炼化回用污水反渗透产生的浓水处理工艺及实践.pdf

硫磷设计与粉体工程 年第 期：炼化回用污水反渗透产生的浓水处理工艺及实践陈长顺，陈建正（中国石化股份有限公司沧州分公司，河北 沧州）摘 要：针对某炼化回用污水反渗透后产生的浓水可生化性差，生物处理效果差，总磷、总氮浓度超标等问题，选择一种高效生物脱氮池 反应池高密度沉淀池的处理工艺。介绍了该浓水处理装置的工艺流程、主要处理单元，以及调试期间和稳定生产期间的运行情况。生产实践表明，该工艺具有一定的耐抗冲击负荷，能够适应原水水质的变化，出水水质稳定，运行费用低，操作安全，具有一定的推广价值。关键词：污水处理；石油化工；生物脱氮；特效生物降解；生产实践中图分类号：文献标识码：文章编号：（）概述某炼化公司原含油污水处理装置的出水指标满足了 石油炼制工业污染物排放标准的要求，该出水全部回用于循环水、消防水等系统。但由于原油性质恶化，导致含油污水处理装置后回用水水质较差，特别是其电导率、浓度等指标无法满足中石化企业标准 水务管理技术要求 第 部分：循环水对回用水的要求，必须对其进一步净化。为了最大限度地降低新鲜水用量，公司对回用水实施了深度污水处理技术，将低盐污水通过污水反渗透处理后，产出的淡水回用，浓水排放。由于反渗透产生的浓水中的污染物浓度超标，无法满足环保要求，故需进行处理后达标排放。污水反渗透浓水的物化特性反渗透（）分离技术是目前工业污水处理回用使用较广泛的技术之一，特别是在水质较硬的北方企业，其污水回用中均采用 分离技术。工业污水经反渗透分离后产出较高品质的淡水回用，反渗透余下的污水为高浓度有机物和盐的浓水，其化学需氧量（）达到 左右，难以达标排放要求。目前该问题未得到合理解决。炼化回用污水反渗透产生的浓水（以下简称 浓水）的物化特点主要如下：浓水为高含盐浓水，其 在 ，五日生化需氧量（）与 的比值在 ，电导率、碱度和硬度较高，可生化性差；浓水采用传统活性污泥法处理时，有机物降解速率慢，出水污染物浓度随之升高，生物处理效果下降，处理难度大；浓水中的总氮浓度超标；浓水中的总磷浓度较高，去除难度大。污水处理工艺流程 设计基础条件根据 浓水的物化特性和回用污水的产量，某炼化公司 浓水处理装置设计的含盐污水处理量为 ，进、出水水质的设计指标见表。表 浓水处理装置进、出水水质的设计指标 参数名称进水水质出水水质 悬浮物（）浓度 氨氮浓度 总氮浓度 总磷浓度 电导率 工艺流程根据 浓水的物化特性，炼化公司 浓水处理装置选择高效生物脱氮池厌氧折流板反应池（，简称 反应池）、高密度沉淀池处理工艺，如图 所示。图 污水 浓水处理工艺流程示意污水 浓水先在高效生物脱氮池中，在反硝化菌的作用下使硝态氮转化为氮气，同时除去悬浮物和碳源有机物；再送至 反应池，在特效菌种的作用下处理难降解的有机物；最后送到高密度沉淀池，在絮凝剂的作用下去除污泥，进一步净化污水，经监控池检测达到排放标准后外排。主要处理单元高效生物脱氮池高效生物脱氮池将生物脱氮和过滤功能合二为一，结构简单实用，且可去除多种污染物，对悬浮物和氮均有相当好的去除效果。