含油污泥的处理技术课件.ppt
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1、三、含油污泥处理方法分类及优缺点三、含油污泥处理方法分类及优缺点 1、含油污泥的机械脱水技术、含油污泥的机械脱水技术 经重力沉降脱水后的含油污泥是黑色粘稠状液体(含水率经重力沉降脱水后的含油污泥是黑色粘稠状液体(含水率一般小于一般小于96%),称为污泥浓缩液,其年产量往往达万吨),称为污泥浓缩液,其年产量往往达万吨以上,必须进行机械脱水减容。污泥脱水前,须进行调质。以上,必须进行机械脱水减容。污泥脱水前,须进行调质。(1) 污泥的调质污泥的调质污泥脱水过程实际上是污泥的悬浮粒子群和水的相对运动,污泥脱水过程实际上是污泥的悬浮粒子群和水的相对运动,而污泥的调质则是通过一定手段调整固体粒子群的性状
2、和而污泥的调质则是通过一定手段调整固体粒子群的性状和排列状态,使之适合不同脱水条件下的预处理操作。污泥排列状态,使之适合不同脱水条件下的预处理操作。污泥调质能显著改善脱水效果,提高机械脱水性能。调质能显著改善脱水效果,提高机械脱水性能。由于含油污泥粘度高,过滤比阻大,多数污泥粒子属由于含油污泥粘度高,过滤比阻大,多数污泥粒子属“油性固体油性固体”(如沥青质、胶质和石蜡等),质软。随(如沥青质、胶质和石蜡等),质软。随着脱水的进行,滤饼粒子变形,进一步增加了比阻。而着脱水的进行,滤饼粒子变形,进一步增加了比阻。而且在过滤过程中,这些变形粒子极易粘附在滤料上,堵且在过滤过程中,这些变形粒子极易粘附
3、在滤料上,堵塞滤孔;在离心脱水时,还因其粘度大,乳化严重,塞滤孔;在离心脱水时,还因其粘度大,乳化严重,固固固固液粒子间粘附力强和密度差小等原因导致分离液粒子间粘附力强和密度差小等原因导致分离效果差。效果差。Jonathan Zall等人曾分别研究过一般市政污水等人曾分别研究过一般市政污水处理厂的污泥和含油污泥的过滤脱水性能。他们测定了处理厂的污泥和含油污泥的过滤脱水性能。他们测定了含油含油3%,含总悬浮固体,含总悬浮固体4%的含油污泥(浮渣)和含总的含油污泥(浮渣)和含总悬浮固体悬浮固体1%2%的一般污泥的比阻和可压缩系数,证的一般污泥的比阻和可压缩系数,证实含油污泥与一般污泥相比,其比阻大
4、实含油污泥与一般污泥相比,其比阻大40倍,其可压缩倍,其可压缩性系数大性系数大20倍,如表所示。倍,如表所示。 含油污泥和一般污泥的可滤性比较含油污泥和一般污泥的可滤性比较污泥名称污泥名称含油污泥含油污泥一般污泥一般污泥比阻比阻/ /(cm/kgcm/kg)100010002525可压缩性系数可压缩性系数15150.750.75用投加絮凝剂的化学调节法,就能使一般污泥中的悬浮微用投加絮凝剂的化学调节法,就能使一般污泥中的悬浮微粒凝聚并顺利进行脱水。但对于含油污泥来说,还必须加粒凝聚并顺利进行脱水。但对于含油污泥来说,还必须加上破乳剂和加热等其它强化手段。上破乳剂和加热等其它强化手段。n含油污泥
5、调质方法的选择要考虑以下三个问题:含油含油污泥调质方法的选择要考虑以下三个问题:含油污泥的性质和特点;要适应所有脱水机械的性能;污泥的性质和特点;要适应所有脱水机械的性能;脱水泥饼如何处理或利用。脱水泥饼如何处理或利用。n含油污泥调质分为两个步骤:首先以适当方式投加石灰、含油污泥调质分为两个步骤:首先以适当方式投加石灰、煤粉等固体粉末调节剂,并混合均匀;其次再投加有机煤粉等固体粉末调节剂,并混合均匀;其次再投加有机絮凝剂,这样才能顺利进行含油污泥的脱水。絮凝剂,这样才能顺利进行含油污泥的脱水。n用硅藻土,石灰和飞灰等微细粉末作为调节剂,可以使用硅藻土,石灰和飞灰等微细粉末作为调节剂,可以使变形
