煉油污水處理系統(tǒng)存在問題及工藝改進(jìn)

祁 濤，王永平，劉治江，張遠(yuǎn)理，鄭小軍

（中國石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750021）

寧夏石化500 萬噸/年煉油污水處理裝置設(shè)計(jì)污水處理規(guī)模252 萬噸/年（300 m3/h），操作彈性60 %～110 %，主要處理常壓電脫鹽污水、氣提污水、一聯(lián)合污水、二聯(lián)合污水及生活污水。裝置工藝流程采用目前成熟的煉油、化工污水處理技術(shù)，裝置包括調(diào)節(jié)除油、隔油、兩級(jí)氣浮，A/O 生化處理，再經(jīng)氣浮濾池，臭氧氧化及曝氣生物濾池（BAF）池工藝等。其中隔油工藝由兩個(gè)調(diào)節(jié)罐（內(nèi)設(shè)浮動(dòng)環(huán)收油器）和兩個(gè)隔油罐組成；一級(jí)氣浮采用渦凹?xì)飧》绞?，二?jí)氣浮采用溶氣氣浮方式；生化工藝采用缺氧池和好氧池處理工藝，去除有機(jī)物、氨氮等；深度處理采用BAF 去除水中的有機(jī)物、懸浮固體并硝化去除氨氮。工藝流程（見圖1），設(shè)計(jì)進(jìn)、出口水質(zhì)要求（見表1）。

表1 進(jìn)、出口水質(zhì)指標(biāo)

圖1 污水處理工藝流程

表1 進(jìn)、出口水質(zhì)指標(biāo)（續(xù)表）

1 裝置運(yùn)行狀況及分析

2011 年12 月28 日500 萬噸/年煉油正式投產(chǎn)，2012 年污水處理量約190 萬m3（220 m3/h），外排污水量約100 萬m3（110 m3/h），回用水裝置2012 年3 月投產(chǎn)，全年再生水約90 萬m3（100 m3/h），只達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷的50 %，污水回用率只有47 %。污水處理場(chǎng)運(yùn)行不穩(wěn)定，生物曝氣濾池（BAF）出水達(dá)不到污水回用進(jìn)水指標(biāo)，回用裝置就無法實(shí)現(xiàn)高負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)污水回用只能裝置停車。經(jīng)分析，影響污水處理場(chǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的因素有：

1.1 污水處理場(chǎng)總進(jìn)水指標(biāo)達(dá)標(biāo)率低，A/O 生化處理系統(tǒng)易受沖擊

煉油廠污水處理裝置的污水源主要有：（1）含鹽污水：來自常壓電脫鹽罐切水，通過壓力輸送至污水處理場(chǎng)集中處理，每小時(shí)約40 m3；（2）含硫污水：主要包括常壓蒸餾、重油催化裂化、連續(xù)重整、柴油加氫精制和硫磺回收等裝置等排出的含硫污水，經(jīng)過酸性水汽提工藝預(yù)處理后，部分作為常壓蒸餾電脫鹽注水和催化裂化的注水，剩余部分送至污水處理場(chǎng)處理，每小時(shí)大約有40 m3；（3）含油污水：主要來自裝置的油水分離器排水、冷凝器排水、裝置及單元含油容器的沖洗水、機(jī)泵填料排水、油罐切水及油罐清洗水、工藝管線排水等。在裝置區(qū)設(shè)置五個(gè)含油污水預(yù)處理池，可回收部分污油資源，同時(shí)降低排入含油污水處理場(chǎng)污水的含油量，保證進(jìn)水水質(zhì)滿足含油污水處理場(chǎng)進(jìn)水控制指標(biāo)，確保污水處理場(chǎng)正常運(yùn)行，經(jīng)過預(yù)處理后的含油污水匯集到含油污水管道系統(tǒng)后進(jìn)入污水處理場(chǎng)處理，每小時(shí)大約有30 m3；（4）含堿污水：來自催化裂化雙脫單元的含堿污水每小時(shí)約1 m3；（5）生活污水：來自各裝置區(qū)生活污水每小時(shí)約60 m3。以上5 種污水最終匯合到一根主管進(jìn)入調(diào)節(jié)罐處理，每小時(shí)總進(jìn)水量在170～200 m3。

