石化工業(yè)節(jié)水減排技術(shù)革新

韓 鋒

(山西太鋼工程技術(shù)有限公司，山西 太原 030009)

1 概述

我國(guó)是一個(gè)能源和水資源緊缺的國(guó)家。隨著生產(chǎn)技術(shù)和人民生活水平的不斷提高，經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展同資源環(huán)境約束加大的矛盾也日益突出［1］。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來(lái)了環(huán)境的污染，造成了環(huán)境質(zhì)量惡化，全球資源日益枯竭，能源問(wèn)題日益嚴(yán)重。如不重視環(huán)境污染的整治、節(jié)水、節(jié)能、增加資源的有效利用率，必將制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，完善環(huán)保設(shè)施和節(jié)水減污項(xiàng)目的實(shí)施可保證企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。該公司處在嚴(yán)重缺水地區(qū)，每噸生產(chǎn)用水和脫鹽水的價(jià)格分別為2.8元和20元，隨著國(guó)家對(duì)水資源的保護(hù)，水費(fèi)還將進(jìn)一步提高，該公司節(jié)水減污項(xiàng)目的實(shí)施十分必要。

2 污水處理現(xiàn)狀分析

2.1 工藝過(guò)程簡(jiǎn)介

現(xiàn)污水處理廠于2000年建成，主要處理來(lái)自裝置區(qū)和罐區(qū)等單元排出的含油污水、含油含鹽污水等，設(shè)計(jì)處理規(guī)模為200 m3/h。含油污水流入含油污水集水池，池內(nèi)設(shè)有機(jī)械格柵去除大顆粒懸浮物，然后由污水提升泵提升至調(diào)節(jié)罐，調(diào)節(jié)罐兩個(gè)，并聯(lián)運(yùn)行。污水自流入氣浮池，氣浮池設(shè)一、二級(jí)串聯(lián)布置。氣浮工藝采用部分回流加壓溶氣噴射吸氣方式。二浮出水重力流入生化處理部分，主要去除污水中的有機(jī)物、氨氮等污染物。生化采用A/O處理工藝，分兩段串聯(lián)運(yùn)行，第一段為缺氧段，第二段為好氧段。生化出水重力流至沉淀池，沉淀池兩座，采用周邊進(jìn)水、周邊出水輻流式沉淀池?；钚晕勰?0%～100%回流至好氧生化池，硝態(tài)液100%～150%回流至缺氧生化池。沉淀池出水自流至監(jiān)測(cè)池，泵提升排放。

2.2 主要工藝流程

含油污水處理流程:含油污水→含油污水集水池→污水調(diào)節(jié)罐→一級(jí)氣浮池→二級(jí)氣浮池→缺氧→生化池→好氧生化池→沉淀池→監(jiān)測(cè)池→提升泵→排放。

污油處理流程:調(diào)節(jié)罐回收的污油→污油池→污油提升泵→污油罐。

污泥處理流程:浮渣→浮渣池→提升泵→污泥濃縮罐→污泥貯存池→外運(yùn)剩余活性污泥→污泥池→提升泵→污泥濃縮罐→污泥貯存池→外運(yùn)。

2.3 進(jìn)出水水質(zhì)

該廠目前實(shí)際處理水量為150 m3/h。

氣浮前進(jìn)水水質(zhì)如表1所示。

表1 氣浮前進(jìn)水水質(zhì) mg/L

出水水質(zhì)如表2所示。

表2 污水處理廠平均出水水質(zhì) mg/L

3 處理廠存在的問(wèn)題

通過(guò)對(duì)該公司污水處理廠各部分運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得知影響污水處理廠穩(wěn)定運(yùn)行的主要原因是物化部分處理能力不夠，特別是缺少除油手段，使一、二級(jí)氣浮負(fù)荷過(guò)大，氣浮出水油含量達(dá)到50 mg/L以上，造成溶氣釋放裝置易堵，使實(shí)際運(yùn)行效果受到影響，使生化部分不能穩(wěn)定運(yùn)行，影響生化處理效果。

該公司污水處理廠污泥系統(tǒng)由于只有污泥濃縮罐，沒(méi)有脫水系統(tǒng)，同時(shí)由于前段隔油不完善，造成污泥部分浮渣量極大，且油含量高，導(dǎo)致污泥濃縮罐很難發(fā)揮作用。

4 技術(shù)革新措施

4.1 污水處理改造方案

4.1.1 改造后的流程

改造后的流程為:含油污水→含油污水集水池→污水調(diào)節(jié)除油罐→油水分離器→渦凹?xì)飧　軞鈿飧　毖酢亍醚跎亍恋沓亍O(jiān)測(cè)池→提升泵→排放。

