內(nèi)循環(huán)BA F在煉油高濃度污水預(yù)處理改造中的應(yīng)用

鐘震(中海煉化惠州煉油分公司H SE中心 惠州 516086)

陳建軍(蘇州大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)部 蘇州 215123)

張柯(蘇州科環(huán)環(huán)?？萍加邢薰?蘇州 215300

中海煉化惠州煉油分公司年加工原油1200萬(wàn)噸，是目前國(guó)內(nèi)單套處理能力最大的煉油廠。公司地處國(guó)家重點(diǎn)漁業(yè)保護(hù)區(qū)的大亞灣海域，附近還有惠東港口海龜國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，因此對(duì)于環(huán)境保護(hù)提出了很高的要求。

一、原有含鹽污水處理系統(tǒng)存在問(wèn)題

公司原有設(shè)計(jì)處理能力為200m3/h含鹽污水處理裝置一套，主要處理來(lái)自于加工高酸重質(zhì)原油的電脫鹽等裝置排放的高濃度污水，主要工藝流程為：高濃度污水調(diào)節(jié)單元à理化處理單元（隔油/氣?。┄ど幚韱卧ˋ-O/MBR）à深度處理單元（臭氧氧化-活性炭吸附）à排放。

裝置投入運(yùn)行后，由于電脫鹽排水的水質(zhì)指標(biāo)嚴(yán)重超出含鹽污水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水質(zhì)要求（其中CO D超出100%、揮發(fā)酚超出150%），造成生化處理系統(tǒng)進(jìn)水指標(biāo)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)進(jìn)水指標(biāo)，此外，來(lái)水水質(zhì)波動(dòng)性較大，使得生化處理單元經(jīng)常性受到?jīng)_擊，嚴(yán)重影響了含鹽污水的深度處理及最終的達(dá)標(biāo)排放。為此，必須添加大量低濃度對(duì)污水進(jìn)行稀釋后方可進(jìn)入生化處理單元以維持其運(yùn)行。這不僅加重了生化處理單元的負(fù)擔(dān)，而且造成了大量低濃度優(yōu)質(zhì)水的浪費(fèi)。

二、高濃度預(yù)處理改造

1.改造內(nèi)容

針對(duì)原有高濃度污水處理系統(tǒng)存在的問(wèn)題，在充分利用舊有處理設(shè)施的基礎(chǔ)上進(jìn)行了以下改造。

（1）增加內(nèi)循環(huán)BAF生化預(yù)處理單元，串接于現(xiàn)有的高濃度污水處理系統(tǒng)中，即原有高濃度污水的理化處理段出水首先進(jìn)入內(nèi)循環(huán)BAF裝置，經(jīng)內(nèi)循環(huán)BAF裝置預(yù)處理后，污水再返回原有高濃度污水系統(tǒng)的生化處理單元。內(nèi)循環(huán)BAF生化預(yù)處理單元使得污水水質(zhì)滿(mǎn)足甚至優(yōu)于原有含鹽污水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)水指標(biāo)（CO D≤1200mg/L），以彌補(bǔ)原設(shè)計(jì)工藝與實(shí)際狀況間的缺失，確保在不經(jīng)稀釋的情況下含鹽污水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

（2）為進(jìn)一步穩(wěn)定高濃度污水的水質(zhì)和水量，在理化單元前端增加一個(gè)污水調(diào)節(jié)罐，水力停留時(shí)間為50h。調(diào)節(jié)罐上部設(shè)集油管線，底部設(shè)污泥排放口和清掃口，定期排油排泥。

項(xiàng)目改造完畢后的高濃度污水處理系統(tǒng)：高濃度污水調(diào)節(jié)(增加調(diào)節(jié)罐)à理化處理單元（隔油/氣浮）à高濃度污水內(nèi)循環(huán)BAF預(yù)處理à生化處理單元（A-O/MBR）à深度處理單元（臭氧氧化-活性炭吸附）à排放。

