吳曉晨(中煤陜西榆林能源化工有限公司，陜西 榆林 719000)

0 引言

隨著我國煤化工的蓬勃發(fā)展，污水處理量急劇增加。生化污泥作為污水處理后的附屬產(chǎn)品，因富含有有機(jī)腐質(zhì)、無機(jī)顆粒、膠體、細(xì)菌菌體、重金屬和絮凝所用藥劑等有害物質(zhì)，對環(huán)境影響極大，而且生化污泥含水量高、體積大，難以堆積，都不愿意接收。目前市場上傳統(tǒng)的化工企業(yè)處理方式一般都是經(jīng)過壓濾和晾曬后，送至鍋爐作為廢物燒掉。

1 工藝流程描述

1.1 污水處理工藝流程說明

污水處理裝置主要處理廠前區(qū)生活污水、廠區(qū)生產(chǎn)廢水、廠區(qū)生活污水即全廠消防應(yīng)急污水，設(shè)計(jì)處理量為650m3/h。

廠區(qū)生活污水重力流至生活污水池，經(jīng)提升泵輸送至生產(chǎn)污水池；廠區(qū)生產(chǎn)廢水主要包括氣化污水、MTO污水、石油化工污水及煤化工污水，均通過單獨(dú)壓力流管線輸送至生產(chǎn)污水池，遇水質(zhì)波動，可通過界區(qū)閥門控制，將超標(biāo)廢水全部或部分切至生產(chǎn)事故池進(jìn)行勾兌處理。遇來水嚴(yán)重超標(biāo)，已危及到裝置穩(wěn)定運(yùn)行情況時，可將生產(chǎn)事故池儲水通過機(jī)泵輸送至臨時廢水暫存池進(jìn)行緩沖，待水質(zhì)穩(wěn)定后再進(jìn)行回收處理。全廠事故池主要接收廠區(qū)雨水及消防狀態(tài)下的應(yīng)急污水，正常生產(chǎn)情況下處于低液位(≤2.0m)，遇液位上漲情況，通過提升泵將池內(nèi)儲水輸送至生產(chǎn)污水池進(jìn)行勾兌處理。

上游各股廢水在生產(chǎn)污水池完成收集、均質(zhì)、均量，經(jīng)生產(chǎn)池提升泵輸送至高效澄清池，通過投加聚合氯化鋁和陰離子型聚丙烯酰胺等藥劑，利用斜板沉降機(jī)理完成對固體懸浮物及大分子有機(jī)膠體的去除，經(jīng)澄清后的出水重力流至SBR反應(yīng)池。在SBR反應(yīng)池內(nèi)，利用活性污泥中微生物碳化反應(yīng)、硝化反應(yīng)、反硝化反應(yīng)、聚磷菌及靜止沉降作用機(jī)理，通過鼓風(fēng)機(jī)曝氣、循環(huán)水泵攪拌及投加藥劑(甲醇、磷鹽、液堿等)方式完成對來水中COD、氨氮、無機(jī)磷及懸浮物的降解，處理完成的廢水(滿足工業(yè)廢水排放國家一級標(biāo)準(zhǔn)《GB 8978—1996》)通過潷水器重力流至SBR出水池進(jìn)行緩沖，再經(jīng)過提升泵輸送至曝氣生物濾池。SBR反應(yīng)池內(nèi)的剩余污泥須定期使用液下排泥泵排放至污泥濃縮池。

來水通過母管制過水廊道均勻分布至8格曝氣生物濾池，正常工況下，8格濾池同時運(yùn)行，曝氣由羅茨鼓風(fēng)機(jī)提供，在曝氣生物濾池內(nèi)，利用陶粒吸附及附著在陶粒表面的兼氧型微生物的生物降解作用，完成對SBR出水池廢水的進(jìn)一步降解。受物理吸附及生物降解因素影響，需定期對曝氣生物濾池進(jìn)行逐格反洗，確保其具有穩(wěn)定的污染物去除能力，反洗時，系統(tǒng)正常曝氣，反洗水重力流至生產(chǎn)污水池。經(jīng)處理后的廢水重力流至清水池進(jìn)行緩沖，達(dá)標(biāo)廢水通過清水池提升泵輸送至回用水處理單元進(jìn)行回用；不達(dá)標(biāo)廢水重力流返回至生產(chǎn)污水池再次進(jìn)行處理。

