催化煙氣脫硫廢水處理脹鼓過濾器運行問題及處理

陳良軍，鄺繼雁

(中國石化海南煉油化工有限公司，海南 儋州 578101)

中國石化海南煉油化工有限公司(簡稱海南煉化)重油催化裂化裝置再生器采用重疊式兩段再生形式，一再采用貧氧、CO部分燃燒方式操作，二再采用富氧、CO完全燃燒方式操作[3]。再生煙氣經余熱鍋爐焚燒回收化學熱后與供氨系統來的稀釋氨氣混合進入脫硝系統，脫除部分NOX后的煙氣經過高低溫省煤器進入脫硫煙道進入除塵激冷塔和綜合塔除塵脫硫之后，脫除煙氣中部分SO2、NOx以及粉塵滿足國家排放標準的合格煙氣經綜合塔煙囪排大氣。經脫硫廢水處理裝置處理的廢水除去大部分COD、SS后達標排放。2017年1月份出現出現脫硫廢水處理裝置脹鼓過濾器運行周期明顯縮短的情況，每次濾芯失效更換期間都會引起外排廢水環保指標SS大幅波動，甚至有超標的風險。

1 煙氣脫硫廢水處理裝置工藝流程

煙氣脫硫廢水處理裝置包括3臺并聯脹鼓過濾器、3臺串聯氧化罐、真空帶式脫水機3個部分組成，綜合塔底的漿液經漿液循環泵部分返塔作吸收劑，部分去漿液緩沖池，池中漿液通過泵送至脹鼓式過濾器，一部分經過氧化罐處理達到廢水外排指標后去排液池外排。過濾后的濾渣去真空帶式脫水機進一步脫水，脫下的水返回漿液池，泥餅裝車運出裝置。脹鼓過濾器的主要作用是將脫硫廢水中的SS進行過濾，要求過濾后脫硫廢水中的SS達到70 mg/L以下，再送至下一級脫硫廢水氧化裝置進行氧化，廢水中SS、COD合格后外排。影響脹鼓過濾器長周期運行的關鍵因素是脹鼓濾芯壓降，當脹鼓濾芯壓降達到設計運行上限值(≯0.16 MPa)時脫硫廢水中的SS就會超標，三臺脹鼓濾芯必須依次更換，否則會使脫硫外排廢水環保指標超標。

2 脹鼓過濾器運行情況

2019年1月20日由于脹鼓過濾器濾芯壓降達到設計運行上限值，查閱了近期的廢水SS化驗分析數據，發現脫硫外排廢水中SS持續升高，面臨超標風險。為防止脫硫外排廢水SS超標，對脹鼓過濾器的濾芯進行更換。通過查閱歷史數據發現硫脫廢水處理裝置脹鼓過濾器壓力從2018年11月20日剛投用時候的0.0061 Mpa漲到了0.158 Mpa只運行了64天，遠低于設計壽命120天。

圖1 2018年11月20日至2019年1月19日 脹鼓過濾器壓力變化趨勢Fig.1 Bulging filter pressure trends from November 20th,2018, to January 19th,2019

通過分析2017年1月25日到2018年11月15日共六個周期內的運行時間發現，最長的運行時間為155天，最短的為 77天，平均每個周期運行天數為110天見圖2，而且不穩定。分析運行155天這一周期的工況發現是由于這段時間脹鼓過濾器運行負荷只有設計負荷的65%，因此沒有代表性。

圖2 2017年1月25日至2018年11月25日 脹鼓過濾器運行時間Fig.2 Bulging filter operation time from January 25th,2017 to November 25th,2018

3 影響因素分析

影響脹鼓過濾器運行時間長短的主要因素有漿液pH值、絮凝劑加注量、絮凝劑混合時間、真空帶式脫水機運行工況等。

3.1 漿液pH值的影響

在催化煙氣脫硫的漿液系統中pH值過高會使硫酸鹽在漿液系統內結垢，如在脹鼓過濾器濾芯表面結垢的話就會使脹鼓過濾器壓差增大，影響使用壽命[1-3]。于2019年2月10日至16日通過改變注入綜合塔的堿液量來改變漿液pH，實驗對比pH值改變與脹鼓過濾器壓差變化數據，通過實驗數據分析，隨著pH值得升高，脹鼓過濾器的壓力也隨著升高，找到漿液最佳pH值在7.0到8.0之間(注：漿液系統pH值如低于7.0會對系統造成腐蝕加劇，因此不建議漿液pH值7.0以下)，試驗結果見圖3所示。

圖3 漿液pH值變化對脹鼓壓力的影響Fig.3 Effect of slurry pH on bulging pressure

3.2 絮凝劑加注量的影響

本裝置所使用的絮凝劑是丙烯酰胺和聚合氯化鋁混合液。這種絮凝劑既有絮凝沉降作用，又有陽離子的靜電捕捉性能，能中和漿液中的負電微粒并通過吸附架橋作用，使漿液中的懸浮物SS絮凝沉降[1]。為測試漿液PH值變化對絮凝劑使用效果的影響，在維持裝置加工量及其他操作參數不變的情況下，通過改變絮凝劑泵的量程去改變絮凝劑加入量，觀察外排廢水SS數據的變化如表1和圖4所示。

表1 絮凝劑加入量與外排廢水SS對應變化數據Table 1 The change data of flocculant dosage and SS of effluent