4.1.2 主要設(shè)備的選取

依據(jù)處理廠現(xiàn)狀，需要在調(diào)節(jié)罐中安裝除油設(shè)施。目前，在罐中設(shè)除油設(shè)施的技術(shù)主要有兩種，一種是環(huán)流收油器;另一種是在調(diào)節(jié)罐中安裝自動(dòng)浮油組合裝置(即罐中罐)裝置，經(jīng)綜合分析比選，本項(xiàng)目選用自動(dòng)浮油組合裝置(即罐中罐)在調(diào)節(jié)罐中進(jìn)行除油，共兩臺(tái)。

為強(qiáng)化除油效果，在調(diào)節(jié)罐出水后設(shè)油水分離器進(jìn)一步去除浮油和一部分分散油，設(shè)低速污水提升泵兩臺(tái)，油水分離器兩臺(tái)。

現(xiàn)在運(yùn)行的氣浮為回流加壓溶氣氣浮，分一、二級(jí)串聯(lián)布置，在工藝管道布置上，也可并聯(lián)運(yùn)行，每級(jí)兩間，每間的處理水量為100 m3/h。由于本公司污水鹽含量高，造成溶氣釋放裝置易堵，使實(shí)際運(yùn)行效果受到影響。因此為進(jìn)一步增強(qiáng)除油效果，降低氣浮出水的油含量，保證生化系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，將目前的一、二級(jí)浮選中的三間改為二級(jí)浮選(其中一間改為含油含鹽污水溶氣浮選池)，增設(shè)兩臺(tái)渦凹?xì)飧C(jī)作為一級(jí)浮選。渦凹?xì)飧∈抢冒惭b在水中高速旋轉(zhuǎn)的葉輪產(chǎn)生一個(gè)負(fù)壓區(qū)，空氣被吸入水中，并被高速旋轉(zhuǎn)的葉輪破碎成小氣泡。在進(jìn)入浮選以前污水中投入聚丙烯酰胺混凝劑，混凝劑經(jīng)靜態(tài)管道混合器混合反應(yīng)后，將水中乳化油破乳并凝聚成含油懸浮物，葉輪產(chǎn)生的小氣泡將這些含油懸浮物上浮至池表面形成浮渣，浮渣用刮渣機(jī)去除。為節(jié)省占地面積和降低氣浮釋放的溶氣對(duì)環(huán)境的影響，將目前的氣浮池加鋼筋混凝土蓋，將渦凹?xì)飧C(jī)放置于氣浮池之上。

改造后的浮選加藥系統(tǒng)主要利用原加藥間的設(shè)備，增加一套PAM藥劑加藥系統(tǒng)。

4.1.3 各部分改造后除油效果

改造后，每年可回收原油2900 t。具體除油效果見(jiàn)表3。

表3 除油效果

4.1.4 出水水質(zhì)

本項(xiàng)目凝結(jié)水處理后的產(chǎn)品水主要回用于鍋爐蒸汽水的補(bǔ)充，水質(zhì)要求較高。經(jīng)公司有關(guān)部門商議，蒸汽凝結(jié)水處理水站設(shè)計(jì)出水水質(zhì)按GB 1576-2001工業(yè)鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求加以確定。相關(guān)出水水質(zhì)如表4所示。

表4 出水水質(zhì)

4.2 污油處理改造方案

目前污水處理廠內(nèi)污油經(jīng)污油池收集后，用泵送到4×50 m3的臥式污油罐儲(chǔ)存，由于脫水效果差影響回?zé)挘塾屯赓u。

由于受場(chǎng)地的限制，將4×50 m3臥式污油罐拆除，新建2×300 m3鋼制拱頂罐，作為污油儲(chǔ)存罐，內(nèi)設(shè)加熱盤管，以利于污油初步脫水。在脫水機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)三相污油脫水機(jī)，進(jìn)一步去除水中部分雜物，凈化后的污油用泵送到300 m3污油儲(chǔ)存罐，兩個(gè)污油罐相互切換。處理好的污油送到廠內(nèi)污油罐中摻和回?zé)挕?/p>

4.3 污泥處理改造方案

污水處理廠的油泥主要來(lái)自污水調(diào)節(jié)罐中水力旋液分離收油器排出的油泥和油水分離器的排泥，自流至浮渣油泥池中;浮渣主要來(lái)自渦凹?xì)飧C(jī)、溶氣浮選池，自流入浮渣油泥池中;剩余污泥主要來(lái)自含油污水、含油含鹽污水A/O池的剩余活性污泥。污泥量約為1.7 m3/h。

