淺談脫硫脫硝高濁度廢水處理工藝

張國偉,江奇志,李 強，安磊善

(中海油煉化青島工程公司，山東 青島 266101)

資源與環(huán)境

淺談脫硫脫硝高濁度廢水處理工藝

張國偉,江奇志,李 強，安磊善

(中海油煉化青島工程公司，山東 青島 266101)

闡述了催化裂化裝置脫硫脫硝高濁度廢水的水質特點，介紹了脫硫脫硝高濁度廢水的幾種處理工藝，并總結其在處理過程中的優(yōu)缺點，綜述了脫硫脫硝高濁度廢水處理工藝的新進展，為今后脫硫脫硝高濁度廢水處理技術的改進和發(fā)展提供參考。

脫硫脫硝；高濁度廢水 ； 處理工藝

隨著政府各級環(huán)保監(jiān)管部門對SO2和NOx排放監(jiān)管力度的加大，對石油煉制工業(yè)煙氣排放的要求越來越高。按《石油煉制工業(yè)污染物排放標準》(GB31570-2015)中催化裂化裝置SO2最高允許排放濃度限值為100mg/Nm3，允許顆粒物排放濃度限值為50mg/Nm3、NOX最高允許排放濃度限值為200mg/ Nm3。由于我國石油煉制企業(yè)加工高硫原油比例增加，原油劣質化日趨嚴重，催化裝置SO2及NOX排放濃度及排放量還將呈上升趨勢，污染物排放總量控制任務越發(fā)艱巨[1]。在國家政府對SO2、NOX以及顆粒物排放標準要求下，各地石油煉制企業(yè)為應對日益嚴格的環(huán)保要求和企業(yè)發(fā)展需求，大幅建設催化裂化裝置脫硝脫硫及除塵設施。

隨著催化裂化裝置脫硝脫硫及除塵設施的建設，隨之而來的催化裂化裝置脫硫脫硝高濁度廢水也大量增加。催化裂化裝置脫硝脫硫及除塵設施產(chǎn)生的廢水水質成分復雜，需要進行嚴格控制，因此本文介紹脫硫脫硝高濁度廢水的幾種處理工藝，并總結其在處理過程中的優(yōu)缺點，同時對該廢水處理的新發(fā)展進行探討。

1 催化裂化裝置煙氣脫硫脫硝的常規(guī)工藝

1.1 催化裂化裝置煙氣的特點

(1)催化裂化裝置余熱鍋爐煙氣是含塵、含SO2及SO3的煙氣且溫度高(正常溫度300℃，最高時溫度達600℃)。

(2)按工藝要求催化裂化裝置要定期“吹灰”(每天吹一次，一次約30min左右)，特別是在裝置臨時吹掃時含量更加高，煙氣含塵波動大。

(3)煙氣中煙塵粒徑分布較小(經(jīng)過三或四級旋風除塵后，0～5μm 粒徑占75.6%)且硬度大(大部分為金屬催化劑)。

1.2 催化裂化煙塵各粒度濃度

催化煙塵顆粒物粒徑為0～5μm的百分比為75.6%，硬度大，且部分會進入脫硫脫硝廢水中。具體粒徑分布見表1。

表1 催化煙塵各粒度濃度數(shù)據(jù)

2 催化裂化裝置煙氣脫硫脫硝高濁度廢水水質特點

由于我國各地石油煉制企業(yè)煉制的原油成分、催化裂化脫硫脫硝除塵工藝以及運行條件等不同，各企業(yè)脫硫脫硝廢水的水質不同，綜合多個石油煉制企業(yè)的廢水水質特征，得出催化裂化裝置煙氣脫硫脫硝高濁度廢水的基本性質如下：

(1)廢水排放量小，但是成分復雜，處理難度大。

(2)廢水中TSS含量較大，一般在5～10g/L，顆粒物硬度高。

(3)廢水中鹽分含量高，TDS一般在70～100g/L。

3 催化裂化裝置煙氣脫硫脫硝高濁度廢水常規(guī)處理工藝

根據(jù)催化裂化裝置煙氣脫硫脫硝高濁度廢水是處理難度較大的廢水，一般石油煉制企業(yè)脫硫脫硝廢水的排放量雖然很小，鑒于其水質特點，必須進行嚴格處理后排放，必要時進入廠區(qū)總污水處理場進一步處理。目前，國內各石油煉制企業(yè)對于脫硫脫硝廢水的處理主要采用以下幾種處理工藝。

