含油污泥離心處理技術(shù)研究進(jìn)展

邵魯華，郭 鐵，施 巖，吉豪杰

（1. 遼寧石油化工大學(xué), 遼寧 撫順 113001； 2. 中國(guó)石油撫順石化公司大乙烯，遼寧 撫順 113001）

含油污泥，根據(jù)來源不同可分為罐底泥、浮渣泥、落地泥。這些污泥成分復(fù)雜，并伴隨惡臭和毒性，中國(guó)政府已意識(shí)到解決污泥問題的重要性，于"十二五"開局之初發(fā)布了《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)污泥處理處置工作組織實(shí)施示范項(xiàng)目的通知》，要求各地有關(guān)部門高度重視污泥處理處置工作。根據(jù)政府規(guī)劃，“十二五”期間我國(guó)污泥處理處置設(shè)施建設(shè)投資將達(dá)347億元。本文介紹了含油污泥的離心處理法，以期為相關(guān)研究提供參考。

1 調(diào)質(zhì)-離心分離技術(shù)

調(diào)質(zhì)-離心處理含油污泥是向含油污泥中添加化學(xué)藥劑，并通過乳化、氧化作用以及物理破碎作用，把原油從含油污泥表面剝離下來。含油污泥的調(diào)質(zhì)-機(jī)械分離處理屬于傳統(tǒng)的含油污泥處理，國(guó)外在這一方面的技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，開發(fā)了一系列新型高效的化學(xué)調(diào)制用高分子絮凝劑，根據(jù)污泥的性質(zhì)選擇不同的絮凝劑，在脫水時(shí)應(yīng)用各種添加劑來調(diào)節(jié)污泥，從而提高污泥脫水性能；在脫水設(shè)備上，淘汰了真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)，取而代之的是處理效率高的帶式壓濾機(jī)和離心機(jī)。

1.1 絮凝劑調(diào)質(zhì)-離心分離技術(shù)

張瑜瑾等［1］采用化學(xué)法污泥系統(tǒng)脫穩(wěn)-機(jī)械分離法, 結(jié)合固液離心分離技術(shù), 對(duì)含油污泥進(jìn)行絮凝處理。試驗(yàn)結(jié)果表明, 采用螺旋離心機(jī)處理后的污泥中含油0.3%, 污泥可作為農(nóng)用污泥直接排放,其平均分離效率為98.38%。金一中等[2]進(jìn)行了對(duì)含油污泥離心脫水的批量處理和連續(xù)處理的研究。實(shí)驗(yàn)表明, LWD-430 臥式螺旋離心機(jī), 當(dāng)離心速度在1 200～1 400 r/min之間, 處理量在1～3 m3/h之間,差轉(zhuǎn)速為20 r/min時(shí), 離心液體積和COD均達(dá)到最佳狀況。Iritani 等[3]也做了利用離心法分離油水混合物的研究，效果明顯。在這種技術(shù)中，通過對(duì)含油污泥進(jìn)行加溫、投加化學(xué)藥劑調(diào)質(zhì)等預(yù)處理，可有效降低含油污泥的黏性。投加有機(jī)高分子絮凝劑，可使高度分散的污泥顆粒、油珠或乳化油發(fā)生電中和、網(wǎng)聯(lián)架橋，使污泥顆粒間發(fā)生凝聚，從而改善其固液分離性能，加速固液分離。但是，由于離心機(jī)中的固體含量影響污泥處理效果，所以該方法的油泥處理量較低。楊洪波等[4]研究了轉(zhuǎn)筒式離心機(jī)對(duì)含油污泥的處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，H2S含量控制在3 mg/m3以下，保證了人員的安全；陽離子聚丙烯酰胺（分子量 >115×106）絮凝效果較好。郝超磊等[5]對(duì)柳一聯(lián)含油污泥處理工藝離心脫水部分進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，當(dāng)臥螺離心脫水機(jī)轉(zhuǎn)速為2 500 r/min, 處理量為25～30 m3/h時(shí)，對(duì)整個(gè)工藝來說會(huì)收到比較好的結(jié)果，此時(shí)含水率下降到75%～80%，體積減少10～20 倍，含油率小于20%。劉喜輝等[6]發(fā)現(xiàn)本鋼1 700 mm熱連軋汕膜軸承機(jī)械漏油嚴(yán)重,含油污泥原工藝無法處理, 并通過試驗(yàn)探索了離心處理含油污泥的可行性，結(jié)果表明，在離心時(shí)間為3 min, 轉(zhuǎn)速3 000 r/ min,已取得滿意效果。魏東[7]對(duì)煉油廠浮渣泥和油泥處理方法進(jìn)行了研究，在調(diào)質(zhì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行離心分離。結(jié)果表明：含油污泥加入絮凝劑離心后脫水率可以達(dá)到80%～90%，并確定了最佳絮凝劑為520型陽離子型聚丙烯酰胺和2000型非離子型聚丙烯酰胺以及最佳加藥量為250～300 mg/L。李旭升[8]等對(duì)獨(dú)山子石化公司原有石化污泥處理工藝進(jìn)行了改進(jìn)，對(duì)影響離心脫水效果的因素進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：最佳處理量為8.4～12.8 m3/h，離心轉(zhuǎn)速為3 330 r/min,最佳聚丙烯酰胺加入量為3～8 kg/t,最佳差速為16～25 r/min。郭增民[9]等發(fā)明了一種橇裝含油污泥脫水裝置，此發(fā)明在離心裝置前設(shè)置加藥箱。結(jié)果表明：在投加絮凝劑離心后脫水后的污泥含水率小于80%。

