槳葉式干燥機(jī)干化含油污泥工藝研究
行業(yè)動(dòng)態(tài)
1 引言
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，我國(guó)對(duì)環(huán)保要求日趨嚴(yán)格，石油化工污泥處理處置技術(shù)的研究越來(lái)越重要。目前，國(guó)內(nèi)外的研究人員對(duì)含油污泥的處理進(jìn)行了廣泛研究，主要的處理方法有溶劑萃取法、焚燒處理法、固化法、生物處理法等。這些處理方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，但出于與我國(guó)人多地少的現(xiàn)實(shí)，在減小污泥體積方面，焚燒法具有一定的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于含水量高的含油污泥，為了進(jìn)行焚燒處理而不額外添加燃料，需要對(duì)其進(jìn)行干化處理以提高熱值，同時(shí)減小體積。目前，含油污泥的干化技術(shù)包括超聲預(yù)處理法、污泥調(diào)質(zhì)法、水熱處理法、接觸式熱干化法和間接接觸熱干化法，相對(duì)于前面幾種方法，間接接觸熱干化法具有熱效率高、尾氣排放量低和設(shè)備工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，而槳葉式干燥機(jī)作為一種高效的間接接觸干燥設(shè)備，因具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、熱量利用率高和有自凈能力等特點(diǎn)，而適用于含油污泥的干化處理。因此本文結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備和處理污泥的特點(diǎn)，利用槳葉式干燥機(jī)對(duì)含油污泥進(jìn)行干化處理，研究不同操作條件對(duì)污泥含水率、污泥熱值和產(chǎn)生廢水COD含量的影響，以期對(duì)含油污泥干化工藝的應(yīng)用提供一定的參考。
2 材料與方法
2.1 試驗(yàn)樣品
本研究的試驗(yàn)對(duì)象為廣西沿海某煉油廠污水處理廠產(chǎn)生的含油污泥，含水率高（77.6%），熱值很低，無(wú)法點(diǎn)燃，而經(jīng)過(guò)徹底干燥后具有較高的熱值。
2.2 處理方法
含油污泥的處理工藝流程：以鍋爐蒸汽作為熱源，利用槳葉干燥機(jī)對(duì)含油污泥進(jìn)行間接加熱，使污泥脫水干化。干化后的污泥袋裝儲(chǔ)存，可作為鍋爐燃料。干化過(guò)程中產(chǎn)生的氣體經(jīng)過(guò)冷卻洗滌塔，不能冷凝的氣體作為燃料送到焚燒系統(tǒng)進(jìn)行焚燒處理，而凝結(jié)的污水經(jīng)過(guò)油水分離系統(tǒng)回收其中的粗油，水相則送往污水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。
在整個(gè)流程中關(guān)鍵的工序是干化機(jī)對(duì)油泥的干化，因此考查蒸汽溫度、干化時(shí)間、油泥供給量等參數(shù)對(duì)干化效果的影響，以確定較佳的工藝條件。
2.3 試驗(yàn)設(shè)備
本試驗(yàn)所采用的槳葉式干燥機(jī)的換熱面積為3㎡，有效容積0.06m3，轉(zhuǎn)速范圍15～30r/min，熱源為該危險(xiǎn)廢物處置中心焚燒系統(tǒng)的余熱鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽。
2.4 分析方法
污泥含水率利用稱重法測(cè)定，使用恒溫干燥箱將污泥樣品在105℃條件下干燥6h以上，然后進(jìn)行稱重，計(jì)算含水率。污泥熱值采用上海密通XRY-1A型氧彈熱量計(jì)，根據(jù)GB/T 213-2008《煤的發(fā)熱量測(cè)定方法》進(jìn)行測(cè)定。重金屬含量采用賽默飛世爾ICAP-Qc型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測(cè)定。廢水COD值采用5B-3快速COD測(cè)量?jī)x測(cè)定。
3 結(jié)果與討論
3.1 蒸汽溫度對(duì)出料含水率和污泥熱值的影響
溫度升高能提高水分的蒸發(fā)速率，從而提高脫水污泥的熱值，但同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致更多的有機(jī)物揮發(fā)，在一定程度上造成干化后污泥熱值的降低，因此需要綜合考慮脫水和有機(jī)物揮發(fā)兩方面的因素，以確定合適的干化溫度。通過(guò)控制飽和蒸汽的壓力來(lái)調(diào)節(jié)蒸汽的溫度，考察溫度對(duì)出料含水率和熱值的影響。試驗(yàn)中污泥在干燥機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間為30min，污泥供給量為50kg/h，溫度范圍為120～200℃。
在120～180℃的溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，出料含水率的下降幅度有增大的趨勢(shì)，干化后的含水率從120℃時(shí)的45%下降至180℃時(shí)的30%。溫度的升高一方面增加水分蒸發(fā)的速率，另一方面有利于污泥中微生物細(xì)胞的破裂以及有機(jī)物的分解釋放出結(jié)合水。當(dāng)溫度超過(guò)180℃時(shí)，污泥含水率下降幅度減緩，這其中的原因可能有：
