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绿色低碳技术2018年10月·第3卷·第5期石油石化绿色低碳GreenPetroleum&Petrochemicals摘 要：针对催化裂化装置烟气湿法脱硫产生的含催化剂泥水，研究开发了“络合强化混凝与叠式挤压脱水相结合”的工艺和0.5m3/h废水处理中试装置，通过实验和现场试验，优选络合剂、絮凝剂配方和加入量，保证了叠螺机出泥含水率降到50%左右，泥饼可以直接装袋外运。该装置投资小，操作简单，运行稳定，占地面积小，可采用撬装结构，实现全自动化操作。关键词：催化裂化 含催化剂废水 絮凝剂 叠螺压缩催化裂化烟气脱硫含催化剂泥水的干化处理周建文（中国石化金陵分公司，江苏南京210033）收稿日期：2018-5-21作者简介：周建文，工学学士，高级工程师。1988年毕业于石油大学石油加工专业，现从事生产技术管理工作。炼油厂催化裂化装置是重油转化加工主要装置之一，正常新鲜催化剂消耗在0.6~1.4kg/t原料，其中约0.3kg/t原料的催化剂从再生器跑损，约0.3kg/t原料催化剂从沉降器跑损到油浆等油品中，其余催化剂消耗主要是提高催化剂性能而增加的置换。随着国家环保法规越来越严格，催化装置烟囱排放指标SO2、NOx以及粉尘含量受到严格控制，国内外都采用烟气脱硫脱硝技术以满足排放要求。目前国内催化装置基本采用湿法脱硫技术，有美国BELCO公司的EDV®钠法脱硫＋LoTOxTM臭氧脱硝工艺，也有国内开发的湿法脱硫和SCR、SNCR脱硝技术。采用湿法脱硫后，烟囱粉尘含量达到了50mg/m3以下，洗涤回收下来的催化剂进入水系统，含废催化剂的泥水处理通常有两种方法，一是通过絮凝沉降，定期排放催化剂泥水到过滤箱中，废渣静止自然干化，人工掏渣，装袋外运；二是通过絮凝沉降、胀鼓式过滤器过滤浓缩，再将浓浆排至真空带式脱水机，经真空脱水后，泥饼外运处理。两种工艺泥饼含水率高，数量大，废剂处理成本高。1  含催化剂泥水干化技术开发催化装置烟气湿法脱硫脱硝单元排放的含催化剂泥水，含有颗粒物、可溶性盐类及金属离子等，微小粒径的悬浮物和胶体在水中长期处于分散悬浮状态，采用絮凝剂简单絮凝，效果不稳定而且排放水固体悬浮物（SS）含量高。常用的污泥处理技术一般包括污泥的浓缩、脱水和干燥三个阶段，首先采用加药调理法进行污泥浓缩，通过化学试剂的调理改善污泥的脱水特性，提高脱水率，污泥虽经浓缩后含水率仍然在94%以上，呈流动状态，体积很大，难以处置，不利于运输和处理，需要进行进一步的污泥脱水。目前普遍采用的脱水方法是机械脱水，机械脱水按脱水原理可分为真空过滤脱水、压滤脱水、离心脱水和螺杆挤压脱水。表1、2为不同脱水方式的性能比较。针对含催化剂泥水的特点和工艺缺陷，中国石化金陵分公司与南京某环保设备有限公司联合开发了“络合强化混凝与叠式挤压脱水相结合”的工艺，即利用复配的络合剂与高分子絮凝剂结合，改善污泥的脱水性能，并增设叠式污泥脱水机，通过螺旋轴的运动逐步向前推进并被挤压，在排出口的背压板产生的内压作用下充分脱水，排出泥饼，达到污-24-石油石化绿色低碳2018年.第3卷泥减量化目的。2  络合剂筛选及混凝工艺参数优化络合剂具有良好的胶体性质和分散作用，不同络合剂性能各异，络合能力也各不相同，因此使用时需合理选择。混凝包括凝聚和絮凝两个过程，凝聚是指胶体失去稳定性的过程，絮凝则是指胶体脱稳后聚结成大颗粒絮体的过程。