從調(diào)節(jié)罐采樣表2～4 看到，2012 年第一季度，一、二月COD、NH3-N 超標(biāo)情況最為嚴(yán)重，此時(shí)間段為主體裝置開車、優(yōu)化過程，一月進(jìn)水COD、NH3-N 合格率只有32 %和26 %，二月進(jìn)水COD 最大超標(biāo)值是指標(biāo)值的12 倍，此類污水經(jīng)過調(diào)節(jié)除油、隔油、兩級(jí)氣浮初步預(yù)處理后進(jìn)入A/O 生化處理系統(tǒng)，出現(xiàn)的結(jié)果就是二沉池出水水質(zhì)泛黑、大量死泥懸浮，二沉池出水指標(biāo)（見表5），CODcr200～300 mg/L，氨氮80～150 mg/L，這種水質(zhì)進(jìn)入深度處理工序，即：溶氣氣浮、臭氧氧化、曝氣生物濾池（BAF）池處理后，CODcr、氨氮得到一定程度的去除，二月勉強(qiáng)達(dá)到了國家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-1996），但距離回用水裝置的進(jìn)水指標(biāo)CODcr≤60 mg/L 氨氮≤15 mg/L 還有差距，三月總進(jìn)口水質(zhì)好轉(zhuǎn)，三月底外排水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到了進(jìn)污水回用裝置的條件，回用裝置組織了開車。

總結(jié)2012 年第一季度污水處理場(chǎng)試車情況，即：1月2 月污水處理場(chǎng)生化系統(tǒng)經(jīng)常受來水水質(zhì)超標(biāo)的沖擊，威脅外排污水水質(zhì)指標(biāo)，更無法保障污水回用開車，3 月總進(jìn)口水質(zhì)好轉(zhuǎn)，污水處理進(jìn)行優(yōu)化，車間歷時(shí)3 個(gè)月，恢復(fù)了生化系統(tǒng)的正常運(yùn)行，本季度消耗生物解毒劑200 kg，硝化菌種180 kg、COD 菌種100 kg、生物營養(yǎng)液160 kg、污水處理消泡劑150 kg，直接經(jīng)濟(jì)損失近百萬元。

1.2 電脫鹽裝置的含鹽污水未單獨(dú)處理

來自電脫鹽裝置的含鹽污水排放形式是通過壓力管道連續(xù)排放至污水處理場(chǎng)，這種設(shè)計(jì)將含鹽污水與其他污水混合后直接排入污水調(diào)節(jié)罐、除油、隔油、兩級(jí)氣浮，A/O 生化處理，而試車初期含鹽污水油類、COD經(jīng)常性超標(biāo)，特別是COD 最大時(shí)達(dá)到5 000 mg/L，超出設(shè)計(jì)指標(biāo)5 倍，一旦含鹽污水超標(biāo)，對(duì)A/O 生化處理的沖擊將無法避免，這種進(jìn)水方式給污水處理系統(tǒng)帶來的諸多問題。

表2 2012 年1 月污水場(chǎng)總進(jìn)口指標(biāo)超標(biāo)情況統(tǒng)計(jì)

表3 2012 年2 月污水場(chǎng)總進(jìn)口指標(biāo)超標(biāo)情況統(tǒng)計(jì)

表4 2012 年3 月污水場(chǎng)總進(jìn)口指標(biāo)超標(biāo)情況統(tǒng)計(jì)

表5 水質(zhì)采樣（2012 年）

1.3 污泥濃縮罐偏小，泥餅外送無法滿足生產(chǎn)

