石油化工污水处理场含油污泥脱水研究
发布日期：2019-11-13 来源：《河南化工》 作者：《河南化工》 浏览次数：1174
摘 要: 探讨了不同含油污泥浓度、不同的叠螺机转速、不同加药浓度对污泥脱水絮凝剂投加量的影响。结果表明: 当污泥浓度在一定范围内时，可以达到较稳定的处理效果，若污泥浓度增加过高，则投配率上升，且处理效果变差; 主机转速升高，处理效果变差; 药剂浓度对脱水效果影响较大，药剂浓度则应根据实际情况配制在一定浓度范围内使用，一方面达到较好的处理效果，另一方面节省药剂投加量。
关键词: 叠螺式污泥脱水 ; 含油污泥脱水 ; 加药量
含油污泥一般是由油包水和水包油型乳状液以 及悬浮固体组成，多数污泥粒子属“油性固体”( 如 沥青质、胶质和石蜡等) ，质软；和水的密度差较小、 含水率较高、持水力较强。由于炼化企业污水处理上游生产系统使用了大量的化学药剂，导致含油污泥成分复杂，污泥乳化严重，难以沉降。含油污泥体积庞大，若不加处理直接排放，不但占用大量耕地， 伴有恶臭气体产生，而且对周围土壤、水体、空气都将造成污染。污泥中还含有大量的病原菌、寄生虫 ( 卵) 、铜、锌、铬、汞等重金属，盐类以及多氯联苯、 二口恶英、放射性核素等难降解的有毒有害物质。其中炼化污水处理中的含油污泥已被列为危险固体废弃物进行管理，随着环保要求日益严格，其无害化、 减量化、资源化成为必然的发展趋势，而污泥脱水是污泥最终处置的前提。炼化企业产生的含油污泥属于危险废物。含油污泥脱水前含水率 99.8% ，该企业通过叠螺式污泥脱水机进行机械脱水，将含水率降低至 80% 以内。由于炼化企业上游生产化学添 加成分复杂，间接导致含油污泥成分复杂，污泥乳化严重，难以沉降。降低污泥的含水率可以降低后续污泥处理的设备负荷和处理难度，明显减少后续处置费用。
1 试验条件
1． 1 试验装置
中国石化中原石油化工有限责任公司( 中原石 化) 污水处理场产生的含油污泥采用叠螺式污泥脱水。螺式脱水机运用螺杆挤压原理，将污泥的浓缩和压滤脱水在一个筒内完成。污泥进入滤体后，螺旋轴旋转带动固定环、游动环相对游动挤压，使滤液从叠片间隙快速流出，实现迅速浓缩脱水机本体主要是由过滤体和螺旋轴所构成，过滤体又分浓缩和脱水两部分。当污泥进入滤体后，利用固定环、游动环的相对游动，使滤液通过叠片间隙快速向外排出， 迅速浓缩，污泥向脱水部推移，当污泥进入到脱水部时，在滤腔内的空间不断缩小，污泥内压不断增强， 再加上出泥处背压板的背压作用，使其达到脱水，干泥不断排出机外。 污水处理场叠螺式污泥脱水机，工艺流程如图 1 所示。 整体采用叠螺脱水主机采用不锈钢材质，加药 系统采用 UltromatC 2000 自动加药系统。通过液位 控制螺杆泵转速及主机转速，从而进行自动调整，该试验为保证试验数据有效，采用人工控制，以保证主机转速、螺杆泵转速处于人为可控。
1． 2 含油污泥性质
该部分含油污泥为净化水场隔油池及气浮机底 部排放的油泥及气浮机上部产生的浮渣混合产生。 含水率较生化污泥、污泥浓度高。压缩系数 α 表示 在单位压力增量作用下，污泥孔隙比的减小。
1． 3 絮凝剂
试验投加絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺，相对分 子质量 800 万，水解度 30% ，固含量≥88% 。
1． 4 测定指标及方法
采用 CJ/T 221 － 2005 城市污水处理厂污泥检验方法。污泥含水率采用重量法标准测定步骤进行测定。
2 结果与讨论
2． 1 不同污泥浓度对含水率的影响
通过采用不同浓度的含油污泥进行脱水处理， 初始污泥浓度 5 000 mg /L。不断提高污泥浓度，脱水后含油污泥含水率出现了变化。