混凝操作一般采用先快速搅拌，使混凝剂瞬间、快速、均匀地分散到水中，然后慢速搅拌，使快速搅拌时生成的微絮凝表1 不同脱水方式优缺点类型优点缺点螺旋挤压（叠式）不易堵塞，操作方便，不产生二次污染，占地面积小，能实现全自动操作处理量相对小压滤脱水带式管理方便，板框脱水效果好易堵塞，操作环境差，会产生二次污染真空过滤操作复杂，成本高泥饼含水率高，噪声大，占地面积大离心脱水操作方便，加药量很少，占地面积小噪声大，电耗高，处理能力低表2 不同类型脱水设备的性能性能叠螺带式板框离心处理量小大较小较大无人值守可以可以不可以可以药剂用量大较大小较小故障率低较低较高低用电量极少较小中极大冲洗用水量极少极大较小少噪音、振动小大小极大含水率较低高低较低原水加PAM加络合剂图1絮凝剂、络合剂单独使用效果2.2   络合剂配方的确定水样500mL，取10mL（浓度为25g/L）的络合剂，即络合剂加量为500mg/L的条件下分别考察ZHY-001，ZHY-002，ZHY-003，ZHY-004四种常用剂混凝效果，筛选出比较好的络合剂配方，由于络合剂产生的絮体细小松散，沉降速度慢，因而投加20mg/L污水PAM，利用其吸附架桥作用加速絮凝反应。表3、图2是以上几种络合剂出水的混凝实验结果。根据上述试验，综合考虑矾花大小，上清液澄体进一步成长成粗大、密实的絮凝体，以实现固液分离。取金陵分公司III催化装置含废催化剂泥水，加入一定量络合剂，控制转速为160r/min，快速搅拌2min，之后加入聚丙烯酰胺（PAM），继续快速搅拌1min，然后再慢速搅拌10min，搅拌后的溶液静置沉淀30min，观察各种混凝剂的沉降时间、实验现象及上清液SS变化。2.1   絮凝剂、络合剂单独使用单独使用絮凝剂，上清液浑浊，加大用量变化不明显，单独加络合剂沉降速度慢，矾花小，与原水对照见图1。表3 不同络合剂与阳离子PAM联用试验数据编号药剂名称投加量/（mg/L）实验现象上清液SS含量/（mg/L）1ZHY-001500絮体较大、沉降速度较快，沉降1min后，上层溶液澄清286.42ZHY-002500絮体较小、沉降速度较慢，沉降10min后，上清液有少量的絮体，呈淡红色920.63ZHY-003500絮体较大、沉降速度快，沉降1min后，上层溶液澄清590.54ZHY-004500絮体较小、沉降速度快，沉降1min后，上层溶液呈乳白色856.32018年.第5期-25-周建文．催化裂化烟气脱硫含催化剂泥水的干化处理表4 复配络合剂与阴离子絮凝剂联用试验数据编号药剂名称络合剂投加量/（mg/L）PAM投加量/（mg/L）实验现象上清液SS含量/（mg/L）1ZHY-001＋ZHY-00350020絮体大、沉降速度很快，沉降0.5min后，上层溶液澄清305.52ZHY-001＋ZHY-00350040絮体大、沉降速度很快，沉降0.5min后，上层溶液澄清320.03ZHY-001＋ZHY-00325040絮体大、沉降速度很快，沉降0.5min后，上层溶液澄清650.5图3复配络合剂与阴离子絮凝剂联用试验结果编号1编号2编号3图2四种络合剂混凝效果ZHY-001ZHY-002ZHY-003ZHY-004清度及水质颜色等因素，最终确认复合络合剂采用ZHY-001与ZHY-003复配，投加比例为1∶1（φ），加量为500mg/L。2.3   复配络合剂与非离子型PAM联用络合剂ZHY-001＋ZHY-003用量为500mg/L，采用非离子型PAM进行试验，结果见表4、图3。由上述试验结果可以得出，采用非离子型PAM与复配络合剂联用效果较好。3  一体化叠螺污泥脱水中试试验根据实验室小试试验，设计现场中试装置处理规模为0.5t/h，流程示意见图4。图4一体化叠螺污泥脱水中试试验流程络合剂PAM出泥出水废催化剂浓缩槽中间槽（含搅拌）原水槽混合槽叠螺机主体3.1   PAM加量试验将含废催化剂泥水通过自流进入到浓缩槽，控制处理量为330L/h，其中中间槽含有搅拌装置，保证污泥浓度的均匀性，络合剂加量为500mg/L；控制絮凝搅拌转速为100r/min，改变PAM加量，考察其对叠螺机出水、出泥的影响，结果见表5、图5。3.2   络合剂加量试验操作方法与前述一致，控制进水SS含量，进水流量及PAM加量，改变络合剂加量，考察其对叠-26-石油石化绿色低碳2018年.