6、的含油污泥粒子形成有刚性的污泥骨架,使泥饼呈变形的含油污泥粒子形成有刚性的污泥骨架,使泥饼呈毛细结构,从而提供更多的微细水流通道。此外,这些毛细结构,从而提供更多的微细水流通道。此外,这些固体粉末调节剂还能增加污泥粒子和水相的密度差,有固体粉末调节剂还能增加污泥粒子和水相的密度差,有利于机械脱水。利于机械脱水。为减少固体粉末调节剂的投加量,可采用滤饼部分回流到为减少固体粉末调节剂的投加量,可采用滤饼部分回流到含油污泥调节段的工艺。要通过调质含油污泥调节段的工艺。要通过调质机械脱水使含油污机械脱水使含油污泥实现油泥实现油水水固(无机固体)的三相分离,关键是使其固(无机固体)的三相分离,关键是使其
7、中粘度大的吸附油解析和破乳。为促使油从固体粒子表面中粘度大的吸附油解析和破乳。为促使油从固体粒子表面分离,加入合适的电解质可增加系统的电荷密度,使它们分离,加入合适的电解质可增加系统的电荷密度,使它们取代油组分优先吸附在粒子表面,并使粒子更分散,为油取代油组分优先吸附在粒子表面,并使粒子更分散,为油从固体颗粒表面脱附创造更好的条件。通过投加表面活性从固体颗粒表面脱附创造更好的条件。通过投加表面活性剂,稀释剂(葵烷等),电解质剂,稀释剂(葵烷等),电解质(NaCl溶液溶液)或破乳剂(阴或破乳剂(阴离子或非离子),润湿剂(可增加固体微粒表面和水的亲离子或非离子),润湿剂(可增加固体微粒表面和水的亲
8、和力)和和力)和pH值调节剂等,并辅以加热减粘(最佳为值调节剂等,并辅以加热减粘(最佳为50以以上)等调质手段,实现水上)等调质手段,实现水油油固三相分离。固三相分离。调质方法的选择应在测试含油污泥性质的基础上进行。在调质方法的选择应在测试含油污泥性质的基础上进行。在含油量大于含油量大于10%时,易用亲水性表面活性剂;含油量大于时,易用亲水性表面活性剂;含油量大于4%时,易用亲油性表面活性剂。使用前者时,分离后水和时,易用亲油性表面活性剂。使用前者时,分离后水和固体在下层,而油在上层;用后者时,下层为含油固体,固体在下层,而油在上层;用后者时,下层为含油固体,而上层为水(水层中均含有可溶性油和
9、为乳化油)。而上层为水(水层中均含有可溶性油和为乳化油)。(2) 机械脱水机械脱水要使含油污泥的机械脱水效果好,还应按具体情况和要求要使含油污泥的机械脱水效果好,还应按具体情况和要求选择污泥脱水机械和设计脱水系统,包括污泥性质的测试、选择污泥脱水机械和设计脱水系统,包括污泥性质的测试、脱水机械及其参数的选择等。目前使用的脱水机械主要有脱水机械及其参数的选择等。目前使用的脱水机械主要有带式压滤机和卧螺旋沉降式离心机。带式压滤机和卧螺旋沉降式离心机。使用上述两步调质技术,在带式压滤机上对含油污泥的脱使用上述两步调质技术,在带式压滤机上对含油污泥的脱水除油工艺是将机内分重力区、楔区和压力区水除油工艺
10、是将机内分重力区、楔区和压力区3个区域。个区域。调质污泥送入后,先在重力区脱除大部分水;接着在楔调质污泥送入后,先在重力区脱除大部分水;接着在楔区与溶液混合,以提高絮凝体的抗压能力;最后进入压区与溶液混合,以提高絮凝体的抗压能力;最后进入压力区,脱除约力区,脱除约80%的油。其脱水效果是:含油污泥含固的油。其脱水效果是:含油污泥含固体体12%,油,油20%和水和水68%,滤后液体中含固体,滤后液体中含固体1.5%,油,油13.7%和水和水84.8%;滤饼中含固体;滤饼中含固体45.8%,油,油11.7%和水和水42.7%。卧螺旋沉降式离心机具有设备紧凑,占地面积小,调节卧螺旋沉降式离心机具有设