圖4 絮凝劑加入量與外排廢水SS對應變化趨勢Fig.4 The change trend of flocculant addition and SS of effluent

由表1，圖4可以看出，從外排廢水分析數據可以看出隨著絮凝劑泵的量程的變化，外排廢水SS含量呈現變化的趨勢，找到最佳絮凝劑泵加注量程是85%到90%，說明絮凝劑加入量會影響廢水SS含量。

3.3 絮凝劑混合時間的影響

絮凝劑使用時候首先要使絮凝劑迅速、均勻、充分地擴散到漿液中。絮凝劑充分溶解后，所產生的膠體與水中原有的膠體及懸浮物接觸后，會形成許許多多微小的礬花，這個過程又稱混合[5]。混合過程要求水流產生激烈的湍流，在較快的時間內使絮凝劑與漿液充分混合。本裝置的絮凝劑注入點在漿液循環泵出口，和綜合塔來漿液混合后直接進入脹鼓過濾器，此流程偏短，絮凝劑還未與漿液充分混合，絮凝劑的作用未充分發揮就進入了脹鼓過濾器，導致外排廢水SS偏高。

3.4 真空帶式脫水機運行工況影響

漿液經過進一步濃縮脫水后，產生的過濾清廢液流入漿液緩沖池通過泵打入脹鼓過濾器，產生的泥餅外運。脫水機的運行特性是漿液濃度越高，脫水效果越好[4]，低濃度的漿液在脫水機濾布上進行脫水時，漿液中的催化劑微小顆粒會隨著過濾清液穿透脫水機濾布重新回到漿液緩沖池，致使漿液緩沖池中漿液SS含量上升，高SS含量的漿液重新進入脫硫廢水處理系統中會增加脹鼓過濾器的處理負荷。

4 改進措施與效果

根據影響脹鼓過濾器運行時間長短的漿液pH值、絮凝劑加注量、絮凝劑混合時間、真空帶式脫水機運行工況等關鍵因素判斷，對生產做出如下調整：

(1)控制綜合塔底漿液pH在7～8之間，綜合塔底漿液酸度過高既不利于防止設備的腐蝕，也不利于絮凝劑的使用。綜合塔底漿液堿度過高不利于節約堿耗，合適的綜合塔底漿液pH有利于絮凝劑發揮作用，降低廢水懸浮物SS，從而降低進入脹鼓過濾器漿液的懸浮物SS，有利于延長脹鼓過濾器濾袋的使用壽命。通過調整綜合塔注堿調節閥將綜合塔底漿液pH值在7～8之間，經過一個多月的控制運行脹鼓過濾器壓力上漲變緩了。

(2)為了維持絮凝劑加入量的穩定，制定以下操作規程并要求班組嚴格執行。一、根據前期的實驗數據將絮凝劑泵的量程調整到85%；二、固定加藥的時間，在絮凝劑罐液位低至28%～30%時候及時加入絮凝劑，防止出現操作人員在不同液位添加絮凝劑的情況，統一了加劑時間，維持了罐里的絮凝劑濃度基本一致。三、內外操加強檢查絮凝劑罐液位變化，確保絮凝劑穩定持續的加入。經過一個星期的持續運行觀察，過濾后的脫硫廢水中的SS已經降到了36 mg/L左右，并穩定運行。

(3)改變絮凝劑與漿液的混合液進脹鼓過濾器流程延長混合時間，由之前的絮凝劑與綜合塔外甩漿液混合后直接進入脹鼓過濾器，改為絮凝劑與綜合塔外甩漿液混合后先進入漿液緩沖池，利用漿液緩沖池的攪拌器充分攪拌混合后再進入脹鼓過濾器。改變流程后增加了絮凝劑與漿液的停留時間，由原來的的混合時間1 min增加到15 min，增加了懸浮物膠體顆粒與絮凝劑的接觸和碰撞幾率， 加速了混凝絮體的自凝和相互粘合，從而提高了絮凝效果。

(4)調整脫水機運行時間到最優，保證平穩運行。通過對脫水機的運行時間進行調整，原運行時渣漿緩沖罐下料由濃稠狀漿液變成清水狀需要運行2.5～3 h，將脫水機的運行時間固定為1 h。經過兩周的運行時間，脫水機脫除水變清了，沒有攜帶催化劑顆粒重新回到漿液緩沖池，增加脹鼓過濾器的運行負荷。脫水機泥餅含水率下降到了30%，泥餅裝車區再沒有稀泥飛濺，現場環境得到了改善。

采取上述措施后脹鼓過濾器的壓力上升變緩，2019年1月24日至2019年7月6日共運行了163天才達到0.155 MPa進行更換濾芯見圖5所示。

圖5 調整操作后脹鼓過濾器壓力變化趨勢圖Fig.5 Pressure change trend chart of bulging filter after adjusting operation

5 結 論

通過綜合分析漿液pH值、絮凝劑加注量、絮凝劑混合時間、真空帶式脫水機運行工況等對脹鼓過濾器運行周期長短有關鍵的影響因素，脹鼓過濾器運行周期由平均110天的運行周期增加至160天左右，由每年平均更換三次濾芯縮短為兩次，延長了脹鼓過濾器的更換周期，減少了因頻繁更換濾袋造成的固廢增加，保護了環境，有利于維護企業形象。