典型石化廢水處理工藝優(yōu)化研究

孫理密，唐　震，朱　麗，劉珊珊

（1.山東建筑大學(xué)環(huán)保工程設(shè)備中心，山東濟(jì)南250014；2.山東省環(huán)境科學(xué)研究院環(huán)境工程有限公司，山東濟(jì)南250014；3.山東建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院，山東濟(jì)南250101）

典型石化廢水處理工藝優(yōu)化研究

孫理密1，唐震2，朱麗3，劉珊珊3

（1.山東建筑大學(xué)環(huán)保工程設(shè)備中心，山東濟(jì)南250014；2.山東省環(huán)境科學(xué)研究院環(huán)境工程有限公司，山東濟(jì)南250014；3.山東建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院，山東濟(jì)南250101）

針對山東某石化公司廢水處理的特點(diǎn)及處理系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀，以節(jié)能減排為目標(biāo)，提出了3個(gè)工藝優(yōu)化方案，并以方案實(shí)施前后的實(shí)際運(yùn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)評價(jià)了優(yōu)化方案的實(shí)施效果。結(jié)果表明，污水廠優(yōu)化方案實(shí)施后噸水處理電耗僅為實(shí)施前的23.4%，同時(shí)不再消耗地表原水和淀粉，出水酚濃度實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)。

石油化工廢水；工藝優(yōu)化方案；實(shí)施；評價(jià)

石油化工廢水具有廢水水量大、污染物成分復(fù)雜、含有較多難降解有機(jī)污染物、可生化性差等特點(diǎn)〔1〕；據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，石化廢水的排放量已經(jīng)占到整個(gè)工業(yè)污水排放總量的10%以上，廢水中有機(jī)酸、醇、胺、酚等有機(jī)物以及硫化物、氮、磷等無機(jī)物，直接排放或不達(dá)標(biāo)排放均會對水體造成嚴(yán)重污染，必須嚴(yán)格控制向環(huán)境的排放〔2〕。目前石化廢水處理雖然開始重視廢水污染物源頭的削減，但仍主要依靠末端控制來減少對環(huán)境的不利影響〔3〕，現(xiàn)實(shí)中運(yùn)行的石化廢水處理設(shè)施多采用“老三套”隔油、浮選、生化的工藝，噸廢水處理成本較高，給企業(yè)帶來沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)〔4〕。因此，對石化廢水處理工藝進(jìn)行優(yōu)化改造，實(shí)施節(jié)能減排、減少運(yùn)營成本是十分必要的。

針對山東某石化公司的典型石化廢水處理所存在的問題，提出以節(jié)能降耗為目標(biāo)的優(yōu)化方案，為石化行業(yè)廢水處理的清潔生產(chǎn)提供一定的借鑒。

1　山東某石化公司廢水處理簡介

山東某石化公司是一家以石油化工為主業(yè)，集石油煉制與后續(xù)加工為一體的大型民營企業(yè)，為中國化工500強(qiáng)企業(yè)。2012年公司年加工原油87.33萬t，主要產(chǎn)品有瀝青、加氫柴油、汽油、液化氣、石油焦、石腦油、丙烯等石油制品。

2013年公司廢水總產(chǎn)生量為914 779 t/a，其中工業(yè)廢水產(chǎn)生量為901 347 t/a，污染物產(chǎn)生量分別為：COD 772.89 t/a，石油類63.61 t/a，揮發(fā)酚48.48 t/a，硫化物為38.54 t/a。各車間生產(chǎn)廢水就地預(yù)處理后回收有價(jià)值物料后均排放至污水處理廠集中處理。污水處理廠包括石化廢水預(yù)處理系統(tǒng)、綜合污水處理系統(tǒng)和深度處理系統(tǒng)。其中綜合處理系統(tǒng)除接納石化預(yù)處理系統(tǒng)的出水外，還有石化公司的生活污水以及鄰近造紙企業(yè)（沒有制漿工藝）的造紙白水，水量占綜合處理水量的33%。

