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煉油廢水污泥主要來(lái)自隔油池底泥、浮選池浮渣及剩余活性污泥等（簡(jiǎn)稱“三泥”），通常是指煉油廠污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的油、水、渣的混合物，形成了一種有機(jī)物成分復(fù)雜、穩(wěn)定、難以脫水的混合體系，脫水難度大。高含水率的“三泥”經(jīng)脫水處理后，體積明顯縮小，實(shí)現(xiàn)污泥減量化，能夠顯著降低后續(xù)的處理成本。因此，脫水是“三泥”處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

目前，國(guó)內(nèi)煉油廠“三泥”普遍采用添加鋁鹽、鐵鹽等無(wú)機(jī)絮凝劑和聚丙烯酰胺等有機(jī)絮凝劑進(jìn)行調(diào)理后，再經(jīng)離心機(jī)進(jìn)行脫水的方法，但該方法存在脫水效果差，泥餅含水率高等問(wèn)題。

基于多年來(lái)對(duì)“三泥”調(diào)理脫水技術(shù)的研究與實(shí)踐，針對(duì)“三泥”中有機(jī)質(zhì)氫鍵吸附乳化水的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用酸化氧化法對(duì)膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、腐殖質(zhì)、糖類物質(zhì)和蛋白質(zhì)等有機(jī)分子的親水基團(tuán)進(jìn)行氧化破壞及氫鍵封底，實(shí)現(xiàn)了“三泥”中上述有機(jī)質(zhì)與氫鍵吸附水之間的有效剝離及破乳除油。同時(shí)，在酸性條件下，聚丙烯酰胺分子的酰胺基和胺基等由于氫鍵封底作用，吸附水膜崩塌解體，分子自動(dòng)卷曲，“三泥”黏性便會(huì)極大地降低。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

（1）材料：實(shí)驗(yàn)?zāi)鄻樱芏?.94～0.98g/cm3，含水率93%～98%，含油率2%～4%，含固率1.0%～1.4%，pH=6.5～7，黑褐色粘稠狀），取自西北某煉油廠廢水處理系統(tǒng)；FeSO₄溶液；H₂O₂溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%）；H₂SO₄溶液；氧化鈣（白色粉末狀，有效成分65%），工業(yè)級(jí)；含水率、含油率測(cè)定用系列試劑；其它化學(xué)試劑。

（2）儀器：TDL-40B型低速離心機(jī)；JDS-105U型紅外分光測(cè)油儀；KYKY1000B型掃描電子顯微鏡（SEM）；PB-10型酸度計(jì)；SHZ-D（Ⅱ）型循環(huán)水式真空泵；分水器及其它常規(guī)玻璃儀器。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

采用紅外分光光度法測(cè)定油含量；采用蒸餾法測(cè)定水含量；采用布氏漏斗抽濾法測(cè)定污泥比阻。

1.3 分析測(cè)試方法

取定量“三泥”于燒杯中，用H₂SO₄調(diào)至酸性，控制反應(yīng)溫度，依次加入FeSO₄溶液和H₂O₂溶液，攪拌均勻，控制反應(yīng)時(shí)間，反應(yīng)完成后，撇去上層浮油。再向其中加入定量CaO粉末，攪拌均勻后，在一定的離心轉(zhuǎn)速和時(shí)間下進(jìn)行離心脫水實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化工藝參數(shù)。測(cè)定泥餅含水率、SRF及離心分離液指標(biāo)，考察脫水性能。

2 結(jié)果與討論

2.1 酸化氧化及調(diào)理?xiàng)l件對(duì)“三泥”脫水性能的影響

結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐和前期研究結(jié)果，在確定離心轉(zhuǎn)速3000r/min，離心時(shí)間為5min的基礎(chǔ)上，通過(guò)考察pH值、H₂O₂投加量、m（H₂O₂）：m（Fe²⁺）、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間和CaO投加量等對(duì)污泥脫水性能的影響。

2.1.1 單因素條件對(duì)“三泥”脫水性能的影響

對(duì)“三泥”進(jìn)行酸化氧化及調(diào)理脫水工藝條件的單因素優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，各影響因素的基本條件為：pH值為4，H₂O₂投加量為2.0g/L，m（H₂O₂）：m（Fe²⁺）=4：1，反應(yīng)溫度為35℃，反應(yīng)時(shí)間為60min，CaO投加量為7.0g/L。

（1）pH值對(duì)“三泥”脫水性能的影響

研究表明，酸化可通過(guò)改變“三泥”絮體結(jié)構(gòu)來(lái)提高其脫水性能。其它條件一定的情況下，當(dāng)反應(yīng)pH=4時(shí)，“三泥”的脫水性能較佳。pH較低時(shí)，不利于Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe²⁺，從而影響了Fenton反應(yīng)的氧化效果；pH較高時(shí)，F(xiàn)e²⁺不穩(wěn)定，易轉(zhuǎn)化形成Fe³⁺，繼而形成Fe（OH）₃沉淀，降低了Fenton反應(yīng)的氧化能力。

（2）H₂O₂投加量對(duì)污泥脫水性能的影響

其它條件一定的情況下，影響“三泥”脫水性的較佳H₂O₂投加量為2.0g/L。Fenton氧化反應(yīng)中，增加H₂O₂投加量，相應(yīng)的產(chǎn)生的·OH增多。當(dāng)H₂O₂投加量過(guò)多時(shí)，反而會(huì)使起初產(chǎn)生的·OH減少，從而降低了Fenton反應(yīng)的氧化能力。