其中，內(nèi)循環(huán)BAF生化預(yù)處理的原則流程見(jiàn)圖1。

圖1 內(nèi)循環(huán)BAF生化預(yù)處理工藝原則流程圖

原氣浮系統(tǒng)出水經(jīng)泵提升進(jìn)入內(nèi)循環(huán)BAF生物氧化池，經(jīng)處理去除CO D、硫化物及酚類(lèi)等大部分有機(jī)污染物后，出水從內(nèi)循環(huán)BAF的出水口溢流并匯集進(jìn)入集水池，再溢流進(jìn)入現(xiàn)有的生化系統(tǒng)。內(nèi)循環(huán)BAF池需定期反沖洗以排除生長(zhǎng)產(chǎn)生的剩余污泥，反沖洗采用氣水聯(lián)動(dòng)操作，反沖洗風(fēng)采用工廠的非凈化風(fēng)，反沖洗水采用反沖洗沉淀池的上清液。反沖洗排水進(jìn)入反沖洗沉淀池進(jìn)行泥水分離，經(jīng)靜止沉淀后，上清液用作下一次反沖洗的反洗水。反沖洗沉淀池底部的濃縮污泥不定期排往車(chē)間的污泥池，并進(jìn)入“三泥”處理單元與車(chē)間其他污水處理單元產(chǎn)生的污泥合并處理。鑒于高濃度污水在處理過(guò)程中曝氣尾氣和逸散氣體均有一定的惡臭和異味，為改善車(chē)間空氣質(zhì)量，內(nèi)循環(huán)BAF等設(shè)施所排放的尾氣或逸散氣體均進(jìn)行收集，然后引入現(xiàn)有的廢氣處理系統(tǒng)。

表1 高濃度污水狀況及內(nèi)循環(huán)BAF預(yù)處理裝置設(shè)計(jì)進(jìn)出水指標(biāo)

2.內(nèi)循環(huán)BAF工藝簡(jiǎn)介

內(nèi)循環(huán)BAF是在傳統(tǒng)BAF基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，通過(guò)采用輕質(zhì)多孔填料、隔離曝氣技術(shù)，在生物濾池內(nèi)部形成大流量?jī)?nèi)循環(huán)水流，生物濾床在該內(nèi)循環(huán)流中可利用污水自身的特性迅速培育出對(duì)該污水具備良好適應(yīng)性的優(yōu)勢(shì)微生物相，形成專(zhuān)屬性能好的生物氧化床，將水中的酚類(lèi)等有機(jī)物快速降解，并通過(guò)高效氣體濾床反沖洗技術(shù)維持生物相的活性，從而形成一個(gè)高效穩(wěn)定的生物濾池[1][2]。該工藝具有處理負(fù)荷高、占地面積小及運(yùn)行平穩(wěn)等特性，因此在堿渣等高濃度污水的預(yù)處理中得到了良好的應(yīng)用[3][4]。

3.主要構(gòu)建筑物及設(shè)備

內(nèi)循環(huán)BAF工藝參數(shù)、規(guī)格以及主要構(gòu)建筑物、工藝設(shè)備分別見(jiàn)表2-表4。

表2 主要構(gòu)建筑物

表3 單間內(nèi)循環(huán)BAF反應(yīng)池工藝操作參數(shù)及設(shè)計(jì)規(guī)格

表4 主要工藝設(shè)備

序名稱(chēng) 數(shù)量 規(guī)格及主材號(hào)6承托層填料350 KH F-10承托層填料，堆密度1.3～ m31.5t/m3 7污水提升泵2臺(tái)流量200m3/h，揚(yáng)程20m，P=22KW （利舊）8內(nèi)循環(huán)BAF 2臺(tái)流量350m3/h，揚(yáng)程20 m，電機(jī)功率 反沖洗泵37 kW 9污泥泵2臺(tái)流量20 m3/h，揚(yáng)程30 m，電機(jī)功率 5.5 kW 10玻璃鋼抽風(fēng)2臺(tái)流量10000Nm3/h，全壓1600Pa，電機(jī)機(jī)功率11kW內(nèi)循環(huán)BAF 11反洗控制系1套M B T C系列成套控制系統(tǒng)統(tǒng)

三、改造后設(shè)施運(yùn)行效果

項(xiàng)目改造完成后，于2011年10月份開(kāi)始正式運(yùn)行階段。圖2、圖3及表5分別為2012年2月—2013年10月期間，內(nèi)循環(huán)BAF生化裝置進(jìn)、出水的CO D值月度統(tǒng)計(jì)情況。

圖2 運(yùn)行期間內(nèi)循環(huán)BAF裝置進(jìn)水COD情況

圖3 運(yùn)行期間內(nèi)循環(huán)BAF裝置出水COD情況

表5 內(nèi)循環(huán)BAF預(yù)處理裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)（2012年2月-2013年10月）

