摘 要:簡(jiǎn)述石油化工行業(yè)高濃度堿渣污水的來(lái)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(guò)程中的工藝特點(diǎn)和應(yīng)用情況,供廣大同行借鑒和參考。

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(guò)程中,產(chǎn)生和排出含污染物的工業(yè)廢水有:原油脫鹽水,產(chǎn)品洗滌水,氣提蒸氣冷凝水,油罐脫水,機(jī)泵冷卻水,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(lèi)型及加工工藝不同而異。煉油化工廠堿渣主要來(lái)自常減壓,催化生產(chǎn)的初常頂油和催化汽油,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(guò)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(wàn),COD及硫化物,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(chǎng)生化系統(tǒng)帶來(lái)很大沖擊,嚴(yán)重影響污水處理場(chǎng)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(chǎng)沖擊,影響凈化水水質(zhì)的隱患。因此,必須采用行之有效的預(yù)處理方式對(duì)煉油化工廠的堿渣進(jìn)行必要的預(yù)處理。
 
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,化學(xué)處理法和生物氧化法。

直接處理法有出售,稀釋,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。

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。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。

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

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(guò)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。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(duì)石油煉制和石油化工產(chǎn)品精制過(guò)程中產(chǎn)生的廢堿渣(汽油,柴油,液態(tài)烴等堿渣)開(kāi)發(fā)的,大幅度減輕污水處理場(chǎng)的進(jìn)水負(fù)荷,能夠有效地氧化處理催化汽油廢堿液,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。
 
2 IRBAF處理工藝簡(jiǎn)介
 
內(nèi)循環(huán)固定生物氧化床技術(shù)(Enternal Recurrence Fixed Biological Bed縮寫(xiě)IRBAF)是在常溫,常壓的條件下,利用專(zhuān)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。當(dāng)BAF反應(yīng)池經(jīng)過(guò)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(guò)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(guò)反沖洗將生物床中的過(guò)剩生物質(zhì)脫出。BAF的反沖洗可通過(guò)反沖洗自控系統(tǒng)或半自控系統(tǒng)來(lái)完成。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(zhǎng)。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(jí)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。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(chē)間現(xiàn)有的污泥處理系統(tǒng)。

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)。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(guò)反應(yīng)器生物床,形成循環(huán),避免了傳統(tǒng)曝氣方式對(duì)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。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(duì)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。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(duì)出水水質(zhì),運(yùn)行周期,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(guò)程由程序控制,自動(dòng)按次序控制管道上的閥門(mén),減少人力,方便操作。
 
3 工程實(shí)踐介紹
 
3.1 污水來(lái)源及水質(zhì)

荊門(mén)分公司污水處理場(chǎng)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(jí)排放標(biāo)準(zhǔn),經(jīng)數(shù)據(jù)顯示進(jìn)入污水處理場(chǎng)的來(lái)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(jiàn)表-1: 

根據(jù)表-1進(jìn)行分析可以看出,前三類(lèi)廢水的COD濃度都在15000mg/l以上,從濃度和水質(zhì)特性來(lái)看完全屬于高濃度難降解廢水,必須對(duì)這幾股高濃度的污水進(jìn)行預(yù)處理,以確�？偝隹谂欧盼鬯姆�(wěn)定達(dá)標(biāo)。
 
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(duì)于高濃度的污水預(yù)處理工程,首先應(yīng)對(duì)進(jìn)入污水處理場(chǎng)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(chǎng)的構(gòu)筑物之前進(jìn)行分開(kāi),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。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。

(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。

(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(tái),電磁閥1臺(tái),依次為出水氣動(dòng)閥,反沖洗進(jìn)水氣動(dòng)閥,反沖洗風(fēng)電磁閥。分別控制出水,反沖洗進(jìn)水,反沖洗進(jìn)風(fēng)的打開(kāi)與關(guān)閉,以進(jìn)行BAF池的反沖洗的自動(dòng)控制。

 (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。
 
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(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行,環(huán)保監(jiān)測(cè)部門(mén)對(duì)該工程進(jìn)行了驗(yàn)收監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)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(guò)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(chǎng)整個(gè)的抗沖擊能力,使該污水處理場(chǎng)在工程投用后出水水質(zhì)能穩(wěn)定達(dá)到國(guó)家綜合排放標(biāo)準(zhǔn)的一級(jí)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(guó)內(nèi)多家石油,石化企業(yè)應(yīng)用,取得了良好的效果。
 
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(chǎng)進(jìn)行改造,內(nèi)容多,流程長(zhǎng),設(shè)計(jì)中總結(jié)有以下特點(diǎn):
(1)在整個(gè)污水處理場(chǎng)的改造過(guò)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(guò)設(shè)置閥門(mén)保持原有處理流程的暢通,使污水處理場(chǎng)可以根據(jù)來(lái)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(chǎng)的抗沖擊能力。
(2)處理效率高,二級(jí)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。
(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,管理簡(jiǎn)便,自動(dòng)化程度高,無(wú)需增加操作管理人員。
 
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(wàn)元,主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見(jiàn)下表 

從上表中可見(jiàn)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(wàn)元(按0.5元/kw.h計(jì))。
 
5 結(jié)語(yǔ)
 
對(duì)于一直困擾著煉油化工行業(yè)污水處理場(chǎng)的堿渣高濃度污水,經(jīng)過(guò)隔油,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(chǎng)的抗沖擊能力,出水水質(zhì)穩(wěn)定,操作簡(jiǎn)便,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。
 
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(cè)[M] 北京:中國(guó)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。

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