催化裂化煙氣脫硫含催化劑泥水的干化處理

周建文

（中國石化金陵分公司，江蘇南京210033）

煉油廠催化裂化裝置是重油轉化加工主要裝置之一，正常新鮮催化劑消耗在0.6～1.4 kg/t原料，其中約0.3 kg/t原料的催化劑從再生器跑損，約0.3 kg/t原料催化劑從沉降器跑損到油漿等油品中，其余催化劑消耗主要是提高催化劑性能而增加的置換。隨著國家環保法規越來越嚴格，催化裝置煙囪排放指標SO2、NOx以及粉塵含量受到嚴格控制，國內外都采用煙氣脫硫脫硝技術以滿足排放要求。目前國內催化裝置基本采用濕法脫硫技術，有美國BELCO公司的EDV?鈉法脫硫＋LoTOxTM臭氧脫硝工藝，也有國內開發的濕法脫硫和SCR、SNCR脫硝技術。采用濕法脫硫后，煙囪粉塵含量達到了50 mg/m3以下，洗滌回收下來的催化劑進入水系統，含廢催化劑的泥水處理通常有兩種方法，一是通過絮凝沉降，定期排放催化劑泥水到過濾箱中，廢渣靜止自然干化，人工掏渣，裝袋外運；二是通過絮凝沉降、脹鼓式過濾器過濾濃縮，再將濃漿排至真空帶式脫水機，經真空脫水后，泥餅外運處理。兩種工藝泥餅含水率高，數量大，廢劑處理成本高。

1 含催化劑泥水干化技術開發

催化裝置煙氣濕法脫硫脫硝單元排放的含催化劑泥水，含有顆粒物、可溶性鹽類及金屬離子等，微小粒徑的懸浮物和膠體在水中長期處于分散懸浮狀態，采用絮凝劑簡單絮凝，效果不穩定而且排放水固體懸浮物（SS）含量高。

常用的污泥處理技術一般包括污泥的濃縮、脫水和干燥三個階段，首先采用加藥調理法進行污泥濃縮，通過化學試劑的調理改善污泥的脫水特性，提高脫水率，污泥雖經濃縮后含水率仍然在94%以上，呈流動狀態，體積很大，難以處置，不利于運輸和處理，需要進行進一步的污泥脫水。目前普遍采用的脫水方法是機械脫水，機械脫水按脫水原理可分為真空過濾脫水、壓濾脫水、離心脫水和螺桿擠壓脫水。表1、2為不同脫水方式的性能比較。

針對含催化劑泥水的特點和工藝缺陷，中國石化金陵分公司與南京某環保設備有限公司聯合開發了“絡合強化混凝與疊式擠壓脫水相結合”的工藝，即利用復配的絡合劑與高分子絮凝劑結合，改善污泥的脫水性能，并增設疊式污泥脫水機，通過螺旋軸的運動逐步向前推進并被擠壓，在排出口的背壓板產生的內壓作用下充分脫水，排出泥餅，達到污泥減量化目的。

表1 不同脫水方式優缺點

表2 不同類型脫水設備的性能

2 絡合劑篩選及混凝工藝參數優化

絡合劑具有良好的膠體性質和分散作用，不同絡合劑性能各異，絡合能力也各不相同，因此使用時需合理選擇?；炷酆托跄齼蓚€過程，凝聚是指膠體失去穩定性的過程，絮凝則是指膠體脫穩后聚結成大顆粒絮體的過程?；炷僮饕话悴捎孟瓤焖贁嚢?，使混凝劑瞬間、快速、均勻地分散到水中，然后慢速攪拌，使快速攪拌時生成的微絮凝體進一步成長成粗大、密實的絮凝體，以實現固液分離。

取金陵分公司III催化裝置含廢催化劑泥水，加入一定量絡合劑，控制轉速為160 r/min，快速攪拌2 min，之后加入聚丙烯酰胺（PAM），繼續快速攪拌1 min，然后再慢速攪拌10 min，攪拌后的溶液靜置沉淀30 min，觀察各種混凝劑的沉降時間、實驗現象及上清液SS變化。