污泥濃縮池接高效澄清池污泥重力流排泥及SBR反應(yīng)池壓力流排泥，經(jīng)濃縮后的污泥通過污泥摻混泵輸送至氣化裝置進(jìn)行摻燒；也可通過污泥輸送泵送至離心脫水機(jī)進(jìn)行污泥脫水處理，泥餅外運(yùn)至公司指定具有資質(zhì)的單位集中處理，污泥濃縮池上清液及離心脫水機(jī)濾后水通過管網(wǎng)重力流至生活污水池。

1.2 污泥處理工藝流程簡圖

污泥進(jìn)煤漿提濃系統(tǒng)流程圖如圖1所示。

圖1 污泥進(jìn)煤漿提濃系統(tǒng)流程圖

1.3 污泥處理工藝流程說明

水煤漿通過配漿泵計(jì)量后與界區(qū)外來的污泥、生產(chǎn)工藝水、界區(qū)外添加劑溶液按照設(shè)定的目標(biāo)稀釋至一定濃度一同進(jìn)入粗漿槽進(jìn)行混合，合格的粗漿通過粗漿泵計(jì)量后進(jìn)入至細(xì)磨機(jī)進(jìn)行磨礦，細(xì)磨機(jī)出料(平均粒徑約為20～30μm)自流至細(xì)緩槽，細(xì)緩槽內(nèi)的細(xì)漿通過細(xì)緩泵輸送至細(xì)漿槽，細(xì)漿槽內(nèi)的小部分煤漿通過細(xì)漿泵輸送至超細(xì)磨機(jī)進(jìn)行超細(xì)研磨，細(xì)漿槽內(nèi)大部分煤漿至一定液位時溢流至超細(xì)漿槽，超細(xì)研磨機(jī)研磨合格的超細(xì)漿(平均粒徑約為4～8μm)自流至超細(xì)漿槽于溢流的細(xì)漿進(jìn)行混合，混合后的細(xì)漿和超細(xì)漿通過超細(xì)泵輸送至原有棒磨機(jī)中。

2 機(jī)理

2.1 制漿機(jī)理

污泥是一種多種成分的復(fù)合物，富含有機(jī)膠質(zhì)、無機(jī)鹽等。污泥去水后固體檢測結(jié)果，如圖2所示。

圖2 污泥去水后固體檢測結(jié)果

由圖2成分分析可以看出：鉛、鎳、砷超標(biāo)(GB 5085.3—2007危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別)。

中煤陜西公司采用的污泥先進(jìn)入細(xì)磨機(jī)，再進(jìn)入超細(xì)磨機(jī)，進(jìn)行充分研磨后，進(jìn)入磨煤機(jī)再次研磨后，進(jìn)入氣化爐爐燃燒。污泥中的膠體物質(zhì)團(tuán)和有機(jī)大分子長鏈在細(xì)磨機(jī)內(nèi)瓷球(φ4～6mm)的研磨下，破碎為較小的膠體物質(zhì)團(tuán)和小分子鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。這些物質(zhì)隨后進(jìn)入超細(xì)磨機(jī)，在超細(xì)磨機(jī)內(nèi)瓷球(φ1～3mm)的研磨下，凝膠物質(zhì)和小分子鏈徹底被破碎為單細(xì)胞或小分子結(jié)構(gòu)。在離心力的作用下，單細(xì)胞或小分子物質(zhì)和煤漿充分均勻混合，部分隨著煤漿再次進(jìn)入磨煤機(jī)再次研磨，部分直接進(jìn)入小煤漿槽，后經(jīng)小煤漿泵進(jìn)入大煤漿槽，在大煤漿槽攪拌器充分?jǐn)嚢韬?，?jīng)高壓煤漿泵加壓后，進(jìn)入氣化爐進(jìn)行燃燒。

