石油化工企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)規(guī)模日益趨向于大型化，尤其煉化一體化企業(yè)，化工生產(chǎn)管理過(guò)程中需加入各種不同添加劑，經(jīng)過(guò)各種反應(yīng)產(chǎn)生的工業(yè)污水，具有水量大、有機(jī)污染物濃度高、成分復(fù)雜、水質(zhì)水量波動(dòng)頻繁等特點(diǎn)。為滿足污水達(dá)標(biāo)排放，污水處理過(guò)程中產(chǎn)生大量污泥，是污水處理后的產(chǎn)物，是一種由有機(jī)物質(zhì)、細(xì)菌體、無(wú)機(jī)物等成分共同構(gòu)成的極其復(fù)雜的非均質(zhì)體，它的含水量非常大而且有機(jī)物含量高，容易被侵蝕，易腐爛。未經(jīng)處置的污泥極易產(chǎn)生二次污染，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響到水體、大氣、土壤等周邊環(huán)境。尤其是含油污泥，不僅含有有毒有害物質(zhì)會(huì)污染環(huán)境，同時(shí)也含有大量原油，是一種可利用的資源”。如何將產(chǎn)量巨大、成分復(fù)雜的污泥進(jìn)行妥善穩(wěn)定化的處理，做到減量化、無(wú)害化、資源化利用，滿足環(huán)保要求同時(shí)兼顧運(yùn)行成本控制，已成為各企業(yè)技術(shù)與管理人員面對(duì)的重大課題。
1、污泥來(lái)源
污泥主要來(lái)源是通過(guò)對(duì)污水進(jìn)行各種物理、化學(xué)或生物處理，使污染物與水體分離，污水變成清潔水排入水體，在處置過(guò)程分離出來(lái)的濃縮污染固體物質(zhì)。它包括混入污水中的泥沙、纖維、動(dòng)植物殘?bào)w等固體顆粒及其凝結(jié)的絮狀物、各種膠體、有機(jī)質(zhì)及吸附的金屬元素、微生物、病菌、蟲(chóng)卵等物質(zhì)的綜合固體物質(zhì)，是污水中的固體部分。按處理方法和分離過(guò)程不同分為沉淀污泥(包括物理沉淀污泥、混凝沉淀污泥、化學(xué)沉淀污泥)和生物處理污泥(包括剩余污泥、生物膜脫落污泥)。煉化一體化企業(yè)污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的污泥主要包括隔油池底泥、氣浮池浮渣、初次沉淀污泥、生化單元剩余活性污泥以及補(bǔ)充處理單元投加水處理藥劑后產(chǎn)生的混凝沉淀污泥。
2、污泥處置基本情況
污泥作為污水處理過(guò)程中的副產(chǎn)物，通常被認(rèn)為是一種固體廢棄物，常用的處理方式是簡(jiǎn)單機(jī)械脫水后進(jìn)行填埋或焚燒處理。隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，政府監(jiān)管日益嚴(yán)格、污泥處置技術(shù)持續(xù)進(jìn)步、污染物減排和運(yùn)行成本控制需要，污泥蘊(yùn)含的價(jià)值和資源化利用越來(lái)越受到企業(yè)管理者重視。中國(guó)石油吉林石化公司污水處理廠，年處理混合化工污水4500萬(wàn)t，產(chǎn)生機(jī)械脫水后污泥4.5萬(wàn)t(含水率約80%)全部外委處置，每年的污泥外委處置費(fèi)用在3000萬(wàn)元以上，約占工廠運(yùn)行總成本的20%，公司根據(jù)各種污泥處置方法的特點(diǎn)，結(jié)合自身地理位置、污泥的特性、企業(yè)需求等因素，積極探索將多種污泥處置技術(shù)相結(jié)合的分級(jí)、分段的深度處置方案，提出在現(xiàn)有污泥處置設(shè)施基礎(chǔ)上增加“電滲透一污泥炭化”工藝資源化處置煉化污泥，形成的炭渣作為動(dòng)力鍋爐原料的摻混輔料使用"。以實(shí)現(xiàn)污泥處置的綠色化、技術(shù)化、工程化和產(chǎn)業(yè)化。減少資源浪費(fèi)，是污泥資源化利用的良好途徑。
3、現(xiàn)有污泥處置流程