高效生物脱氮池的主要构筑物设计参数如下：高效生物脱氮池数量 座 单池尺寸 产水池尺寸 反洗水排水池尺寸 填料 容积负荷 （）填料 容积负荷 （）水力停留时间 该单元将脱氮反应器设计为 级串联形式，将第、级反应池设计为 池，接种反硝化菌，同时补充碳源，使硝态氮转化为氮气，实现总氮的脱除；将第、级设计为 池，去除反硝化段未消耗尽的碳源有机物，同时减少污水中可化学去除的有机物。另外可根据进水水质条件，在高效生物脱氮池各级单池间实现好氧或缺氧环境的灵活转换，且通过在线分析实现碳源投加量的精准控制。反应池 反应池是一种基于高效生物技术而设计的专门处理难降解有机物的反应器，其主要构筑物设计参数如下：反应池数量 座 单池尺寸 反洗水排水池容量 反应池的工作原理是：将特效生物菌群接种于特殊的高效载体上，形成稳定并可耐受多种底物作为能量来源的生物膜；在好氧条件下，通过高效生物接触氧化，将反渗透浓水中难以去除的有机物进一步生物降解，最终合成微生物内源物质或用于代谢，从物质上消除水中的有机物。该高效生物技术能够常态维持较高浓度的生物菌群，挂膜成功后即使在入水营养贫瘠且无额外补充营养源的情况下，依然能利用水中难降解的有机物作为维持细菌稳定性与生物活性的能量来源，从而持续降低污水的 值。高密度沉淀池高密度沉淀池是一种高速一体式沉淀 浓缩池，它采用有机絮凝剂，对进泥的絮凝能力强，絮状物均匀密实；采用斜管沉淀布置，沉淀速度较高，澄清水质量较高；对进水波动不敏感，可适应较大范围的流量变化。高密度沉淀池的主要构筑物设计参数如下：高密度沉淀池尺寸 混凝池单格尺寸 絮凝池单格尺寸 沉淀池单格尺寸 混凝池停留时间 絮凝池停留时间 沉淀池斜管上升流速 （）生产实践 调试期间 年 月 日，炼化公司 浓水处理装置开始调试，装置运行至 月 日考核正常，调试期间各单元的运行情况如下。年第 期 陈长顺，等炼化回用污水反渗透产生的浓水处理工艺及实践 高效生物脱氮池运行情况调试期间，高效生物脱氮池对污染物的去除情况主要分析的是总氮浓度和 值，因 浓水中的氨氮浓度小于 ，故未考虑该参数。高效生物脱氮池对污染物的去除情况见图。图 高效生物脱氮池对污染物的去除情况 年 月 日，进水总氮浓度在 ，再加上属于菌种培养阶段，出水总氮浓度相对较高。月 日菌种培养完成，高效生物脱氮池出水的总氮浓度趋于稳定，一般在 以下。月 日进水的 为 ，控制 值在，溶解氧（，简称）在 的情况下，出水的 值稳定在 以下。注意事项高效生物脱氮池在培养硝化菌期间，主要用于去除水中的氨氮；在培养反硝化细菌期间，主要脱除水中总氮。在菌种培养过程中，该工序的操作注意事项如下：（）控制曝气量的大小，以防其过大或过小直接影响菌种的驯化效果，调节各单池进气阀的开度，控制好氧池的 值在 ；（）在初始进水或需排空时，控制水升流或降流速度，以免因流速过大、水力冲击大导致填料支架坍塌、拦网破损，故水升流或降流速度控制在 以下；（）为了避免水力负荷波动过大对系统造成冲击，菌种培养期间待出水总氮浓度小于 且稳定运行 后，开始按、分 次提升流量，每次提升流量后待出水水质稳定达标 后方可再次提升流量。反应池运行情况 反应池进、出水的 值的变化是判定其污染物去除情况的依据。调试期间的工况如下：进水 均值 最大值 值浓水处理量对应的 值控制如下：反应池进、出水的 值的变化见图，从图 可见调试完成时，出水的 值达到了 以下。