石油化工行業(yè)高濃度堿渣污水預(yù)處理技術(shù)

摘 要:簡述石油化工行業(yè)高濃度堿渣污水的來源及成分，高濃度堿渣污水處理工藝方案和工藝流程的選擇，并著重介紹工程設(shè)計(jì)實(shí)例以及設(shè)計(jì)改造過程中的工藝特點(diǎn)和應(yīng)用情況，供廣大同行借鑒和參考#65377;

關(guān)鍵詞:高濃度污水;IRBAF處理工藝;氣水聯(lián)合反沖洗

煉油化工廠在加工過程中，產(chǎn)生和排出含污染物的工業(yè)廢水有:原油脫鹽水#65380;產(chǎn)品洗滌水#65380;氣提蒸氣冷凝水#65380;油罐脫水#65380;機(jī)泵冷卻水#65380;冷卻塔和鍋爐排污水等，其所產(chǎn)生的廢水量和污染物質(zhì)隨煉油廠類型及加工工藝不同而異#65377;煉油化工廠堿渣主要來自常減壓#65380;催化生產(chǎn)的初常頂油和催化汽油#65380;催化柴油等油品用堿液進(jìn)行堿洗后的廢液，因被洗的產(chǎn)品不同，堿渣的性質(zhì)也不同，實(shí)際上堿渣中還含有許多可被回收利用的物質(zhì)，通過各種回收方法可以把其中可利用的組分最大限度的提取，剩下的廢液體堿渣作為危廢排放，排放的堿渣廢液中，通常其COD值都特別高，可高達(dá)數(shù)十萬，COD及硫化物#65380;酚等污染物的排放量占煉油廠或石油化工污染物排放量的20%～30%，此外還含有大量的酚和環(huán)烷酸，這些物質(zhì)如不妥善處理，直接排放到全廠污水系統(tǒng)，會(huì)給污水處理場生化系統(tǒng)帶來很大沖擊，嚴(yán)重影響污水處理場的正常運(yùn)行，堿渣污水直排污水系統(tǒng)一直是造成煉油石化行業(yè)污水處理場沖擊#65380;影響凈化水水質(zhì)的隱患#65377;因此，必須采用行之有效的預(yù)處理方式對煉油化工廠的堿渣進(jìn)行必要的預(yù)處理#65377;

1 處理技術(shù)分析

目前，石化行業(yè)的堿渣廢水處理方法主要有直接處理法#65380;化學(xué)處理法和生物氧化法#65377;

直接處理法有出售#65380;稀釋#65380;深井注入和焚燒處理等方法，其中以焚燒法為主，直接處理法容易出現(xiàn)污染轉(zhuǎn)移(大氣)或轉(zhuǎn)嫁(其他地方)，故受到一定限制#65377;

化學(xué)處理法通常采用濕式空氣氧化技術(shù)(WAO)，即在150-200℃，1.5-10MPa的條件下，利用氧氣直接氧化去除堿渣中的硫化物，達(dá)到堿渣預(yù)處理的目的#65377;堿渣的處理效果受制于氧化反應(yīng)體系的溫度與壓力，污染物去除效率越高，相應(yīng)體系所需的溫度與壓力也就越高，WAO法高昂的設(shè)備投資額度和運(yùn)行費(fèi)用使其應(yīng)用受到限制#65377;

焚燒和濕式催化氧化都是投資#65380;運(yùn)行費(fèi)用非常高的處理技術(shù)#65377;相比之下，采用生化技術(shù)進(jìn)行處理，其投資#65380;運(yùn)行費(fèi)用都只有濕式催化#65380;焚燒法的幾分之一或者幾十分之一，運(yùn)行管理簡單，處理效果穩(wěn)定#65377;

生物氧化法是采用首先將堿渣進(jìn)行適度的稀釋(10～20倍)，控制硫化物在1000～3000mg.L-1，并中和后，利用特殊的生物反應(yīng)器，使硫細(xì)菌在生物反應(yīng)器中形成生物氧化床，通過生物的作用利用空氣中氧氣氧化硫化物和酚，從而達(dá)到堿渣預(yù)處理的目的#65377;生物氧化方式相比具有較好的的技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值， 而內(nèi)循環(huán)固定生物氧化床技術(shù)即IRBAF處理工藝是針對石油煉制和石油化工產(chǎn)品精制過程中產(chǎn)生的廢堿渣(汽油#65380;柴油#65380;液態(tài)烴等堿渣)開發(fā)的，大幅度減輕污水處理場的進(jìn)水負(fù)荷，能夠有效地氧化處理催化汽油廢堿液#65380;液態(tài)烴廢堿液等高濃度廢水，保證了現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和達(dá)標(biāo)排放#65377;