“污泥濃縮-加藥絮凝-機(jī)械脫水-外委處置”。泥水混合物通過(guò)重力作用下，在兩級(jí)沉淀池內(nèi)進(jìn)行泥水分離，沉淀污泥在池底部通過(guò)排泥設(shè)施輸送至污泥濃縮池內(nèi)，進(jìn)行污泥濃縮，初沉池污泥和二沉池污泥含水率都很高，初沉池污泥的含水率>97%，二沉池的含水率>99%。污泥的體積大，給后續(xù)處理造成極大困難。污泥濃縮的目的在于減少容積，主要減少的是污泥中的間隙水。濃縮后污泥在管線內(nèi)與配置完成的高分子復(fù)合水處理劑充分混合，經(jīng)螺桿泵加壓送入離心脫水機(jī)中，在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓產(chǎn)生強(qiáng)大的離心力，污泥顆粒在離心力的作用下快速沉降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，形成固環(huán)層，通過(guò)推料螺旋將污泥排出。通過(guò)污泥提升裝置將機(jī)械強(qiáng)制脫水后的污泥(含水率約80%)裝車，外委具有資質(zhì)的第三方單位進(jìn)行合規(guī)處置。生產(chǎn)工藝如圖1所示。
4、污泥資源化處置流程
“機(jī)械脫水污泥-電滲透脫水-污泥干化-污泥炭化-炭渣資源化利用”�，F(xiàn)有裝置處理的污泥泥餅運(yùn)至污泥原料倉(cāng)中，采用螺桿泵將污泥輸送至電滲透污泥處理系統(tǒng)進(jìn)行脫水處理，處理后污泥含水率可由80%降低至60%左右，進(jìn)入干燥系統(tǒng)污泥原料倉(cāng)暫存，原料倉(cāng)污泥通過(guò)定量給料螺旋輸送至外熱式污泥干燥機(jī)，通過(guò)爐壁與污泥間接傳熱，將污泥干燥至含水率20%以下，再送入污泥中轉(zhuǎn)料倉(cāng)臨時(shí)貯存，經(jīng)定量給料螺旋將污泥送入外熱式旋轉(zhuǎn)炭化裝置進(jìn)行炭化處理。污泥干燥機(jī)與炭化裝置均由天然氣燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馓峁崮�，炭化裝置傳熱后排出的煙氣溫度仍高于污泥干燥機(jī)內(nèi)的工作溫度，適當(dāng)降溫后通入干燥機(jī)，可綜合利用余熱，節(jié)約污泥干燥脫水對(duì)天然氣的消耗量。
污泥干燥與炭化過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣通過(guò)排風(fēng)機(jī)引入氣相分離塔進(jìn)行冷凝，不凝氣進(jìn)入無(wú)煙化裝置燃燒處理，燃燒后的尾氣溫度較高，將尾氣重新引入污泥干燥裝置，利用煙氣余熱對(duì)污泥進(jìn)行干燥，干燥機(jī)排出的高溫尾氣進(jìn)入吸附塔進(jìn)行濕式除塵處理，達(dá)標(biāo)排放。
4.1 污泥電滲透處置流程
電滲透污泥干化裝置有別于傳統(tǒng)脫水技術(shù)，原理是在電場(chǎng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)固液分離，脫水效率高、運(yùn)行成本低、穩(wěn)定性好，主要從污泥中提取“自由水”和“細(xì)胞結(jié)合水”，采用特殊材質(zhì)(鈦合金)和經(jīng)過(guò)特殊工藝加工(鍍膜技術(shù))制作的正負(fù)電極，其中正極(陽(yáng)極)為中心轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒，負(fù)極(陰極)為滾筒外同步轉(zhuǎn)動(dòng)的履帶。滾筒與履帶之間夾濾帶，污泥分布在滾筒與濾帶之間，通過(guò)兩極之間放電產(chǎn)生的大面積高強(qiáng)電場(chǎng)，將細(xì)胞壁打破使細(xì)胞內(nèi)的水分(自由水、結(jié)合水、游離水)流出來(lái)，達(dá)到細(xì)胞破壁和降低污泥含水率的目的。裝置采用A-B-C三段電滲透壓力處理技術(shù)，通過(guò)調(diào)節(jié)電源控制柜的電壓來(lái)調(diào)節(jié)滾筒和履帶之間的電滲透壓力，實(shí)現(xiàn)污泥分段電滲透壓力處理，達(dá)到更好的脫水效果，可降低污泥后續(xù)存儲(chǔ)、運(yùn)輸、填埋、干燥等費(fèi)用的發(fā)生。設(shè)備簡(jiǎn)單、體積小，減少基建成本，操作簡(jiǎn)易。生產(chǎn)工藝如圖2所示。
4.2 污泥干化處置流程
