煉油廠“三泥”離心脫水處理研究
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煉油廠污水處理場的“三泥”，是指含油污水均質(zhì)池的油泥、浮選池的浮渣和生化曝氣池的剩余活性污泥?！叭唷敝杏袡C(jī)污染物成分復(fù)雜，惡臭嚴(yán)重，含水率很高，穩(wěn)定性好，脫水難度大，處理難度大。過去的“三泥”，主要成分是剩余活性污泥，隨著廢水處理技術(shù)的不斷發(fā)展，剩余活性污泥的產(chǎn)生量越來越少。均質(zhì)池的油泥產(chǎn)生量一直都很少，這樣，浮選池的浮渣成了“三泥”的主要成分，從某種程度上講，“三泥”即為含有少量油泥的浮渣。
對于總量大、含水率很高的浮渣型“三泥”，脫水是處理的必須環(huán)節(jié)，尤其是建有焦化裝置的煉油廠，脫水是“三泥”處理的關(guān)鍵手段。“三泥”脫水后送焦化裝置處理，出水的COD小于或等于2500mg/L（通常講的“水清”）情況下送污水處理廠。
由于原油品質(zhì)的變化和廢水處理工藝的改進(jìn)，導(dǎo)致了“三泥”構(gòu)成與性狀的變化，使得一些煉油廠的“三泥”離心處理效果日益惡化，為此有必要對新形勢下的“三泥”性狀與離心處理工藝作一個系統(tǒng)調(diào)查與優(yōu)化。
1 “三泥”性狀
根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，一個加工原油1×107t/a的煉油廠，以浮渣為主的“三泥”產(chǎn)生量為30～60t/d，原始浮渣（主要是指從浮選池刮下自流到集泥池后每天泵入“三泥”儲罐過程中在進(jìn)入儲罐前的管道上采集的浮渣）的性狀在一定時間內(nèi)相對穩(wěn)定，而待處理浮渣（是指經(jīng)過“三泥”儲罐收集匯總后自流至三相離心設(shè)備的混合浮渣）由于經(jīng)過“三泥”儲罐混合、自然沉降分層、沖混等一系列復(fù)雜過程，其性狀波動較大，主要表現(xiàn)在因罐內(nèi)分層導(dǎo)致處理物料隨出料液位的變動而變化，另一方面，浮渣性狀也會隨被處理廢水的水質(zhì)變化而產(chǎn)生階段性波動。
與此同時，對當(dāng)時的新鮮浮渣的沉降性能進(jìn)行了測試。將新采集的500mL浮渣樣品倒入500mL的具塞量筒中，使其自然靜止沉降分層。
浮渣在8h之內(nèi)基本無分層或分層較少，而且分層呈現(xiàn)無序性，有時渣在下層，有時渣在上層；當(dāng)渣在下層時，水層表面有一薄油層。
由此可見，新鮮浮渣的表觀較厚，含水率平均為91.2%，含油率平均為4.36%，自然沉降較為困難，8h時很少分層，24h時分出的水層體積平均為11%，而且水、渣層分布呈無序狀。
2 優(yōu)化試驗結(jié)果
污水處理場“三泥”處理工段現(xiàn)場的工況：均質(zhì)池油泥階段性產(chǎn)生，直接進(jìn)入干泥池；剩余活性污泥基本不產(chǎn)生；浮渣通過刮渣后排入浮渣井，用離心泵將其打入容積為500m3的浮渣罐中，在罐出口（離罐底1.5m）用螺桿泵將其送至三相離心機(jī)進(jìn)行離心處理，出水返回污水處理場，脫水后的污泥與均質(zhì)池油泥一起送焦化裝置處理。
針對“三泥”性狀，以離心機(jī)轉(zhuǎn)速和差轉(zhuǎn)速、絮凝劑投加量、“三泥”中灰分含量、絮凝劑牌號等作為試驗考察參數(shù)，按照現(xiàn)有工況和處理設(shè)施進(jìn)行現(xiàn)場考察試驗。
2.1 離心機(jī)轉(zhuǎn)速對“三泥”處理效果的影響
由于當(dāng)時尚未知道絮凝劑的較佳投加量，在以為其投加量肯定不足的思維下選定的工況：“三泥”處理量4.0t/h，差轉(zhuǎn)速10r/min，投加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15%的Z7650絮凝劑（進(jìn)口藥劑）400L/h。在確保“三泥”組成相對穩(wěn)定“含水率97%，灰分0.31%左右，下同）的前提下，只調(diào)節(jié)離心機(jī)轉(zhuǎn)速，考察其對“三泥”處理效果的影響。
在其他條件一定時，在本試驗選用的離心機(jī)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，離心機(jī)轉(zhuǎn)速在1500～3000r/min時與“三泥”處理效果存在著明顯的負(fù)相關(guān)性，離心機(jī)轉(zhuǎn)速越小處理效果反而越好；當(dāng)離心機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到1500r/min時，對“三泥”處理效果的改進(jìn)作用趨于平穩(wěn)。再進(jìn)一步考察后發(fā)現(xiàn)，離心機(jī)較佳轉(zhuǎn)速為1300r/min。
2.2 絮凝劑投加量對“三泥”處理效果的影響
本試驗的固定工況：“三泥”處理量4.0t/h，離心機(jī)轉(zhuǎn)速2000r/min，差轉(zhuǎn)速10r/min，絮凝劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2%的Z7650。試驗中只調(diào)節(jié)絮凝劑投加量，考察其對“三泥”處理效果的影響。
絮凝劑投加量對“三泥”處理效果的影響較大，在上述工況下處理灰分為0.3%左右的“三泥”時，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2%的Z7650絮凝劑投加量為50～100L/h時“三泥”的處理效果較好，其投加量超過100L/h時“三泥”的處理效果反而下降。
2.3 “三泥”中灰分與絮凝劑投加量的配比對“三泥”處理效果的影響
