黃永鋒(烷基苯廠安環(huán)處, 江蘇 南京 210046)

含油污泥脫水-干化技術(shù)研究與應(yīng)用

黃永鋒(烷基苯廠安環(huán)處, 江蘇 南京 210046)

本文以浮渣油泥與氟化鈣油泥混合泥為研究對象，結(jié)合其含油量較高的特點，提出脫水-干化處理含油污泥的方法。通過現(xiàn)場試驗，確定浮渣油泥與氟化鈣油泥混合比例為5:1；通過對裝置內(nèi)含油污泥干化過程中存在的問題進行分析，提出解決辦法。脫水-干化后油泥含水率大幅降低，經(jīng)濟和社會效益顯著。

脫水-干化技術(shù)；雙向自凈干化機；含油污泥

0 引言

含油污泥是指石油開采，存儲及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量的廢棄油泥，油泥是指含石油烴、水、無機物固體等的混合物，是一種高危污染物，我國已經(jīng)將油泥列入《國家危險廢物目錄》，含油污泥常伴有惡臭氣體產(chǎn)生，含油重金屬，及苯系類等有害物質(zhì)，若不及時處理，對環(huán)境有污染隱患。

目前，國內(nèi)外對含油污泥的處理方法主要有焚燒法、熱解析法、生物處理法、 熱化學洗滌法、溶劑萃取法、固化處理法等，其中熱解與溶劑萃取法技術(shù)雖然回收率較高，但工藝復雜，技術(shù)不成熟，設(shè)備投資費用高。其中熱化學洗滌法污泥產(chǎn)量大，回收率較低。固化處理法是應(yīng)用較為普遍的技術(shù)，但存在以下缺點：固化劑加量大，固化時間長，存在環(huán)境風險。同時，固化劑的穩(wěn)定性也有時效性。生物處理法周期長，占地面積大，易受氣候影響限制，對高含油污泥及含油生物毒性成分的污泥不適用。

本研究是針對浮渣油泥與氟化鈣油泥的混合泥作為研究對象，根據(jù)混合油泥特性，通過考察油泥混合比例，確定脫水比例。同時，以SXZJ-60型雙向自凈污泥漿葉干化系統(tǒng)為研究對象，通過對脫水后含油污泥進一步干化，大大降低了危廢污泥的產(chǎn)生量，減輕了進一步處置壓力。同時對干化過程中存在的問題進行了分析，提出了解決辦法。

1 工藝流程圖

混合油泥經(jīng)疊螺式脫水機初步脫水后，污泥含水率降至85%左右，然后經(jīng)帶式輸送機送至雙向自凈干化機。污泥干化過程中產(chǎn)生的廢氣和粉塵被引風機抽出干化主機系統(tǒng)，其中粉塵經(jīng)過旋風分離器時被收集，尾氣依次經(jīng)過噴淋塔、活性炭吸附罐，處理后達標排放。最終雙向自凈干化機出泥含水率 ≤35%。工藝流程如圖3-1所示。

圖2-1 混合油泥脫水-干化組合工藝流程圖

2 脫水時浮渣油泥與氟化鈣油泥混合比例的確定

3.1 試驗

(1)試驗樣品

試驗用的油泥為烷基苯廠浮渣油泥及氟化鈣油泥，泥樣呈黑色，并伴有氣味，油泥的含水率，含油率均較高，難以與水分離。

(2)試驗過程及方法

試驗過程主要是油泥絮凝，考察合適的絮凝劑，浮渣油泥與氟化鈣油泥混合比例。試驗步驟：1)將浮渣油泥，氟化鈣油泥分別充分搖勻，取100g；2)加入絮凝劑，其中加量以試驗為準，以120rpm快速攪拌2min，并以30rpm速率慢速攪拌1min，絮凝形成的固液兩相1mmx1mm濾網(wǎng)進行過濾，直至沒有水的濾出，其中絮凝效果的好壞根據(jù)過濾后的絮體大小，濾出液含固率進行綜合判斷。

3.2 小試試驗結(jié)果討論

(1)絮凝劑的篩選

依次選用陽離子PAM，陰離子PAM，非離子PAM三種絮凝劑，分別考察取脫水效果，其中絮凝劑加量為5mg/L，以120rpm快速攪拌2min，并以30rpm速率慢速攪拌1min，試驗結(jié)果見表1。