（3）m（H₂O₂）：m（Fe²⁺）對(duì)污泥脫水性能的影響

其它條件一定的情況下，Fe²⁺含量較少時(shí)，產(chǎn)生的·OH也必然較少；Fe²⁺投加量過(guò)高時(shí)，過(guò)量的Fe²⁺還原H₂O₂的同時(shí)自身氧化成Fe³⁺，消耗了系統(tǒng)中可供氧化的有效H₂O₂量，降低了對(duì)Fenton體系的氧化能力。綜合經(jīng)濟(jì)成本和脫水效果方面考慮，當(dāng)m（H₂O₂）：m（Fe²⁺）=4:1時(shí)，“三泥”脫水性能較佳。

（4）反應(yīng)溫度對(duì)污泥脫水性能的影響

其它條件一定的情況下，在一定范圍內(nèi)，升高溫度有利于Fenton反應(yīng)的進(jìn)行，從而有效提高“三泥”的脫水性能。溫度過(guò)高時(shí)，H₂O₂會(huì)快速分解為對(duì)反應(yīng)不起作用的O₂和H₂O，影響了Fenton反應(yīng)的氧化能力。選定Fenton試劑調(diào)理“三泥”的較適溫度為35℃。

（5）反應(yīng)時(shí)間對(duì)污泥脫水性能的影響

其它條件一定的情況下，反應(yīng)時(shí)間過(guò)短，“三泥”結(jié)構(gòu)破壞不夠徹底，內(nèi)部水不能有效釋放。反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，水分釋放沒(méi)有明顯增加。綜合考慮，較佳反應(yīng)時(shí)間為60min。

（6）CaO投加量對(duì)污泥脫水性能的影響

CaO作為助凝劑，在污泥中形成多孔網(wǎng)格狀骨架，增加絮體的強(qiáng)度。CaO助凝劑協(xié)同F(xiàn)enton試劑的氧化作用，從而改善污泥的可壓縮性和脫水性。其它條件一定的情況下，綜合考慮設(shè)備腐蝕和脫水效果，選定CaO較佳投加量為7.0g/L。

2.1.2 影響“三泥”脫水性能的多因素正交試驗(yàn)

在確定離心轉(zhuǎn)速和離心時(shí)間的基礎(chǔ)上，對(duì)“三泥”的脫水性能進(jìn)行六因素五水平正交試驗(yàn)。通過(guò)分析，得出較佳反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度為35℃，反應(yīng)時(shí)間為60min，H₂O₂投加量為2.0g/L，m（H₂O₂）：m（Fe²⁺）=4:1，反應(yīng)pH為4，CaO投加量為7.0g/L，離心轉(zhuǎn)速為3000r/min，離心時(shí)間為5min。

2.2 “三泥”離心上清液的指標(biāo)含量分析

“三泥”離心上清液中的指標(biāo)為SS、COD、油含量和濁度等。酸化氧化條件為：反應(yīng)pH=4，反應(yīng)溫度T=35℃，m（H₂O₂）：m（Fe²⁺）=4:1，CaO投加量為7.0g/L，離心轉(zhuǎn)速為3000r/min，離心時(shí)間5min的情況下，改變H₂O₂投加量，比較30min和60min下“三泥”離心上清液中指標(biāo)含量的變化情況。

當(dāng)H₂O₂投加量為0～2g/L時(shí)，“三泥”離心上清液中SS、COD、石油類含量及濁度隨著H₂O₂投加量的增加和反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)而呈降低趨勢(shì)；當(dāng)H₂O₂投加量大于2g/L時(shí)，其變化幅度不大。反應(yīng)60min的情況下，上清液中SS、COD、石油類含量及濁度在H₂O₂投加量為2g/L時(shí)達(dá)到極小值，之后變化不大，反應(yīng)30min時(shí)也有相似的曲線。

H₂O₂是Fenton氧化反應(yīng)關(guān)鍵的參數(shù)這一。隨著H₂O₂投加量增加，·OH產(chǎn)生量增加，氧化能力也相應(yīng)增強(qiáng)，“三泥”中溶解性有機(jī)物進(jìn)一步被氧化成揮發(fā)性脂肪酸、H₂O、CO₂等小分子物質(zhì)，表現(xiàn)為“三泥”離心上清液中SS、COD、石油類含量及濁度降低；當(dāng)H₂O₂過(guò)量時(shí)，Fe²⁺迅速氧化為Fe³⁺，使得氧化反應(yīng)只能在Fe³⁺催化下進(jìn)行，既消耗了H₂O₂又抑制了·OH的產(chǎn)生，氧化程度明顯下降，此時(shí)“三泥”離心上清液中SS、COD、石油類含量及濁度的變化不明顯。

3 結(jié)論

（1）單因素實(shí)驗(yàn)和多因素正交試驗(yàn)共同表明，酸化氧化及調(diào)理脫水工藝較優(yōu)條件為：反應(yīng)pH=4、H₂O₂投加量為2.0g/L、m（H₂O₂）：m（Fe²⁺）=4:1、反應(yīng)溫度為35℃、反應(yīng)時(shí)間為60min、CaO投加量為7.0g/L、離心轉(zhuǎn)速為3000r/min、離心時(shí)間5min。此時(shí)得到的泥餅含水率為70%～73%，石油類含量＜2%，污泥比阻（SRF）在0.3×10⁸s²/g左右。

該工藝與傳統(tǒng)的脫水工藝相比，“三泥”除油降黏效果好，脫水性能顯著提高。

（2）當(dāng)H₂O₂投加量小于2g/L時(shí)，“三泥”離心上清液中的SS、COD、石油類含量及濁度，隨著其投加量的增加和反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)而降低；超過(guò)此范圍時(shí)，各指標(biāo)的變化幅度不大。