含油污泥脱水设备与技术

含油污泥脱水设备与技术

周高华Ξ　方善如 张剑鸣　李　瑜

(四川大学) (重庆江北机械有限责任公司)

摘　要　分析了含油污泥的性质,介绍了国内外含油污泥处理技术与脱水设备的现状,并比较各方法及设备的优缺点。提出了含油污泥脱水设备与技术的发展趋势和几点建议。

关键词　含油污泥　浓缩　脱水设备　油2水2泥分离

中图分类号　TQ05118 文献标识码　A 文章编号　025426094(2003)0520306206

石油开采、、石油化工、油品贮运、船舶航运、车辆清洗、机械制造、食品加工等过程均会产生含油废水,特别是石油开采、石油炼制行业排出大量的含油污水、含油污泥,据报道,仅中原油田含油污水总量为12×104m3/d、含油污泥总量为(0.9～1.44)×104m3/d[1]。含油污泥主要产生于油田和炼油厂,如在原油脱水中,脱水罐、贮油罐和污油罐等底部存在大量含油污泥;在油田、炼油厂的污水处理场的隔油池、浮选池、曝气池等也存在大量含油污泥。这些污泥的成分十分复杂,一般由水包油(O/W)、油包水(W/O)以及悬浮固体组成,且充分乳化,粘度较大,难以沉降[2]。为了充分利用污水资源,稳定污水处理(特别是石油采出水处理后回注,可以有效地保持油区地层压力),保护生态环境。近年来,含油污水、含油污泥的处理备受关注,由此推动了含油污水处理、含油污泥脱水、除油设备及相关的处理技术的发展。

1　含油污泥及其处理工艺

含油污泥颗粒细小,呈絮凝体状,密度差小(油、水密度接近)、含水率高(一般在96%左右)、持水力强,且泥、油、水相互包裹在一起,又充分乳化,粘度较大,难以沉降。含油污泥稳定性差,容易腐败和产生恶臭[3,4],污染空气环境。

Zall Jonathan等人[3]曾分别研究过一般城市污水厂的污泥和含油污泥的过滤脱水性能。如测定了含油3%、含总悬浮固体4%的含油污泥(浮渣)和含总悬浮固体1%～2%的一般污泥的比阻和可压缩性系数,证实含油污泥的比阻比一般污泥的大40倍,其可压缩性系数大20倍,见表1。

表1　含油污泥和一般污泥可过滤性比较污泥名称含油污泥一般污泥比阻/Gm・kg-1100025

可压缩性系数150.75

另据文献[5]介绍,含油13.1%、含泥16.8%、含水70.1%的含油污泥的比阻为8.9×1014m/kg。由此可知,含油污泥属难过滤性污泥,特别是不易实现油2水2泥的三相分离。

目前,含油污泥处理的主要工艺有以下几种:a.浓缩—化学调节—脱水;b.浓缩—消化—化学调节—脱水;c.浓缩—消化—化学调节—脱水—压制;d.浓缩—化学调节—脱水—焚烧;e.浓缩—消化—化学调节—脱水—焚烧;f.浓缩—化学调节—脱水—熔融。可以看出,浓缩、化学调节和脱水3个处理单元是含油污泥处理系统必须的环节[4]。

2　污泥的浓缩处理

无论是从脱水罐、贮油罐、污油罐等底部排出的含油污泥,还是从污水处理场的隔油池、浮选池、曝气池等排出的含油污泥(浮渣),其含水率一般都在96%左右,体积很大,对污泥的处理、利用和运输造成很大困难。污泥浓缩的目的就是通过污泥增稠来降低污泥的含水率和减少污泥的体积,根据计

Ξ周高华,男,1968年9月生,在职硕士生。四川省成都市,610065。

算,污泥含水率从99%降至96%时,其体积减少为原来的1/4。这样对机械脱水,可减少混凝剂的投加量及脱水设备数量,提高脱水效率[4]。

据文献[4]介绍,污泥中游离水占70%,毛细水占20%,颗粒结合水和内部接合水占10%。污泥浓缩主要去除游离水。污泥浓缩处理主要有以下的方法。

2.1　重力浓缩法[1,4,6,7]

重力浓缩法是依靠污泥中固体物质的重力作用进行沉降与压密,属于自由沉降过程。其装置如污泥浓缩池等。

2.2　气浮浓缩法[4,8]

