板框式壓濾機(jī)在催化劑污水裝置中的應(yīng)用

趙 燕, 趙保全

(中國(guó)石油蘭州石化公司 污水處理廠， 甘肅 蘭州 730060)

0 引言

蘭州石化公司650 t/h含硫-催化劑污水綜合處理裝置于2004年6月建成投運(yùn)，裝置包括150 t/h處理能力的含硫污水預(yù)處理系統(tǒng)和400 t/h處理能力的催化劑污水處理系統(tǒng)[1]，該裝置進(jìn)水懸浮物含量高，致使裝置長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行，加之催化劑污泥流動(dòng)性差、顆粒細(xì)，使用現(xiàn)有離心機(jī)脫水后，上清液懸浮物濃度較高，重復(fù)進(jìn)入系統(tǒng)處理，嚴(yán)重影響污水處理設(shè)施的正常運(yùn)行，因此，必須對(duì)催化劑污水處理裝置預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行改造，選擇更適合的污泥處理方法[2].

板框式壓濾機(jī)是一種間歇式固液分離設(shè)備，具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、推動(dòng)力大等特點(diǎn)，尤其適用于懸浮物含量高、顆粒細(xì)碎的污泥，將板框式壓濾機(jī)替換原有離心式脫水機(jī)處理催化劑污泥，可有效改善原有工藝脫水后上清液懸浮物高的缺點(diǎn)，也為后續(xù)催化劑污水處理裝置預(yù)處理系統(tǒng)改造提供可靠技術(shù)參數(shù)[3,4].

1 污水的主要特征

1.1 污水水質(zhì)分析

催化劑污水主要污染物組分有：高嶺土、稀土、氫氧化鋁凝膠、硅、硅鋁凝膠、不定型硅鋁晶體、氨氮等.其中高嶺土、稀土等以懸浮物狀態(tài)分布于污水中，形成催化劑污泥；二氫氧化鋁凝膠、硅鋁凝膠等均以交替的形態(tài)均勻分散在水體中；氨氮以及有機(jī)污染物等則溶解于水中[5]，催化劑污水設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)如表1所示.

表1 催化劑污水處理裝置設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)

1.2 污水水質(zhì)特征及沉降性能

催化劑污水總體來(lái)說(shuō)具有水量變化大、酸堿度高、懸浮物高等特點(diǎn)，具體特性如下所示[6,7]：

(1)污水中的懸浮物濃度較高；(2)污水中含有硅酸鈉膠體；(3)污水的氨氮濃度較高；(4)污水中的C/N比值較低；(5)污水的沖擊負(fù)荷高；(6)催化劑污水具有較好的沉降性能，污泥流動(dòng)性差，比重大，易沉降，污泥沉降比為30%.

2 催化劑污水處理工藝及存在的問(wèn)題

2.1 污水處理工藝

催化劑污水和含硫污水在預(yù)曝調(diào)節(jié)池混合，混合后自流入均質(zhì)池，加入一定量的聚合鋁均質(zhì)，并根據(jù)污水的pH加入一定量的酸堿將pH調(diào)至6～9，添加一定量的絮凝劑后連續(xù)進(jìn)入一沉池沉降，一沉池排泥經(jīng)污泥池用泵連續(xù)送至濃縮池，濃縮池上清液以220 t/h自流至預(yù)曝調(diào)節(jié)池，濃縮池底流以10 t/h流入均質(zhì)池，污泥濃縮液以20 t/h～45 t/h進(jìn)入離心脫水機(jī)進(jìn)行分離，離心脫水機(jī)上清液經(jīng)泵打回二沉池，脫水后的泥渣拉往工業(yè)渣場(chǎng)進(jìn)行填埋.一沉池出水連續(xù)自流入二沉池，二沉池排泥經(jīng)污泥池用泵間斷送至濃縮池，二沉池出水連續(xù)自流入ABFT池， ABFT池出水排至監(jiān)測(cè)池定期分析化驗(yàn)，分析合格后排放，工藝流程見圖1.

