煉油化工廠在加工過程中,產生和排出含污染物的工業廢水有:原油脫鹽水､產品洗滌水､氣提蒸氣冷凝水､油罐脫水､機泵冷卻水､冷卻塔和鍋爐排污水等,其所產生的廢水量和污染物質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､催化生產的初常頂油和催化汽油､催化柴油等油品用堿液進行堿洗后的廢液,因被洗的產品不同,堿渣的性質也不同,實際上堿渣中還含有許多可被回收利用的物質,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,可高達數十萬,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烷酸,這些物質如不妥善處理,直接排放到全廠污水系統,會給污水處理場生化系統帶來很大沖擊,嚴重影響污水處理場的正常運行,堿渣污水直排污水系統一直是造成煉油石化行業污水處理場沖擊､影響凈化水水質的隱患｡因此,必須采用行之有效的預處理方式對煉油化工廠的堿渣進行必要的預處理｡
1處理技術分析
目前,石化行業的堿渣廢水處理方法主要有直接處理法､化學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污染轉移(大氣)或轉嫁(其他地方),故受到一定限制｡
化學處理法通常采用濕式空氣氧化技術(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,達到堿渣預處理的目的｡堿渣的處理效果受制于氧化反應體系的溫度與壓力,污染物去除效率越高,相應體系所需的溫度與壓力也就越高,WAO法高昂的設備投資額度和運行費用使其應用受到限制｡
焚燒和濕式催化氧化都是投資､運行費用非常高的處理技術｡相比之下,采用生化技術進行處理,其投資､運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,運行管理簡單,處理效果穩定｡
生物氧化法是采用首先將堿渣進行適度的稀釋(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器,使硫細菌在生物反應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,從而達到堿渣預處理的目的｡生物氧化方式相比具有較好的的技術經濟價值,而內循環固定生物氧化床技術即IRBAF處理工藝是針對石油煉制和石油化工產品精制過程中產生的廢堿渣(汽油､柴油､液態烴等堿渣)開發的,大幅度減輕污水處理場的進水負荷,能夠有效地氧化處理催化汽油廢堿液､液態烴廢堿液等高濃度廢水,保證了現有污水處理系統的正常運轉和達標排放｡
2IRBAF處理工藝簡介
內循環固定生物氧化床技術(EnternalRecurrenceFixedBiologicalBed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BAF反應池經過一定時間的運行,其填料中將產生大量的生物質,當新增生物量床,過多時,會影響水在填料內部的運行,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脫出｡BAF的反沖洗可通過反沖洗自控系統或半自控系統來完成｡反沖洗周期視進水COD負荷確定,COD負荷越高,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合反沖洗技術,反沖洗風采用煉油廠的非凈化風,反沖洗水采用二級內循環BAF的凈化出水,沖出的高濃度泥水混合液自流進入泥水分離池,經沉淀分離后,上層清液循環處理｡本工藝產泥量較少,可滯留于泥水分離池,不定期排入凈化水車間現有的污泥處理系統｡
IRBAF工藝的特點:①高品質填料:生物床采用粘土陶粒,具有較大的比表面積和總孔容積,抗機械磨損強度高,表面粗燥,化學穩定性強｡②隔離式曝氣技術:采用獨有的隔離式曝氣技術,給反應器充氧的同時,將污水沿曝氣管道提升,再經過反應器生物床,形成循環,避免了傳統曝氣方式對濾料的沖刷,同時由于反應器水體呈內循環狀態,每小時可以循環10～20次,增加了濾料內水流速度,增強了污水與生物體之間介質的交換,提高了反應器的處理效能,具有完全混合式反應器的特點,提高了反應器耐有毒物質的能力和抗沖擊能力,隔離式的曝氣技術改變了傳統曝氣方式容積利用率低,易形成水流短路的現象,提高了反應器的容積效率和處理效率｡③獨特的氣水聯合反沖洗方式:IRBAF的反沖洗技術是一種對傳統反洗技術的改進,提高了濾料層擾動的強度,提高系統應力中的附加切應力,提高顆粒間的碰撞機會,從而提高系統的反沖洗效果,避免濾料的粘結堵塞,保持反應器的活性,達到穩定處理的目的｡④自動化程度高:反沖洗是保障系統正常運行的關鍵,對出水水質､運行周期､運行狀況的影響很大,設計系統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
荊門分公司污水處理場于2000年擴建為設計處理能力為1000t/h,隨著加工深度的逐步提高,劣質油參煉比例不斷增加,出水水質的COD值時有超標,很難穩定達到一級排放標準,經數據顯示進入污水處理場的來水有著高濃度污染源。
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行預處理,以確保總出口排放污水的穩定達標｡
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處理工程,首先應對進入污水處理場的污水進行分流,即必須將高濃度的污水與普通的污水在進入污水處理場的構筑物之前進行分開,盡量減少高濃度污水量,以減少運行費用,高濃度堿渣污水經單獨的物化處理后,進入IRBAF生化處理單元,待COD大部分去除后,再進入現有的污水生化處理系統處理至達標排放的要求｡經調研確定,高濃度堿渣污水處理流程為:
3.3主要構筑物和設備工藝參數
(1)內循環BAF池:BAF反應池是利用原有的曝氣池進行改造,共設置8間,單間池體規格: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,反沖洗風量40Nm3/min,反洗風壓0.45MPa｡
(2)內循環接觸氧化池:處理水量120m3/h,填料容積為1500m3,停留時間12.5h｡
(3)內循環反沖洗系統:內循環反應池共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､反沖洗進水氣動閥､反沖洗風電磁閥｡分別控制出水､反沖洗進水､反沖洗進風的打開與關閉,以進行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｡
3.4IRBAF處理系統運行效果
本工程已于2006年12月完成設計,2006年4月建成投運,經過一段時間的運行,環保監測部門對該工程進行了驗收監測。
可以看出高濃度的堿渣污水經過物化處理和IRBAF的生化處理后,COD值有很大程度的降解,從而給后續的生化處理提供了穩定的水質,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能穩定達到國家綜合排放標準的一級排放標準,其效果是十分顯著的,目前這項技術已經在國內多家石油､石化企業應用,取得了良好的效果｡
3.5工程設計特點
本次設計為在原有的污水處理場進行改造,內容多､流程長,設計中總結有以下特點:
(1)在整個污水處理場的改造過程中盡量利用原有構筑物和設施,在增加新工藝的同時中盡量通過設置閥門保持原有處理流程的暢通,使污水處理場可以根據來水的不同而靈活的調節流程,以節省能耗和提高污水處理場的抗沖擊能力｡
(2)處理效率高,二級內循環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,內循環接觸氧化池為1.0kg/m3d,是普通工藝的2倍｡
(3)獨特的氣水聯合反沖洗技術使整個工藝運行穩定､管理簡便､自動化程度高,無需增加操作管理人員｡
4主要經濟技術指標
可見該工藝處理高濃度的堿渣廢水運行費用低,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結語
對于一直困擾著煉油化工行業污水處理場的堿渣高濃度污水,經過隔油､氣浮等物化處理后,再進入內循環固定生物氧化床IRBAF工藝進行生化預處理,能夠有效穩定去除大部分COD,減輕后續普通生化處理工藝的處理負荷,提高整個污水處理場的抗沖擊能力,出水水質穩定,操作簡便､工程造價和運行費用低,必將在煉油石化行業的堿渣高濃度污水處理的領域中得到較廣泛的應用｡