1.2 油泥分散劑絮凝劑調(diào)質(zhì)-離心分離技

余蘭蘭[10]研究了調(diào)質(zhì)－機(jī)械分離技術(shù)處理含油污泥的效果，研究表明，復(fù)配調(diào)質(zhì)混凝最佳條件是，固液比為1∶4，T=50 ℃，SP（破乳劑）量20 mg /L，t（攪拌時(shí)間）=5 min，明礬和CPAM分別為40、2 mg/L 。在最佳條件下，離心轉(zhuǎn)速2 500 r/min，t（離心時(shí)間）=20 min時(shí)，大慶油田含油污泥的脫油率達(dá)到90%以上。劉光全等[11]針對(duì)某煉廠難處理含油污泥進(jìn)行了離心實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明，在2 000 r/min下離心分離20 min，含油污泥的原油回收率達(dá)90%,油回收利用, 水相重復(fù)使用或排入污水處理場(chǎng),固相達(dá)標(biāo)或掩埋。完石光[12]對(duì)錦西石化含油污泥進(jìn)行分析和研究，根據(jù)含油污泥黏度大、固液難分離的特點(diǎn)，通過對(duì)含油污泥進(jìn)行化學(xué)調(diào)質(zhì)，運(yùn)用臥螺式兩相離心機(jī)進(jìn)行離心分離。結(jié)果表明：泥渣溫度為70～75℃；進(jìn)料量為3～5 m3/h；絮凝劑濃度為0.25%；絮凝劑量為350～450 L/h；破乳劑量為100 L/h；離心機(jī)差轉(zhuǎn)速為 3～4 r/min。王毓仁等[13]做了絮凝劑篩選和添加助劑粉焦對(duì)含油污泥進(jìn)行調(diào)質(zhì)改性的實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明，當(dāng)含油污泥密度大于1.008 g/cm3、含油小于3%時(shí)，加入20 μg/g CPAM-2絮凝劑調(diào)質(zhì), 可以順利進(jìn)行離心脫水，當(dāng)密度略小于1 g/cm3時(shí)，加入1.5%粉焦調(diào)質(zhì), 可以明顯改善離心脫水效果。于瑩[14]運(yùn)用臥螺式兩相離心機(jī)對(duì)錦西石化含油污泥進(jìn)行離心分離，實(shí)驗(yàn)測(cè)得離心機(jī)的差轉(zhuǎn)速為3～5 r/min，離心機(jī)處理量在3～5 m3/h時(shí)，分離液的含油量為88.34%。劉志林等[15]對(duì)錦西石化含油污泥進(jìn)行離心分離研究，結(jié)果表明，最佳工藝條件為：離心機(jī)轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速3 265～3 266 r/min，離心機(jī)差轉(zhuǎn)速3～4 r/min，進(jìn)料量3～5 m3/h，此時(shí)分離液含油可達(dá)88%。黃永港等[16]利用調(diào)質(zhì)和離心分離技術(shù)處理油罐底含油污泥，結(jié)果表明，污泥中的碳?xì)浠衔锘厥章蔬_(dá)到94.5%，回收油可以達(dá)到回?zé)捯?，污水達(dá)到排放污水處理場(chǎng)要求,污泥量減至原來的12.2%。黃松等[17]研發(fā)了一種針對(duì)油田含油污泥的綜合處理新工藝，結(jié)果表明：當(dāng)pH為7～12，加入破乳劑和絮凝劑后進(jìn)行離心，處理后的含油污泥含油量小于2%，含水量小于60%。Yu. S. Berdin[18]等對(duì)含油污泥離心分離技術(shù)進(jìn)行了研究，在離心之前添加破乳劑和絮凝劑。結(jié)果表明：含油污泥脫油率可以達(dá)到90.6%。