設(shè)計(jì)兩個(gè)污泥濃縮罐的有效容積360 m3，單臺(tái)處理量180 m3，運(yùn)行模式一臺(tái)靜置脫水、一臺(tái)供后續(xù)污泥干化，靜置脫水時(shí)間14 h，一天污泥處理量最大360 m3，當(dāng)系統(tǒng)受到?jīng)_擊時(shí)，曝氣池產(chǎn)生的剩余污泥量為430 m3/d，每天系統(tǒng)將有70 t 的剩余污泥無法排出系統(tǒng)，在系統(tǒng)中不斷積累，生化系統(tǒng)污泥濃度逐漸升高，系統(tǒng)負(fù)荷降低，大幅消耗水中溶解氧，導(dǎo)致活性污泥松散，活性降低，出現(xiàn)活性污泥上浮在水面，累積后消化發(fā)臭的現(xiàn)象。最嚴(yán)重時(shí)造成好氧池溶解氧只有0.5 mg/L 左右，沉降比最高時(shí)近89 %，最終導(dǎo)致二沉池出水水質(zhì)超標(biāo)，污水外排進(jìn)事故緩沖池，污水回用裝置停運(yùn)。

1.4 關(guān)鍵設(shè)備故障維修，設(shè)備完整性無法保證

根據(jù)環(huán)評(píng)文件要求，二級(jí)氣浮池封閉化，致使二級(jí)氣浮刮渣機(jī)鏈條銹蝕嚴(yán)重，大量油泥、浮渣、乳化油等雜質(zhì)去除效果差，進(jìn)入生化曝氣池，造成污泥負(fù)荷增大；生化曝氣濾池風(fēng)機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定，風(fēng)量無法保證；深度處理工段兩組氣浮設(shè)備進(jìn)水管線結(jié)堵，二沉池出水后路不暢。

2 問題處理及對(duì)策

2.1 針對(duì)含油污水超標(biāo)亂排，上游裝置采取“上鎖掛簽”管理

由于原設(shè)計(jì)對(duì)全廠污水的管理過于理想化，污水處理場(chǎng)對(duì)煉油主裝置的來水水質(zhì)缺乏有效的控制能力，為實(shí)現(xiàn)污水場(chǎng)進(jìn)口水質(zhì)、水量受控，采取了對(duì)煉油主裝置區(qū)含油污水的五個(gè)污水預(yù)處理站排放口實(shí)行上鎖掛簽管理（見圖2）。在各污水預(yù)處理站的含油污水排放線實(shí)行上鎖管理，由運(yùn)行工程師在各污水預(yù)處理池的總排放閥上鎖，當(dāng)污水滿足外排要求時(shí)（水質(zhì)要求見表6）方可排放。當(dāng)污水預(yù)處理站排水指標(biāo)COD 超過2 000 mg/L、氨氮超過300 mg/L、硫化物超過50 mg/L時(shí)，必須請(qǐng)示調(diào)度，同意后方可將超標(biāo)污水排入事故緩沖罐時(shí)?！吧湘i掛簽”管理使上游污水排放做到了有序排放，有效地控制了不合格污水排放。根據(jù)排放水質(zhì)及時(shí)將不合格污水進(jìn)入事故緩沖罐，再少量進(jìn)入系統(tǒng)進(jìn)行處理，有效地杜絕了超標(biāo)污水對(duì)污水處理系統(tǒng)的沖擊。

圖2 污水預(yù)處理站排放口上鎖掛簽管理

表6 污水滿足外排要求指標(biāo)

