煉油污水“三泥”減量化處理技術(shù)探討
技術(shù)支持
1 前言
污水處理裝置所稱的“三泥”，通常是指油泥、浮渣和剩余活性污泥，具有污染物成分復(fù)雜，惡臭嚴(yán)重，含水率高，穩(wěn)定性好，脫水難度大，處理難度大等特點(diǎn)。通常，石化行業(yè)普遍采用沉降分離和機(jī)械脫水等方法，對(duì)“三泥”進(jìn)行初步減量化處理?！叭唷睖p量化處理的好壞，決定了污水處理成本的高低；同時(shí)，對(duì)進(jìn)一步深度處理工序（如焚燒工藝、熱萃取工藝等）的能耗也將造成直接影響。另外，若不能及時(shí)有效地處理“三泥”，將導(dǎo)致污水處理裝置內(nèi)部物化、生化以及深度處理單元功能的降低，進(jìn)而致使外排水質(zhì)超標(biāo)。
長(zhǎng)期以來(lái)，廣州石化煉油污水處理裝置外排水質(zhì)的合格率偏低（2007年為77%，2008年為86.2%，2009年為78.8%），一個(gè)主要的原因就是該裝置自身產(chǎn)生的大量“三泥”無(wú)法得到及時(shí)有效處理。2009年，廣州石化啟動(dòng)了煉油污水“三泥”綜合治理改造工程，對(duì)煉油污水“三泥”系統(tǒng)進(jìn)行了徹底改造，并通過(guò)嚴(yán)控隔油、浮選、生化等工序的工藝參數(shù)，優(yōu)化“三泥”處理流程，強(qiáng)化“三泥”沉積分離脫水等措施，大幅降低了“三泥”數(shù)量，在離心脫水機(jī)低負(fù)荷運(yùn)行等不利條件下，仍然解決了“三泥”的處理難題，不但使廣州石化污水外排合格率 達(dá)到100%，而且使“三泥”的外委處理量大幅降低，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益明顯。
2 改造前現(xiàn)狀及分析
2.1 改造前現(xiàn)狀
公用工程部煉油污水處理裝置主要接收并處理廣州石化煉油區(qū)所有煉油裝置及罐區(qū)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的污水，包括預(yù)處理單元和一、二級(jí)生化單元、深度處理單元等，設(shè)計(jì)處理能力為600m3/h。
改造前，煉油污水處理裝置每天產(chǎn)生浮渣60～70t，部分送到焦化裝置處理，部分外運(yùn)處理，每月外運(yùn)處理量約1500～2000t。油泥（隔油池、浮選池、后絮凝、兼性池）不定期由有資質(zhì)的清池隊(duì)伍清理，一次清池油泥量在300～1000t之間，全部外運(yùn)處理。每天產(chǎn)生的剩余活性污泥脫水前約為40t，剩余活性污泥脫水采用帶式壓濾機(jī)進(jìn)行處理，型號(hào)為BSD1000S7，設(shè)計(jì)處理量為6m3/h。脫水后干泥量約為3t，全部外運(yùn)處理，每月外運(yùn)處理量約100t。
2.2 存在問(wèn)題
2.2.1 “三泥”產(chǎn)量大，帶式壓濾機(jī)處理能力不足
廣州石化煉油污水處理裝置氧化溝容積為4628×2m3，有效容積按4000×2m3計(jì)算，正常排泥量應(yīng)為816t/d，每月正常排泥量約為24000t；按脫水前剩余污泥含水率為99.9%，以及脫水后污泥含水率為90%計(jì)算，每月應(yīng)產(chǎn)干泥244.8t。但2008年，干泥月均產(chǎn)量?jī)H為135.29t，只占理論計(jì)算產(chǎn)泥量的55.3%，“三泥”處理嚴(yán)重不足。
2.2.2 脫水后干泥含水率偏高
在污泥處置減量化過(guò)程中，脫水污泥含水率是一個(gè)極其重要的指標(biāo)。污泥中所含水分的質(zhì)量與污泥總質(zhì)量之比為污泥含水率。污泥含水率越高，脫水后污泥的體積越大，處理效果就越差。改造前，煉油污水處理裝置脫水后的干泥含水率偏高，在90%左右，脫水效果差，污泥減量化不明顯。
2.2.3 “三泥”直接外運(yùn)，處理費(fèi)用高
帶式壓濾機(jī)無(wú)法處理浮渣和池底泥，“三泥”未經(jīng)處理直接外運(yùn)，費(fèi)用成本巨大。2007～2009年，廣州石化煉油污水“三泥”處理費(fèi)用見(jiàn)下表：
時(shí)間 | 活性污泥（t） | 浮渣回?zé)挘?/span>t） | 浮渣外運(yùn)（t） | “三泥”處理費(fèi)用/萬(wàn)元 |
2007年 | 1106.36 | 7419.7 | 3370.06 | 187.50 |
2008年 | 1623.53 | 3118.12 | 11295.56 | 478.35 |
2009年 | 1468.02 | 1619.87 | 13009.06 | 521.99 |
注：活性污泥處理費(fèi)用為720元/t，浮渣外運(yùn)費(fèi)用為320元/t，兩項(xiàng)合計(jì)，即為“三泥”處理費(fèi)用。