表1 不同絮凝劑脫水效果

從表中可以看出：向油泥中加入陽離子絮凝劑，都有很好地分離效果，脫出水清澈；加入陰離子絮凝劑，泥水分離困難，水相中會出現(xiàn)細小顆粒，渾濁。非離子絮凝劑絮體大小一般，沉降速度快。

(2)絮凝劑的加量

陽離子絮凝劑投加量分別按2mg/L，5mg/L，8mg/ L的不同比例加入到油泥中，考察其對絮凝效果影響以120rpm快速攪拌2min，并以30rpm速率慢速攪拌1min，試驗結(jié)果見表2。

表2 絮凝劑不同加量對脫水效果影響

(3)浮渣油泥與氟化鈣油泥混合比例

采用陽離子絮凝劑，投加量按照5mg/L，單獨對氟化鈣油泥進行絮凝試驗，效果差，沒有絮凝效果，采用浮渣油泥與氟化鈣油泥摻合處理，逐步提高浮渣油泥與氟化鈣油泥的混合比例，當達到5：1體積比后，絮凝效果顯著，出現(xiàn)大的礬化，滿足疊螺脫水要求。通過試驗后發(fā)現(xiàn)：在陽離子絮凝劑投加量為5mg/L的情況下，浮渣油泥與氟化鈣油泥的混合比例為5：1時，污泥絮凝效果良好，具備脫水壓濾條件。

4 干化過程中存在問題及對策

4.1 干化后污泥含水率確定

由于雙向自凈槳葉干化機初次在本裝置使用，沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗可以借鑒。干化前污泥的含水率均在85%左右，污泥干化后含水率控制在什么范圍才是最佳狀態(tài)還是未知數(shù)。為了摸索經(jīng)驗，在污泥含水率均在85%的條件下，對干化機運行參數(shù)進行調(diào)整，具體分析數(shù)據(jù)和成品如表3：

表3 干化機運行參數(shù)一覽表

由表4-1可以看出：干化后污泥含水率在5%以下時，污泥成粉末狀，現(xiàn)場干化環(huán)境粉塵較大，不利于環(huán)境保護；污泥含水率在5%～10%之間，污泥成顆粒狀，不僅屬于較好的理想狀態(tài)，也有利于進一步處置；污泥含水率超過10%以上，污泥成乳膠狀，水分脫除不徹底，增加了運行成本。綜上所述，通過控制干化機主機轉(zhuǎn)速和進口溫度，將干化后污泥含水率控制在5%～10%之間是比較合理的狀態(tài)。

4.2 干化后尾氣的排煙溫度及排放量

SXZJ-60型雙向自凈槳葉干化機運行初期，不僅尾氣的排放量較大，而且排煙溫度達60℃以上。為了解決尾氣排放量和排放溫度問題，我們對尾氣處理系統(tǒng)進行了重新核算。整個尾氣處理系統(tǒng)僅依靠一臺噴淋冷卻塔進行降溫，噴淋冷卻塔循環(huán)泵循環(huán)量：6.4 t/h，具體測算如下：

假設(shè)噴淋水與尾氣充分接觸，同時20%的尾氣將直接被冷凝為液態(tài)，噴淋后冷卻水溫度為50℃(實測)，尾氣排放溫度為60℃(實測)，噴淋冷卻塔循環(huán)泵冷卻水進口溫度為40℃(實測)，則噴淋塔吸收的熱量為：

Q吸=Δt×m×C=10×6.4×4.2=268.8(MJ/h)

同樣，依據(jù)設(shè)計基礎(chǔ)資料，干化機污泥處理量為：0.5t/ h；干化機進口污泥含水率85%，出口含水率10%。蒸汽用量與干燥水分比例為：1.2:1(設(shè)計值)；VOC總氣量為2500 Nm3/ h(設(shè)計值)。噴淋冷卻塔冷塔尾氣進溫度為85℃(實測)，則尾氣在噴淋塔內(nèi)放出的熱量為：