11、备紧凑,占地面积小,调节剂耗量少和处理效率高等优点,已得到越来越广泛的应剂耗量少和处理效率高等优点,已得到越来越广泛的应用。要获得好的分离效果和水质好的离心液(悬浮物浓用。要获得好的分离效果和水质好的离心液(悬浮物浓度低),则在对含油低的污泥脱水时,应使泥中的少量度低),则在对含油低的污泥脱水时,应使泥中的少量油最终进入泥饼,即离心因数小,一般取油最终进入泥饼,即离心因数小,一般取1000;反之,;反之,要求泥饼含油尽量低时,离心因数宜大,一般取要求泥饼含油尽量低时,离心因数宜大,一般取25002700;此外,还必须注意离心机的离心因数、泥饼层厚;此外,还必须注意离心机的离心因数、泥饼层厚度和
12、污泥停留时间的平衡和调节。度和污泥停留时间的平衡和调节。2、脱水泥饼的热处理和热解吸技术、脱水泥饼的热处理和热解吸技术 热处理和热解吸技术是热处理和热解吸技术是90年代初国外迅速发展并获得年代初国外迅速发展并获得应用的工艺。主要有包含低温(应用的工艺。主要有包含低温(107204)高温高温(357510)加热蒸发)加热蒸发冷凝步骤的含油污泥处理冷凝步骤的含油污泥处理工艺、利用锅炉排放热废气干燥含油泥饼及热解吸工工艺、利用锅炉排放热废气干燥含油泥饼及热解吸工艺。该热解吸工艺是在一个装有叶片转子的反应器中,艺。该热解吸工艺是在一个装有叶片转子的反应器中,把污泥从把污泥从299加热至加热至399,并
13、通入蒸汽,使烃类在,并通入蒸汽,使烃类在复杂的水合和裂化反应中分离,并冷凝回收。这些工复杂的水合和裂化反应中分离,并冷凝回收。这些工艺都能从泥饼中回收油,并使泥渣达到直接填埋的要艺都能从泥饼中回收油,并使泥渣达到直接填埋的要求。求。3、脱水泥饼的生物处理技术、脱水泥饼的生物处理技术 据文献报道,如进料中的碳环化合物、芳烃和油的浓据文献报道,如进料中的碳环化合物、芳烃和油的浓度控制在合适范围内,则生物处理的运行成本比焚烧度控制在合适范围内,则生物处理的运行成本比焚烧处理费用低处理费用低40%;只要在生物反应器内保持合适的;只要在生物反应器内保持合适的pH值、足够的溶解氧和营养盐浓度以及良好的混合
14、状态,值、足够的溶解氧和营养盐浓度以及良好的混合状态,绝大多数有机物都能被降解,而逸出的少量有机物也绝大多数有机物都能被降解,而逸出的少量有机物也容易用活性炭吸收。容易用活性炭吸收。 下图为某炼油厂的污泥生物处理系统示意图:下图为某炼油厂的污泥生物处理系统示意图:污泥生物处理工艺流程污泥生物处理工艺流程含水含水50%的泥饼被输送到一台生物反应罐中。罐内通入氧或的泥饼被输送到一台生物反应罐中。罐内通入氧或空气,同时进行机械搅拌,并不断加入氨和磷酸等营养物质,空气,同时进行机械搅拌,并不断加入氨和磷酸等营养物质,以促进好氧微生物的生长,使其最终转化为二氧化碳和水,以促进好氧微生物的生长,使其最终转