2.2.4 生化單元處理壓力大，外排污水不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)
由于浮渣不能及時(shí)有效地加以收除，浮選能力下降，生化單元進(jìn)水水質(zhì)惡化，且極不穩(wěn)定，生化單元不斷受到?jīng)_擊。與此同時(shí)，剩余活性污泥不能有效處理，導(dǎo)致生化微生物新陳代謝速度降低，污泥老化嚴(yán)重，處理能力不足。生化系統(tǒng)受沖擊時(shí)，需大量排泥置換恢復(fù)污泥活性，否則將影響整個(gè)系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行，致使外排污水不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。
2.2.5 “三泥”（浮渣）回?zé)捊够瘑?wèn)題
2007年以前，廣州石化焦化裝置小給水時(shí)，將浮渣當(dāng)作小給水送進(jìn)待冷焦的焦炭塔，每次歷時(shí)1h，約處理浮渣25t，全天處理浮渣約50t。由此帶來(lái)的環(huán)保問(wèn)題如下：
（1）污泥回?zé)挄r(shí)，焦炭塔內(nèi)的溫度只有350℃，且呈不斷下降趨勢(shì)，沒(méi)有穩(wěn)定的熱源供給，在卸頂、底蓋和除焦時(shí)惡臭氣味嚴(yán)重，工作環(huán)境惡劣，不能滿足職業(yè)衛(wèi)生要求。
（2）污泥回?zé)捄?，冷焦水?dāng)y帶浮渣，冷焦水池清理周期變短，清池頻繁，實(shí)際上是污染轉(zhuǎn)移。
因此，從2008年起，焦化裝置逐漸減少甚至停止回?zé)捀≡?。而在帶式壓濾機(jī)無(wú)法正常處理情況下，只能大量外委有資質(zhì)的單位進(jìn)行浮渣處理，這無(wú)疑增加了運(yùn)行成本。2008年和2009年，浮渣外運(yùn)處理量分別達(dá)到1.13萬(wàn)t和1.3萬(wàn)t。
2.2.6 帶式壓濾機(jī)嚴(yán)重老化
帶式壓濾機(jī)始購(gòu)于上世紀(jì)90年代，因工作環(huán)境惡劣、維護(hù)檢修頻繁等原因，設(shè)備老化嚴(yán)重，系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷下降，已不能滿足正常生產(chǎn)需要；且設(shè)備濾網(wǎng)容易堵塞，必須經(jīng)常用水沖洗濾網(wǎng)，造成新鮮水消耗量增大。該帶式壓濾機(jī)為敞開式，設(shè)備運(yùn)行時(shí)，污泥散發(fā)惡臭氣味，操作及檢維修人員工作環(huán)境惡劣；同時(shí)，污泥散發(fā)的惡臭氣體對(duì)電氣、儀表等設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，設(shè)備故障率較高。
3 技術(shù)改造及工藝優(yōu)化
3.1 技術(shù)改造
針對(duì)煉油污水處理裝置“三泥”處理單元存在的上述問(wèn)題，2009年對(duì)“三泥”處理單元進(jìn)行改造，采用集中收集、集中濃縮脫水、 化學(xué)調(diào)質(zhì)和離心機(jī)械脫水處理等工藝，使處理后污泥的含水率降到85%左右，實(shí)現(xiàn)了污泥的減量化；增加了一套“三泥”熱萃取裝置（目前仍在開工調(diào)試階段），有望真正實(shí)現(xiàn)污泥的資源化和無(wú)害化處理。
改造后，核心單元離心機(jī)采用LW400×1750NY臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)，設(shè)計(jì)處理量為10m3/h，日產(chǎn)干泥25t。該離心機(jī)密封性能優(yōu)良，污泥脫水處于全密封狀態(tài)，操作環(huán)境清潔衛(wèi)生，具有節(jié)能環(huán)保、處理量大、操作維護(hù)方便等特點(diǎn)。
廣州石化煉油污水處理裝置“三泥”綜合治理項(xiàng)目一期離心脫水機(jī)調(diào)試過(guò)程中，出現(xiàn)分離液帶渣、帶泡嚴(yán)重的情況，需經(jīng)常停機(jī)清理沙井溢出的浮渣和含油污水集水池內(nèi)的浮渣，污泥脫水效果不佳。經(jīng)多次技術(shù)攻關(guān)后，排除了因設(shè)備及工藝介質(zhì)干擾等因素，處理量仍只有設(shè)計(jì)負(fù)荷的30%～40%，影響了“三泥”的正常處理。
對(duì)此，對(duì)離心機(jī)脫水污泥絮凝劑進(jìn)行篩選試驗(yàn)，分別對(duì)比兩家不同生產(chǎn)廠商提供的藥劑：
（1）離心機(jī)原藥劑，聚丙烯酰胺（陽(yáng)離子），相對(duì)分子質(zhì)量大于等于700×104。
（2）新藥劑，聚丙烯酰胺（陽(yáng)離子），相對(duì)分子質(zhì)量大于等于900×104。