油泥、浮渣送三個(gè)重力濃縮罐濃縮，剩余活性污泥送一個(gè)重力濃縮罐濃縮，原有兩個(gè)濃縮罐，本次改造增設(shè)兩個(gè)。上清液排至污水處理廠排水系統(tǒng)。重力脫水后的油泥、浮渣和剩余活性污泥經(jīng)螺桿泵送至離心脫水機(jī)進(jìn)行離心脫水，形成的泥餅送煤場(chǎng)混燒，脫出的水排至污水處理廠排水系統(tǒng)。增設(shè)兩個(gè)濃縮罐，處理量為5 m3/h污泥脫水離心機(jī)一臺(tái)，及其配套的加藥設(shè)施，螺桿泵、螺旋輸送器等，污泥池利舊。

本次改造只增加污泥機(jī)械脫水部分，使油泥、浮渣和剩余活性污泥比例降至合理水平。濃縮后的泥餅干度為15%～20%，泥量約 1.5 m3/d。

5 項(xiàng)目實(shí)施后的影響分析

5.1 社會(huì)效益分析

該公司完善環(huán)保設(shè)施和節(jié)水減污項(xiàng)目并實(shí)施后，可以全面治理現(xiàn)在存在的污染問(wèn)題，減少能源的浪費(fèi)和損耗，并且可以使噸原油耗水指標(biāo)和噸原油排水指標(biāo)達(dá)到世界同類企業(yè)的先進(jìn)水平，較好地解決了企業(yè)發(fā)展和環(huán)境污染之間的矛盾，保證了企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，在石化行業(yè)中樹(shù)立了良好的形象，收到較好的社會(huì)效益。

5.2 環(huán)境效益分析

該公司實(shí)施完善環(huán)保設(shè)施和節(jié)水減污后，不僅可使排污達(dá)標(biāo)，并可減少排放COD約273 t/年，石油類約25.2 t/年。酸性水汽提裝置H2S 1764 t/年、氨840 t/年，防止這兩種物質(zhì)對(duì)大氣污染。油泥、浮渣經(jīng)脫水機(jī)固液分離后送鍋爐焚燒，減少對(duì)環(huán)境造成的二次污染。項(xiàng)目實(shí)施后，該公司的噸煉油取生產(chǎn)用水量和排水量由原來(lái) 1.53 t和1.16 t降低至 0.49 t和 0.18 t，節(jié)水效果明顯。

5.3 經(jīng)濟(jì)效益分析

該公司實(shí)施完善環(huán)保設(shè)施工程后不僅有很大的環(huán)境效益，并且可回收污油3200 t/年，液態(tài)烴2684 t/年，還有H2S、氨等中間產(chǎn)品，將含鹽與含油污水分開(kāi)后，可大大降低回用水處理的成本，提高回用水的品質(zhì)，為節(jié)水減污的實(shí)施創(chuàng)造了良好的條件。

節(jié)水減污項(xiàng)目的投產(chǎn)，使該公司用水量降低，節(jié)約除鹽水66.4 萬(wàn) t，生產(chǎn)用水 83.0 萬(wàn) t，軟水 20.2 萬(wàn) t，上述各項(xiàng)合計(jì)減少成本1879.7萬(wàn)元/年;同時(shí)減少了污水處理量86.68萬(wàn)t，減少污水處理和排污費(fèi)用429.5萬(wàn)元，以上合計(jì)為2309.2萬(wàn)元/年。根據(jù)節(jié)水減污經(jīng)濟(jì)效益匯總表，本項(xiàng)目節(jié)水減污項(xiàng)目收益較好，所得稅后財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率達(dá)到37.38%，遠(yuǎn)高于中石化股份公司規(guī)定的基準(zhǔn)收益率13%，項(xiàng)目投資在2.64年回收。

6 結(jié)語(yǔ)

結(jié)果表明，該公司在節(jié)水減污項(xiàng)目中，也注重了節(jié)能(乏汽回收，高溫除油、除鐵)，強(qiáng)化污水處理，年節(jié)約生產(chǎn)用水(含脫鹽水、軟水等)為169.7萬(wàn)t，年減少污染物COD排放52.9 t。該公司9個(gè)節(jié)水減污項(xiàng)目實(shí)施后可明顯降低企業(yè)噸煉油的取水和排水量，噸煉油取水量和排水水量分別從1.53 t和1.16 t下降到0.49 t和0.18 t，分別是原來(lái)的 32.0% 和 15.5% 。

綜合分析表明，該公司完善環(huán)保設(shè)施和節(jié)水減污是相互銜接的項(xiàng)目，實(shí)施后可徹底解決該公司面臨的環(huán)境污染問(wèn)題，為企業(yè)的持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造了良好條件，為公司樹(shù)立了良好的形象。該技術(shù)革新項(xiàng)目實(shí)施后，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。

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