圖1 催化劑污水處理裝置工藝流程圖

2.2 存在的問(wèn)題

催化劑污水處理裝置原設(shè)計(jì)進(jìn)水懸浮物含量≤2 000 mg/L, 現(xiàn)進(jìn)水懸浮物平均含量為3 500 mg/L，最高時(shí)超過(guò)16 000 mg/L，筆者統(tǒng)計(jì)了2012年5月催化劑污水處理裝置總?cè)雭?lái)水和離心機(jī)上清液懸浮物的含量，變化趨勢(shì)見圖2，從圖2中可見，該裝置總?cè)雭?lái)水和離心脫水機(jī)上清液懸浮物含量波動(dòng)范圍大，其中離心機(jī)上清液懸浮物含量最高達(dá)到了20 000 mg/L.由于污水中懸浮物含量嚴(yán)重超標(biāo)，致使裝置超負(fù)荷運(yùn)行，出水水質(zhì)達(dá)不到設(shè)計(jì)指標(biāo)，再者該裝置污泥處理系統(tǒng)的處理能力不夠，大部分沉淀下來(lái)的污泥得不到過(guò)濾，又打入源頭系統(tǒng)，這樣反復(fù)回流，使該裝置長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行，特別是3臺(tái)離心脫水機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行，若某臺(tái)離心脫水機(jī)出現(xiàn)故障，則該裝置的正常運(yùn)行就得不到保證，只能將部分回流污泥外排至灰渣場(chǎng).同時(shí)，由于催化劑污泥性質(zhì)決定，導(dǎo)致離心機(jī)上清液中的懸浮物含量高，且波動(dòng)大，這些高懸浮物的廢水再次進(jìn)入污水處理系統(tǒng)中，影響污水處理設(shè)施的正常運(yùn)行，為了實(shí)現(xiàn)催化劑污水處理裝置的長(zhǎng)期安全平穩(wěn)運(yùn)行，必須對(duì)催化劑污水處理裝置預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行改造，選擇更適合的污泥處理方法.

圖2 2012年5月總?cè)胨碗x心脫水機(jī)上清液懸浮物含量變化趨勢(shì)圖

3 板框式壓濾機(jī)在催化劑污水處理裝置中的應(yīng)用

3.1 板框式壓濾機(jī)的工藝及特點(diǎn)

板框式壓濾機(jī)是一種間歇式固液分離設(shè)備，是由濾板、濾框排列構(gòu)成濾室，在輸料泵的壓力作用下，將料液送進(jìn)各濾室，通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)將固體和液體分離.其特點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單、推動(dòng)力大，適用于各種污泥，且形成的濾餅含水率低[8,9].板框式壓濾機(jī)分為人工和自動(dòng)兩種，自動(dòng)機(jī)與人工式相比，在濾餅的剝落、濾布的洗滌再生和板框的拉開與壓緊方面，完全實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，大大減少了勞動(dòng)強(qiáng)度[10].

3.2 試驗(yàn)方法

3.2.1 試驗(yàn)裝置

針對(duì)催化劑污水處理裝置泥系統(tǒng)存在，污泥流動(dòng)性差、粒度細(xì)，因含大量無(wú)機(jī)鹽類及膠體在濃縮池內(nèi)架橋、淤積、離心機(jī)處理效率低、裝置內(nèi)回流量偏高，從而加重裝置運(yùn)行負(fù)荷，導(dǎo)致預(yù)處理系統(tǒng)運(yùn)行不暢出水懸浮物達(dá)不到設(shè)計(jì)指標(biāo)等問(wèn)題，探索利用板框壓濾機(jī)在處理源水、均質(zhì)池出水和池-6污泥3種工況下的運(yùn)行效果，為該裝置預(yù)處理系統(tǒng)改造提供技術(shù)參數(shù).

(1)板框式壓濾機(jī)1臺(tái)，型號(hào)：XMJ20/800-U、過(guò)濾面積：20 m2.

(2)污泥提升泵1臺(tái)，型號(hào)：WQ37-10-3、揚(yáng)程:10 m、流量:37 m3/h.

(3)攪拌罐1個(gè)，有效容積3 m3.

