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Abstract

本发明公开了一种含汞污泥热处理方法，其特征在于将含水率大于90％的含汞污泥依次经过带加热功能污泥调质器、脱水机、螺旋输送机、热解单元、除尘器、喷淋冷凝装置、聚结器和尾气处理装置进行处理，其中，经过热解单元处理依次包括污泥的干燥处理、热解处理和燃烧处理。含汞污泥首先进行预处理，将预处理后的污泥送入热解单元，污泥经过热解燃烧后形成的热解气循环进入干燥段利用，污泥中的汞及其化合物均变为汞蒸气，随后通入除尘、冷凝单元回收液态汞。本发明专利采用热解技术对污泥进行无害化处理，循环利用热能，降低污泥处理能耗，防止汞污染，并且产出具有一定价值的副产品，既有经济效益，又有社会价值。

Description

一种含汞污泥热处理方法
技术领域
本发明属于油气田能源环保领域，尤其涉及一种含汞污泥的热处理方法。
背景技术
近年来，随着我国天然气工业的发展，国内含汞气田每年产出大量的含汞污泥，而含汞含油污泥的处理时油气田处理系统中不可缺少的重要工艺环节。若油气田含汞污泥不及时处理将造成严重的二次污染，汞是一种有毒的重金属，被GBZ230-2010《职业性接触毒物危害程度分级》定义为I级(极度危害)毒物，而汞及其多种化合物具有高度毒性，会对人体大脑和神经系统产生一系列严重的健康影响，对人类的生殖能力、器官等造成严重危害。传统的填埋、污泥堆肥或污泥焚烧等污泥处理方法已经无法满足含汞污泥的处理，新开发的生物处理工艺又不成熟。使用该专利的方法和装置可将含汞污泥中不同形态的汞进行综合回收，因此按照“无害化、资源化、节能降耗、环保”的国家政策，含汞污泥的热解处理工艺已经成为污泥的一种处理趋势。
发明内容
本发明针对上述污泥处理工艺的问题，进行了含汞污泥处理研究，提供了一种含汞污泥的热处理方法，工艺具有可行性和经济性，对含汞污泥进行充分的无害化、减量化、资源化利用，降低汞对人员和环境的危害和影响，降低污泥处理能耗，并产出有价值的副产品。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案
一种含汞污泥的热处理方法，将含水率大于90％的含汞污泥依次经过带加热功能的污泥调质器、脱水机、螺旋输送机、热解单元、除尘器、喷淋冷凝装置、聚结器和尾气处理装置，其中经过热解单元处理依次包括污泥的干燥处理、热解处理和燃烧处理，尾气处理装置使用载硫活性炭。
作为进一步改进，污泥调质时加入絮凝剂和分散剂，除去污泥中部分油污，提高污泥后续脱水性能。
所述的脱水机采用脱水效果好、经济性强的叠螺式污泥脱水机。
所述的热解炉采用多段炉，多段炉热解具有能耗低、控氧操作简单、高效率、低运行成本和占地面积小等特点。
所述的干式除尘器采用除尘精度高的滤筒式除尘器。
所述的喷淋冷凝系统采用直接喷淋方式冷却热解烟气，回收其中的液态汞。
所述的尾气处理装置采用填料为载硫活性炭的脱汞塔。
所述的沉降罐底部中的汞需经过旋流分离器脱除多余水分后再进入汞收集箱。
一种污泥热解方法，含汞污泥通过进料设备进入污泥调质器，通过投加热水、分散剂和破乳剂，使污泥中的泥沙和油彻底分离；调质器上部浮油在浮油收集装置的作用下收集到储油罐内，从调质罐底部出来的污泥进入脱水机进行泥水分离，在脱水机上游加入已充分溶解的絮凝剂，经脱水后的污泥含水率低于80％，脱水机底部排出的污泥泵送至后续热处理装置。脱水机分离出的污水进入污水罐。
预处理后的含汞污泥通过密封的螺旋输送机送至污泥料仓，随后进入热解装置，首先将含水率约为80％的污泥送至干燥系统，进一步脱除污泥中的水分，干化后含水率约为30％的污泥进入热解炉进行热解处理。污泥先在热解炉中热解，热解温度400～650℃，热解炉真空度约为85kPa，此阶段将污泥中的汞及其化合物、部分有机物热解转化成气相；第二阶段为燃烧阶段：热解后产生的气相和碳固相再次进入热解炉的燃烧室，燃烧室温度约850～1000℃，燃烧产生的灰渣由热解装置底部排出，燃烧烟气进入干燥段对脱水污泥进行干燥。反应时可向热解炉中通入适当燃料气，稳定热解温度。
热解装置中产生的含汞烟气随后进入除尘器，除尘后的烟气进入喷淋冷却装置降温，将除尘烟气降温至40℃左右，汞蒸气和水蒸汽被冷凝成液态后进入沉降罐，沉降罐下部的汞经过旋流器后进入汞收集罐。沉降罐上部污水进入冷却循环水系统。冷凝器排出的尾气随后进入尾气净化装置，尾气净化装置内设置聚结器及汞吸附塔，最后将清洁后的尾气排入大气，优于《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)。
本发明的有益效果：