1.3 比重劑絮凝劑調(diào)質(zhì)-離心分離技術(shù)

孫喜鵬等[19]從工作原理工藝流程和運(yùn)行成本方面對(duì)疊螺脫水機(jī)與離心脫水機(jī)進(jìn)行了比較分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，疊螺脫水機(jī)適用于含油污泥主要成分是浮渣的脫水，可以實(shí)現(xiàn)低濃度污泥的脫水，螺旋軸轉(zhuǎn)速低，省電，噪音小，但不適用于含較大硬度顆粒，尤其是含大量砂石大的金屬類物質(zhì)的污泥脫水；離心脫水機(jī)適用范圍廣，但螺旋軸旋轉(zhuǎn)速度高，電耗大，噪聲大，振動(dòng)劇烈，運(yùn)行成本高。楊君[20]研發(fā)了一種新型高效油水分離劑及處理污泥的方法，選用為磺酸鋁和氯化鈣為比重劑，選用聚丙烯酰胺為絮凝劑用離心脫水的方法對(duì)含油污泥進(jìn)行處理。結(jié)果表明:油的分離率可達(dá)75.01%(wt)，處理后污泥含油率為9.71%(wt)。廖遠(yuǎn)威[21]等對(duì)煉油廠三泥進(jìn)行了離心機(jī)脫水的工業(yè)試驗(yàn)，在離心之前投加了精制石灰粉（比重劑），PAC（絮凝劑）。結(jié)果表明：處理后泥渣含水率平均為68.5%。Zhou Li-kun[22]等對(duì)調(diào)質(zhì)-離心法進(jìn)行了研究，他們?cè)陔x心之前投加比重劑以增強(qiáng)離心效果，并對(duì)離心參數(shù)以及出水COD進(jìn)行了探究。結(jié)果表明：當(dāng)離心速度在1 200～1 400 r/min之間時(shí)，出水COD滿足小于2 000 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)。

2 超聲波-調(diào)質(zhì)-離心分離技術(shù)

萃超聲波-離心分離技術(shù)就是在調(diào)質(zhì)離心分離的基礎(chǔ)上輔助以超聲波破乳技術(shù)的一種新的含油污泥處理技術(shù)。

里群[23]等研發(fā)了一種含油污泥處理方法和系統(tǒng)，此系統(tǒng)在泥渣處理器中采用超聲波技術(shù)。結(jié)果表明：在超聲波空化作用下，泥渣所含的油充分的從固體表面析出，并浮在物料的上層，從泥渣處理器排放的廢渣中，油的含量低于8%的重量比，通常低于4%的重量比。李繼風(fēng)[24]發(fā)明了一種含油污泥處理裝置，該裝置在調(diào)質(zhì)離心設(shè)備前安裝了一個(gè)超聲波脫穩(wěn)池。結(jié)果表明：超聲波脫穩(wěn)的最佳溫度為50℃，處理后的污泥含油量小于2%，最終污泥含水率小于10%，處理后原油含水率小于30%。周利坤[25]研發(fā)了一種油罐油泥清洗及處理系統(tǒng)，油泥處理設(shè)備包括攪拌機(jī)，超聲波破乳設(shè)備，離心機(jī)和超濾系統(tǒng)以及油泥儲(chǔ)放池，泥池，離心儲(chǔ)液槽，濃縮池和濾液池。結(jié)果表明：該系統(tǒng)能對(duì)含油污泥進(jìn)行有效處置。李繼風(fēng)[26]對(duì)之前含油污泥處理裝置進(jìn)行了改進(jìn)，發(fā)明了一種含油污泥無害化處理裝置，采用超聲波脫穩(wěn)輔助離心分離技術(shù)。結(jié)果表明：處理后水中含油量小于1 000 mg/L，懸浮固體含量小于50 mg/L，最終達(dá)到了含油污泥減量化，無害化，資源化的目的。王丹[27]研究了調(diào)質(zhì)-機(jī)械分離的調(diào)質(zhì)劑對(duì)大慶油田含油污泥的分離效果，結(jié)果表明，SP（破乳劑）20 mg/L、ALPO 40 mg/L、CPAM 2 mg/L，脫油率達(dá)到90.96%。王志勇[28]應(yīng)用氣浮超聲脫穩(wěn)與調(diào)質(zhì)離心分離結(jié)合工藝對(duì)落地油泥和罐底油泥進(jìn)行了處理。結(jié)果表明：在20～25 min，50 ℃含油污泥超聲處理去除率最高，并確定了最佳離心轉(zhuǎn)速為2 200 r/min，最終離心分離后泥中油含量≤2%，離心出口污水油含量不大于1 000 mg/L，懸浮固體含量不大于150 mg/L。Zhou Li-kun[29]對(duì)調(diào)質(zhì)-離心分離技術(shù)進(jìn)行了創(chuàng)新，采用超聲波輻射破乳技術(shù)來處理含油污泥。結(jié)果表明：在進(jìn)行超聲波破乳時(shí)最佳溫度為60 ℃，聲強(qiáng)為 1 W·cm-2, 時(shí)間 4～5 min；在進(jìn)行離心操作時(shí)最佳轉(zhuǎn)速為3 000 r/min, 離心時(shí)間為12 min。