3.2.2 試驗(yàn)方法及操作

分別對(duì)催化劑污水處理裝置源水、均質(zhì)池出水和池-6污泥進(jìn)行板框式壓濾機(jī)試驗(yàn)，記錄3種不同工況下各自的進(jìn)料懸浮物、出水懸浮物、濾餅含水率、進(jìn)泥時(shí)間、進(jìn)泥量和助濾劑投加量值，通過(guò)對(duì)比獲得較優(yōu)的工藝運(yùn)行參數(shù).具體為：

(1)打開攪拌罐進(jìn)料閥進(jìn)料至3.0 m3，投加助濾劑(助濾劑的投加比例在0.002%～0.2%之間變化)，攪拌均勻.

(2)溢流閥控制板框壓濾機(jī)進(jìn)料壓力，分別穩(wěn)定在0.05 Mpa、0.10 Mpa、0.20 Mpa、0.30 Mpa、0.40 Mpa、0.45 Mpa、0.50 Mpa、0.55 Mpa和0.60 Mpa.

(3)當(dāng)攪拌罐物料降至1.0 m3時(shí)再補(bǔ)料2.0 m3，同時(shí)投加助濾劑，重復(fù)補(bǔ)料3次.停止排液后，壓縮空氣吹掃.

(4)取樣分析：取進(jìn)料樣品，測(cè)定SS含量；板框?yàn)V機(jī)過(guò)濾穩(wěn)定后，取上清液樣品，測(cè)定SS含量；卸料時(shí)取濾餅，測(cè)定濾餅含水率.

3.3 結(jié)果分析

3.3.1 試驗(yàn)結(jié)果

催化劑污水處理裝置板框式壓濾機(jī)工業(yè)試驗(yàn)分別在該裝置3個(gè)不同的處理單元開展，即催化劑污水與含硫污水混合后的預(yù)曝調(diào)節(jié)池(避開濃縮池回流及裝置內(nèi)藥劑投加點(diǎn))、均質(zhì)池出口和池-6出口3處采用篩選濾布類型、改變進(jìn)料壓力及助濾劑投加濃度，通過(guò)測(cè)定濾餅含水率和上清液懸浮物濃度等方法，獲得了試驗(yàn)數(shù)據(jù)，板框式壓濾機(jī)處理不同水質(zhì)的平均處理效果對(duì)照情況見表2.

表2 板框式壓濾機(jī)處理不同水質(zhì)的平均處理效果對(duì)照表

由表2中可見，從均質(zhì)池出水進(jìn)料時(shí)，板框式壓濾機(jī)上清液懸浮物含量最高，且為106 mg/L，遠(yuǎn)高于從池-6和催化劑污水處理裝置總?cè)肟谶M(jìn)料時(shí)的上清液懸浮物含量28 mg/L；3種工況下產(chǎn)生的濾餅含水率平均值在51.55%～63.20%之間，均能滿足生產(chǎn)要求；池-6進(jìn)料時(shí)間最短，約為66 min，遠(yuǎn)低于催化劑污水處理裝置總?cè)肟诘?90 min和均質(zhì)池出水進(jìn)料的175 min，總?cè)肟谄骄M(jìn)料時(shí)間是池-6的3倍左右；池-6進(jìn)料量最低，約為2.28 m3，總?cè)肟谄骄M(jìn)料量是池-6的5.65倍；從助濾劑的投加比例上看，均質(zhì)池出水和池-6相差不大，源水投加比例最小為0.08%，但進(jìn)料量大，經(jīng)過(guò)核算水量后池-6需用助濾劑略少.

3.3.2 試驗(yàn)條件影響分析

(1)濾布選型：試驗(yàn)中分別使用丙綸加密621和750A兩種型號(hào)的濾布，1至9號(hào)板框?yàn)V布采用丙綸加密621，10至17號(hào)板框?yàn)V布采用丙綸加密750A.通過(guò)采樣分析不同濾板出水上清液懸浮物濃度和濾餅含水率，數(shù)據(jù)接近，但在試驗(yàn)中期卸料時(shí)發(fā)生丙綸加密621破裂情況，通過(guò)比較后發(fā)現(xiàn)丙綸加密750A 具有材質(zhì)厚、耐磨損等優(yōu)點(diǎn)，故試驗(yàn)后期采用丙綸加密750A型濾布.