图 反应池进、出水的 值变化 注意事项 反应池在特效生物菌群培养过程应注意以下事项。（）使用的载体主要为活性炭，带有飞灰、粉尘和小颗粒物质，在装填入反应池后需要反复清硫磷设计与粉体工程 年第 期洗载体，若载体清洗不彻底会影响接种效果。（）特效生物菌群的元素营养物用葡萄糖、尿素与磷酸二氢钾，分别提供碳、氮、磷源，接种菌种时确保、比控制在指标范围内。（）由于难降解有机物的去除主要依靠载体上 菌种的生物膜，因此在接种过程中同时进行菌种驯化。为了避免工况波动对系统造成冲击，菌种驯化期间，需保证进水 值不低于 ，浊度小于 ，值在，严格控制污水处理量与对应的 的值。（）反应池由 间池子并联运行，由于总进水渠狭长，总进水渠与分进水渠之间三角堰为固定式，造成水量分配不均，从而影响处理效果。故需通过手动调节反应池底部的进水阀开度，并将三角堰改装成可调节，以确保均匀配水。（）因长期运行，碳层表面不平或滤石层局部污堵，导致滤池曝气不均，局部缺少曝气，故需短时单独加大曝气量，直至曝气相对均匀，必要时对碳层进行人工找平。高密度沉淀池运行情况高密度沉淀池的主要功能是利用絮凝剂去除磷，故考察高密度沉淀池的处理效果主要以总磷浓度为依据。调试过程中，进、出水的磷浓度见图。图 高密度沉淀池进出水中的总磷浓度从图 可见，调试期间通过控制絮凝剂投加量，高密度沉淀池对磷的去除效果比较稳定，当进水磷浓度在 以下时，高密度沉淀池出水的总磷浓度在 以下。注意事项高密度沉淀池在调试过程中应注意如下事项：（）进水量对磷的去除效果影响显著，因进水流量突然增加时出水带起絮凝池生成的矾花，影响絮凝效果，从而导致出水磷含量波动。（）进水悬浮物浓度波动较大，加药量无法及时调整，会导致出水磷含量波动，故一方面需控制高密度沉淀池的进水浊度不超过 ，另一方面根据进水浊度及时调节污泥回流量和加药量，以保证出水水质。稳定运行期间经过 个月的调试，浓水处理装置达到了稳定运行条件。年 月 年 月对该装置的进、出水水质进行了考察，考察结果见表。表 浓水处理装置稳定运行期间进、出水水质 参数名称进水水质出水水质 悬浮物（）浓度 氨氮浓度 总氮浓度 总磷浓度 电导率 从表 可见，浓水经过高效生物脱氮池、反应池和高密度沉淀池处理后，出水的 稳定在 以下，总磷浓度稳定在 以下，总氮浓度稳定在 以下，达到了 黑龙港及运东流域水污染排放标准的排放限值的要求。浓水处理装置运行一年多来的实践证明：在硝化菌、反硝化细菌、特效菌种及絮凝剂的作用下，该 浓水处理工艺可有效去除 浓水中的氮、磷、难降解有机物等杂质，出水水质稳定；装置自动化程度高，特种菌接种成功后无需额外补充营养源，依然能利用水中难降解的有机物作为维持细菌稳定性与生物活性的能量来源，从而持续去除水中的有机物；该装置具有一定的抗冲击负荷，能够适应原水水质的变化。投资与运行费用该 浓水处理项目建设投资 万元，其中：建安工程投资 万元，设备投资 年第 期 陈长顺，等炼化回用污水反渗透产生的浓水处理工艺及实践 万元，其他投资 万元。经装置标定，药剂单耗 元，能耗 元，实际运行费用 元，远低于炼化企业常规污水处理费用。