1排泥水處理系統(tǒng)概況

海洋石油共3套凈水裝置，設(shè)計總制水能力為260kt／d，設(shè)計原水濁度30NTU。水源為水庫水，濁度常年在10～20NTU，但臺風(fēng)暴雨季節(jié)亦高達(dá)300NTU，水質(zhì)略顯堿性，含藻類較多，黏度大，沉淀池排泥水主要為無機(jī)親水性污泥，其成分由水中無機(jī)物、有機(jī)物和水處理中投加的聚合氯化鋁（PAC）反應(yīng)形成的Al2O3等組成，沉淀和脫水性能較差。海洋石油富島有限公司排泥水處理系統(tǒng)為3#水廠環(huán)保配套設(shè)施，同步建成投產(chǎn)，擔(dān)負(fù)3套沉淀池排泥水的回收循環(huán)利用處理。排泥水處理系統(tǒng)工藝過程主要包括排泥水調(diào)質(zhì)工序、均質(zhì)工序、濃縮工序、脫水工序、固廢處置工序。排泥水處理裝置工藝流程見圖1。

排泥水處理系統(tǒng)共配備2臺過濾面積為360m2的X1500系列隔膜式壓濾機(jī)。1#壓濾機(jī)為原裝置配備的進(jìn)口機(jī)，2#壓濾機(jī)為技改技措中增置的國產(chǎn)機(jī)。2#壓濾機(jī)增置目的為增強裝置臺風(fēng)雨季高濁水應(yīng)對能力及減輕1#壓濾機(jī)運行負(fù)荷，為維護(hù)保養(yǎng)騰足時間。壓濾機(jī)設(shè)計運行每臺每天2個周期，每周期6h，出餅含水率不大于70%，按3套水廠總制水能力為260kt／d，原水濁度30NTU計，相應(yīng)臺時產(chǎn)率為0.32t干泥。

2隔膜式壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

X1500系列隔膜式壓濾機(jī)是間歇加壓過濾的壓力固液分離機(jī)械設(shè)備。由主機(jī)部分、輔機(jī)部分及電氣控制系統(tǒng)組成。主機(jī)部分包括止推板、隔膜板、廂式板、主梁、頭板、液壓系統(tǒng)、拉板系統(tǒng)。輔機(jī)部分包括二次壓榨系統(tǒng)、濾布沖洗系統(tǒng)、聚丙烯酰胺（PAM）配投系統(tǒng)。隔膜式壓濾機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見表1。

壓濾機(jī)運行過程主要包括：進(jìn)料過濾、二次壓榨、空氣吹除、卸餅、沖洗濾布五大步序組成。“進(jìn)料過濾”步序啟動，液壓缸活塞桿及壓緊板推動濾板向止推板方向移動、壓緊，濾板間形成系列密封濾室。PAM配投系統(tǒng)運行、給料泵前注藥，給料泵啟動，泥漿經(jīng)止推板中心孔送入各濾室，泥漿借助給料泵的壓力，濾液透過濾布背面進(jìn)入濾板上的排水溝、排水孔排出系統(tǒng)，固形物被截留在濾腔內(nèi)逐漸形成泥餅。“進(jìn)料過濾”步序結(jié)束，停注藥，進(jìn)入“二次壓榨”步序，濾板隔膜膨脹擠壓使泥餅二次脫水。“二次壓榨”結(jié)束，進(jìn)入“空氣吹除”步序，壓力空氣經(jīng)濾板右上角的排水通道引入濾腔經(jīng)板底排水孔排出，帶走濾餅表面部分游離水。“二次吹除”步序結(jié)束，進(jìn)入“卸泥”步序，液壓缸活塞桿帶動壓緊板回移松開濾板，機(jī)械手逐塊拉開濾板卸餅，卸餅完畢視情況啟動沖洗濾布程序或進(jìn)入第二個壓濾運行周期。

3壓濾機(jī)運行中存在的問題

3.1泥餅不成形、黏性大、剝落困難壓濾機(jī)濾室理論深度35 mm，泥餅厚度均值小于12 mm，泥餅厚度明顯偏薄，泥餅不成形、黏布嚴(yán)重、剝落困難、掰分有拉絲現(xiàn)象、裝車?yán)щy，泥餅含水率均值不小于81%。

3.2濾布破損率高、使用周期短2臺隔膜式壓濾機(jī)濾布由廠家配備，設(shè)計使用周期為1 a。按運行記錄統(tǒng)計，單臺壓濾機(jī)平均每運行2個周期有1張濾布破損，單臺壓濾機(jī)濾布使用周期破損率高達(dá)0.5%。單機(jī)配備100張濾布，只用100 d全更換完整機(jī)濾布。濾布使用周期均值不足設(shè)計周期的1／3。破損部位大多發(fā)生在濾板四角處的排水孔部位。

