含油污泥脱水-干化技术研究与应用

2017-02-20黄永锋烷基苯厂安环处江苏南京210046

化工管理 2017年4期

黄永锋(烷基苯厂安环处, 江苏南京 210046)

含油污泥脱水-干化技术研究与应用

黄永锋(烷基苯厂安环处, 江苏南京 210046)

本文以浮渣油泥与氟化钙油泥混合泥为研究对象，结合其含油量较高的特点，提出脱水-干化处理含油污泥的方法。通过现场试验，确定浮渣油泥与氟化钙油泥混合比例为5:1；通过对装置内含油污泥干化过程中存在的问题进行分析，提出解决办法。脱水-干化后油泥含水率大幅降低，经济和社会效益显著。

脱水-干化技术；双向自净干化机；含油污泥

0 引言

含油污泥是指石油开采，存储及生产过程中产生的大量的废弃油泥，油泥是指含石油烃、水、无机物固体等的混合物，是一种高危污染物，我国已经将油泥列入《国家危险废物目录》，含油污泥常伴有恶臭气体产生，含油重金属，及苯系类等有害物质，若不及时处理，对环境有污染隐患。

目前，国内外对含油污泥的处理方法主要有焚烧法、热解析法、生物处理法、热化学洗涤法、溶剂萃取法、固化处理法等，其中热解与溶剂萃取法技术虽然回收率较高，但工艺复杂，技术不成熟，设备投资费用高。其中热化学洗涤法污泥产量大，回收率较低。固化处理法是应用较为普遍的技术，但存在以下缺点：固化剂加量大，固化时间长，存在环境风险。同时，固化剂的稳定性也有时效性。生物处理法周期长，占地面积大，易受气候影响限制，对高含油污泥及含油生物毒性成分的污泥不适用。

本研究是针对浮渣油泥与氟化钙油泥的混合泥作为研究对象，根据混合油泥特性，通过考察油泥混合比例，确定脱水比例。同时，以SXZJ-60型双向自净污泥浆叶干化系统为研究对象，通过对脱水后含油污泥进一步干化，大大降低了危废污泥的产生量，减轻了进一步处置压力。同时对干化过程中存在的问题进行了分析，提出了解决办法。

1 工艺流程图

混合油泥经叠螺式脱水机初步脱水后，污泥含水率降至85%左右，然后经带式输送机送至双向自净干化机。污泥干化过程中产生的废气和粉尘被引风机抽出干化主机系统，其中粉尘经过旋风分离器时被收集，尾气依次经过喷淋塔、活性炭吸附罐，处理后达标排放。最终双向自净干化机出泥含水率 ≤35%。工艺流程如图3-1所示。

图2-1 混合油泥脱水-干化组合工艺流程图

2 脱水时浮渣油泥与氟化钙油泥混合比例的确定

3.1 试验

(1)试验样品

试验用的油泥为烷基苯厂浮渣油泥及氟化钙油泥，泥样呈黑色，并伴有气味，油泥的含水率，含油率均较高，难以与水分离。

(2)试验过程及方法

试验过程主要是油泥絮凝，考察合适的絮凝剂，浮渣油泥与氟化钙油泥混合比例。试验步骤：1)将浮渣油泥，氟化钙油泥分别充分摇匀，取100g；2)加入絮凝剂，其中加量以试验为准，以120rpm快速搅拌2min，并以30rpm速率慢速搅拌1min，絮凝形成的固液两相1mmx1mm滤网进行过滤，直至没有水的滤出，其中絮凝效果的好坏根据过滤后的絮体大小，滤出液含固率进行综合判断。

3.2 小试试验结果讨论

(1)絮凝剂的筛选

依次选用阳离子PAM，阴离子PAM，非离子PAM三种絮凝剂，分别考察取脱水效果，其中絮凝剂加量为5mg/L，以120rpm快速搅拌2min，并以30rpm速率慢速搅拌1min，试验结果见表1。

表1 不同絮凝剂脱水效果

从表中可以看出：向油泥中加入阳离子絮凝剂，都有很好地分离效果，脱出水清澈；加入阴离子絮凝剂，泥水分离困难，水相中会出现细小颗粒，浑浊。非离子絮凝剂絮体大小一般，沉降速度快。

(2)絮凝剂的加量

阳离子絮凝剂投加量分别按2mg/L，5mg/L，8mg/ L的不同比例加入到油泥中，考察其对絮凝效果影响以120rpm快速搅拌2min，并以30rpm速率慢速搅拌1min，试验结果见表2。

表2 絮凝剂不同加量对脱水效果影响

(3)浮渣油泥与氟化钙油泥混合比例

采用阳离子絮凝剂，投加量按照5mg/L，单独对氟化钙油泥进行絮凝试验，效果差，没有絮凝效果，采用浮渣油泥与氟化钙油泥掺合处理，逐步提高浮渣油泥与氟化钙油泥的混合比例，当达到5：1体积比后，絮凝效果显著，出现大的矾化，满足叠螺脱水要求。通过试验后发现：在阳离子絮凝剂投加量为5mg/L的情况下，浮渣油泥与氟化钙油泥的混合比例为5：1时，污泥絮凝效果良好，具备脱水压滤条件。