15、化为二氧化碳和水,处理后的残液进入罐中浓缩,在加入石灰后,再次进行离心处理后的残液进入罐中浓缩,在加入石灰后,再次进行离心脱水,最终泥饼能直接填埋。该技术处理效果好,作业安全脱水,最终泥饼能直接填埋。该技术处理效果好,作业安全(常温常压),经济合理,在提高氧利用率、降低药品消耗(常温常压),经济合理,在提高氧利用率、降低药品消耗和改进泥饼脱油效果等方面仍有降低成本的潜力。和改进泥饼脱油效果等方面仍有降低成本的潜力。生物处理法需将含油污泥混以松散剂、肥料和培菌液,经常生物处理法需将含油污泥混以松散剂、肥料和培菌液,经常翻动并自然通风,历时翻动并自然通风,历时41天才能将天才能将97%的石油烃生物
16、降解,的石油烃生物降解,该方法的缺点是处理周期长,油资源不能得到回收利用。该方法的缺点是处理周期长,油资源不能得到回收利用。4、含油污泥固化处理、含油污泥固化处理 固化处理是通过物理化学方法将含油污泥固化或包容在惰性固化处理是通过物理化学方法将含油污泥固化或包容在惰性固化基材中的一种无害化处理过程,以便运输、利用或处理。固化基材中的一种无害化处理过程,以便运输、利用或处理。这种处理方法能较大程度地减少含油污泥中有害离子和有机这种处理方法能较大程度地减少含油污泥中有害离子和有机物对土壤的侵蚀和沥滤,从而减少对环境的影响和危害。由物对土壤的侵蚀和沥滤,从而减少对环境的影响和危害。由于这种方法是取代
17、回填的一种更易为环境所接受的方法,因于这种方法是取代回填的一种更易为环境所接受的方法,因此近年来受到了重视。此近年来受到了重视。固化中所用的化学固化剂分为有机和无机两大类,有机系列固化中所用的化学固化剂分为有机和无机两大类,有机系列包括脲醛树脂、聚酯、环氧乙烷、丙烯酰胺凝胶体、聚丁二包括脲醛树脂、聚酯、环氧乙烷、丙烯酰胺凝胶体、聚丁二烯等,无机系列有玻特兰水泥及近年开发的磷石膏等。烯等,无机系列有玻特兰水泥及近年开发的磷石膏等。 根据不同油田含油污泥的特性,投加合适的浓缩剂静置沉根据不同油田含油污泥的特性,投加合适的浓缩剂静置沉降脱水,使含油污泥含水由降脱水,使含油污泥含水由99%降至降至90
18、%以下,经离心脱以下,经离心脱水将污泥含水率降至水将污泥含水率降至50%60%后,再采用物理化学分水后,再采用物理化学分水-化学固化技术进行固化处理,达到无害化的目的。无害化化学固化技术进行固化处理,达到无害化的目的。无害化处理工艺流程:处理工艺流程: 含油污泥含油污泥加药浓缩沉降脱水加药浓缩沉降脱水离心脱水离心脱水物理化学固化成型物理化学固化成型无害化处理含油污泥是利用不同性质的化学物质对含油污无害化处理含油污泥是利用不同性质的化学物质对含油污泥进行物理化学固化处理,使其具有一定的机械强度,并泥进行物理化学固化处理,使其具有一定的机械强度,并且在任何环境条件下,所有有害成分不再析出污染环境。
19、且在任何环境条件下,所有有害成分不再析出污染环境。选择有效的分水剂是含油污泥处理工艺成功的关键,利用选择有效的分水剂是含油污泥处理工艺成功的关键,利用分水剂可以脱出污泥体系中存在的四种不同形态的水:分水剂可以脱出污泥体系中存在的四种不同形态的水:(1) 间隙水是固形物质粒子中间包含的水,约占污泥水分的间隙水是固形物质粒子中间包含的水,约占污泥水分的70%,比较容易脱出;,比较容易脱出;(2) 表面吸附水是浮着于固形粒子表面并随粒子移动的水,表面吸附水是浮着于固形粒子表面并随粒子移动的水,约占污泥水分的约占污泥水分的5%,需要一定的机械能才能脱出;,需要一定的机械能才能脱出;(3) 毛细管结合水