2.2 摻燒機(jī)理

神華包頭煤化工分公司曾把晾曬后的污泥稀釋后，和研磨水一起進(jìn)入磨煤機(jī)進(jìn)行研磨，再進(jìn)入氣化爐進(jìn)行燃燒。但這種摻燒導(dǎo)致的結(jié)果不理想，比如：

(1)對水質(zhì)的影響：①灰水中氨氮上漲100～200mg/L；②灰水中COD上漲100～200mg/L；③灰水pH值從8.3上漲至8.5；④灰水中P含量上漲；⑤灰水中Ca含量上漲；

(2)對煤漿濃度的影響：①煤漿濃度降低0.3～0.5%；②煤漿添加劑多用一點(diǎn)；③粘度上漲300～500μm；④穩(wěn)定性變差；

(3)對管道和設(shè)備的影響：①高壓灰水換熱器下部大量結(jié)垢，主要為磷酸鈣、三氧化二鐵、碳酸鈣結(jié)晶；②大黑水管線明顯較堵；③沉降槽給料泵入口過濾器垢片較之前多；④沉降槽曾發(fā)生濃度過高，被迫檢修；⑤造成煤漿流量計(jì)大幅波動，導(dǎo)電性變差；⑥曾出現(xiàn)高壓煤漿泵入口單向閥被粘住、卡住，被迫停車清理，出現(xiàn)煤水玻璃現(xiàn)象；⑦研磨水泵入口管線堵塞頻繁。

由于污泥中膠體和長鏈結(jié)構(gòu)物質(zhì)在細(xì)磨機(jī)和超細(xì)磨機(jī)共同研磨的作用下形成的煤漿，在進(jìn)入氣化爐燃燒后，未出現(xiàn)上述神華包頭煤化工分公司出現(xiàn)的現(xiàn)象。由此看出，污泥中的膠體和長鏈結(jié)構(gòu)物質(zhì)在經(jīng)過磨煤機(jī)研磨后，不能充分分解為小分子結(jié)構(gòu)物質(zhì)，和煤漿不能很好地形成非牛頓液體，在氣化爐內(nèi)燃燒不徹底，并包裹著煤漿隨氣流一起溶解在灰水系統(tǒng)中，形成非良性溶體，破壞了原有灰水系統(tǒng)的離子平衡。而經(jīng)過細(xì)磨機(jī)和超細(xì)磨機(jī)研磨的污泥和水煤漿充分混合，膠體和大分子物質(zhì)在離心力和瓷球的作用下變?yōu)樾》肿咏Y(jié)構(gòu)體，不存在影響原有煤漿的液體特性。在進(jìn)入氣化爐燃燒室后，這些小分子結(jié)構(gòu)體和煤漿一起被充分霧化，有機(jī)物質(zhì)和氧氣得到較為全面的接觸燃燒，少量的無機(jī)物質(zhì)和煤渣在高溫的環(huán)境下形成晶狀體顆粒。由于晶狀體顆粒密度大于灰水密度，在激冷后，順利進(jìn)入鎖斗系統(tǒng)，隨粗渣顆粒一起外運(yùn)。

3 結(jié)語

隨著環(huán)保的壓力越來越大，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，不產(chǎn)生二次污染，甚至實(shí)現(xiàn)零排放，是擺在煤化工行業(yè)的現(xiàn)實(shí)課題。污泥摻燒于熱電鍋爐是傳統(tǒng)的經(jīng)典方法，但由于鍋爐燃燒溫度低于1000℃，不能充分去除有機(jī)物質(zhì)，還可能產(chǎn)生致癌物質(zhì)：二英。越來越不受到青睞。從目前的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，經(jīng)細(xì)磨機(jī)和超細(xì)磨機(jī)研磨后的污泥形成的均質(zhì)煤漿，經(jīng)氣化爐1350℃的高溫燃燒，不產(chǎn)生二噁英，是一種較為合理的無害化處理的方式，具有很強(qiáng)的借鑒和推廣示范效應(yīng)。