4 干化过程中存在问题及对策

4.1 干化后污泥含水率确定

由于双向自净桨叶干化机初次在本装置使用，没有现成的经验可以借鉴。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围才是最佳状态还是未知数。为了摸索经验，在污泥含水率均在85%的条件下，对干化机运行参数进行调整，具体分析数据和成品如表3：

表3 干化机运行参数一览表

由表4-1可以看出：干化后污泥含水率在5%以下时，污泥成粉末状，现场干化环境粉尘较大，不利于环境保护；污泥含水率在5%～10%之间，污泥成颗粒状，不仅属于较好的理想状态，也有利于进一步处置；污泥含水率超过10%以上，污泥成乳胶状，水分脱除不彻底，增加了运行成本。综上所述，通过控制干化机主机转速和进口温度，将干化后污泥含水率控制在5%～10%之间是比较合理的状态。

4.2 干化后尾气的排烟温度及排放量

SXZJ-60型双向自净桨叶干化机运行初期，不仅尾气的排放量较大，而且排烟温度达60℃以上。为了解决尾气排放量和排放温度问题，我们对尾气处理系统进行了重新核算。整个尾气处理系统仅依靠一台喷淋冷却塔进行降温，喷淋冷却塔循环泵循环量：6.4 t/h，具体测算如下：

假设喷淋水与尾气充分接触，同时20%的尾气将直接被冷凝为液态，喷淋后冷却水温度为50℃(实测)，尾气排放温度为60℃(实测)，喷淋冷却塔循环泵冷却水进口温度为40℃(实测)，则喷淋塔吸收的热量为：

Q吸=Δt×m×C=10×6.4×4.2=268.8(MJ/h)

同样，依据设计基础资料，干化机污泥处理量为：0.5t/ h；干化机进口污泥含水率85%，出口含水率10%。蒸汽用量与干燥水分比例为：1.2:1(设计值)；VOC总气量为2500 Nm3/ h(设计值)。喷淋冷却塔冷塔尾气进温度为85℃(实测)，则尾气在喷淋塔内放出的热量为：

干燥水量：

干燥后水份自身产生的VOC量：约为700Nm3/h。

(其中水蒸气(100℃)密度为0.6kg)。

其它产生的VOC气量为1800m3/h(以空气为主，含有部分油汽)。

蒸汽冷凝吸收的热量：

其它VOC气体吸收的热量：

通过上述理论计算可知，排除测量误差，Q吸和Q放基本相等，说明推算过程和实际运行情况基本吻合，要想达到降低尾气排烟温度和排放量，必须新增其它换热设备。

在综合考虑现场实际情况后，拟在干化机出口和尾气引风机之间增加一台汽液换热器。因现场空间受限，换热器过大，无安装和摆放空间；换热器过小，达不到预期效果，在选型上优先考虑板式换热器，其次是管式换热器。为了确保新增换热器既能满足最终尾气排放温度低于50℃目的，又能实现体积最小化，对新增换热器换热负荷和换热面积进行了核算。

管壳式换热器用作冷却器时的K值范围(高温流体：气体；低温流体：水)为：12～280W/(m.℃),为保险起见我们选择了2个K值进行计算换热面积，计算结果如下：

换热器冷却水进口温度为30℃，出口温度为35℃；

通过计算比较后，选用换热面积为10平方米的固定管板式换热器比较合适。最终采用了ZW/GHR-250-25型固定管板式换热器，换热面积为10.6平方米。安装投用前后尾气温度对比表如下：

表4 尾气处理系统改造前后排放温度对比表

通过上表可以看出，通过新增一台换热面积为10.6平方米的固定管板式换热器，不仅增加了尾气的冷却效果，大大降低了尾气排放温度，同时尾气的排放量也得到相应降低，达到了预期效果。

4.3 运行过程中的其他问题

由于危废污泥含有大量石油类，含有可燃性有机物。同时，污泥输送口为半封闭，与空气接触，也就是说在污泥输送入口处可能形成爆炸性油气混合物，一旦遇到明火或机器本身机械摩擦产生的火花，极易发生爆炸危险。为了避免事故的发生，可在污泥输送入口处增设氮封，保持入口处处于微正压，阻止空气进入干化机内部，这样就可以有效避免安全事故的发生。

另外，在干化机运行过程中由于污泥含有大量石油类，干化污泥输送皮带极易打滑和跑偏，为了避免皮带打滑和跑偏，在皮带两侧增设纠偏挡板，在皮带上部增设压紧罗盘，有效避免了上述问题。

5 经济效益和社会效益

危废污泥经双向自净桨叶干化机干化后，含水率由干化前的85%降至干化后的10%左右，危废污泥总重量下降80%。按照目前危废处置费4500元/吨计算，装置内共有1000吨危废污泥，全部干化处理后经济效益显著。另外，危废污泥干化处理后，大大降低了危废量，保护了环境；同时避免了运输过程中的抛、洒，社会效益显著。

按照干化处置1000吨污泥进行核算，预计可产生直接经济效益230余万元。具体测算如下：