石化廢水預(yù)處理工藝為：石化廢水→調(diào)節(jié)→隔油→氣浮→厭氧→好氧→沉淀→出水。

綜合和深度處理工藝：混合廢水→旋流沉砂→水解酸化→曝氣→沉淀→混凝→臭氧氧化→生物接觸氧化→過濾→出水。

2　處理系統(tǒng)存在的主要問題識別

工藝優(yōu)化以節(jié)能減排為目標(biāo)，通過對各單元的物耗、能耗水平分析，找出物耗、能耗高，優(yōu)化潛力大的環(huán)節(jié)。各子系統(tǒng)的物耗、能耗和水量、水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果如表1所示。

表1　　各單元物耗、能耗和出水水質(zhì)情況統(tǒng)計(jì)

根據(jù)表1數(shù)據(jù)，識別出各處理系統(tǒng)存在的問題，匯總?cè)缦拢?/p>

（1）物耗和能耗最大的是石化預(yù)處理系統(tǒng)，分別占整個(gè)污水廠藥劑與碳源消耗的80.7%和能耗的58.2%，所以節(jié)能的重點(diǎn)在石化預(yù)處理系統(tǒng)，同時(shí)出水酚質(zhì)量濃度較高，達(dá)到64.97 mg/L，不能滿足綜合處理系統(tǒng)要求酚質(zhì)量濃度≤10 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)，最終導(dǎo)致深度處理出水酚超標(biāo)11倍（排放標(biāo)準(zhǔn)0.5 mg/L）。

（2）水資源消耗占比最大的是綜合處理系統(tǒng)，消耗的是地表原水（引自黃河），主要目的是用以應(yīng)急稀釋水質(zhì)較差的進(jìn)水，以滿足工藝進(jìn)水水質(zhì)要求，2013年消耗地表原水62萬m3。

3　工藝優(yōu)化方案

根據(jù)現(xiàn)有工藝運(yùn)行中的問題，優(yōu)化方案的重點(diǎn)是石化預(yù)處理系統(tǒng)和綜合處理系統(tǒng)，進(jìn)而針對每一處理系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行深入分析，提出優(yōu)化的關(guān)鍵技術(shù)方案。

3.1優(yōu)化應(yīng)急補(bǔ)水方案

綜合處理系統(tǒng)接收多股廢水，水質(zhì)波動(dòng)較大。當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)較差時(shí)，需要用地表水進(jìn)行稀釋以避免對后續(xù)生化構(gòu)筑物的沖擊。優(yōu)化方案為以深度處理濾池反沖洗出水替代地表原水對進(jìn)水進(jìn)行稀釋，節(jié)約地表原水62萬m3/a，減少水資源費(fèi)62萬元/a，需要投資費(fèi)用為0。

3.2優(yōu)化石化預(yù)處理缺氧池碳源方案

利用石化車間產(chǎn)生的廢甲醇替代外購淀粉作為缺氧池反硝化外加碳源，每月替代淀粉用量3.0 t。節(jié)約淀粉購置費(fèi)12萬元/a，需要投資費(fèi)用為0。

3.3石化預(yù)處理曝氣池生物增效方案

由于煉制原油的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，摻進(jìn)一定比例渣油，使廢水中酚濃度大大增加，導(dǎo)致石化預(yù)處理生化池?zé)o法將高濃度的酚降至綜合處理系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)要求，因此曝氣池引入韓國產(chǎn)的FK耐酚菌種進(jìn)行生物增效，投加量為0.7 t，提高除酚能力，減少后續(xù)系統(tǒng)曝氣電耗35萬kW·h，節(jié)約曝氣能耗費(fèi)用為26萬元/a，需要投資費(fèi)用為55萬元。

3.4綜合處理廠曝氣系統(tǒng)改造方案

以射流曝氣方式代替原旋混曝氣模式，曝氣裝置更換為低能耗的LIMPIO曝氣管，減少能耗30萬kW·h/a，節(jié)約電費(fèi) 22.5萬元/a，需要投資費(fèi)用為133萬元。

4　優(yōu)化方案實(shí)施效果評價(jià)

4.1石化曝氣池引入FK耐酚菌種的效果

石化曝氣池投加FK菌種運(yùn)行正常后，于2013 年11月20日～11月30日，隔日取樣監(jiān)測進(jìn)出水的COD和揮發(fā)酚濃度，工程驗(yàn)收監(jiān)測結(jié)果如表2所示。

