煉油外排廢水回用試驗

趙 鵬，莫 魁，盧 姝

（中國石化 北京化工研究院環保所，北京 100013）

煉油外排廢水回用試驗

趙 鵬，莫 魁，盧 姝

（中國石化 北京化工研究院環保所，北京 100013）

針對某煉油廠的廢水場二沉池出水，先后采用曝氣生物濾池和超濾工藝進行深度處理。試驗結果表明，在曝氣生物濾池中投加專性微生物菌種、曝氣生物濾池HRT為2 h、COD去除負荷為0.36 kg/（m3·d）、超濾膜通量為50 L/（m2·h）的條件下，出水中的ρ（油）為0.8 mg/L、COD為57 mg/L、ρ（氨氮）為0.2 mg/L。出水水質達到Q/SH 0104—2007《煉化企業節水減排考核指標與回用水質控制指標》，可回用于循環水的補水。

煉油廢水；曝氣生物濾池；超濾；回用；廢水處理

隨著經濟發展，水資源減少，水在工業生產中的地位越來越重要。石油化工是一個高能耗、高污染的行業，每年要排放大量工業廢水。在這種情況下， 將企業的外排廢水經深度處理后回收利用， 成為緩解水資源短缺、創造環保效益和經濟效益的重要手段［1-3］。

本工作以某煉油廠的廢水場二沉池出水為進水，先后采用曝氣生物濾池（BAF）和超濾（UF）工藝對廢水進行處理。經過100 h的穩定運行，試驗結果表明，經該工藝處理后的出水水質可達到循環水補水的要求。

1 試驗部分

1.1 廢水水質

試驗用廢水取自某煉油廠的廢水場二沉池。廢水水質及Q/SH 0104—2007《煉化企業節水減排考核指標與回用水質控制指標》［4］見表1。由表1可見，參照回用水質標準，原水中應主要降低的污染指標為COD、BOD5、濁度和SS。

1.2 設備和儀器

BAF由碳鋼制成，直徑2 m，高4 m，處理水量7 m3/h。陶粒填裝高度2 m，卵石填裝高度0.6 m，填料容積4 m3，氣水體積比（3～5）∶1。

UF膜組件為M icroza UNA-620A型外壓式中空纖維膜，單支膜面積20 m2，膜孔徑25～30 nm，設計產水量1.1～2.4 m3/h。

Nicolet 380型FTIR儀：美國Thermo Fisher公司；XL-30型場發射環境SEM：美國FET公司；Turb3555IR型濁度分析儀：德國WTW公司；AA 240FS型電感耦合高頻等離子體光譜分析儀（ICP）：美國瓦里安公司。

表1 廢水水質及回用水質控制指標

1.3 工藝流程

采用BAF—UF工藝處理二沉池出水。試驗為連續式運行。BAF工藝運行條件為：濾速1 m/h，HRT 2 h，COD去除負荷0.36 kg/（m3·d）；UF工藝運行條件：過濾周期1 800 s， 反洗同步空氣擦洗60 s，反洗流量3.0 m3/h，反洗時NaClO加入量5×10-6mg/L，正沖洗45 s，正沖洗流量4.0 m3/h，穩定運行膜通量為50 L/（m2·h）。

1.4 分析方法

COD采用重鉻酸鉀法測定［5］；ρ（氨氮）采用蒸餾—酸滴定法測定［5］；ρ（油）采用紅外光度法測定［5］；濁度采用濁度分析儀測定；UF反洗膜面脫落物采用ICP測定；UF膜污染指數及UF膜表面的污染情況采用SEM分析。

2 結果與討論

2.1 BAF處理效果

該煉油廢水中的污染物成分復雜，可生化性差，采用常規生化方法處理難以取得理想效果，而且生物膜難以培養、難形成優勢菌群［6-7］。試驗中有針對性地選擇了能夠有效降解烴類有機污染物的專性菌群。這些專性菌繁殖率高，并通過競爭能夠在生物群中很快穩定下來，形成優勢菌群。BAF中投加專性菌前后的廢水處理效果見表2。

表2 BAF中投加專性菌前后的廢水處理效果

在BAF中投加專性菌后，COD去除率可從未投加專性菌時的11%提高到31%，TOC去除率從10%提高到30%，油去除率從18%提高到57%，氨氮去除率從38%提高到82%。在BAF中投加專性菌后，出水水質可達到UF膜的進水水質要求，保證了UF膜系統的穩定運行。

