含油污泥离心脱水中离心机参数的选择
技术支持
炼油厂含油污泥实际上包括：均质池与隔油池底泥（油泥）、浮渣及剩余活性污泥，其含油量、泥砂及有机物含量较高。炼油厂含油污泥的脱水处理目的是使污泥减量化，以便于运输及减少后处理费用。离心机因其具有设备紧凑、占地面积小、调节剂消耗量少、对絮体大小和强度要求较低等优点，正得到广泛的应用。Aldo等通过调节含油污泥，再对污泥进行离心分离，使其分离成含油少，可直接处理的泥饼和含油多的液相。当前，又在传统的二相离心机上开发应用了三相离心机，德国Flottweg公司可用于油泥处理的三相卧式螺旋离心机，已在德国OMW炼油厂和ESSO公司普遍应用。
我国近几年含油污泥的处理也备受关注，国内一些大中型企业先后建立了污泥调质-脱水-焚烧处理装置。但其在污泥化学调质和机械脱水、脱水污泥焚烧和综合利用过程中存在较多问题。而且污泥机械脱水后，滤后液的悬浮物和COD浓度高，往往导致污水处理场内部的恶性循环，其中解决以浮渣为主的油泥脱水是问题的关键。在污泥离心脱水之前加入有机高分子絮凝剂能很好地改善其固液分离性能。对以水固两相分离为目标的含油污泥离心脱水，是要使大部分有机物（包括油）进入泥饼，其离心因数（离心力与重力的比值）宜低。研究离心机参数对离心机脱水效果的影响，对工业装置的运行具有重要的指导作用。
1 试验方法及内容
含油污泥离心脱水时，主要影响因素是：离心速度、含油污泥投配速率与停留时间（即离心时间）。实验室试验时，必须模拟工业离心机运行时间的这2个重要因素，使实验室试验用的离心机的分离因数及离心时间与工业离心机相一致。离心脱水的批量处理和连续处理2种方式分别用DL-5和LWD-430离心机模拟实验。
批量处理采用间歇式离心机来进行模拟试验，选用的是DL-5低速离心机，其设计转速为5000r/min。在装有100mL含油污泥浓缩液的具塞量筒中，加入絮凝剂后上下颠倒10次，在剂和泥充分混合后，倒入200mL离心试管中，在DL-5型微电脑离心机上进行模拟离心脱水。连续处理选用的是LWD-430卧式螺旋离心机。在试验中主要考察离心时间和离心速度对离心液体积和离心液COD的影响，从而选择出较佳的离心参数。通过实验室的数据，可计算出工业离心机的离心参数，进而指导工业化试验。
2 结果与讨论
2.1 批量处理
采集一种含水率为96.91%，含油率为1.28%，比重为1.0026的含油污泥。在投加40.1mg/L阳离子有机高分子絮凝剂（CPAM-2）的条件下，进行实验室离心脱水试验。考察离心速度和时间的变化对离心液体积及离心液COD的影响。以固液分离为目标的含油污泥离心脱水实验不考虑油相的回收，离心液主要指水相，包含了少量游离出来的油相。
由试验结果可知，离心速度不变，随着离心时间的增加，离心液体积将增加，即泥饼更密实，含水率更少；在离心时间为60s时，离心液体积的增加开始趋于平缓，离心时间宜选为60s；离心时间不变时，随着离心速度的增加，离心液体积将增加。当离心速度为1980r/min，离心液COD较低；离心速度过高，会使絮体中的油离解出来，离心液COD反而会随离心时间的增加而增加。
2.2 连续处理
选择了3种有代表性的污泥作为试验泥样，进行离心脱水试验。
3种污泥性质如下表所示：
污泥 | 含水率/% | 含油率/% | 含固率/% | 比重 |
S1 | 96.07 | 0.81 | 1.79 | 0.9995 |
S2 | 92.19 | 1.23 | 1.43 | 0.9978 |
S3 | 95.30 | 1.25 | 2.69 | 1.0027 |
分别调节离心机的进泥量、离心速度和差转速，对含油污泥进行离心脱水工业化试验，试验结果如下表所示：
编号 | 污泥样 | 焦粉投加量/% | 混合污泥比重 | 离心机参数 | 离心液COD/（mg/L） | ||
进泥量/（m³/h） | 离心速度/（r/min） | 差转速/（r/min） | |||||
1 | S1 | 1.0 | 1.0015 | 3.0 | 1320 | 10 | 1729.5 |
2 | 1180 | 10 | 2464.5 | ||||
3 | S2 | 2.0 | 1.0013 | 1.0 | 1210 | 10 | 968.9 |
4 | 1.0 | 1700 | 10 | 1530.5 | |||
5 | 1.0 | 1930 | 10 | 3566.5 | |||
6 | 2.0 | 1930 | 10 | ＞20000 | |||
7 | S3 | 1.5 | 1.0034 | 3.0 | 1573 | 10 | 5844 |
8 | 3.0 | 1815 | 10 | 4192 | |||
9 | 2.0 | 1815 | 20 | 596 | |||
10 | 2.0 | 1270 | 20 | 788 | |||
11 | 3.0 | 1270 | 20 | 691 | |||
12 | 4.0 | 1270 | 20 | 824 | |||
由上表可知，对污泥样S1，当离心速度由1180r/min增加到1320r/min时，离心液COD降低；对污泥样S2，而当离心速度由1210r/min逐渐增加到1930r/min时，离心液COD却逐渐增加。因此，离心速度应控制在1200～1400r/min之间。在这种离心速度下，离心液COD将是极低的。如果离心速度过高，会使絮体中的油离解出来，从而使离心液COD增加。
原泥S1的含水率为96.07%，离心机的处理量为3.0m³/h；而原泥S2的含水率为92.19%时，离心机的处理量为1.0m³/h，进泥量升至2.0m³/h的离心液COD将＞20000mg/L。因此，随着原泥含水率的降低，离心机的处理量也将降低。
对污泥样S3的实验表明，差转速为10r/min时，处理量为3.0m³/h，但离心液COD在5000mg/L左右；而差转速为20r/min时，处理量可达到4.0m³/h，且离心液COD在1000mg/L以下。因此，差转速增大，处理量也可相应增大。由此可知，离心机的处理量在1.0～4.0m³/h之间。当差转速由10r/min增加到20r/min时，离心液COD迅速减少，这说明差转速增加能明显改善“三泥”的离心脱水效果。这是由于差转速低时，离心机内的泥饼来不及排出，造成离心机内泥水返流，从而使离心液COD增加。
3 结论
适宜的操作参数可提高离心脱水效果。LWD-430卧式螺旋离心机的操作参数可定为：离心速度在1200～1400r/min之间，处理量在1.0～3.0m³/h之间，差转速为20r/min。离心速度过高，会使絮体中油离解出来，从而使离心液COD增加。差转速增加能明显改善“三泥”的离心脱水效果。