污泥干化是通過(guò)對(duì)污泥進(jìn)行加熱分解和破壞污泥中的固體顆粒，使得污泥固體顆粒中的內(nèi)部結(jié)合水游離出來(lái)，以提高污泥脫水效果。原料倉(cāng)中的污泥通過(guò)傳送機(jī)傳送至外熱式污泥干化爐后，干化爐內(nèi)部的傳送機(jī)構(gòu)及外熱的作用下，從干化爐的前端向后端移動(dòng)，在移動(dòng)的過(guò)程中污泥在外部熱源的作用下含水率被降至20%以下，最終在干化爐后端的排出螺旋排出。裝置采用的是全自動(dòng)外熱式炭化熱循環(huán)節(jié)能與氣固液三相分離技術(shù)，從而達(dá)到泥水分離，氣液凈化要求。干化過(guò)程主要是水分蒸發(fā)，干化過(guò)程有少量可燃?xì)猱a(chǎn)生。生產(chǎn)工藝如圖3所示。
4.3 污泥炭化處置流程
污泥熱解炭化，就是將污泥在450~600℃下進(jìn)行熱分解，固體產(chǎn)物冷卻后成為污泥炭，熱解產(chǎn)生含有大量甲烷、一氧化碳、氫氣以及焦油的可燃?xì)怏w，完全燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔饧訜崽炕癄t為炭化提供部分熱量。干化處理裝置干燥后經(jīng)中轉(zhuǎn)料倉(cāng)臨時(shí)貯存的污泥，通過(guò)定量給料螺旋送至污泥炭化機(jī)，為防止過(guò)量空氣進(jìn)入炭化爐內(nèi)，防止閃爆情況發(fā)生，炭化系統(tǒng)入口設(shè)置星形卸料閥，出口設(shè)置雙重物料排出閥，并配置安全泄壓設(shè)備。炭化單元設(shè)有獨(dú)立的加熱爐，天然氣燃燒后產(chǎn)生的煙氣進(jìn)入炭化系統(tǒng)夾套層，向爐內(nèi)污泥進(jìn)行間接換熱，炭化機(jī)內(nèi)部設(shè)置物料導(dǎo)流機(jī)構(gòu)，通過(guò)爐體的旋轉(zhuǎn)使物料從炭化爐前端向后端移動(dòng)，完成污泥炭化過(guò)程，炭化后產(chǎn)生的炭渣從炭化爐尾部經(jīng)排渣螺旋排出。炭化不凝氣去三相分離器，經(jīng)分離實(shí)現(xiàn)廢渣去除。生產(chǎn)工藝如圖4所示。
5、示范工程應(yīng)用情況
該污泥資源化處置技術(shù)已成功應(yīng)用于中國(guó)石油吉林石化公司污泥處理與利用示范工程，于2015年建設(shè)完成，2018年對(duì)存在問(wèn)題改造完善，具備年處理常規(guī)機(jī)械脫水污泥3600t能力，2019年工廠開(kāi)展生產(chǎn)試驗(yàn)研究至今，效果顯著。具體如下:
1)資源化裝置原料污泥含水率約80%，經(jīng)電滲透裝置脫水后，含水率可降至60%以下，污泥體積減少50%。
2)繼續(xù)經(jīng)干化單元處置后，污泥含水率可降至20%以下，污泥體積比該干化單元進(jìn)泥減少50%。
3)繼續(xù)經(jīng)炭化單元處置后，污泥含水率可降至1%以下，污泥體積比該炭化單元進(jìn)泥減少19%。
4)經(jīng)炭化工藝處理形成的炭渣，送至動(dòng)力廠動(dòng)力鍋爐間，與原煤摻混后(試驗(yàn)時(shí)按摻混比例不高于1%)進(jìn)入動(dòng)力鍋爐燃燒處置，對(duì)動(dòng)力鍋爐的運(yùn)行沒(méi)有影響。具體情況詳見(jiàn)表1所示。
6、結(jié)束語(yǔ)
本文在國(guó)內(nèi)首次提出了煉化污泥“濃縮污泥常規(guī)脫水-電滲透脫水-污泥干化-污泥炭化”處理工藝流程，經(jīng)示范工程驗(yàn)證，該污泥處置工藝處置煉化污泥時(shí)生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程安全穩(wěn)定，最終形成的污泥炭渣即可作為動(dòng)力鍋爐原料的摻混輔料使用。也可制作污水處理過(guò)程的吸附活性炭，不僅原料價(jià)格低廉，同時(shí)還可以減輕殘?jiān)盥窨赡軒?lái)的環(huán)境二次污染。在國(guó)外也有將該炭渣作為土壤改良劑和污水處理過(guò)程中的吸附劑使用情況，污泥經(jīng)處理后能夠?qū)崿F(xiàn)減量化、無(wú)害化和資源化處置與利用。（來(lái)源：中國(guó)石油吉林石化公司污水處理廠，吉林市吉科檢測(cè)技術(shù)有限公司）