(2)進(jìn)泥時(shí)間分析：同一工況下，進(jìn)泥時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)板框式壓濾機(jī)濾餅含水率和出水上清液懸浮物含量沒(méi)有明顯影響.進(jìn)泥時(shí)間越短，進(jìn)料量就越少，影響濾餅的成型，當(dāng)進(jìn)泥時(shí)間太短，進(jìn)料懸浮物濃度又低時(shí)，濾餅下半部分厚，上半部分薄，成型不均勻.3種工況下，池-6污泥濃度高，濾餅形成時(shí)間短，進(jìn)料時(shí)間短，但壓力上升快，過(guò)濾速度較慢，且為34.55 L/min；源水懸浮物含量最低，進(jìn)料時(shí)間最長(zhǎng)，但過(guò)濾速度快，且為67.63 L/min.

(3)藥劑投加量：本次試驗(yàn)使用廠家提供的助濾劑，主要成分為石灰.在試驗(yàn)中根據(jù)進(jìn)料懸浮物含量，調(diào)整了助濾劑的投加比例，控制在0.06%～0.20%之間.分析數(shù)據(jù)顯示同一工況下，助濾劑投加量對(duì)板框式壓濾機(jī)上清液懸浮物含量沒(méi)有明顯影響，對(duì)濾餅含水率有影響，且成正比，即藥劑的投加量少時(shí)，濾餅含水率低；藥劑的投加量多時(shí)，濾餅含水率相對(duì)比較高；但不投加藥劑時(shí)，濾布上粘連的污泥較多，不易脫落，操作難度大，影響濾布的使用壽命.3種工況下，當(dāng)進(jìn)料懸浮物高時(shí)，藥劑單耗高.

圖3 源水不同助濾劑投加比例下板框式壓濾機(jī)上清液懸浮物含量和濾餅含水率變化趨勢(shì)圖

(4)進(jìn)料壓力：試驗(yàn)中進(jìn)料壓力控制在0.05～0.6 Mpa之間，進(jìn)料壓力隨過(guò)濾時(shí)間逐漸增大，同時(shí)與進(jìn)料懸浮物濃度成正比，最終進(jìn)料壓力選定為0.6 Mpa.

(5)吹掃風(fēng)壓：試驗(yàn)吹掃風(fēng)壓控制在0.1～0.3 Mpa之間，吹掃時(shí)間為10～15 min.經(jīng)過(guò)試驗(yàn)比選后，吹掃風(fēng)壓控制在0.3 Mpa，吹掃10 min較為適宜.

3.3.3 板框式壓濾機(jī)與離心脫水機(jī)處理技術(shù)對(duì)比

將板框式壓濾機(jī)的工業(yè)試驗(yàn)技術(shù)數(shù)據(jù)同原有離心式脫水機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)相比較，催化劑污水處理裝置污泥系統(tǒng)處理技術(shù)對(duì)比情況見表3.由表3可見，自動(dòng)板框式壓濾機(jī)用于處理流動(dòng)性差、顆粒細(xì)的催化劑污泥具有很大優(yōu)勢(shì)，如上清液懸浮物濃度低、沉降池濁液出口不易堵塞等優(yōu)點(diǎn)，但也存在占地面積大，員工勞動(dòng)強(qiáng)度大和氣味大等問(wèn)題，綜合考慮后，還是利大于弊.

表3 催化劑污水處理裝置污泥系統(tǒng)處理技術(shù)對(duì)比表

4 結(jié)論

(1)試驗(yàn)結(jié)果表明3種工況下，板框式壓濾機(jī)出水懸浮物含量較低，最低可達(dá)到28 mg/L、濾餅含水率平均值在65%以下、上清液SS平均值在100 mg/L以下，均能滿足裝置運(yùn)行要求.

(2)3種工況試驗(yàn)中源水試驗(yàn)優(yōu)勢(shì)較為明顯，不用投加聚合鋁、聚丙烯酰胺、也未經(jīng)過(guò)酸堿中和，節(jié)約了大量藥劑費(fèi)用，大幅度降低了裝置的運(yùn)行成本，但存在過(guò)濾時(shí)間長(zhǎng)、需要濾機(jī)規(guī)模大、投資大等問(wèn)題.

(3)板框式壓濾機(jī)應(yīng)用于催化劑污水處理裝置，成功解決了催化劑污泥流動(dòng)性差、顆粒細(xì)等困擾泥系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的難題，也為該裝置預(yù)處理系統(tǒng)改造提供了可靠的技術(shù)參數(shù).

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