表2　　投加FK菌種的處理效果統(tǒng)計(jì)

由表2可見，當(dāng)進(jìn)水COD≤5 000 mg/L和揮發(fā)酚≤1 000 mg/L條件下，投加FK耐酚菌種后，出水COD低于500 mg/L，酚質(zhì)量濃度均低于10 mg/L，去除率均在90%以上，保證了深度處理出水酚濃度達(dá)標(biāo)，而投加前的酚去除率為60%～70%。同時(shí)，設(shè)施處理能力由100 m3/h提高到150 m3/h，除酚能力不受影響，這表明裝置的處理能力提高了1.5倍，可以承受較大的水力負(fù)荷沖擊。

4.2綜合處理系統(tǒng)曝氣系統(tǒng)改造的效果

企業(yè)2013年4月～6月（方案實(shí)施前）和2013 年10月～12月（方案實(shí)施后）監(jiān)測統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表3所示。

表3　　優(yōu)化方案實(shí)施前后的COD和NH3-N去除效果

由表3可見，方案實(shí)施后，氨氮的去除率提高較為顯著，達(dá)到6.8%～13.7%，COD去除率提高幅度范圍為4.3%～10.4%。

4.3優(yōu)化方案實(shí)施效果總體評價(jià)

方案實(shí)施前后的能耗對比如表4所示。

表4　　方案實(shí)施前后的能耗比對

由表4可見，優(yōu)化方案于2013年7月～9月實(shí)施后，污水廠電耗大幅度減少，應(yīng)急補(bǔ)水不再消耗地表原水，外加碳源以廢甲醇代替淀粉，經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益可觀。方案實(shí)施后噸水處理電耗僅為實(shí)施前的23.4%。

5　結(jié)語

通過工藝優(yōu)化及方案實(shí)施，該石化公司污水處理廠能耗大幅度降低，不再消耗地表水和外購淀粉作為補(bǔ)充碳源，同時(shí)石化預(yù)處理系統(tǒng)的處理能力提高了1.5倍，深度處理出水酚濃度達(dá)標(biāo)，每年可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用130萬元，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、節(jié)水、減排的目標(biāo)，經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益可觀。

［1］殷永泉，鄧興彥，劉瑞輝，等.石油化工廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展［J］.環(huán)境污染與防治，2006，28（5）：356-359.

［2］張超，李本.石油化工污水處理技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢［J］.工業(yè)用水與廢水，2011，42（4）：6-11.

［3］卜淑君.石油化工企業(yè)清潔生產(chǎn)措施分析［J］.石油化工安全環(huán)保技術(shù)，2010，26（6）：1-2.

［4］劉繼鳳.石化廢水深度處理回用工藝設(shè)計(jì)［J］.環(huán)境科學(xué)與管理，2007，32（3）：131-132.

Study on the optimization of treatment process of typical petrochemical wastewater

Sun Limi1，Tang Zhen2，Zhu Li3，Liu Shanshan3
（1.Environmental Engineering Equipment Center，Shandong Jianzhu University，Ji'nan 250014，China；2.Environmental Engineering Co.，Ltd.of Environmental Science Academy in Shandong Province，Ji'nan 250014，China；3.School of Municipal and Environmental Engineering，Shandong Jianzhu University，Ji'nan 250101，China）

In the light of the characteristics of the wastewater treatment of a petrochemical company in Shandong，and the running status of its treatment system，three schemes have been proposed，taking energy-saving and emissionreduction as its target.The implement effects of the optimized project are evaluated by the monitoring data of actual operation before and after the scheme implementation.The results show that after the scheme is carried out，the electricity consumption per ton is only 23.4%of that before the implementation scheme.In addition，it no longer consumes surface raw water and starch，and the standard of effluent phenol concentration is achieved.

petrochemical wastewater；process optimization scheme；implementation；evaluation

X703

B

1005-829X（2016）01-0106-03

孫理密（1970—），本科，工程師。E-mail：237811912@ qq.com。通訊聯(lián)系人：朱麗，博士，副教授。E-mail：525932901@qq.com。

2015-11-27（修改稿）