3.3進(jìn)料單螺桿泵軸承損壞頻繁每臺隔膜式壓濾機(jī)各配備2臺單螺桿進(jìn)料泵，一用一備，設(shè)計出口壓力1.2 MPa，流量50 m3／h。軸承損壞頻繁，使用周期最長2個月，最短時間不足15 d。

3.4臺時產(chǎn)率低設(shè)計總制水能力為260 kt／d，原水濁度30NTU計，相應(yīng)臺時產(chǎn)率為0.32 t干泥。實際生產(chǎn)臺時產(chǎn)率平均值不大于0.25 t干泥，系統(tǒng)每小時滯積0.14 t干泥。另外，雨季時節(jié)，原水濁度經(jīng)常超越設(shè)計值，壓濾機(jī)也經(jīng)常停機(jī)維護(hù)需要時間，顯然，壓濾機(jī)產(chǎn)率不能滿足生產(chǎn)需求。

4原因分析

4.1泥餅含水率高、產(chǎn)率低PAM具有壓縮雙電層和吸附架橋雙重功能，可以改善污泥脫水性能，但PAM強黏性質(zhì)亦能造成壓濾機(jī)濾布孔隙堵塞，降低濾布的透水性能，導(dǎo)致泥餅變薄、含水率高、壓濾機(jī)產(chǎn)率降低等負(fù)面效應(yīng)。裝置濃縮工序及脫水工序均配備投加PAM系統(tǒng)，PAM分別于濃縮池中心筒及壓濾機(jī)進(jìn)料泵前注入，PAM配制濃度0.1%，兩投加點投加量均為620 L／h，按裝置設(shè)計排泥水處理能力0.3%含固率沉淀池排泥水量2 500 t／d計，則系統(tǒng)投加PAM量近4 kg／t干泥。PAM投加量和污泥特征、藥品性質(zhì)、使用環(huán)境等因素有關(guān)，合理的投加量需要依據(jù)生產(chǎn)實際情況確定。根據(jù)本裝置PAM投加量（4 kg／t干泥）及裝置運行生產(chǎn)中注意到的泥餅黏性大、餅面有藥液殘留、濾液黏滑等現(xiàn)象。分析認(rèn)為：因脫水工序壓濾機(jī)進(jìn)料泵前投加PAM過量，藥液殘留，導(dǎo)致濾布孔隙堵塞、泥餅含水率高，造成“泥餅不成形、黏性大、剝落困難”。

4.2濾布破損率高由于濾布孔隙堵塞，濾液通過阻力大，來自進(jìn)料泵壓力泥漿作用下，壓濾機(jī)濾室壓力增大，濾布承受泥漿巨大壓力，特別是濾板出水孔處部位，正背面兩側(cè)壓差最大，最易被高壓泥漿沖破。分析認(rèn)為：濾布破損率高、破損部位原因與壓濾機(jī)進(jìn)料泵前投加過量PAM有關(guān)。

4.3壓濾機(jī)進(jìn)料泵軸承受損隔膜式壓濾機(jī)進(jìn)料泵為單螺桿回轉(zhuǎn)式容積泵，其工作原理是通過改變工作腔的容積進(jìn)行吸入和排出。從理論上講只要泵定子、軸承等部件強度足夠，泵出口壓力應(yīng)該可以無極限高。由于濾布孔隙堵塞，泵出口壓力積儲，轉(zhuǎn)子軸向力持續(xù)增大，以至突破軸承負(fù)荷極限。分析認(rèn)為：進(jìn)料單螺桿泵軸承損壞頻繁原因與壓濾機(jī)進(jìn)料泵前投加過量PAM有關(guān)。

4.4臺時產(chǎn)率低壓濾機(jī)臺時產(chǎn)率和進(jìn)料時長、濾布通過能力、污泥比阻值、進(jìn)料流量、進(jìn)料污泥濃度、壓濾機(jī)過濾面積等因素有關(guān)。其中污泥比阻值和污泥性質(zhì)有關(guān)，在系統(tǒng)設(shè)計過程中應(yīng)已充分考濾；壓濾機(jī)過濾面積為壓濾機(jī)規(guī)格確定為固定參數(shù)；壓濾機(jī)進(jìn)料流量、進(jìn)料污泥濃度為工藝過程可控制參數(shù)，并非主要因素。PAM投加過量能堵塞濾布孔隙，濾液通過量受限，導(dǎo)致濾腔進(jìn)料流量受限，單位時間濾布截留固形物量減少，臺時產(chǎn)率降低。進(jìn)料時長較短，濾布截留污泥量不足，成餅質(zhì)差、量少，甚至泥餅不成形，污泥得不到有效處理，導(dǎo)致壓濾機(jī)產(chǎn)率低；進(jìn)料時長過大，濾布濾液通過能力降低，進(jìn)料流量降低，單位時間濾布截留污泥量降低，亦能導(dǎo)致壓濾機(jī)產(chǎn)率低。