20、在固形粒子间形成一些小毛细管,这种毛毛细管结合水在固形粒子间形成一些小毛细管,这种毛细管有裂纹形和楔形两种,并且充满整个间隙内,约占细管有裂纹形和楔形两种,并且充满整个间隙内,约占污泥水分的污泥水分的20%。排除这部分水需要消耗大量的机械能;。排除这部分水需要消耗大量的机械能;(4) 内部水指微生物细胞内的水和絮体连段上的吸附物水化内部水指微生物细胞内的水和絮体连段上的吸附物水化水。该部分水单靠机械方法不能达到排除的目的,需采水。该部分水单靠机械方法不能达到排除的目的,需采用生物化学法,冷却法破坏细胞膜才能排除。该部分水用生物化学法,冷却法破坏细胞膜才能排除。该部分水约占污泥水分的约占污泥水分
21、的5%。 分水剂有较好的粘结性、可塑性和干强度等特点。有研分水剂有较好的粘结性、可塑性和干强度等特点。有研究人员在室内从数十种分水剂中选出三种,按有效性与究人员在室内从数十种分水剂中选出三种,按有效性与低成本原则,重点对低成本原则,重点对PAN分水剂作了详细的实验研究。分水剂作了详细的实验研究。PAN分水剂为晶体层状结构,在吸水时,晶层底面间距分水剂为晶体层状结构,在吸水时,晶层底面间距加大,使许多水份进入晶体内,起到储存的作用,这部加大,使许多水份进入晶体内,起到储存的作用,这部分水在固化过程中参与水化反应,对后期固化物强度做分水在固化过程中参与水化反应,对后期固化物强度做出贡献。出贡献。P
22、AN分水剂具有分水速度快、吸水量大、体系分水剂具有分水速度快、吸水量大、体系温度稳定等特点。实验装置如图。吸水速度测定采用称温度稳定等特点。实验装置如图。吸水速度测定采用称重并计算绘出吸水曲线,体系温度维持在重并计算绘出吸水曲线,体系温度维持在20。固化剂的作用是将含油污泥中的有害物质(污油、有害气固化剂的作用是将含油污泥中的有害物质(污油、有害气体等)固定或锁在惰性物质中,经稳定化和固化使有害物体等)固定或锁在惰性物质中,经稳定化和固化使有害物质渗透性和溶出率大大降低,并形成一定的机械强度,便质渗透性和溶出率大大降低,并形成一定的机械强度,便于排放,不泄漏污染,从而达到环保要求。固化剂是一种
23、于排放,不泄漏污染,从而达到环保要求。固化剂是一种气硬性材料,当与含油污泥接触反应后形成可塑性,但在气硬性材料,当与含油污泥接触反应后形成可塑性,但在较短时间内又失去塑性,逐步形成坚硬的固体。固化剂通较短时间内又失去塑性,逐步形成坚硬的固体。固化剂通过化学反应将含油污泥中的有害成分吸收稳定在固化剂的过化学反应将含油污泥中的有害成分吸收稳定在固化剂的晶体中,再由吸油剂及分水剂的综合作用,完成对含油污晶体中,再由吸油剂及分水剂的综合作用,完成对含油污泥的无害化处理。泥的无害化处理。 吸油剂的加入有利于将油污纳入到毛细孔中,使固化剂吸油剂的加入有利于将油污纳入到毛细孔中,使固化剂封闭作用进一步提高,
24、同时它也起到骨架的作用,使固封闭作用进一步提高,同时它也起到骨架的作用,使固化剂硬度增加,提高后期固化物的强度。吸油剂的机理化剂硬度增加,提高后期固化物的强度。吸油剂的机理是靠原料的大比面积和较强吸附能力,将分水后的污染是靠原料的大比面积和较强吸附能力,将分水后的污染物吸入微孔中,在固化剂的激发作用下,发生化学反应,物吸入微孔中,在固化剂的激发作用下,发生化学反应,并通过固化剂将吸入微孔中的污染物封闭起来。增强剂并通过固化剂将吸入微孔中的污染物封闭起来。增强剂的加入进一步提高了固化物的后期强度,降低粘度,调的加入进一步提高了固化物的后期强度,降低粘度,调整固化物的初凝时间,便于现场工艺操作。整
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