離心機(jī)脫水絮凝劑試驗(yàn)結(jié)果：
序號(hào) | 項(xiàng)目 | PAM新藥劑（相對(duì)分子質(zhì)量≥900×104） | PAM舊藥劑（相對(duì)分子質(zhì)量≥700×104） |
1 | 進(jìn)料量（t/h） | 7.5 | 3.5 |
2 | 加藥量（t/h） | 0.60 | 0.60 |
3 | 配藥濃度（%） | 25 | 30 |
4 | 液相出水（mg/L） | 136 | 1270 |
5 | 固相出泥含水率（%） | 82.3 | 87.5 |
6 | 停機(jī)次數(shù) | 無(wú) | 頻繁 |
7 | 離心機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min） | 2370 | 3000 |
對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表明，使用新型陽(yáng)離子聚丙烯酰胺，明顯優(yōu)于原有使用藥劑，處理負(fù)荷在原有基礎(chǔ)上提高一倍以上，滿足裝置滿負(fù)荷運(yùn)行要求；離心機(jī)轉(zhuǎn)速大幅降低，可調(diào)空間增大，有效保護(hù)和延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命；解決了離心機(jī)脫水殘液帶渣問(wèn)題；脫水污泥含水率略有下降，減少了干泥體積；藥劑投加量也相應(yīng)減少。
3.2 源頭減量化控制
污泥濃縮是污泥脫水的初步過(guò)程。污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的污泥，其含水率通常很高，尤其是二級(jí)生物處理過(guò)程中的剩余活性污泥，含水率一般為99.2%～99.8%，這對(duì)污泥的處理、利用及輸送都造成了一定困難，必須對(duì)其進(jìn)行濃縮。濃縮后的污泥近似糊狀，含水率降為95%～97%，體積可減少為原來(lái)的1/4，但仍保持了流動(dòng)性，可以用泵輸送，從而降低了運(yùn)輸費(fèi)用和后續(xù)處理費(fèi)用。因此，在進(jìn)行“三泥”綜合治理項(xiàng)目改造的同時(shí)，對(duì)活性污泥儲(chǔ)罐、罐底泥儲(chǔ)罐、6個(gè)污泥濃縮斗、8號(hào)浮渣罐的脫水工藝進(jìn)行優(yōu)化，增加了中、高、低位脫水流程，使污泥的體積大幅降低，并使?jié)饪s后污泥的性質(zhì)完全達(dá)到離心機(jī)物料的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，進(jìn)一步加大了浮渣和污泥從生產(chǎn)系統(tǒng)中的排除量。
4 技術(shù)改造及工藝優(yōu)化效果
改造后，統(tǒng)計(jì)2011年1～3月數(shù)據(jù)，脫水后干泥含水率為83.22%，按帶式壓濾機(jī)脫水污泥含水率為90%計(jì)算，干泥含水率下降6.78%，污泥體積比改造前減少40%，污泥減量化效果明顯。
2010年，“三泥”處理單元完成改造后，繼續(xù)對(duì)操作工藝進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)對(duì)離心脫水藥劑進(jìn)行篩選，優(yōu)化污泥離心脫水前重力濃縮流程等，確保了離心機(jī)既能處理活性污泥，也能處理浮渣。2010年，浮渣外運(yùn)量（996.48t）較往年大幅減少。2010年“三泥”處理費(fèi)用為176.60萬(wàn)元，較2009年節(jié)約345.39萬(wàn)元。同時(shí)，基本解決了污水裝置“三泥”的后路問(wèn)題，2010年煉油污水處理裝置外排污水合格率 達(dá)到100%。
5 結(jié)論
（1）通過(guò)對(duì)煉油污水處理裝置“三泥”處理單元改造及工藝優(yōu)化，浮渣及活性污泥經(jīng)重力濃縮、脫水后，進(jìn)入離心機(jī)脫水處理，并投加高效PAM絮凝劑，離心脫水后污泥含水率小于等于85%，消除了帶式壓濾機(jī)脫水污泥含水率高且不能處理浮渣的問(wèn)題，基本解決了污水裝置“三泥”的后路問(wèn)題，減少了“三泥”的外委處理費(fèi)用，一定程度上實(shí)現(xiàn)了污泥的減量化，也為煉油污水處理裝置外排污水的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)創(chuàng)造了條件。
（2）廣州石化煉油污水處理裝置工藝改造中，增加了一套“三泥”熱萃取裝置，待其調(diào)試開工后，經(jīng)熱萃取處理系統(tǒng)處理后的產(chǎn)物的含水率將小于5%，可送至CFB鍋爐直接焚燒。屆時(shí)，將真正實(shí)現(xiàn)污泥的減量化、資源化和無(wú)害化處理。