气浮浓缩法根据溶气气浮原理,通过压力溶气罐溶入过量空气,然后突然减压释放出大量微小气泡,,使其密度减小而强制上浮,污泥在表层获得浓缩。加压溶气气浮法适用于相对密度接近于1的活性污泥。其装置如气浮池等。

2.3　离心浓缩法[4,9]

离心浓缩法是利用污泥中固、液间的密度差,在离心力场或负压力场作用下,固相颗粒受外力作用迅速沉降的原理进行沉降的。其设备如离心机、旋流器等。

2.4　转筒浓缩过滤

转筒浓缩过滤装置主要由絮凝反应器、转筒、上筒、滤网、机架、集水槽、传动装置和喷水器等组成。待处理污泥通过入口与絮凝剂一起进入絮凝反应器,由絮凝反应器电机带动搅拌器旋转,使待处理污泥在絮凝剂的作用下得以充分凝聚,然后通过进料管进入转筒,转筒外有滤网(一定时间喷水器对滤网进行冲洗,以免滤网堵塞),中心轴上有螺旋叶片,由驱动电机带动转筒旋转(转速在一定范围内可调),使得污泥在前进的过程中得以逐渐浓缩,其间的滤液从滤液出口流出,经浓缩后的污泥最终从浓缩液出口排出。与重力浓缩比较,具有以下优点:浓缩时间短,浓缩效率高;浓缩效果稳定可靠,能够得到比较稳定的污泥浓度;适用浓度范围大等。

3　含油污泥的脱水处理

含油污泥机械脱水前需进行预处理。污泥脱水过程实际上是污泥的悬浮粒子群和水的相对运动,而污泥的预处理则是通过一定手段调整固体粒子群的性状和排列状态,使之适合不同的脱水条件[4]。

3.1　含油污泥的预处理

污泥的预处理主要为了改善污泥的脱水性能,提高脱水设备的生产能力。

污泥的预处理方法有化学调节法、淘洗调节法等[4,10],主要采用化学调节法,即调质[3,4,6,10]。

化学调节法就是向污泥中投加混凝剂、助凝剂,使污泥中的悬浮微粒凝聚并顺利进行脱水。但对于含油污泥要实现油2水2固的三相分离,还必须投加表面活性剂、破乳剂、p H调节剂等使其中粘度大的吸附油解吸和破乳,使吸附油从污泥固体表面脱附及油2水脱附分离[3～5,8,11,12]。

含油污泥化学调节法的选择依据是:a.含油污泥的性质及特点;b.使用的脱水机械的性能;

c.滤饼的后续处理方法[3～5,7,13]。

据文献[10,11,14,15]报道,首先向含油污泥中投加硅藻土、石灰、飞灰等微细固体粉末作为调节剂,使易变形的含油污泥粒子形成有刚性的污泥骨架,使污泥呈毛细结构,改善滤饼透气性,且增加固液相间的密度差,改善脱水性能;也可采用部分滤饼回流到含油污泥中作为调节剂。

其次,投加絮凝剂和破乳剂(或表面活性剂)。絮凝剂分有机和无机两大类。无机絮凝剂以Al2(SO4)3、PAC的絮凝效果最好,据有关研究表明,铁铝复盐聚合物混凝剂比单盐的铁或铝聚合物处理含油污泥效果更好;有机絮凝剂以阳离子聚丙酰胺(PAM)的絮凝效果最佳。但经无机絮凝剂处理的含油污泥的过滤性能优于有机絮凝剂处理的含油污泥,且脱水后含水率较低[2,4,12,14,16～20]。有关试验表明[14],有机、无机絮凝剂复合使用可减少用量,絮凝效率大大提高,经复合絮凝剂处理后,可大大改善污泥的脱水过滤性能,降低滤饼含水率,在投加药剂量相当的前提下比单独使用效果好,见表2。

表2　有机、无机絮凝剂复合处理含油污泥效果无机絮凝剂有机絮凝剂

絮凝效果

%

滤饼含

水率/% 2000mg/L[Al2(SO4)3]10mg/L[CPAM2]70.250.1 2000mg/L[PAC]10mg/L[CPAM2]7149.9 2000mg/L[Al2(SO4)3]50.859.7

15mg/L[CPAM2] 5.563.2含油污泥的化学调节法必须在测试含油污