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石油化工行業(yè)高濃度堿渣污水預(yù)處理技術(shù)論文
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)計實例以及設(shè)計改造過程中的工藝特點和應(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)隨煉油廠類型及加工工藝不同而異煉油化工廠堿渣主要來自常減壓催化生產(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（汽油柴油液態(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)過一定時間的運(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，會影響水在填料內(nèi)部的運(yùn)行，降低處理效率，此時需通過反沖洗將生物床中的過剩生物質(zhì)脫出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)
IRBAF工藝的特點：
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)：采用獨有的隔離式曝氣技術(shù)，給反應(yīng)器充氧的同時，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，同時由于反應(yīng)器水體呈內(nèi)循環(huán)狀態(tài)，每小時可以循環(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，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，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)運(yùn)行周期運(yùn)行狀況的影響很大，設(shè)計系統(tǒng)的整個反沖洗過程由程序控制，自動按次序控制管道上的閥門，減少人力，方便操作
3 工程實踐介紹
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)
3.2 工藝流程
高濃度污水處理工程的重點為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)行費用，高濃度堿渣污水經(jīng)單獨的物化處理后，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，每間池安裝氣動閥2臺，電磁閥1臺，依次為出水氣動閥反沖洗進(jìn)水氣動閥反沖洗風(fēng)電磁閥分別控制出水反沖洗進(jìn)水反沖洗進(jìn)風(fēng)的打開與關(guān)閉，以進(jìn)行BAF池的反沖洗的自動控制
（4）泥水分離池：利用一間延時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，2006年4月建成投運(yùn)，經(jīng)過一段時間的運(yùn)行，環(huán)保監(jiān)測部門對該工程進(jìn)行了驗收監(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 ，目前這項技術(shù)已經(jīng)在國內(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)計特點
本次設(shè)計為在原有的污水處理場進(jìn)行改造，內(nèi)容多流程長，設(shè)計中總結(jié)有以下特點：
（1）在整個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
（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/m3d，是普通工藝的12—15倍，內(nèi)循環(huán)接觸氧化池為1.0kg/m3d，是普通工藝的2倍
（3）獨特的氣水聯(lián)合反沖洗技術(shù)使整個工藝運(yùn)行穩(wěn)定管理簡便自動化程度高，無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)行費用低，噸水處理費用僅0。85元/ m3（不含折舊與人工費用），年電耗費用為55。6萬元（按0。5元/kw。h計）
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，提高整個污水處理場的抗沖擊能力，出水水質(zhì)穩(wěn)定，操作簡便工程造價和運(yùn)行費用低，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。
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