从图 2 可知，污泥浓度达到 7 500 ～ 8 000 mg /L 时污泥含水率最低，效果最为理想。所成絮团大而 紧实、出水多。污泥浓度超过 8 000 mg /L 后，上清 液浑浊，处理效果变差。在实际运行过程中，若污泥 的处理量一定，絮凝剂投加量要根据污泥浓度的变 化进行调整，污泥浓度增加，絮凝剂投加量增加。由 于本叠螺处理加药系统最大絮凝剂投加量上限为 0.3% ，如果污泥浓度过高，超过机器最大可处理负 荷，则会导致药剂处理效果下降。因此，应尽可能将 污泥浓度控制在一定范围，以达到较稳定处理效果。
2． 2 不同主机转速对叠螺机污泥脱水含水率的影响
正常情况下，主机转速会随着污泥混合箱内液位变化反应进料量大小，通过调整螺杆物料泵的电 机转速从而联锁调整主机转速。但是不同于离心脱 水设施，叠螺脱水机采用类似板压式处理方法，压缩 时间越长，含水率越低。处理效果越好。通过不同主机转速下，污泥含水率的变化进行记录试验。试验结果见图 3。
通过试验表明，由于采用压力挤压脱水的物理原理。脱水螺旋主机频率越低，转速越低，挤压越充分，含水率越低。随着主机频率的升高，污泥含水率升高，处理效果降低。在保证物料输送的前提下，应尽量降低主机转速延长挤压时长，进行泥水分离。
2． 3 不同絮凝剂浓度进行脱水含有污泥含水率影响的试验
在最大处理物料量的情况下，将聚丙烯酰胺药剂的浓度配制在 0.1‰ ～ 0.5‰，投配率随药剂浓度的变化如图 4 所示。
絮凝剂浓度增加初期，虽然低浓度时药剂易溶解，且大分子链能充分伸展开来，充分发挥吸附架桥作用。但是由于油泥的不同性质，初期随着亲油机 制存在，絮凝剂为发挥絮凝作用，污泥含水率高，处理效果差。随着絮凝剂浓度的增大，絮凝效果增大， 处理后含水率明显降低，但是随着絮凝剂增大污泥絮团会有过量电荷而排斥，从而降低絮凝效果，处理后含水率升高。因此应该将絮凝剂的浓度控制在 0.3‰左右最为合适。
3 结论
污泥浓度过低无法有效絮凝，在叠螺脱水机能会随着脱水污泥带出，从而影响污泥含水率。污泥浓度过高，超过了机器最大可处理负荷，则会导致药 剂处理效果下降。因此，应尽可能将污泥浓度控制在一定范围，以达到较稳定处理效果。由于采用压力挤压脱水的物理原理。脱水螺旋主机频率越低转速越低挤压越充分，含水率越低。随着主机频率的升高污泥含水率升高处理效果降低，在保证物料输送的前提下应尽量降低主机转速延长挤压时长，进行从分泥水分离。将絮凝剂浓度控制在 0.3‰左右最为合适，最能充分降低污泥的含水率，从而得到最大的处理效益。
关键词: 叠螺式污泥脱水 ; 含油污泥脱水 ; 加药量
含油污泥一般是由油包水和水包油型乳状液以 及悬浮固体组成，多数污泥粒子属“油性固体”( 如 沥青质、胶质和石蜡等) ，质软；和水的密度差较小、 含水率较高、持水力较强。由于炼化企业污水处理上游生产系统使用了大量的化学药剂，导致含油污泥成分复杂，污泥乳化严重，难以沉降。含油污泥体积庞大，若不加处理直接排放，不但占用大量耕地， 伴有恶臭气体产生，而且对周围土壤、水体、空气都将造成污染。污泥中还含有大量的病原菌、寄生虫 ( 卵) 、铜、锌、铬、汞等重金属，盐类以及多氯联苯、 二口恶英、放射性核素等难降解的有毒有害物质。其中炼化污水处理中的含油污泥已被列为危险固体废弃物进行管理，随着环保要求日益严格，其无害化、 减量化、资源化成为必然的发展趋势，而污泥脱水是污泥最终处置的前提。炼化企业产生的含油污泥属于危险废物。含油污泥脱水前含水率 99.8% ，该企业通过叠螺式污泥脱水机进行机械脱水，将含水率降低至 80% 以内。由于炼化企业上游生产化学添 加成分复杂，间接导致含油污泥成分复杂，污泥乳化严重，难以沉降。降低污泥的含水率可以降低后续污泥处理的设备负荷和处理难度，明显减少后续处置费用。
1 试验条件
1． 1 试验装置