2.1 絮凝劑、絡合劑單獨使用

單獨使用絮凝劑，上清液渾濁，加大用量變化不明顯，單獨加絡合劑沉降速度慢，礬花小，與原水對照見圖1。

圖1 絮凝劑、絡合劑單獨使用效果

2.2 絡合劑配方的確定

水樣500 mL，取10 mL（濃度為25 g/L）的絡合劑，即絡合劑加量為500 mg/L的條件下分別考察ZHY-001，ZHY-002，ZHY-003，ZHY-004四種常用劑混凝效果，篩選出比較好的絡合劑配方，由于絡合劑產生的絮體細小松散，沉降速度慢，因而投加20 mg/L污水PAM，利用其吸附架橋作用加速絮凝反應。表3、圖2是以上幾種絡合劑出水的混凝實驗結果。

根據上述試驗，綜合考慮礬花大小，上清液澄清度及水質顏色等因素，最終確認復合絡合劑采用ZHY-001與ZHY-003復配，投加比例為1∶1（φ），加量為500 mg/L。

表3 不同絡合劑與陽離子PAM聯用試驗數據

圖2 四種絡合劑混凝效果

2.3 復配絡合劑與非離子型PAM聯用

絡合劑ZHY-001＋ZHY-003用量為500 mg/L，采用非離子型PAM進行試驗，結果見表4、圖3。

由上述試驗結果可以得出，采用非離子型PAM與復配絡合劑聯用效果較好。

3 一體化疊螺污泥脫水中試試驗

根據實驗室小試試驗，設計現場中試裝置處理規模為0.5 t/h，流程示意見圖4。

表4 復配絡合劑與陰離子絮凝劑聯用試驗數據

圖3 復配絡合劑與陰離子絮凝劑聯用試驗結果

3.1 PAM 加量試驗

將含廢催化劑泥水通過自流進入到濃縮槽，控制處理量為330 L/h，其中中間槽含有攪拌裝置，保證污泥濃度的均勻性，絡合劑加量為500 mg/L；控制絮凝攪拌轉速為100 r/min，改變PAM加量，考察其對疊螺機出水、出泥的影響，結果見表5、圖5。

3.2 絡合劑加量試驗

操作方法與前述一致，控制進水SS含量，進水流量及PAM加量，改變絡合劑加量，考察其對疊螺機出水，出泥的影響，結果見表6。

圖4 一體化疊螺污泥脫水中試試驗流程

表5 PAM加量對疊螺機處理效果影響

圖5 PAM加量對出水SS含量和出泥含水率影響

3.3 不同進水污泥濃度試驗

操作方法與前述一致，絡合劑加量為500 mg/L，改變進水SS含量，相應改變PAM加量，考察其對疊螺機出水、出泥的影響，結果見表7。

綜上所述，通過現場試驗，驗證了實驗室篩選出的效果優良的絡合劑和絮凝劑，以及通過疊螺脫水可以獲得含水率低于70%泥餅的技術可行性；采用雙層軸向攪拌方式，解決污泥下沉的問題，保證了系統的連續運行。

表6 絡合劑加量對處理效果的影響

圖6 絡合劑加量對出水SS含量和出泥含水率影響

表7 不同進水污泥濃度對處理效果的影響

4 運行標定

在一體化疊螺脫水裝置運行穩定后，裝置進行了標定。澄清池底含催化劑廢水處理量為0.51 m3/h，絡合劑配置濃度為10%，加藥量為500 mg（干劑量）/L廢水，PAM配置濃度2‰，加藥量為160 mg（干劑量）/L，標定結果見表8、9。

含催化劑廢水經疊螺機脫水后，廢催化劑污泥含水率降到50%左右，可以直接裝袋外運，疊螺機出水懸浮物SS去除率大于99%，可回到系統去氧化罐進一步處理，對污水進行加藥調理，并沒有增加廢水COD，COD脫除率達到85%以上。

5 結論

針對催化裂化裝置脫硫脫硝系統排放的含催化劑泥水開發了“絡合強化混凝與疊式擠壓脫水相結合”的工藝和0.5 m3/h廢水處理量的中試裝置。通過實驗室比選和現場試驗，在絡合劑加入量500 mg/L、PAM加入量160 mg/L下，疊螺機出泥含水率降到50%左右，可以直接裝袋外運，出水懸浮物SS去除率大于99%，COD脫除率大于85%，可返回到裝置澄清池，沒有污水排放。一體化疊式污泥脫水設備，可采用撬裝結構，設備投資小，操作簡單方便，占地面積小，具有能耗低，噪音低等特點，能實現全自動化操作，為工業污泥脫水提供了新的思路。

表8 疊螺機運行試驗數據（金陵分公司化驗室分析）

表9 疊螺機運行試驗數據（某環保設備有限公司化驗室）