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，但臺風暴雨季節(jié)亦高達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親水性污泥，其成分由水中無機物、有機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)，擔負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。1#壓濾機為原裝置配備的進口機，2#壓濾機為技改技措中增置的國產(chǎn)機。2#壓濾機增置目的為增強裝置臺風雨季高濁水應(yīng)對能力及減輕1#壓濾機運行負荷，為維護保養(yǎng)騰足時間。壓濾機設(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隔膜式壓濾機結(jié)構(gòu)及工作原理

X1500系列隔膜式壓濾機是間歇加壓過濾的壓力固液分離機械設(shè)備。由主機部分、輔機部分及電氣控制系統(tǒng)組成。主機部分包括止推板、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)。隔膜式壓濾機主要技術(shù)參數(shù)見表1。

壓濾機運行過程主要包括：進料過濾、二次壓榨、空氣吹除、卸餅、沖洗濾布五大步序組成。“進料過濾”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。“進料過濾”步序結(jié)束，停注藥，進入“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，進入“卸泥”步序，液壓缸活塞桿帶動壓緊板回移松開濾板，機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入第二個壓濾運行周期。

3壓濾機運行中存在的問題

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、黏布嚴重、剝落困難、掰分有拉絲現(xiàn)象、裝車困難，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，單臺壓濾機平均每運行2個周期有1張濾布破損，單臺壓濾機濾布使用周期破損率高達0.5%。單機配備100張濾布，只用100 d全更換完整機濾布。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進料單螺桿泵軸承損壞頻繁每臺隔膜式壓濾機各配備2臺單螺桿進料泵，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，壓濾機也經(jīng)常停機維護需要時間，顯然，壓濾機產(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)亦能造成壓濾機濾布孔隙堵塞，降低濾布的透水性能，導致泥餅變薄、含水率高、壓濾機產(chǎn)率降低等負面效應(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進料泵前注入，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。分析認為：因脫水工序壓濾機進料泵前投加PAM過量，藥液殘留，導致濾布孔隙堵塞、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，來自進料泵壓力泥漿作用下，壓濾機濾室壓力增大，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。分析認為：濾布破損率高、破損部位原因與壓濾機進料泵前投加過量PAM有關(guān)。

4.3壓濾機進料泵軸承受損隔膜式壓濾機進料泵為單螺桿回轉(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，以至突破軸承負荷極限。分析認為：進料單螺桿泵軸承損壞頻繁原因與壓濾機進料泵前投加過量PAM有關(guān)。

4.4臺時產(chǎn)率低壓濾機臺時產(chǎn)率和進料時長、濾布通過能力、污泥比阻值、進料流量、進料污泥濃度、壓濾機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；壓濾機過濾面積為壓濾機規(guī)格確定為固定參數(shù)；壓濾機進料流量、進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，導致濾腔進料流量受限，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，導致壓濾機產(chǎn)率低；進料時長過大，濾布濾液通過能力降低，進料流量降低，單位時間濾布截留污泥量降低，亦能導致壓濾機產(chǎn)率低。

5優(yōu)化試驗方案基于以上對隔膜式壓濾機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壓濾機進料泵前投加量及對壓濾機運行周期進料時長進行優(yōu)化調(diào)整，才能達到裝置降耗增效目的。為確定合理的壓濾機進料泵前PAM投加量及最優(yōu)周期進料時長，設(shè)計了研究壓濾機進料泵前PAM投加量、周期進料時長與臺時產(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壓濾機進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），周期進料時長試驗。研究周期進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)率等指標進行統(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，但達到設(shè)計指標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，但達到設(shè)計標準平均值0.32 t干泥仍有差距。由此可見，采用壓濾機進料泵前無加藥工藝操作，可有效規(guī)避濾布破損、進料泵軸承損壞、降低泥餅含水率、提升壓濾機臺時產(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進料泵前無投加PAM，周期進料時長逐階段遞增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)率等指標進行統(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%，達到工藝指標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，達到工藝指標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投加量及周期進泥時長數(shù)據(jù)，對壓濾機運行工藝進行了優(yōu)化調(diào)整。實踐證明，壓濾機運行工況穩(wěn)定未發(fā)生濾布破損情況；未發(fā)現(xiàn)進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“機前無投加PAM工藝”替代“機前投加PAM工藝”后有效解決隔膜式壓濾機產(chǎn)率低、濾布破損率高、濾餅含水率高及進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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