2.2 UF處理效果

2.2.1 UF運行壓力隨運行時間的變化

UF系統采用恒定流量運行模式，通過變頻泵改變膜的運行壓力以保證系統的產水量恒定［8-9］。UF運行壓力隨運行時間的變化見圖1。由圖1可見：系統連續運行100 h，在二沉池出水水質正常的情況下，UF運行壓力基本穩定；當二沉池出水水質發生變化時，即COD為104 mg/L、ρ（氨氮）為13 mg/L、SS為44 mg/L時，經BAF后UF運行壓力先略有升高，后逐漸平穩。這是由于BAF對有機物具有一定的去除能力，經BAF處理后減弱了廢水對UF膜的沖擊。因此，BAF對UF系統低壓穩定運行起到很大作用。

圖1 UF運行壓力隨UF運行時間的變化

2.2.2 廢水處理效果

UF廢水處理效果見表3。由表3可見，經UF工藝處理后，出水中的ρ（油）為0.8 mg/L、COD為57 mg/L，ρ（氨氮）為0.2 mg/L。UF膜對廢水的處理過程為物理分離過程［10］，因此對大分子有機物的去除效果明顯，SS經UF處理后為0；而對小分子有機物的去除效果較差，COD去除率約為10%。經UF工藝處理后，出水水質可達到Q/SH 0104—2007《煉化企業節水減排考核指標與回用水質控制指標》，可滿足循環水的補水要求。

表3 UF廢水處理效果

2.2.3 UF膜污染物分析

UF膜反洗水中富集了大量UF膜表面脫落的污染物，因此對UF膜反洗水進行分析可以檢測出UF膜表面的主要污染物成分。ICP測定結果表明，造成UF膜污染的主要污染物為有機物及重金屬（錳、銅、鋅）化合物。

采用孔徑為0.45 μm的膜片對UF出水污染物進行富集。富集污染物后UF膜面的SEM照片見圖2。由圖2可見，富集污染物后UF膜面上有明顯的顆粒污染物，表明了UF膜可以截留粒徑大于膜孔徑的大分子污染物。

圖2 富集污染物后UF膜面的SEM照片

UF膜面無機污染物能譜分析結果見表4。由表4可見，C和O元素的含量較大，表明對于該煉油廢水，有機物污染是造成UF膜污染的主要原因。因此可選擇采用NaClO和NaOH等溶液堿洗的方法對UF系統進行清洗。

2.3 處理成本分析

先后采用BAF和UF工藝處理二沉池出水，處理量為220 t/h，以整套系統的產水率約90%計，則產水量為200 t/h左右，處理成本約為1.2元/t。廢水經處理后可作為循環水補充水回用，既減少廢水排放量、降低對環境的污染程度，又可產生經濟效益，真正達到節水減排的目的。

表4 UF膜面無機污染物能譜分析結果

3 結論

a）鑒于某煉油廠的廢水場二沉池出水COD和SS等污染指標偏高、水質不穩定的特點，采用BAF—UF工藝對該廢水進行處理。

b）在BAF中投加專性微生物菌種后，COD去除率可從未投加專性菌前的11%提高到31%，TOC去除率從10%提高到30%，油去除率從18%提高到57%，氨氮去除率從38%提高到82%。出水水質達到UF工藝的進水水質要求，保證了UF系統的穩定運行。

c）通過對UF膜反洗水和UF膜片進行分析，認為有機物是造成UF膜污染的主要污染物，因此在采用化學方法清洗UF膜時，可選擇NaClO和NaOH溶液堿洗的方法。

d） 二沉池出水先后經BAF和UF工藝處理后，出水中的ρ（油）為0.8 mg/L、COD為57 mg/L，ρ（氨氮）為0.2 mg/L。出水水質達到Q/SH 0104—2007《煉化企業節水減排考核指標與回用水質控制指標》，可回用于循環水的補水。

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Reuse of Discharged Refinery W astewater

Zhao Peng，Mo Kui，Lu Shu

（Environmental Protection Research Institute，BRICI，SINOPEC，Beijing 100013，China）

The effluent of the secondary sedimentation tank in a refinery wastewater treatment plant was treated by biological aerated fi lter (BAF) and ultrafi ltration(UF) process. The pilot test results show that under the conditions of adding specific bacteria into BAF， HRT in BAF 2 h，COD loading 0.36 kg/(m3·d) and UF flux 50 L/(m2·h)，the ρ(oil)，COD and ρ(NH4+-N) of the effluent are 0.8，57，0.2 mg/L respectively. The water quality of the effluent can meet the make-up water standards of Q/SH0104-2007 for circulating water system.

refinery wastewater；biological aerated fi lter；ultrafi ltration；reuse；wastewater treatment

X703

A

1006 - 1878（2012）02 - 0164 - 04

2011 - 07 - 22；

2011 - 10 - 22。

趙鵬（1978—），女，遼寧省鞍山市人，碩士，工程師，主要從事膜技術廢水回用的研究。電話13520808141，電郵 zhaop.bjhy@sinopec.com。

（編輯 王 馨）