3.1 美國 Belco廢液處理技術

美國杜邦貝爾格公司專用的排液處理技術配套處理EDV?5000 脫硫工藝產(chǎn)生的脫硫廢水，其工藝流程簡單，運行操作簡易。經(jīng)過沉淀、過濾、氧化處理后的脫硫廢水能將廢渣和水有效分離。

其主要工藝技術路線如下：由洗滌塔漿液循環(huán)泵送來的廢水送入澄清器，顆粒物在澄清器內經(jīng)過沉降分離；上清液被排到氧化罐，在氧化罐內被空氣氧化(為增加氧化效果，氧化罐內設有攪拌器)，降低其中的COD，達標的廢水進入排液池，由排液泵外排到界區(qū)外的廠區(qū)污水處理區(qū)；澄清器底部的濃漿被排到過濾箱，經(jīng)過進一步濃縮脫水后，產(chǎn)生的廢液進入濾液池，由濾液池泵再打回澄清器進行沉降分離，產(chǎn)生的泥餅外運,見圖1。

圖1 Belco廢液處理技術工藝流程

目前，國內中石化燕山200萬t/a催化裂化煙氣濕法除塵脫硫項目采用此工藝路線。運行中，氧化罐腐蝕嚴重，過濾箱需人工清理，勞動強度大。

3.2 德國GEA Bichoff公司排液處理技術

德國 GEA Bichoff公司專用的排液處理技術處理脫硫廢水，其工藝流程簡單，運行操作簡易，自動化程度高，工作環(huán)境相對優(yōu)越。經(jīng)過沉淀、過濾處理后的脫硫廢水能將廢渣和水有效分離，且水質能達標排放。

其主要工藝技術路線如下：

廢水處理：來自脫硫除塵系統(tǒng)投加聚合氯化鋁混凝劑的廢水經(jīng)廢水泵送入澄清器，投加一定濃度的高分子絮凝劑，顆粒物在澄清器內經(jīng)沉降分離，上清液進入緩沖罐后泵送至砂濾裝置控制TSS，然后廢水外輸送泵外排到界區(qū)外的廠區(qū)污水處理場外排口。處理后廢水主要指標：SS≦0.02g/L；COD≦0.06g/L。因廢水的化學需氧量(COD)在脫硫除塵塔中通過處理已達標(60ppm)，所以PTU廢水處理系統(tǒng)中不需另設氧化系統(tǒng)。

濃漿處理：澄清器池底部增稠后的濃漿排入壓濾機中脫水，經(jīng)過進一步濃縮脫水后，產(chǎn)生的含水率約40%的泥餅，用汽車運出廠外有資質單位處理。主要工藝流程見圖2。

圖2 GEA Bichoff廢液處理技術工藝流程

目前，國內中國化工集團正和、華星、昌邑三家公司采用德國德國 GEA Bichoff公司專用的排液處理技術處理脫硫廢水均已投產(chǎn)，運行效果良好。

3.3 中石化寧波工程公司排液處理技術

中國石化集團寧波技術研究院利用浙江雙嶼實業(yè)有限公司相關專利設備，聯(lián)合開發(fā)了針對處理催化脫硫廢水的過濾+濃縮脫水+氧化處理工藝技術，此技術在廣州石化分公司、北海分公司以及鎮(zhèn)海煉化催化裂化脫硫設施中使用，取得了不錯的效果，相對于沉淀器上清液中污染物SS≤200mg/L，脹鼓式過濾器上清液中污染物SS<70mg/L，達到污水排放標準。

其主要工藝技術路線如下：由綜合塔漿液循環(huán)泵送來的廢水送入三臺脹鼓式過濾器(專利設備，顆粒物在脹鼓式過濾器內經(jīng)膜分離，上清液進入氧化罐用空氣氧化，降低其中的COD，氧化處理后廢水指標：SS<70mg/L；COD<60mg/L，達標廢水進入排液池，由排液泵外排。脹鼓過濾器可將廢水濃縮至3%～8%，然后進入渣漿濃縮緩沖罐沉降濃縮至含固量15%～30%，產(chǎn)生的污泥進入真空帶式過濾機，經(jīng)過進一步濃縮脫水后，產(chǎn)生的廢液進入漿液緩沖池，產(chǎn)生的泥餅外運，見圖3。