结束语综上所述，污水反渗透浓水采用高效生物脱氮池 反应池高密度沉淀池处理工艺具有以下特点：该 浓水处理工艺简单，能适应原水水质的变化，出水水质稳定，且满足了 排放限值的要求；采用 特种菌工艺，利用水中难降解的有机物作为维持细菌稳定性与生物活性的能量来源，接种成功后无需额外补充营养源，即可持续运行，因此降低了运行费用；特效菌群成功在高效载体上实现固定化，并在废水处理单元中维持优势菌群，耐冲击性能强，即使受到冲击，多数情况下可自行恢复处理能力；装置自动化程度高，运行费用低，操作安全，环保效益显著，有一定的推广价值。参考文献：中国石油化工集团公司水务管理技术要求 第 部分：循环水：北 京：中 国 石 油 化 工 集 团 公司，刘 正，彭海珠，孙 杰，等石化污水反渗透浓水“零排放”技术化工环保，（）：栾金义，傅晓平石油化工水处理技术与典型工艺北京：中国石化出版社，禚青倩，曹晓磊，李本高炼化回用污水反渗透产生的浓水有机物组成分析石油炼制与化工，（）：顾薇琼石化企业高盐污水生物处理技术探讨石油化工安全环保技术，（）：河北省环境保护厅 黑龙港及运东流域水污染排放标准：石家庄：河北省环境保护厅，河北省质量技术监督局，作者简介：陈长顺（），男，河北沧州人，高级工程师，主要从事水处理技术研究与生产管理工作，电话：，：。（收稿日期：）（上接第 页）制备出 抗折和抗压强度分别为 和 的改性脱硫石膏粉，其力学性能能够满足 建筑石膏的要求。采用合理的原料配合比，氨基酸类缓凝剂和蛋白类缓凝剂均可用改性脱硫石膏配置出基本性能满足 石膏基自流平砂浆要求的自流平砂浆，如、和 试件。在相同条件下，氨基酸类缓凝剂对改性脱硫石膏的缓凝效果要高于蛋白类缓凝剂的缓凝效果；不同厂家生产的蛋白类缓凝剂对改性脱硫石膏的缓凝效果存在一定差距，但对 强度的影响不大。结合两种缓凝剂的经济性和使用量来看，氨基酸类缓凝剂的实用性更优。参考文献：段付岗钙法烟气脱硫技术优势和环保风险分析及建议硫磷设计与粉体工程，（）：，刘显丽燃煤电厂脱硫石膏的产生及综合利用化工设计通讯，（）：黄天勇，章银祥，陈旭峰石膏掺量对三元胶凝体系水泥基自流平砂浆的影响硅酸盐通报，（）：董丽卿，贾陆军，蒋 勇，等缓凝剂对水泥基自流平砂浆性能的影响，混凝土世界，（）：屈浩然，李蕾蕾，张伟超脱硫石膏代替天然石膏作水泥缓凝剂技改工程的设计及应用河南建材，（）：，杨 君脱硫石膏改良盐碱土及其对 种宿根花卉生长生理特性的影响研究 北京：北京林业大学，高子栋，展琳琳浅谈我国脱硫石膏环保资源化综合利用现状砖瓦，（）：，李春浩，余承华，王晓龙，等脱硫石膏改性粉煤灰用作回填土应用研究新型建筑材料，（）：王 丽，李伯洋，冉秀云，等浅析缓凝剂对建筑石膏基本性能影响中国建材科技，（）：刘宜伟脱硫石膏粉刷砂浆在装饰工程中的应用四川水泥，（）：吴金明，唐凯靖纤维素醚与脱硫石膏基自流平砂浆相容性试验研究非金属矿，（）：柳京育，单俊鸿，李 春，等脱硫石膏基无砂自流平砂浆的制备与性能研究硅酸盐通报，（）：作者简介：王泽渊（），男，在读硕士，主要从事固废资源化利用研究工作，：；王朝强（），男，安徽寿县人，副教授，博士，通讯作者，主要从事固废资源化利用研究与应用工作，电话：，：。（收稿日期：）硫磷设计与粉体工程 年第 期 ，；，（），：；，（，；，）：，；，：；（，）：，：；，（，；，）：，：；（），）：（），：；，（，）：，：；（，）：，“（）”，：；