催化裂化煙氣脫硫含催化劑泥水的干化處理

周建文

（中國石化金陵分公司，江蘇南京210033）

煉油廠催化裂化裝置是重油轉(zhuǎn)化加工主要裝置之一，正常新鮮催化劑消耗在0.6～1.4 kg/t原料，其中約0.3 kg/t原料的催化劑從再生器跑損，約0.3 kg/t原料催化劑從沉降器跑損到油漿等油品中，其余催化劑消耗主要是提高催化劑性能而增加的置換。隨著國家環(huán)保法規(guī)越來越嚴格，催化裝置煙囪排放指標SO2、NOx以及粉塵含量受到嚴格控制，國內(nèi)外都采用煙氣脫硫脫硝技術(shù)以滿足排放要求。目前國內(nèi)催化裝置基本采用濕法脫硫技術(shù)，有美國BELCO公司的EDV?鈉法脫硫＋LoTOxTM臭氧脫硝工藝，也有國內(nèi)開發(fā)的濕法脫硫和SCR、SNCR脫硝技術(shù)。采用濕法脫硫后，煙囪粉塵含量達到了50 mg/m3以下，洗滌回收下來的催化劑進入水系統(tǒng)，含廢催化劑的泥水處理通常有兩種方法，一是通過絮凝沉降，定期排放催化劑泥水到過濾箱中，廢渣靜止自然干化，人工掏渣，裝袋外運；二是通過絮凝沉降、脹鼓式過濾器過濾濃縮，再將濃漿排至真空帶式脫水機，經(jīng)真空脫水后，泥餅外運處理。兩種工藝泥餅含水率高，數(shù)量大，廢劑處理成本高。

1 含催化劑泥水干化技術(shù)開發(fā)

催化裝置煙氣濕法脫硫脫硝單元排放的含催化劑泥水，含有顆粒物、可溶性鹽類及金屬離子等，微小粒徑的懸浮物和膠體在水中長期處于分散懸浮狀態(tài)，采用絮凝劑簡單絮凝，效果不穩(wěn)定而且排放水固體懸浮物（SS）含量高。

常用的污泥處理技術(shù)一般包括污泥的濃縮、脫水和干燥三個階段，首先采用加藥調(diào)理法進行污泥濃縮，通過化學試劑的調(diào)理改善污泥的脫水特性，提高脫水率，污泥雖經(jīng)濃縮后含水率仍然在94%以上，呈流動狀態(tài)，體積很大，難以處置，不利于運輸和處理，需要進行進一步的污泥脫水。目前普遍采用的脫水方法是機械脫水，機械脫水按脫水原理可分為真空過濾脫水、壓濾脫水、離心脫水和螺桿擠壓脫水。表1、2為不同脫水方式的性能比較。

針對含催化劑泥水的特點和工藝缺陷，中國石化金陵分公司與南京某環(huán)保設(shè)備有限公司聯(lián)合開發(fā)了“絡(luò)合強化混凝與疊式擠壓脫水相結(jié)合”的工藝，即利用復(fù)配的絡(luò)合劑與高分子絮凝劑結(jié)合，改善污泥的脫水性能，并增設(shè)疊式污泥脫水機，通過螺旋軸的運動逐步向前推進并被擠壓，在排出口的背壓板產(chǎn)生的內(nèi)壓作用下充分脫水，排出泥餅，達到污泥減量化目的。

表1 不同脫水方式優(yōu)缺點

表2 不同類型脫水設(shè)備的性能

2 絡(luò)合劑篩選及混凝工藝參數(shù)優(yōu)化

絡(luò)合劑具有良好的膠體性質(zhì)和分散作用，不同絡(luò)合劑性能各異，絡(luò)合能力也各不相同，因此使用時需合理選擇。混凝包括凝聚和絮凝兩個過程，凝聚是指膠體失去穩(wěn)定性的過程，絮凝則是指膠體脫穩(wěn)后聚結(jié)成大顆粒絮體的過程?；炷僮饕话悴捎孟瓤焖贁嚢?，使混凝劑瞬間、快速、均勻地分散到水中，然后慢速攪拌，使快速攪拌時生成的微絮凝體進一步成長成粗大、密實的絮凝體，以實現(xiàn)固液分離。

取金陵分公司III催化裝置含廢催化劑泥水，加入一定量絡(luò)合劑，控制轉(zhuǎn)速為160 r/min，快速攪拌2 min，之后加入聚丙烯酰胺（PAM），繼續(xù)快速攪拌1 min，然后再慢速攪拌10 min，攪拌后的溶液靜置沉淀30 min，觀察各種混凝劑的沉降時間、實驗現(xiàn)象及上清液SS變化。

2.1 絮凝劑、絡(luò)合劑單獨使用

單獨使用絮凝劑，上清液渾濁，加大用量變化不明顯，單獨加絡(luò)合劑沉降速度慢，礬花小，與原水對照見圖1。

圖1 絮凝劑、絡(luò)合劑單獨使用效果

2.2 絡(luò)合劑配方的確定

水樣500 mL，取10 mL（濃度為25 g/L）的絡(luò)合劑，即絡(luò)合劑加量為500 mg/L的條件下分別考察ZHY-001，ZHY-002，ZHY-003，ZHY-004四種常用劑混凝效果，篩選出比較好的絡(luò)合劑配方，由于絡(luò)合劑產(chǎn)生的絮體細小松散，沉降速度慢，因而投加20 mg/L污水PAM，利用其吸附架橋作用加速絮凝反應(yīng)。表3、圖2是以上幾種絡(luò)合劑出水的混凝實驗結(jié)果。