中国石化中原石油化工有限责任公司( 中原石 化) 污水处理场产生的含油污泥采用叠螺式污泥脱水。螺式脱水机运用螺杆挤压原理，将污泥的浓缩和压滤脱水在一个筒内完成。污泥进入滤体后，螺旋轴旋转带动固定环、游动环相对游动挤压，使滤液从叠片间隙快速流出，实现迅速浓缩脱水机本体主要是由过滤体和螺旋轴所构成，过滤体又分浓缩和脱水两部分。当污泥进入滤体后，利用固定环、游动环的相对游动，使滤液通过叠片间隙快速向外排出， 迅速浓缩，污泥向脱水部推移，当污泥进入到脱水部时，在滤腔内的空间不断缩小，污泥内压不断增强， 再加上出泥处背压板的背压作用，使其达到脱水，干泥不断排出机外。 污水处理场叠螺式污泥脱水机，工艺流程如图 1 所示。 整体采用叠螺脱水主机采用不锈钢材质，加药 系统采用 UltromatC 2000 自动加药系统。通过液位 控制螺杆泵转速及主机转速，从而进行自动调整，该试验为保证试验数据有效，采用人工控制，以保证主机转速、螺杆泵转速处于人为可控。
1． 2 含油污泥性质
该部分含油污泥为净化水场隔油池及气浮机底 部排放的油泥及气浮机上部产生的浮渣混合产生。 含水率较生化污泥、污泥浓度高。压缩系数 α 表示 在单位压力增量作用下，污泥孔隙比的减小。
1． 3 絮凝剂
试验投加絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺，相对分 子质量 800 万，水解度 30% ，固含量≥88% 。
1． 4 测定指标及方法
采用 CJ/T 221 － 2005 城市污水处理厂污泥检验方法。污泥含水率采用重量法标准测定步骤进行测定。
2 结果与讨论
2． 1 不同污泥浓度对含水率的影响
通过采用不同浓度的含油污泥进行脱水处理， 初始污泥浓度 5 000 mg /L。不断提高污泥浓度，脱水后含油污泥含水率出现了变化。
从图 2 可知，污泥浓度达到 7 500 ～ 8 000 mg /L 时污泥含水率最低，效果最为理想。所成絮团大而 紧实、出水多。污泥浓度超过 8 000 mg /L 后，上清 液浑浊，处理效果变差。在实际运行过程中，若污泥 的处理量一定，絮凝剂投加量要根据污泥浓度的变 化进行调整，污泥浓度增加，絮凝剂投加量增加。由 于本叠螺处理加药系统最大絮凝剂投加量上限为 0.3% ，如果污泥浓度过高，超过机器最大可处理负 荷，则会导致药剂处理效果下降。因此，应尽可能将 污泥浓度控制在一定范围，以达到较稳定处理效果。
2． 2 不同主机转速对叠螺机污泥脱水含水率的影响
正常情况下，主机转速会随着污泥混合箱内液位变化反应进料量大小，通过调整螺杆物料泵的电 机转速从而联锁调整主机转速。但是不同于离心脱 水设施，叠螺脱水机采用类似板压式处理方法，压缩 时间越长，含水率越低。处理效果越好。通过不同主机转速下，污泥含水率的变化进行记录试验。试验结果见图 3。
通过试验表明，由于采用压力挤压脱水的物理原理。脱水螺旋主机频率越低，转速越低，挤压越充分，含水率越低。随着主机频率的升高，污泥含水率升高，处理效果降低。在保证物料输送的前提下，应尽量降低主机转速延长挤压时长，进行泥水分离。
2． 3 不同絮凝剂浓度进行脱水含有污泥含水率影响的试验
在最大处理物料量的情况下，将聚丙烯酰胺药剂的浓度配制在 0.1‰ ～ 0.5‰，投配率随药剂浓度的变化如图 4 所示。
絮凝剂浓度增加初期，虽然低浓度时药剂易溶解，且大分子链能充分伸展开来，充分发挥吸附架桥作用。但是由于油泥的不同性质，初期随着亲油机 制存在，絮凝剂为发挥絮凝作用，污泥含水率高，处理效果差。随着絮凝剂浓度的增大，絮凝效果增大， 处理后含水率明显降低，但是随着絮凝剂增大污泥絮团会有过量电荷而排斥，从而降低絮凝效果，处理后含水率升高。因此应该将絮凝剂的浓度控制在 0.3‰左右最为合适。
3 结论
污泥浓度过低无法有效絮凝，在叠螺脱水机能会随着脱水污泥带出，从而影响污泥含水率。污泥浓度过高，超过了机器最大可处理负荷，则会导致药 剂处理效果下降。因此，应尽可能将污泥浓度控制在一定范围，以达到较稳定处理效果。由于采用压力挤压脱水的物理原理。脱水螺旋主机频率越低转速越低挤压越充分，含水率越低。随着主机频率的升高污泥含水率升高处理效果降低，在保证物料输送的前提下应尽量降低主机转速延长挤压时长，进行从分泥水分离。将絮凝剂浓度控制在 0.3‰左右最为合适，最能充分降低污泥的含水率，从而得到最大的处理效益。