CO D去除率月平均值 % 68.9 59.3 64.3

從圖2中可以看到，經(jīng)過(guò)前端的水質(zhì)調(diào)節(jié)，內(nèi)循環(huán)BAF裝置進(jìn)水CO D相對(duì)平穩(wěn)，各月度進(jìn)水CO D平均值（平均值為2921mg/L）均滿(mǎn)足進(jìn)水設(shè)計(jì)指標(biāo)（CO D≤3500mg/L）。但同時(shí)，由于前端來(lái)水水質(zhì)較為惡劣，部分月份的內(nèi)循環(huán)BAF進(jìn)水CO D最高值仍接近4000mg/L。經(jīng)過(guò)內(nèi)循環(huán)BAF生化預(yù)處理后，CO D得到了大幅降解，各月度出水平均值CO D降至1042mg/L，CO D去除率平均值達(dá)64.3%。除2013年4月份出水CO D月平均值為1205mg/L外，其余各月份出水CO D平均值均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求（CO D≤1200mg/L）。經(jīng)計(jì)算，內(nèi)循環(huán)BAF裝置的CO D平均去除負(fù)荷為3.22kg/(m3.h)。污水經(jīng)過(guò)內(nèi)循環(huán)BAF裝置預(yù)處理后，水質(zhì)得到凈化及穩(wěn)定，且大大降低了其對(duì)后續(xù)處理工藝的沖擊，預(yù)處理出水可不經(jīng)稀釋直接進(jìn)入污水場(chǎng)后續(xù)生化處理裝置，從而確保了整套污水處理裝置的出水水質(zhì)及其正常運(yùn)行。經(jīng)測(cè)得，高濃度預(yù)處理項(xiàng)目改造完成后，最終MBR出水CO D保持在120mg/L以下。

四、工程投資和運(yùn)行費(fèi)用

本高濃度預(yù)處理改造工程處理規(guī)模為4800m3/d，工程總投資為2738萬(wàn)元，其中土建投資442萬(wàn)元，設(shè)備類(lèi)投資2046萬(wàn)元。項(xiàng)目新增能耗主要為電耗（新增運(yùn)行功率總計(jì)49.1千瓦時(shí)），另需反沖洗非凈化風(fēng)1400Nm3/天及藥劑（磷酸二氫鈉25kg/天）。其中，新增用電設(shè)備主要包括，2臺(tái)反沖洗泵（1用1備），2臺(tái)尾氣收集裝置的玻璃鋼抽風(fēng)機(jī)（1用1備），2臺(tái)污泥泵及照明及反沖洗自控系統(tǒng)。計(jì)算得項(xiàng)目新增直接運(yùn)行費(fèi)用為0.23元/噸，其中電費(fèi)按0.7元/千瓦時(shí)計(jì)，非凈化風(fēng)按0.15元/Nm3計(jì)，磷酸二氫鈉按2500元/噸計(jì)。

結(jié)論

通過(guò)增加污水調(diào)節(jié)罐以穩(wěn)定水質(zhì)水量，并在生化工藝段前增設(shè)內(nèi)循環(huán)BAF裝置進(jìn)行生化預(yù)處理等改造措施，將預(yù)處理出水CO D控制在1200mg/L以下，解決了惠州煉化公司原有高濃度污水處理設(shè)施存在的進(jìn)水濃度高、波動(dòng)大、生化處理系統(tǒng)易受沖擊等問(wèn)題。

內(nèi)循環(huán)BAF具有很強(qiáng)的處理能力，裝置運(yùn)行期間，污水CO D去除率可達(dá)64.3%，內(nèi)循環(huán)BAF裝置的CO D平均去除負(fù)荷為3.22kg/(m3.h)，大大降低了后續(xù)生化處理系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。

[1]武靜.石油化工行業(yè)高濃度堿渣污水預(yù)處理技術(shù)[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2007，19（3）：153-154.

[2]程麗華，陳建軍，張鈞正，等.新型生物氧化反應(yīng)器的技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用研究[J].廣東化工，2011，38（2）：68-70.

[3]陳建軍，唐新亮，張柯.內(nèi)循環(huán)BAF在高濃度含甲醛廢水預(yù)處理中的應(yīng)用研究[J].石油化工安全環(huán)保技術(shù)，2012，28（1）：58-60.

[4]陳怡，陳曉慧，王建，等.全生物氧化技術(shù)處理石化堿渣的中試研究[J].石油石化節(jié)能與減排，2013，3（3）：35-38.