根據(jù)上述試驗，綜合考慮礬花大小，上清液澄清度及水質(zhì)顏色等因素，最終確認復(fù)合絡(luò)合劑采用ZHY-001與ZHY-003復(fù)配，投加比例為1∶1（φ），加量為500 mg/L。

表3 不同絡(luò)合劑與陽離子PAM聯(lián)用試驗數(shù)據(jù)

圖2 四種絡(luò)合劑混凝效果

2.3 復(fù)配絡(luò)合劑與非離子型PAM聯(lián)用

絡(luò)合劑ZHY-001＋ZHY-003用量為500 mg/L，采用非離子型PAM進行試驗，結(jié)果見表4、圖3。

由上述試驗結(jié)果可以得出，采用非離子型PAM與復(fù)配絡(luò)合劑聯(lián)用效果較好。

3 一體化疊螺污泥脫水中試試驗

根據(jù)實驗室小試試驗，設(shè)計現(xiàn)場中試裝置處理規(guī)模為0.5 t/h，流程示意見圖4。

表4 復(fù)配絡(luò)合劑與陰離子絮凝劑聯(lián)用試驗數(shù)據(jù)

圖3 復(fù)配絡(luò)合劑與陰離子絮凝劑聯(lián)用試驗結(jié)果

3.1 PAM 加量試驗

將含廢催化劑泥水通過自流進入到濃縮槽，控制處理量為330 L/h，其中中間槽含有攪拌裝置，保證污泥濃度的均勻性，絡(luò)合劑加量為500 mg/L；控制絮凝攪拌轉(zhuǎn)速為100 r/min，改變PAM加量，考察其對疊螺機出水、出泥的影響，結(jié)果見表5、圖5。

3.2 絡(luò)合劑加量試驗

操作方法與前述一致，控制進水SS含量，進水流量及PAM加量，改變絡(luò)合劑加量，考察其對疊螺機出水，出泥的影響，結(jié)果見表6。

圖4 一體化疊螺污泥脫水中試試驗流程

表5 PAM加量對疊螺機處理效果影響

圖5 PAM加量對出水SS含量和出泥含水率影響

3.3 不同進水污泥濃度試驗

操作方法與前述一致，絡(luò)合劑加量為500 mg/L，改變進水SS含量，相應(yīng)改變PAM加量，考察其對疊螺機出水、出泥的影響，結(jié)果見表7。

綜上所述，通過現(xiàn)場試驗，驗證了實驗室篩選出的效果優(yōu)良的絡(luò)合劑和絮凝劑，以及通過疊螺脫水可以獲得含水率低于70%泥餅的技術(shù)可行性；采用雙層軸向攪拌方式，解決污泥下沉的問題，保證了系統(tǒng)的連續(xù)運行。

表6 絡(luò)合劑加量對處理效果的影響

圖6 絡(luò)合劑加量對出水SS含量和出泥含水率影響

表7 不同進水污泥濃度對處理效果的影響

4 運行標定

在一體化疊螺脫水裝置運行穩(wěn)定后，裝置進行了標定。澄清池底含催化劑廢水處理量為0.51 m3/h，絡(luò)合劑配置濃度為10%，加藥量為500 mg（干劑量）/L廢水，PAM配置濃度2‰，加藥量為160 mg（干劑量）/L，標定結(jié)果見表8、9。

含催化劑廢水經(jīng)疊螺機脫水后，廢催化劑污泥含水率降到50%左右，可以直接裝袋外運，疊螺機出水懸浮物SS去除率大于99%，可回到系統(tǒng)去氧化罐進一步處理，對污水進行加藥調(diào)理，并沒有增加廢水COD，COD脫除率達到85%以上。

5 結(jié)論

針對催化裂化裝置脫硫脫硝系統(tǒng)排放的含催化劑泥水開發(fā)了“絡(luò)合強化混凝與疊式擠壓脫水相結(jié)合”的工藝和0.5 m3/h廢水處理量的中試裝置。通過實驗室比選和現(xiàn)場試驗，在絡(luò)合劑加入量500 mg/L、PAM加入量160 mg/L下，疊螺機出泥含水率降到50%左右，可以直接裝袋外運，出水懸浮物SS去除率大于99%，COD脫除率大于85%，可返回到裝置澄清池，沒有污水排放。一體化疊式污泥脫水設(shè)備，可采用撬裝結(jié)構(gòu)，設(shè)備投資小，操作簡單方便，占地面積小，具有能耗低，噪音低等特點，能實現(xiàn)全自動化操作，為工業(yè)污泥脫水提供了新的思路。

表8 疊螺機運行試驗數(shù)據(jù)（金陵分公司化驗室分析）

表9 疊螺機運行試驗數(shù)據(jù)（某環(huán)保設(shè)備有限公司化驗室）