①污泥中剩余的水分與污泥中有機(jī)物結(jié)合緊密，難以脫除。
②溫度過(guò)高導(dǎo)致了有機(jī)物的加速分解，造成污泥整體質(zhì)量的下降，也會(huì)造成含水率下降幅度減緩。
隨著蒸汽溫度的升高，含水率的降低，出料的熱值也相應(yīng)的升高。當(dāng)溫度小于180℃時(shí)，出料熱值隨溫度升高呈近似線性的增加，從120℃時(shí)的3501kcal/kg增加到180℃時(shí)的4250kcal/kg，增加幅度為21.4%，而當(dāng)溫度達(dá)到200℃時(shí)，污泥熱值有所降低。這說(shuō)明溫度超過(guò)180℃后有機(jī)物的揮發(fā)量增大，導(dǎo)致了出料的熱值損失。當(dāng)溫度超過(guò)180℃時(shí)廢水的COD急劇升高，說(shuō)明在這一溫度范圍內(nèi)污泥中的油類物質(zhì)開始快速的揮發(fā)，經(jīng)過(guò)冷凝進(jìn)入廢水中。綜合考慮出料的熱值、提高溫度和廢水處理的成本，將蒸汽溫度確定為180℃。
3.2 干化時(shí)間對(duì)出料含水率的影響
在確定了蒸汽溫度條件下，通過(guò)改變干燥機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)干化時(shí)間，考察干化時(shí)間對(duì)含油污泥脫水率的影響。試驗(yàn)蒸汽溫度為180℃，污泥供給量為50kg/h，干化時(shí)間為10～35min。當(dāng)干化時(shí)間從10min延長(zhǎng)到20min，污泥的含水率下降明顯，而當(dāng)干化時(shí)間達(dá)到25min后，污泥含水率下降到30%，再延長(zhǎng)干化時(shí)間對(duì)含水率沒(méi)有明顯的影響。這表明在試驗(yàn)的溫度條件下，干燥25min基本上能夠去除游離以及部分結(jié)合的水分，而余下的水分與污泥結(jié)合緊密，在本試驗(yàn)溫度下無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)去除。從上一節(jié)的結(jié)果可知，當(dāng)含水率達(dá)到30%時(shí)，出料的熱值已達(dá)到較高水平，因此干燥時(shí)間為25min時(shí)可以獲得較理想的結(jié)果。
3.3 含油污泥供給量對(duì)出料含水率的影響
在確定了蒸汽溫度為180℃，干燥時(shí)間為25min的條件下，設(shè)定污泥供給量分別為40、50、60、70和80kg/h，測(cè)定供給量對(duì)出料含水率的影響。在污泥供給量不超過(guò)60kg/h時(shí)，出料的含水率基本維持在30%左右，而當(dāng)供給量超過(guò)60kg/h時(shí)，污泥含水率急劇升高。這是由于干燥機(jī)的其他運(yùn)行參數(shù)不變，所供給的熱量也不變，因此當(dāng)處理量增加時(shí)，單位質(zhì)量污泥所獲得的熱量降低。另外，增加污泥處理量，必然提高了干燥機(jī)內(nèi)部污泥的壓實(shí)程度，這也不利于熱量的傳遞，影響水分的脫除。因此根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，確定含油污泥供給量為60kg/h。
3.4 干化廢水的處理
在含油污泥干化過(guò)程中熱量使水分蒸發(fā)，其中伴隨著一些有機(jī)物的揮發(fā)，揮發(fā)出來(lái)的氣體經(jīng)過(guò)冷凝，形成廢水排出，而不凝的氣體則進(jìn)入焚燒系統(tǒng)進(jìn)行焚燒。本試驗(yàn)中經(jīng)冷卻排出的廢水含油量在500mg/L左右，COD約為4000mg/L。利用該危險(xiǎn)廢物處置中心的陶瓷膜過(guò)濾系統(tǒng)，可以將廢水中的油類進(jìn)行回收，膜過(guò)濾后的廢水COD下降到500mg/L，可以排入該中心的污水站進(jìn)行處理，處理結(jié)果達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978-1996）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
4 結(jié)論
以飽和蒸汽作為熱源，通過(guò)槳葉式干燥機(jī)干化處理煉油廠的含油污泥試驗(yàn)研究，得出一下結(jié)論：
（1）蒸汽溫度升高能夠有效降低污泥含水率，同時(shí)提高干化污泥的熱值。當(dāng)溫度超過(guò)180℃后，污泥含水率下降幅度降低，熱值有減小趨勢(shì)，同時(shí)廢水COD濃度增大。說(shuō)明溫度過(guò)高導(dǎo)致有機(jī)物揮發(fā)速率增大，污泥熱值減少，因此確定蒸汽溫度為180℃。
（2）干化時(shí)間達(dá)到25min時(shí)，污泥含水率下降到30%，繼續(xù)延長(zhǎng)干化時(shí)間，含水率下降不明顯。
（3）供給量對(duì)干化污泥含水率影響顯著，本試驗(yàn)中確定的污泥供給量為60kg/h。
（4）干化產(chǎn)生的廢水含油量較高，經(jīng)過(guò)陶瓷膜過(guò)濾回收油分后，廢水的COD從4000mg/L下降到500mg/L，可以排入污水站進(jìn)行處理。
