石油炼制生产过程中产生的废水大部分为含油污水,其含油指标和COD值一般都远远超过 污水排放标准,此部分污水必须经处理达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)后方可排放。因此,各石油化工企业都设有污水处理场。污水处理流程一般采用物理法和生物法相结合的方法,经调节池、隔油、两级浮选、生化曝气、过滤等工艺处理达标后排放。但在其处理过程中产生的“三泥”,即油泥、浮渣、剩余污泥造成了二次污染。如果没有合理的处理方法,只好打回调节池,随着污水再进入下一个流程处理,这样“三泥”就一直留在系统里,形成了恶性循环;或者定期清理,送至固体废物填埋场,但其含水率很高,需脱水后外运。
本研究从环境保护的角度出发,将“三泥”进行预处理、混凝、离心脱水后形成泥饼,送焚烧炉焚烧,以CO2的形式排放,形成稳定的、对环境无害的物质,液相部分送回调节池。
1 实验部分
1.1 “三泥”的性质
炼油厂污水处理场产生的“三泥”中,浮选池浮渣和滤罐反洗水所占的比例较大,约占“三泥”总质量的91.8%。浮渣是固体悬浮物、乳化油及微气泡的混合物,相对密度小于1。浮渣的粘度大、流动性差;池底混合泥由于经过了厌氧发酵,使原来凝聚的絮体又发生解体,颗粒更细,若不作适当处理则机械脱水十分困难。泥样分析结果见表1。
表1:“三泥”的基本性质
名称  | w(含油)/%  | w(含固)/%  | 外观  | 
混合泥  | 31.9  | 2.1  | 大块油泥团、黑色,有臭味  | 
浮渣池泥  | 19.0  | 3.0  | 分散泥团、黑色,有臭味  | 
浮渣机泥  | 14.0  | 1.5  | 分散泥团、黑色,略有臭味  | 
1.2 实验过程
实验用泥样是某炼油厂污水处理场气浮池底直接排出的气浮机泥。从表1分析结果中看出,“三泥”的含油量和含固率都不相同,尤其是含水率,它对絮凝效果和絮体密度影响很大,为了确保离心脱水有效,需通过试验确定调质方法,改变“三泥”的性质,使其符合离心脱水的要求。实验采用的调质方法是:加热、调节pH值、絮凝。
实验结果表明,加热到50℃左右,再用硫酸(20%~25%)调节pH值至3~4,污泥流动性比单加热更好。酸化反应时间2min,然后用石灰液调节pH值至8~8.5,并生成硫酸钙。
硫酸钙的密度大,可增加污泥的密度,同时为絮凝创造合适的条件。然后再加入高分子絮凝剂和无机絮凝剂(碱式氯化铝),浮渣的流动性、分层效果和脱水性质能明显改善。
1.3 实验结论
加热和酸化处理可将“三泥”破乳,降低粘度,增加流动性;石灰中和可生成硫酸钙,增大污泥的密度,提高沉降性能,同时创造合适的絮凝条件。“三泥”是一种带电的分散物系,但浮渣的粒径比较小,浮渣中含有较多乳化油时,它将转变为一种稳定的油包水型乳化液,稳定性很强,难以产生沉降,因此,必须用高分子絮凝剂进行絮凝处理。
实验结果表明,单纯采用离心脱水机械对污泥进行脱水,很难达到预定的处理效果,而且需处理的污泥量太大,必须先对污泥进行破乳及浓缩等预处理,才能发挥离心脱水机械效能,达到预期效果。由于污泥的含油率变化较大,除用硫酸钙提高密度外,应根据实际情况添加无机混凝剂。
1.4 主要建、构筑物及“三泥”处理设施的设计
本装置设计的主要建、构筑物见表2。
表2:主要建、构筑物
序号  | 名称/座  | 数量  | 长/m  | 宽/m  | 高/m  | 备注  | 
1  | 浓泥中间池  | 1  | 8.3  | 1.4  | 1.0  | 半地下式  | 
2  | 操作间  | 1  | 7.8  | 3.0  | 3.6  | |
3  | 污泥泵房  | 1  | 7.0  | 6.0  | 4.0  | |
4  | 储渣间  | 1  | 8.4  | 4.5  | 8.6  | 轻体房  | 
本装置设计的主要设备见表3。
表3:主要设备
序号  | 名称  | 型号和规格  | 单位  | 数量  | 备注  | 
1  | 离心脱水机  | DSNX4050  | 台  | 1  | |
2  | 污泥供料泵  | SEEPEX 10-6 LBN  | 台  | 1  | |
3  | 絮凝剂投加泵  | SEEPEX 012-12 MDP  | 台  | 1  | |
4  | 絮凝剂投配单元  | TOMAL Polyrex 2.0  | 套  | 1  | |
5  | 综合启动控制盘  | 套  | 1  | 脱水部分  | |
6  | 无轴螺旋输送器  | U260  | 台  | 1  | |
7  | 污泥供料泵  | LW50-20-15  | 台  | 2  | |
8  | 破乳槽  | 1.35m³  | 台  | 1  | 防腐  | 
9  | 计量泵  | JM200/0.1-4.0  | 台  | 1  | 耐蚀  | 
10  | 反应器  | 20m³/h  | 台  | 1  | |
11  | 中和槽  | 2.9m³  | 台  | 1  | 带搅拌器  | 
12  | 调质剂槽  | 1.5m³  | 台  | 1  | 带搅拌器  | 
13  | 絮凝剂槽  | 1.35m³  | 台  | 1  | 带搅拌器  | 
14  | 沉降浓缩池  | 35m³  | 座  | 1  | 6级斜板式  | 
15  | 耐酸泵  | 1H50-32-125  | 台  | 1  | |
16  | 运泥罐  | 5m³  | 台  | 1  | |
17  | 酸罐  | 5m³  | 台  | 1  | |
18  | 加热系统  | 套  | 1  | 带自控  | |
19  | 焚烧炉  | 台  | 1  | 
1.5 “三泥”处理工艺流程
根据实验结果,确定“三泥”处理工艺流程为:首先蒋污泥通过加热、破乳、调pH、中和、絮凝等调质处理,再送入沉降浓缩池。上清液返回隔油池,经过浓缩的污泥再加入絮凝剂,进入离心脱水机。分离出来的液相返回调节池,固相由螺旋输送器送到焚烧炉焚烧。
“三泥”经处理、离心脱水后液相返回调节池,产生的固相——污泥运至焚烧炉。污泥中主要成分为泥砂、油泥等,其中,硫化物大部分是在水中以H2S的形式存在,在污水处理过程中已被处理,污泥中基本不含硫,因此,焚烧后不存在SO2等有机物,而主要以CO2等无机物的形式存在,对环境无不良影响。
2 结语
该“三泥”处理装置建成后开车一次成功,投产2年以来,由于污泥量不是稳定不变的,因此,该装置一直间断运行,运行效果良好。
需要注意的是:设计中添加絮凝剂是按实验数据自动控制的,但实际运行中,污泥的含水率不是一成不变的,如果按设计值,絮凝剂的添加量就不很经济,添加多了,提高运行成本,造成浪费;添加少了,不能形成泥饼。因此,絮凝剂的添加量问题需在实际运行中,不断摸索,按实际情况调整。