2.2 電脫鹽污水COD 超標(biāo)，增加注劑降低COD

一聯(lián)合電脫鹽污水是總進(jìn)水超標(biāo)的重要因素之一。為此，公司相關(guān)部門進(jìn)行了專項(xiàng)會(huì)議，最終決定在常壓裝置使用化工助劑清油劑以降低電脫鹽廢水中黑渣懸浮物、COD 含量。具體實(shí)施方案（見圖3）：將清油劑注入排污除油罐D(zhuǎn)-110 前，化工助劑在D-110 內(nèi)與電脫鹽系統(tǒng)脫鹽水進(jìn)行混合，達(dá)到凈化脫鹽水的目的。注劑：利用常壓裝置目前閑置的儲(chǔ)罐D(zhuǎn)-117A，作為化工助劑的儲(chǔ)罐。桶裝的助劑運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)后，通過隔膜泵作用輸送至D-117A 儲(chǔ)存。助劑通過P-117A 注入D-110 罐前管線上（D-110 罐前管線上有一塊法墨盒式壓力表，壓力表拆除后需要重新配置一條管線至P-117A，利用此管線進(jìn)行注劑）。退渣：利用常壓裝置目前閑置的儲(chǔ)罐D(zhuǎn)-117B，作為D-110 頂浮渣的儲(chǔ)罐。D-110 頂部集油槽從D-110 安全閥副線閥后重新配置一條管線（含一支閘閥）至D-117B，定期打開閥門將D-110 頂部的浮渣，通過自壓方式壓至D-117B。通過靜置，浮渣分層，底部積水放地漏，浮渣聯(lián)系外委拉走。

方案實(shí)施后，試用清油劑期間質(zhì)檢中心對(duì)前、后水質(zhì)分析結(jié)果，共計(jì)36 組數(shù)據(jù)，清油劑加注前：COD 小于1 000 的有12 個(gè)，比例為33.33 %，COD 數(shù)值在1 000～2 000 的有20 個(gè)，比例為55.56%，COD 數(shù)值大于2 000的有4 個(gè)，比例為11.11%；清油劑加注后：COD 數(shù)值小于1 000 的有27 個(gè)，比例為75%，COD 數(shù)值大于1 000的有9 個(gè)，比例為25 %。結(jié)果說明清油劑對(duì)降低含鹽污水COD 具有一定的效果，可減少對(duì)污水處理裝置的沖擊。同時(shí)，增加電脫鹽污水到緩沖罐跨線，發(fā)揮應(yīng)急緩沖作用。

在含鹽污水進(jìn)調(diào)節(jié)罐管架上增加一條DN100 跨線，當(dāng)含鹽污水嚴(yán)重超標(biāo)時(shí)可引入緩沖罐進(jìn)行存儲(chǔ)，待總進(jìn)口污水正常后可將少量緩沖罐污水勾兌至調(diào)節(jié)罐繼續(xù)處理，方案實(shí)施后有效避免了含鹽污水超標(biāo)污水對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的沖擊。

2.3 利舊廢棄罐，增加污泥脫水效果，加大泥餅外送量

針對(duì)污泥濃縮罐體積偏?。?80 m3）的問題（見圖5）從污水處理裝置排泥管新增一條DN100 管線沿315管廊至三座廢舊罐作為加劑罐（3×100 m3），將剩余污泥排入改造后的加劑罐，沉降脫水。污泥打入加劑罐后靜沉14 h，打開脫水閥脫水，脫后水引入雨水井。污泥脫完水后，用螺桿泵將污泥打回廢渣濃縮罐。通過本次改造，使污水生化處理系統(tǒng)產(chǎn)生的“剩余污泥”及時(shí)得到有效處理，目前沉降比控制在20 %～40 %，對(duì)曝氣系統(tǒng)污泥活性恢復(fù)起到了至關(guān)重要的作用。