干燥水量：

干燥后水份自身產(chǎn)生的VOC量：約為700Nm3/h。

(其中水蒸氣(100℃)密度為0.6kg)。

其它產(chǎn)生的VOC氣量為1800m3/h(以空氣為主，含有部分油汽)。

蒸汽冷凝吸收的熱量：

其它VOC氣體吸收的熱量：

通過上述理論計算可知，排除測量誤差，Q吸和Q放基本相等，說明推算過程和實際運行情況基本吻合，要想達到降低尾氣排煙溫度和排放量，必須新增其它換熱設(shè)備。

在綜合考慮現(xiàn)場實際情況后，擬在干化機出口和尾氣引風機之間增加一臺汽液換熱器。因現(xiàn)場空間受限，換熱器過大，無安裝和擺放空間；換熱器過小，達不到預期效果，在選型上優(yōu)先考慮板式換熱器，其次是管式換熱器。為了確保新增換熱器既能滿足最終尾氣排放溫度低于50℃目的，又能實現(xiàn)體積最小化，對新增換熱器換熱負荷和換熱面積進行了核算。

管殼式換熱器用作冷卻器時的K值范圍(高溫流體：氣體；低溫流體：水)為：12～280W/(m.℃),為保險起見我們選擇了2個K值進行計算換熱面積，計算結(jié)果如下：

換熱器冷卻水進口溫度為30℃，出口溫度為35℃；

通過計算比較后，選用換熱面積為10平方米的固定管板式換熱器比較合適。最終采用了ZW/GHR-250-25型固定管板式換熱器，換熱面積為10.6平方米。安裝投用前后尾氣溫度對比表如下：

表4 尾氣處理系統(tǒng)改造前后排放溫度對比表

通過上表可以看出，通過新增一臺換熱面積為10.6平方米的固定管板式換熱器，不僅增加了尾氣的冷卻效果，大大降低了尾氣排放溫度，同時尾氣的排放量也得到相應(yīng)降低，達到了預期效果。

4.3 運行過程中的其他問題

由于危廢污泥含有大量石油類，含有可燃性有機物。同時，污泥輸送口為半封閉，與空氣接觸，也就是說在污泥輸送入口處可能形成爆炸性油氣混合物，一旦遇到明火或機器本身機械摩擦產(chǎn)生的火花，極易發(fā)生爆炸危險。為了避免事故的發(fā)生，可在污泥輸送入口處增設(shè)氮封，保持入口處處于微正壓，阻止空氣進入干化機內(nèi)部，這樣就可以有效避免安全事故的發(fā)生。

另外，在干化機運行過程中由于污泥含有大量石油類，干化污泥輸送皮帶極易打滑和跑偏，為了避免皮帶打滑和跑偏，在皮帶兩側(cè)增設(shè)糾偏擋板，在皮帶上部增設(shè)壓緊羅盤，有效避免了上述問題。

5 經(jīng)濟效益和社會效益

危廢污泥經(jīng)雙向自凈槳葉干化機干化后，含水率由干化前的85%降至干化后的10%左右，危廢污泥總重量下降80%。按照目前危廢處置費4500元/噸計算，裝置內(nèi)共有1000噸危廢污泥，全部干化處理后經(jīng)濟效益顯著。另外，危廢污泥干化處理后，大大降低了危廢量，保護了環(huán)境；同時避免了運輸過程中的拋、灑，社會效益顯著。

按照干化處置1000噸污泥進行核算，預計可產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益230余萬元。具體測算如下：

表5 危廢污泥干化脫水技術(shù)經(jīng)濟指標(干化機處理能力0.5t/h)

6 結(jié)語

(1)陽離子絮凝劑投加量為5mg/L的情況下，浮渣油泥與氟化鈣油泥的混合比例為5：1時，污泥絮凝效果良好，具備脫水壓濾條件。

(2)干化后污泥含水率控制5%～10%之間，污泥成顆粒狀，不僅屬于較好的理想狀態(tài)，也有利于進一步處置和節(jié)約成本。

(3)通過在干化機出口和尾氣引風機之間增加一臺固定管板式換熱器，不僅降低了尾氣排放溫度，同時尾氣的排放量也得到相應(yīng)減少。通過控制活性炭的更換周期和噴淋塔的溢流，在實現(xiàn)尾氣達標排放的基礎(chǔ)上，降低了現(xiàn)場異味的產(chǎn)生。

4)通過在污泥輸送入口處增設(shè)氮封裝置，可以有效避免安全事故的發(fā)生。

[1]李冰，謝衛(wèi)紅，朱景義.中國石油油田含油污泥處理現(xiàn)狀[J].石油規(guī)劃設(shè)計，2009,20(4)：18-20.

[2]趙虎仁，蘇燕京，葉艷.石油煉廠含油污泥無害化處理初步研究[J].石油和天然氣化工，2003,32(6)：396-398.

[3]姚玉英.化工原理[M].天津科學技術(shù)出版社.