本发明与现有含汞废物处理技术相比，有明显的有益效果，从技术方案可知：通过在含汞污泥进行热解处理之前，选择合适的化学试剂和脱水机对其进行预处理过程，使含水量降低便于后续处理，节约能耗；然后采用高温热解，使污泥中所含的汞及其化合物变为汞蒸气，含汞高温烟气燃烧后用作污泥干燥使用，随后采用滤筒除尘器对含汞烟气除尘，避免后续冷凝阶段生成含汞悬浮物；采用空冷和喷淋两级冷却回收烟气中的汞，最后废气通入填料为载硫活性炭的脱汞塔。本发明提供的一种含汞污泥热处理方法，采用热解技术，工艺简单合理，对污泥进行了充分的无害化、资源化利用，将不同形态和价态的汞均有效回收利用，高温烟气用于污泥干燥使用，循环利用热能，降低能耗，这样含汞污泥随意堆放的环境污染问题得到有效的控制，既有经济效益，又有社会效益。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的工艺流程图。
图中：1-加药装置，2-污泥调质器，3-泥浆泵，4-脱水机，5-螺旋输送机，6-污泥料仓，7-热解装置，8-干式除尘器，9-喷淋冷凝装置，10-聚结器，11-尾气处理装置，12-沉降罐，13-旋流器，14-汞收集罐，15-循环泵，16-污水罐，17-转水泵，18-储油罐，19-输油泵，20-冷却循环水系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如附图1所示为本发明的一种实施例，本实施例中的含汞污泥处理规模为1m3/d(含油、水和汞)，污泥总汞含量：＞200mg/kg；污泥含油率：≤10％(进脱水机前的物料)，污泥含水率：≥90％。
含汞污泥热解后产生的废渣浸出液中汞浓度应小于0.1mg/L，不得检出烷基汞。若废渣用作农用污泥使用，则废渣中汞及其化合物最高容许含量为5mg/kg，废渣还可作为建筑材料或生物炭使用。要求装置排放的尾气中汞含量小于0.012mg/m3。
热处理方案包括预处理、热处理及尾气处理三个过程。含水率大于90％的含汞污泥进入污泥调质器2，通过投加热水、分散剂和破乳剂，使污泥中的泥沙和油彻底分离，油含水率低于10％，泥沙含油率低于2％；调质器2上部浮油在浮油收集装置的作用下收集到储油罐18，通过输油泵19将分离出来的污油输至储油罐18；从调质器2底部出来的污泥进入脱水机4进行泥水分离，在脱水机4上游加入已充分溶解的絮凝剂，经脱水后的污泥含水率低于80％，脱水机底部排出的污泥泵送至后续热处理装置。脱水机4分离出的污水进入污水罐16，通过转水泵17输至气田水罐或含汞污水处理装置进水缓冲罐。
预处理后的含汞污泥通过密封的螺旋输送机5送至污泥料仓6，随后进入热解装置7，热解装置7分为三个阶段：干燥段、热阶段和燃烧段。首先将含水率约为80％的污泥送至干燥段，进一步脱除污泥中的水分，干化后含水率约为30％的污泥进入热解段进行热解处理。污泥先在热解段中热解，热解温度400～650℃，热解炉真空度为85kPa，热解时间约40min，此阶段将污泥中汞及其化合物、有机物热解转化成气相；第二阶段为燃烧阶段：热解后产生的气相和碳固相再次进入热解炉的燃烧室进行充分燃烧除去残余的有害物质，燃烧段温度约850～1000℃，燃烧产生的灰渣由热解装置底部排出，燃烧烟气进入干燥段对脱水污泥进行干燥。反应时可向热解炉中通入适当燃料气，稳定热解温度。
热解装置中产生的含汞烟气随后进入干式除尘器8，除尘率达到99.5％，除尘后的烟气进入喷淋冷却装置9降温，将除尘烟气降温至40℃左右，汞蒸气和水蒸汽被冷凝成液态后进入沉降罐12，沉降罐12下部的汞经过旋流器13后进入汞收集罐14。沉降罐12上部污水进入冷却循环水系统20。
喷淋冷凝装置9排出的尾气随后依次进入聚结器10及尾气净化装置11，可除去尾气中汞、二恶英、臭味等有害物质，最后将清洁后的尾气排入大气。
预处理中所采用的化学试剂为聚合氯化铁、聚丙烯酰胺和分散剂，聚合氯化铁加剂量为2000～2500mg/L，聚丙烯酰胺加剂量为30ppm～200mg/L，采用的分散剂为高效阳离子表面活性剂、强力渗透剂等符合而成的，加剂量为100～200mg/L。热解炉中需加入一定量的催化剂来加速污泥的裂解反应并降低反应温度，可加入的催化剂种类有Fecl3，Na2CO3和金属氧化物等。
含汞污泥处理装置关键设备技术参数和基本选型如表1所示
表1关键设备主要元件及参数
Figure BDA0001061408330000051
Figure BDA0001061408330000061
本发明采用的多段炉由几个甚至十几个水平方向平行叠加的圆形炉床组成，污泥从炉体顶端炉层进入。带有耙齿的耙臂在每一层炉床内推动固体原料，由外向中心按照螺旋形路径推动物料(称为“内耙炉床”)，在中心处掉入下一炉床。在相邻的下一层炉床中耙臂按照螺旋形路径由中心向外的路径将物料推动到炉壁(称为“外耙炉床”)，通过近炉壁设置的一系列落料孔落入下一层炉床。固体物料以这种方式不断向多段炉的下方运动，最终从最底层炉床中排出。以热燃烧产物形式出现的气体料以逆向流动的方式向下流动到各炉膛上部，从顶层炉膛流出。
相对于传统的回转窑等热解设备，多段炉具有达到自热平衡，无需添加辅助燃料，能耗低，动力需求低、飞灰量少和炉内温度可轻易分层控制等特点，国外已经将多段炉成功应用于污泥热解。

