脫水后，濾后液的懸浮物和COD濃度高，往往導(dǎo)致污水處理場內(nèi)部的惡性循環(huán)，其中解決以浮渣為主的油泥脫水是問題的關(guān)鍵。在污泥離心脫水之前加入有機(jī)高分子絮凝劑能很好地改善其固液分離性能。對(duì)以水固兩相分離為目標(biāo)的含油污泥離心脫水，是要使大部分有機(jī)物（包括油）進(jìn)入泥餅，其離心因數(shù)（離心力與重力的比值）宜低。研究離心機(jī)參數(shù)對(duì)離心機(jī)脫水效果的影響，對(duì)工業(yè)裝置的運(yùn)行具有重要的指導(dǎo)作用。
1 試驗(yàn)方法及內(nèi)容
含油污泥離心脫水時(shí)，主要影響因素是：離心速度、含油污泥投配速率與停留時(shí)間（即離心時(shí)間）。實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)時(shí)，必須模擬工業(yè)離心機(jī)運(yùn)行時(shí)間的這2個(gè)重要因素，使實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)用的離心機(jī)的分離因數(shù)及離心時(shí)間與工業(yè)離心機(jī)相一致。離心脫水的批量處理和連續(xù)處理2種方式分別用DL-5和LWD-430離心機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)。
批量處理采用間歇式離心機(jī)來進(jìn)行模擬試驗(yàn)，選用的是DL-5低速離心機(jī)，其設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為5000r/min。在裝有100mL含油污泥濃縮液的具塞量筒中，加入絮凝劑后上下顛倒10次，在劑和泥充分混合后，倒入200mL離心試管中，在DL-5型微電腦離心機(jī)上進(jìn)行模擬離心脫水。連續(xù)處理選用的是LWD-430臥式螺旋離心機(jī)。在試驗(yàn)中主要考察離心時(shí)間和離心速度對(duì)離心液體積和離心液COD的影響，從而選擇出較佳的離心參數(shù)。通過實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)，可計(jì)算出工業(yè)離心機(jī)的離心參數(shù)，進(jìn)而指導(dǎo)工業(yè)化試驗(yàn)。
2 結(jié)果與討論
2.1 批量處理
采集一種含水率為96.91%，含油率為1.28%，比重為1.0026的含油污泥。在投加40.1mg/L陽離子有機(jī)高分子絮凝劑（CPAM-2）的條件下，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室離心脫水試驗(yàn)?？疾祀x心速度和時(shí)間的變化對(duì)離心液體積及離心液COD的影響。以固液分離為目標(biāo)的含油污泥離心脫水實(shí)驗(yàn)不考慮油相的回收，離心液主要指水相，包含了少量游離出來的油相。
由試驗(yàn)結(jié)果可知，離心速度不變，隨著離心時(shí)間的增加，離心液體積將增加，即泥餅更密實(shí)，含水率更少；在離心時(shí)間為60s時(shí)，離心液體積的增加開始趨于平緩，離心時(shí)間宜選為60s；離心時(shí)間不變時(shí)，隨著離心速度的增加，離心液體積將增加。當(dāng)離心速度為1980r/min，離心液COD較低；離心速度過高，會(huì)使絮體中的油離解出來，離心液COD反而會(huì)隨離心時(shí)間的增加而增加。
2.2 連續(xù)處理
選擇了3種有代表性的污泥作為試驗(yàn)?zāi)鄻樱M(jìn)行離心脫水試驗(yàn)。
3種污泥性質(zhì)如下表所示：
污泥 | 含水率/% | 含油率/% | 含固率/% | 比重 |
S1 | 96.07 | 0.81 | 1.79 | 0.9995 |
S2 | 92.19 | 1.23 | 1.43 | 0.9978 |
S3 | 95.30 | 1.25 | 2.69 | 1.0027 |
分別調(diào)節(jié)離心機(jī)的進(jìn)泥量、離心速度和差轉(zhuǎn)速，對(duì)含油污泥進(jìn)行離心脫水工業(yè)化試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如下表所示：
編號(hào) | 污泥樣 | 焦粉投加量/% | 混合污泥比重 | 離心機(jī)參數(shù) | 離心液COD/（mg/L） | ||
進(jìn)泥量/（m3/h） | 離心速度/（r/min） | 差轉(zhuǎn)速/（r/min） | |||||
1 | S1 | 1.0 | 1.0015 | 3.0 | 1320 | 10 | 1729.5 |
2 | 1180 | 10 | 2464.5 | ||||
3 | S2 | 2.0 | 1.0013 | 1.0 | 1210 | 10 | 968.9 |
4 | 1.0 | 1700 | 10 | 1530.5 | |||
5 | 1.0 | 1930 | 10 | 3566.5 | |||
6 | 2.0 | 1930 | 10 | ＞20000 | |||
7 | S3 | 1.5 | 1.0034 | 3.0 | 1573 | 10 | 5844 |
8 | 3.0 | 1815 | 10 | 4192 | |||
9 | 2.0 | 1815 | 20 | 596 | |||
10 | 2.0 | 1270 | 20 | 788 | |||
11 | 3.0 | 1270 | 20 | 691 | |||
12 | 4.0 | 1270 | 20 | 824 | |||
由上表可知，對(duì)污泥樣S1，當(dāng)離心速度由1180r/min增加到1320r/min時(shí)，離心液COD降低；對(duì)污泥樣S2，而當(dāng)離心速度由1210r/min逐漸增加到1930r/min時(shí)，離心液COD卻逐漸增加。因此，離心速度應(yīng)控制在1200～1400r/min之間。在這種離心速度下，離心液COD將是極低的。如果離心速度過高，會(huì)使絮體中的油離解出來，從而使離心液COD增加。
原泥S1的含水率為96.07%，離心機(jī)的處理量為3.0m3/h；而原泥S2的含水率為92.19%時(shí)，離心機(jī)的處理量為1.0m3/h，進(jìn)泥量升至2.0m3/h的離心液COD將＞20000mg/L。因此，隨著原泥含水率的降低，離心機(jī)的處理量也將降低。
對(duì)污泥樣S3的實(shí)驗(yàn)表明，差轉(zhuǎn)速為10r/min時(shí)，處理量為3.0m3/h，但離心液COD在5000mg/L左右；而差轉(zhuǎn)速為20r/min時(shí)，處理量可達(dá)到4.0m3/h，且離心液COD在1000mg/L以下。因此，差轉(zhuǎn)速增大，處理量也可相應(yīng)增大。由此可知，離心機(jī)的處理量在1.0～4.0m3/h之間。當(dāng)差轉(zhuǎn)速由10r/min增加到20r/min時(shí)，離心液COD迅速減少，這說明差轉(zhuǎn)速增加能明顯改善“三泥”的離心脫水效果。這是由于差轉(zhuǎn)速低時(shí)，離心機(jī)內(nèi)的泥餅來不及排出，造成離心機(jī)內(nèi)泥水返流，從而使離心液COD增加。
3 結(jié)論
適宜的操作參數(shù)可提高離心脫水效果。LWD-430臥式螺旋離心機(jī)的操作參數(shù)可定為：離心速度在1200～1400r/min之間，處理量在1.0～3.0m3/h之間，差轉(zhuǎn)速為20r/min。離心速度過高，會(huì)使絮體中油離解出來，從而使離心液COD增加。差轉(zhuǎn)速增加能明顯改善“三泥”的離心脫水效果。