第3卷表5 PAM加量对叠螺机处理效果影响序号PAM加量/（mg/L）进水SS/（g/L）出水SS/(g/L)出泥含水率，%18059.52.6565.3213059.52.2659.2316059.51.9552.3420059.51.1049.2523059.50.8548.5图5PAM加量对出水SS含量和出泥含水率影响60801001201401601802002202400.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.8出水SS(g/L)PAM加量(mg/L)48505254565860626466出泥含水率/%2.82.62.42.22.01.81.61.41.21.00.866646260585654525048出水SS/（g/L）出泥含水率，%6080100120140160180200220240PAM加量/（mg/L）图6络合剂加量对出水SS含量和出泥含水率影响5.04.54.03.53.02.52.01.51.00.562605856545250484644出水SS/（g/L）出泥含水率，%02004006008001000120014001600络合剂加量/（mg/L）4  运行标定在一体化叠螺脱水装置运行稳定后，装置进行了标定。澄清池底含催化剂废水处理量为0.51m3/h，络合剂配置浓度为10%，加药量为500mg（干剂量）/L废水，PAM配置浓度2‰，加药量为160mg（干剂量）/L，标定结果见表8、9。含催化剂废水经叠螺机脱水后，废催化剂污泥含水率降到50%左右，可以直接装袋外运，叠螺机出水悬浮物SS去除率大于99%，可回到系统去氧化罐进一步处理，对污水进行加药调理，并没有增加废水COD，COD脱除率达到85%以上。5  结论针对催化裂化装置脱硫脱硝系统排放的含催化剂泥水开发了“络合强化混凝与叠式挤压脱水相结合”的工艺和0.5m3/h废水处理量的中试装置。通过实验室比选和现场试验，在络合剂加入量500mg/L、PAM加入量160mg/L下，叠螺机出泥含水率降到50%左右，可以直接装袋外运，出水悬浮物SS去除率大于99%，COD脱除率大于85%，可返回到装置澄清池，没有污水排放。一体化叠式污泥脱水设备，可采用撬装结构，设备投资小，操作简单方便，占地面表6 络合剂加量对处理效果的影响序号PAM加量/（mg/L）络合剂加量/（mg/L）进水SS含量/（g/L）出水SS含量/（g/L）出泥含水率，%1160059.54.6561.1216025059.52.2052.3316050059.51.9549.54160100059.51.2047.15160150059.50.9045.1表7 不同进水污泥浓度对处理效果的影响序号PAM加量/（mg/L）进水流量/（L/h）进水SS含量/（g/L）出水SS含量/（g/L）出泥含水率，%120033059.51.1049.2210045023.00.8046.838051011.50.5047.5螺机出水，出泥的影响，结果见表6。3.3   不同进水污泥浓度试验操作方法与前述一致，络合剂加量为500mg/L，改变进水SS含量，相应改变PAM加量，考察其对叠螺机出水、出泥的影响，结果见表7。综上所述，通过现场试验，验证了实验室筛选出的效果优良的络合剂和絮凝剂，以及通过叠螺脱水可以获得含水率低于70%泥饼的技术可行性；采用双层轴向搅拌方式，解决污泥下沉的问题，保证了系统的连续运行。2018年.第5期-27-周建文．催化裂化烟气脱硫含催化剂泥水的干化处理积小，具有能耗低，噪音低等特点，能实现全自动化操作，为工业污泥脱水提供了新的思路。参考文献[1]赵风伟，李金林，桂莎，等．叠螺式脱水机在含油污泥脱水中的应用[J]．工业用水与废水，2015，46（2）：DryTreatmentofCatalystSludgeinFCCUFlueGasDesulphurizationZhouJianwen（SinopecJinlingCompany，NanjingJiansu210033，China）Abstract:Inordertodealwiththecatalyst-containin