Claims (3)

1.一种油气田产出含汞污泥热解方法，其特征在于，所述含汞污泥通过进料设备进入污泥调质器，通过投加热水、分散剂和破乳剂，使污泥中的泥沙和油彻底分离；调质器上部浮油在浮油收集装置的作用下收集到储油罐内，从调质器 底部出来的污泥进入脱水机进行泥水分离，在脱水机上游加入已充分溶解的絮凝剂，经脱水后的污泥含水率低于80％，脱水机底部排出的污泥泵送至后续热处理装置，脱水机分离出的污水进入污水罐；
预处理后的含汞污泥通过密封的螺旋输送机送至污泥料仓，随后进入热解装置，首先将含水率为80％的污泥送至干燥系统，进一步脱除污泥中的水分，干化后含水率为30％的污泥进入热解炉进行热解处理，污泥先在热解炉中热解，热解温度400～650℃，热解炉真空度为85kPa，此阶段将污泥中的汞及其化合物、部分有机物热解转化成气相；第二阶段为燃烧阶段：热解后产生的气相和碳固相再次进入热解炉的燃烧室，燃烧室温度850～1000℃，燃烧产生的灰渣由热解装置底部排出，燃烧烟气进入干燥段对脱水污泥进行干燥，反应时向热解炉中通入适当燃料气，稳定热解温度；
热解装置中产生的含汞烟气随后进入除尘器，除尘后的烟气进入喷淋冷却装置降温，将除尘烟气降温至40℃，汞蒸气和水蒸汽被冷凝成液态后进入沉降罐，沉降罐下部的汞经过旋流器后进入汞收集罐，沉降罐上部污水进入冷却循环水系统，冷凝器排出的尾气随后进入尾气净化装置，尾气净化装置内设置聚结器及汞吸附塔，最后将清洁后的尾气排入大气，优于《大气污染物综合排放标准》GB 16297-1996。
2.根据权利要求1所述的一种油气田产出含汞污泥热解方法，其特征在于，尾气净化装置采用载硫活性炭汞吸附剂，除去尾气中汞、二恶英、臭味。
3.根据权利要求1所述的一种油气田产出含汞污泥热解方法，其特征在于，所述热解炉中加入催化剂加速污泥的裂解反应并降低反应温度，所述催化剂为FeCl3，Na2CO3和金属氧化物。
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