5優(yōu)化試驗方案基于以上對隔膜式壓濾機(jī)運行過程中存在的濾布破損率高及臺時產(chǎn)率低等系列問題原因分析結(jié)論，必須降低PAM壓濾機(jī)進(jìn)料泵前投加量及對壓濾機(jī)運行周期進(jìn)料時長進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，才能達(dá)到裝置降耗增效目的。為確定合理的壓濾機(jī)進(jìn)料泵前PAM投加量及最優(yōu)周期進(jìn)料時長，設(shè)計了研究壓濾機(jī)進(jìn)料泵前PAM投加量、周期進(jìn)料時長與臺時產(chǎn)率和濾布破損率等工藝參數(shù)變化關(guān)系的壓濾機(jī)運行試驗方案。試驗方案分兩部分，每部分5個階段，第一部分（第1～5階段），PAM投加藥量試驗。研究PAM壓濾機(jī)進(jìn)料泵前投加量與各項工藝參數(shù)變化關(guān)系；第二部分（第6～10階段），周期進(jìn)料時長試驗。研究周期進(jìn)料時長與各項工藝參數(shù)變化關(guān)系。

5.1PAM藥投加量試驗試驗過程中，逐階段遞減50%PAM投加量直至0投加量，并對此期間的泥餅含水率、濾布破損率、臺時產(chǎn)率等指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計分析。從階段試驗結(jié)果得出，PAM投加量從原工況620 L／h逐階段遞減至第3階段77.5 L／h，濾布破損率從原工況平均值0.5%下降至0，直至第5階段試驗結(jié)束維持0不變。泥餅含水率平均值從原工況81.00%下降至71.72%，一直維持下降態(tài)勢，但達(dá)到設(shè)計指標(biāo)70%仍有差距；臺時產(chǎn)率平均值從原來0.25 t干泥提升至0.29 t干泥，一直維持上升態(tài)勢，但達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)平均值0.32 t干泥仍有差距。由此可見，采用壓濾機(jī)進(jìn)料泵前無加藥工藝操作，可有效規(guī)避濾布破損、進(jìn)料泵軸承損壞、降低泥餅含水率、提升壓濾機(jī)臺時產(chǎn)率。試驗統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表2。

5.2運行時間試驗維持壓濾機(jī)進(jìn)料泵前無投加PAM，周期進(jìn)料時長逐階段遞增2 h，即從6 h遞增至16 h。對此期間的泥餅含水率、濾布破損率、臺時產(chǎn)率等指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計分析。從階段試驗結(jié)果得出，試驗濾布破損率維持0增量；泥餅含水率平均值從第5階段71.72%下降至第7階段68.88%，達(dá)到工藝指標(biāo)70%設(shè)計要求。臺時產(chǎn)率平均值從第5階段0.29 t干泥提升至第8階段0.38 t干泥，達(dá)到工藝指標(biāo)0.310 t干泥設(shè)計值，但隨著第9、10周期時長逐漸增加至14 h、16 h，臺時產(chǎn)率掉頭下行，降至0.30 t干泥。由以上分析可見，壓濾機(jī)運行時長最佳為12 h，見表3。

5.3工藝優(yōu)化效果通過以上兩個部分的工藝方案試驗所獲得的PAM投加量及周期進(jìn)泥時長數(shù)據(jù)，對壓濾機(jī)運行工藝進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整。實踐證明，壓濾機(jī)運行工況穩(wěn)定未發(fā)生濾布破損情況；未發(fā)現(xiàn)進(jìn)料泵軸承惡性損壞事故；泥餅含水率由原工況平均值81%下降至67.51%以下；餅厚增大由原工況平均值12mm增厚至28 mm，卸餅困難狀況得到改善，壓濾機(jī)產(chǎn)率由原工況0.25 t干泥有效提升至0.38 t干泥以上。工藝優(yōu)化調(diào)整前、后年度降耗估算統(tǒng)計見表4。

采用“機(jī)前無投加PAM工藝”替代“機(jī)前投加PAM工藝”后有效解決隔膜式壓濾機(jī)產(chǎn)率低、濾布破損率高、濾餅含水率高及進(jìn)料泵故障頻率高等生產(chǎn)問題，降耗增效成果顯著。

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