本試驗的固定工況：“三泥”處理量4.0t/h，離心機(jī)轉(zhuǎn)速2000r/min，差轉(zhuǎn)速10r/min，絮凝劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2%的Z7650。進(jìn)行“三泥”中灰分與絮凝劑投加量的配比試驗，考察其對“三泥”處理效果的影響。
當(dāng)“三泥”中的灰分達(dá)到0.4%以上時，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%的Z7650絮凝劑50L/h的投加量就不夠了?；曳衷礁?，要達(dá)到較好的處理效果所需投加的絮凝劑量也相應(yīng)增加。
2.4 國產(chǎn)絮凝劑對“三泥”處理效果的試驗
選用了一種國產(chǎn)的雙組分絮凝劑（A+B）作了相同的參數(shù)優(yōu)化試驗。用與上述試驗同樣的“三泥”，在適合該絮凝劑的較優(yōu)工況（“三泥”處理量4.0t/h，離心機(jī)轉(zhuǎn)速2000r/min，差轉(zhuǎn)速10r/min，絮凝劑投加量：質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%的組分A為130L/h+質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%的組分B為130L/h）的條件下進(jìn)行“三泥”處理試驗。
在穩(wěn)定的工況條件下（“三泥”中灰分為0.30%～0.36%），國產(chǎn)雙組分絮凝劑在適合其較優(yōu)工況時，對“三泥”的處理效果與現(xiàn)用的進(jìn)口絮凝劑相仿，但成本更高。
3 討論
3.1 處理效果與穩(wěn)定性
現(xiàn)場試驗結(jié)果表明，目前情況下“三泥”離心處理的理想條件是：“三泥”處理量4.0t/h，絮凝劑Z7650的投加量按0.2%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）計為50L/h，離心機(jī)轉(zhuǎn)速1300r/min，差轉(zhuǎn)速10r/min。為了考察“三泥”處理效果的穩(wěn)定性，進(jìn)行了為期2d的連續(xù)采樣分析。
在上述條件下處理灰分為0.25%～0.30%的“三泥”時，出水的COD可以保持在1000mg/L以下，達(dá)到預(yù)定的COD小于2500mg/L的處理要求。而相同絮凝劑Z7650的投加量可從原來的0.15%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）計200L/h減少到現(xiàn)在的0.2%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）計50L/h，絮凝劑用量降幅超過50%。由此可見，優(yōu)化操作的效果是明顯的。
3.2 離心機(jī)轉(zhuǎn)速過大對“三泥”處理效果的影響
污泥懸浮物通過絮凝劑作用而凝結(jié)的膠合物，本身不很穩(wěn)定，在一定的外力作用下又會分開。此膠合物作為整體，它與水體介質(zhì)存在一定的密度差，在離心力的作用下原來較小的密度差會得到放大，從而達(dá)到快速分離。而其內(nèi)部實際上包含由架橋作用和范德華力等牽引而成的2部分——高分子絮凝劑和含油較高的膠粒，雖然作為整體后其綜合密度略大于水，而作為內(nèi)部個體，含油較高的膠粒的密度比水小，而高分子絮凝劑的密度比水大。因此，隨著離心機(jī)轉(zhuǎn)速的增大，含油較高的膠粒與高分子絮凝劑的密度差引起的離心力差也隨之增大，當(dāng)該差值大于相對穩(wěn)定的膠合物內(nèi)部兩組成之間的架橋作用和范德華合力時，絮凝作用失效，膠合物穩(wěn)定系統(tǒng)被破壞。因此，對于由絮凝作用而凝結(jié)的煉油廠“三泥”的離心分離來說，離心機(jī)轉(zhuǎn)速過大反而會影響“三泥”的處理效果。
3.3 絮凝劑用量過大對“三泥”處理效果的影響
本試驗所采用的絮凝劑是以聚丙烯酰胺為基質(zhì)的陽離子型有機(jī)高分子聚合物，它對于煉油廠“三泥”中膠體粒子的作用主要是通過架橋和電中和產(chǎn)生。當(dāng)絮凝劑用量過大時，一方面會使膠粒表面的電荷因中和過量而逆轉(zhuǎn)，造成已絮凝的膠體的重新懸?。涣硪环矫?，會對膠粒表面產(chǎn)生保護(hù)作用，也會使已解穩(wěn)的膠體轉(zhuǎn)向再懸浮。因此，絮凝劑投加量過大反而會使已解穩(wěn)的“三泥”膠體再懸浮，從而影響其處理效果。
4 結(jié)論
在目前煉油廠“三泥”主要以浮渣為主且總量相對較小的情況下，考慮到許多煉油廠早已配備有“三泥”離心處理設(shè)施，提出處理系統(tǒng)的優(yōu)化方案為：以原始產(chǎn)生的浮渣為處理對象，利用舊罐或新建一個容積為100m3的污泥貯存均質(zhì)罐，內(nèi)部底位安裝慢速攪拌機(jī)，加藥系統(tǒng)保持不變，離心設(shè)施不變。運行時，污泥自集泥井來，從罐底泵入污泥貯存均質(zhì)罐，經(jīng)過罐中攪拌機(jī)的攪拌，達(dá)到均質(zhì)，然后從罐底部自流至離心機(jī)進(jìn)行離心處理；“三泥”處理量為3.5～4.0t/h，以Z7650藥劑作為絮凝劑，其用量控制在0.2%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）計50～100L/h，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為1300～1500r/min，差轉(zhuǎn)速為10r/min?！叭唷彪x心處理后，水相返回污水處理場，渣相按照目前處理流程送焦化裝置處理，產(chǎn)生的少量污油被回收。