2.4 加強(qiáng)設(shè)備完整性，確保系統(tǒng)高效運(yùn)行

針對(duì)污水處理系統(tǒng)設(shè)備存在的諸多問題，根據(jù)輕重緩急，制訂了詳細(xì)的整改計(jì)劃，并逐步得到了解決，先后對(duì)渦凹?xì)飧?、溶氣氣浮、生化氣? 臺(tái)刮渣機(jī)鏈條進(jìn)行了更換，使得浮渣能夠在前系統(tǒng)去除掉，有效減輕了對(duì)生化處理系統(tǒng)的壓力；針對(duì)曝氣池溶解氧較低問題，對(duì)離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行了全面檢查，對(duì)三臺(tái)離心風(fēng)機(jī)進(jìn)口過濾網(wǎng)進(jìn)行了更換，有效加大了曝氣池鼓風(fēng)，使曝氣池溶解氧逐步回升，目前，鼓風(fēng)量達(dá)到了6 000 m3/h，溶解氧上升到3.8 mg/L，對(duì)活性污泥恢復(fù)起到了重要作用；對(duì)兩組氣浮設(shè)備存在進(jìn)水管線進(jìn)行了疏通，并對(duì)進(jìn)水孔進(jìn)行改造，目前的通量達(dá)到350 m3/h，確保了二沉池后深度處理后路暢通.

圖3 清油劑注入流程

圖4 含鹽污水進(jìn)調(diào)節(jié)罐管架上新增DN100 跨線

2.5 加強(qiáng)工藝指標(biāo)調(diào)整，確保裝置穩(wěn)定運(yùn)行

以上硬件措施實(shí)施后，針對(duì)上游裝置超標(biāo)排放，污水處理場(chǎng)積極采取以下措施進(jìn)行調(diào)整操作：（1）根據(jù)系統(tǒng)來水水質(zhì)變化，適當(dāng)加大PAC 藥劑的投加量。當(dāng)進(jìn)口COD 超過設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)，增加1 桶（25 kg）PAC。超過2 000 mg/L 時(shí)，增加2 桶（50 kg）PAC。（2）根據(jù)厭氧出口pH 值指標(biāo)決定加堿量。加堿在隔油氣浮廠房堿罐利用計(jì)量泵進(jìn)行投加，pH 值控制在7.5～8.5。（3）根據(jù)曝氣池C：N：P 比及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)料投加，適量投加無水磷酸氫二鈉、尿素以優(yōu)化裝置運(yùn)行。（4）嚴(yán)格控制生化曝氣池工藝指標(biāo)，確保溶解氧2～4 mg/L、沉降比控制在20 %～40 %、污泥濃度1 500～2 800 mg/L、污泥指數(shù)控制在100～180。（5）加強(qiáng)對(duì)BAF 池反洗操作，BAF 池反洗水濁度達(dá)標(biāo)。每班必須反洗兩間BAF 池。車間每天對(duì)反洗效果進(jìn)行抽查。

圖5 污水處理裝置排泥管新增一條DN100 管線流程

3 綜合效果評(píng)價(jià)

通過源頭管控、技改技措、設(shè)備檢維修等上述具體措施的實(shí)施，目前，煉油廠污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行趨于穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)（見表7），外排水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到了國家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)、同時(shí)滿足污水回用的進(jìn)水指標(biāo)，2013 年第三季度污水回用負(fù)荷也已達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷200 m3/h 的處理量，預(yù)計(jì)2013 年回用水量將達(dá)到140 萬立方米，環(huán)比2012 年全年多利用回用水量約50 萬立方米，等價(jià)節(jié)約新鮮水至少50 萬立方米。

表7 外排出水質(zhì)指標(biāo)（時(shí)間2013 年6 月至8 月）

4 結(jié)語

寧夏石化500 萬噸/年煉油污水處理裝置采用“除油-隔油-浮選-生化-浮選-氧化-BAF”這種長流程、深度處理的工藝，一旦A/O 生化系統(tǒng)受到?jīng)_擊，恢復(fù)生化菌種活性勢(shì)必費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)物，因此必須重視源頭治理。通過技術(shù)改造、生產(chǎn)受控管理等具體措施。目前裝置存在的主要問題已基本得到解決，污水回用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了滿負(fù)荷運(yùn)行。

［1］ 馬云，黃風(fēng)林，田小博.煉油廠污水處理回用綜述［J］.安徽化工，2005，136（4）：44-47.

［2］ 張輝.煉油廠含鹽污水處理場(chǎng)運(yùn)行問題的分析［J］.化工環(huán)保，2009，29（增刊）：103-105.