圖3 寧波工程公司廢液處理技術工藝流程

此工藝處理效果良好，但存在脹鼓式過濾器容易堵塞，人工清理勞動強度大；真空帶式過濾機濾袋易被刮刀損壞，需經(jīng)常更換；也存在部分氧化罐腐蝕等問題。

3.4 常規(guī)脫硫脫硝廢水處理工藝設備運行現(xiàn)狀

目前，國內石油煉制企業(yè)對脫硫脫硝廢水處理采用較多的為以上三家的技術路線，水處理去除顆粒物主要采用脹鼓式過濾器和澄清器兩種工藝設備，濃漿脫水主要采用過濾箱、板框壓濾機及真空帶式壓濾機三種脫水工藝。

3.4.1 脹鼓式過濾器與澄清器設備對比如下

脹鼓式過濾器類似于戈爾膜過濾器，主要由筒體、列管柵板、袋裝濾膜、膜支撐籠架，以及配套的氣動控制閥、排氣閥、壓力表和自動控制系統(tǒng)等組成。是利用袋狀濾膜，針對低含固量的料漿分離而獨特設計的，相對于依靠絮凝沉降去除顆粒物的澄清器，能對分離水水質進行有效控制。

脹鼓式過濾器處理廢水效果優(yōu)于澄清器，但袋狀濾膜易堵塞，堵塞后只能依靠人工高壓水槍清洗，相對于結構簡單、運行可靠的澄清器，后期人工維護頻繁，勞動強度大。

3.4.2 板框壓濾機與真空帶式壓濾機對比如下

板框壓濾機和真空帶式壓濾機是漿液脫水常用的兩種脫水設備，均可自動運行。板框壓濾機的優(yōu)點在于脫水效果好，脫水后的泥餅含水率≤40%；真空帶式壓濾機脫水后的泥餅含水率60%～70%左右，脫水效果不如板框壓濾機，依靠刮刀刮濾帶上的泥，容易造成濾帶搭接處的損壞，濾帶需經(jīng)常更換。

3.4.3 氧化罐腐蝕

Belco及寧波院排液處理技術需增加氧化罐，因洗滌漿液的pH值較低，固體懸浮物含量高，容易對普通金屬產(chǎn)生腐蝕和磨損。因此部分采用不銹鋼或碳鋼材質的氧化罐，存在腐蝕現(xiàn)象，建議采用碳鋼內襯PO材料。內襯PO可長期承受的介質溫度上限為90℃，且不易破碎和脫落，因襯里具有一定的韌性，并能將金屬材料和介質完全隔離而達到耐磨耐蝕的目的[2]。

4 催化裂化裝置煙氣脫硫脫硝高濁度廢水處理工藝新進展及新方向

脫硫脫硝廢水中含鹽量高，隨著石油煉制企業(yè)排放標準的日益提高，需要進入廠區(qū)污水處理場進一步處理，高鹽廢水對污水處理場生化段的沖擊嚴重，處理效果不佳。近些年來，一些學者提出了零排放的技術方案，對初步處理的脫硫脫硝高濁度廢水，采用膜濃縮、煙道蒸發(fā)、蒸發(fā)結晶[3]等工藝，可有效降低廢水中的鹽分，將處理后的廢水回用至脫硫塔或其他回用系統(tǒng)。

5 結語

我國目前對于催化裂化裝置煙氣脫硫脫硝高濁度廢水大多仍是經(jīng)過簡單處理后直接排放或進入污水處理場進一步處理排放，這樣可能污染環(huán)境或造成污水處理場生化段的不穩(wěn)定。實現(xiàn)對其深度處理和綜合利用零排放是新的發(fā)展趨勢。如何將目前研究中的零排放技術成果實際應用到催化裂化裝置煙氣脫硫脫硝高濁度廢水處理中，實現(xiàn)其綜合利用是今后的研究重點。

[1] 高玉巖.催化裂化再生煙氣DRG脫硫除塵系統(tǒng)研究[J].綠色科技，2012(8)：124-127.

[2] 岑奇順，潘全旺. EDV濕法煙氣洗滌凈化技術的工業(yè)應用[J].石油化工安全環(huán)保技術，2011，24(4)：49-53.

[3] 成 波，王紅萍. 石灰石-石膏濕法煙氣脫硫廢水處理工藝研究進展[J].工業(yè)用水與廢水，2016，47(1)：5-8.

(本文文獻格式：張國偉,江奇志,李 強，等.淺談脫硫脫硝高濁度廢水處理工藝[J].山東化工，2016，45(24)：147-149.)

2016-11-11

張國偉(1981—)，山東招遠人，2008年畢業(yè)于青島理工大學環(huán)境工程專業(yè)，碩士研究生，中海油煉化青島工程公司工程師，給排水、消防及環(huán)保設計。

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