3 溶氣氣浮-調(diào)質(zhì)-離心分離技術(shù)

溶氣氣浮-離心分離技術(shù)就是在離心分離的基礎(chǔ)上輔助以溶氣氣浮分離技術(shù)的含油污泥處理技術(shù)。李華等[30]針對(duì)在污泥脫水生產(chǎn)過程中帶式壓濾機(jī)不能處理油泥并且濾液懸浮物較高的問題，采用離心脫水機(jī)與溶氣氣浮機(jī)組合的工藝，結(jié)果表明，當(dāng)螺旋差轉(zhuǎn)速控制在3～5 r/min,進(jìn)泥泵流量為25～30 m3/h ,PAM配比質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%，很好地平衡了污泥處理量與泥餅含水率，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化運(yùn)行。孫慶倫[31]發(fā)明了一種含油污泥處理及利用裝置，此裝置利用溶氣罐對(duì)加藥后的含油污泥進(jìn)行溶氣浮選處理，再利用離心機(jī)進(jìn)行脫水處理。結(jié)果表明：應(yīng)用此裝置處理含油污泥可以達(dá)到含油污泥中油成分和固體回收利用的目的。周洪山[32]等發(fā)明了一種落地油泥熱化學(xué)處理方法，結(jié)果表明：在70 ℃左右酸性破乳氣浮與離心分離作用下油泥中石油類浮選的目的。孫根行[33]發(fā)明了一種兩步法資源化處理工藝，該工藝把氣浮分離與離心分離相結(jié)合。結(jié)果表明：該工藝能夠有效地實(shí)現(xiàn)含油污泥油水泥三相分離的目的。高津育[34]研發(fā)了一種空化氣浮三相分離工藝與離心分離工藝相結(jié)合無污染含油污泥凈化處理方法，結(jié)果表明：該方法能夠有效地解決含油污泥乳化程度高的難題。

4 調(diào)質(zhì)-離心-干化分離技術(shù)

調(diào)質(zhì)-離心-干化分離技術(shù)就是在離心分離的基礎(chǔ)上輔助以干化技術(shù)的一種含油污泥處理技術(shù)。王占生[35]研發(fā)了一種含油污泥處理方法，經(jīng)離心脫水后的污泥輸送至蒸汽噴射污泥處理系統(tǒng)進(jìn)行干化處理。結(jié)果表明：在最佳工藝條件下，含油污泥脫水率可以達(dá)到98.7%，脫油率可以達(dá)到95.5%。劉發(fā)強(qiáng)[36]針對(duì)煉油廠污水處理過程中產(chǎn)生的含油污泥發(fā)明了一種含油污泥處理工藝，污泥在離心脫水后進(jìn)行干化處理，破壞含油污泥中水油固穩(wěn)定體系。結(jié)果表明：最佳干化溫度為110～210 ℃，壓力為50～80 kPa(絕壓)；處理后的焦塊含水率為1.2%。

5 結(jié) 論

含油污泥的生物處理技術(shù)一般具有處理周期長(zhǎng)，對(duì)工藝條件要求比較嚴(yán)格的特點(diǎn)，篩選能高效降解石油烴的微生物已成為制約此方法發(fā)展的瓶頸。離心處理技術(shù)是物化方法當(dāng)中比較重要的一種具有操作簡(jiǎn)便，處理周期短的優(yōu)勢(shì)，并且在去油率方面也普遍高于生物反應(yīng)器法與生物強(qiáng)化法。最重要的是，分離出來的油可以作為原油加以回收。筆者建議，今后需要圍繞以下幾個(gè)方面開展工作：開發(fā)了一系列新型高效的化學(xué)藥劑和藥劑配方、改良傳統(tǒng)工藝、研發(fā)更有效的離心設(shè)備。

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