2 IRBAF處理工藝簡介

內(nèi)循環(huán)固定生物氧化床技術(shù)(Enternal Recurrence Fixed Biological Bed縮寫IRBAF)是在常溫#65380;常壓的條件下，利用專屬微生物特殊的工藝環(huán)境，形成一個(gè)高活性生物酶催化氧化床，促使水體中污染物氧化#65377;當(dāng)BAF反應(yīng)池經(jīng)過一定時(shí)間的運(yùn)行，其填料中將產(chǎn)生大量的生物質(zhì)，當(dāng)新增生物量床，過多時(shí)，會(huì)影響水在填料內(nèi)部的運(yùn)行，降低處理效率，此時(shí)需通過反沖洗將生物床中的過剩生物質(zhì)脫出#65377;BAF的反沖洗可通過反沖洗自控系統(tǒng)或半自控系統(tǒng)來完成#65377;反沖洗周期視進(jìn)水COD負(fù)荷確定，COD負(fù)荷越高，反沖洗周期越短，反之，BAF的反沖洗周期越長#65377;反沖洗采用新型脈沖氣水聯(lián)合反沖洗技術(shù)，反沖洗風(fēng)采用煉油廠的非凈化風(fēng)，反沖洗水采用二級內(nèi)循環(huán)BAF的凈化出水，沖出的高濃度泥水混合液自流進(jìn)入泥水分離池，經(jīng)沉淀分離后，上層清液循環(huán)處理#65377;本工藝產(chǎn)泥量較少，可滯留于泥水分離池，不定期排入凈化水車間現(xiàn)有的污泥處理系統(tǒng)#65377;

IRBAF工藝的特點(diǎn):①高品質(zhì)填料:生物床采用粘土陶粒，具有較大的比表面積和總孔容積，抗機(jī)械磨損強(qiáng)度高，表面粗燥，化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)#65377;②隔離式曝氣技術(shù):采用獨(dú)有的隔離式曝氣技術(shù)，給反應(yīng)器充氧的同時(shí)，將污水沿曝氣管道提升，再經(jīng)過反應(yīng)器生物床，形成循環(huán)，避免了傳統(tǒng)曝氣方式對濾料的沖刷，同時(shí)由于反應(yīng)器水體呈內(nèi)循環(huán)狀態(tài)，每小時(shí)可以循環(huán)10～20次，增加了濾料內(nèi)水流速度，增強(qiáng)了污水與生物體之間介質(zhì)的交換，提高了反應(yīng)器的處理效能，具有完全混合式反應(yīng)器的特點(diǎn)，提高了反應(yīng)器耐有毒物質(zhì)的能力和抗沖擊能力，隔離式的曝氣技術(shù)改變了傳統(tǒng)曝氣方式容積利用率低，易形成水流短路的現(xiàn)象，提高了反應(yīng)器的容積效率和處理效率#65377;③獨(dú)特的氣水聯(lián)合反沖洗方式:IRBAF的反沖洗技術(shù)是一種對傳統(tǒng)反洗技術(shù)的改進(jìn)，提高了濾料層擾動(dòng)的強(qiáng)度，提高系統(tǒng)應(yīng)力中的附加切應(yīng)力，提高顆粒間的碰撞機(jī)會(huì)，從而提高系統(tǒng)的反沖洗效果，避免濾料的粘結(jié)堵塞，保持反應(yīng)器的活性，達(dá)到穩(wěn)定處理的目的#65377;④自動(dòng)化程度高:反沖洗是保障系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵，對出水水質(zhì)#65380;運(yùn)行周期#65380;運(yùn)行狀況的影響很大，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的整個(gè)反沖洗過程由程序控制，自動(dòng)按次序控制管道上的閥門，減少人力，方便操作#65377;

3 工程實(shí)踐介紹

3.1 污水來源及水質(zhì)

荊門分公司污水處理場于2000年擴(kuò)建為設(shè)計(jì)處理能力為1000t/h，隨著加工深度的逐步提高，劣質(zhì)油參煉比例不斷增加，出水水質(zhì)的COD值時(shí)有超標(biāo)，很難穩(wěn)定達(dá)到一級排放標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)數(shù)據(jù)顯示進(jìn)入污水處理場的來水有著高濃度污染源，高濃度污染源水質(zhì)統(tǒng)計(jì)情況見表-1:

根據(jù)表-1進(jìn)行分析可以看出，前三類廢水的COD濃度都在15000mg/l以上，從濃度和水質(zhì)特性來看完全屬于高濃度難降解廢水，必須對這幾股高濃度的污水進(jìn)行預(yù)處理，以確保總出口排放污水的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)#65377;

3.2 工藝流程

高濃度污水處理工程的重點(diǎn)為COD的降解，對于高濃度的污水預(yù)處理工程，首先應(yīng)對進(jìn)入污水處理場的污水進(jìn)行分流，即必須將高濃度的污水與普通的污水在進(jìn)入污水處理場的構(gòu)筑物之前進(jìn)行分開，盡量減少高濃度污水量，以減少運(yùn)行費(fèi)用，高濃度堿渣污水經(jīng)單獨(dú)的物化處理后，進(jìn)入IRBAF生化處理單元，待COD大部分去除后，再進(jìn)入現(xiàn)有的污水生化處理系統(tǒng)處理至達(dá)標(biāo)排放的要求#65377;經(jīng)調(diào)研確定，高濃度堿渣污水處理流程為:

3.3 主要構(gòu)筑物和設(shè)備工藝參數(shù)

(1)內(nèi)循環(huán)BAF池:BAF反應(yīng)池是利用原有的曝氣池進(jìn)行改造，共設(shè)置8間，單間池體規(guī)格:6750×3538×5600，每間處理水量為15m³/h，填料容積為62.5/ m³，停留時(shí)間4.17h，填料高度2.5m，曝氣量為3Nm³/min，反沖洗風(fēng)量40Nm³/min，反洗風(fēng)壓0.45MPa#65377;

(2)內(nèi)循環(huán)接觸氧化池:處理水量120 m³/h，填料容積為1500 m³，停留時(shí)間12.5h#65377;

(3)內(nèi)循環(huán)反沖洗系統(tǒng):內(nèi)循環(huán)反應(yīng)池共8間，每間池安裝氣動(dòng)閥2臺，電磁閥1臺，依次為出水氣動(dòng)閥#65380;反沖洗進(jìn)水氣動(dòng)閥#65380;反沖洗風(fēng)電磁閥#65377;分別控制出水#65380;反沖洗進(jìn)水#65380;反沖洗進(jìn)風(fēng)的打開與關(guān)閉，以進(jìn)行BAF池的反沖洗的自動(dòng)控制#65377;

(4)泥水分離池:利用一間延時(shí)曝氣池改造為泥水分離池，有效容積為150m³#65377;

3.4 IRBAF處理系統(tǒng)運(yùn)行效果

本工程已于2006年12月完成設(shè)計(jì)，2006年4月建成投運(yùn)，經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，環(huán)保監(jiān)測部門對該工程進(jìn)行了驗(yàn)收監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果如下表中:

從表中可以看出高濃度的堿渣污水經(jīng)過物化處理和IRBAF的生化處理后，COD值有很大程度的降解，從而給后續(xù)的生化處理提供了穩(wěn)定的水質(zhì)，提高了污水處理場整個(gè)的抗沖擊能力，使該污水處理場在工程投用后出水水質(zhì)能穩(wěn)定達(dá)到國家綜合排放標(biāo)準(zhǔn)的一級排放標(biāo)準(zhǔn)，其效果是十分顯著的 ，目前這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)多家石油#65380;石化企業(yè)應(yīng)用，取得了良好的效果#65377;

3.5 工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)

本次設(shè)計(jì)為在原有的污水處理場進(jìn)行改造，內(nèi)容多#65380;流程長，設(shè)計(jì)中總結(jié)有以下特點(diǎn):

(1)在整個(gè)污水處理場的改造過程中盡量利用原有構(gòu)筑物和設(shè)施，在增加新工藝的同時(shí)中盡量通過設(shè)置閥門保持原有處理流程的暢通，使污水處理場可以根據(jù)來水的不同而靈活的調(diào)節(jié)流程，以節(jié)省能耗和提高污水處理場的抗沖擊能力#65377;

(2)處理效率高，二級內(nèi)循環(huán)BAF生物氧化池的COD降解速率為7.2～6.0kg/m3d，是普通工藝的12-15倍，內(nèi)循環(huán)接觸氧化池為1.0kg/m3d，是普通工藝的2倍#65377;

(3)獨(dú)特的氣水聯(lián)合反沖洗技術(shù)使整個(gè)工藝運(yùn)行穩(wěn)定#65380;管理簡便#65380;自動(dòng)化程度高，無需增加操作管理人員#65377;

4 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

該改造項(xiàng)目工程總投資約720萬元，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見下表

從上表中可見該工藝處理高濃度的堿渣廢水運(yùn)行費(fèi)用低，噸水處理費(fèi)用僅0.85元/ m3(不含折舊與人工費(fèi)用)，年電耗費(fèi)用為55.6萬元(按0.5元/kw.h計(jì))#65377;

5 結(jié)語

對于一直困擾著煉油化工行業(yè)污水處理場的堿渣高濃度污水，經(jīng)過隔油#65380;氣浮等物化處理后，再進(jìn)入內(nèi)循環(huán)固定生物氧化床IRBAF工藝進(jìn)行生化預(yù)處理，能夠有效穩(wěn)定去除大部分COD，減輕后續(xù)普通生化處理工藝的處理負(fù)荷，提高整個(gè)污水處理場的抗沖擊能力，出水水質(zhì)穩(wěn)定，操作簡便#65380;工程造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用低，必將在煉油石化行業(yè)的堿渣高濃度污水處理的領(lǐng)域中得到較廣泛的應(yīng)用#65377;

參考文獻(xiàn)

[1]王良均，吳孟周.石油化工廢水處理設(shè)計(jì)手冊[M].北京:中國石化出版社，1996.

[2]馮敏.現(xiàn)代水處理技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2006.