內(nèi)循環(huán)BAF技術(shù)處理堿渣工程應(yīng)用

李明達，王建

（1.中國石油天然氣股份有限公司煉油與化工分公司，北京100000；2.中國石油蘭州石化公司，甘肅蘭州730063）

內(nèi)循環(huán)BAF技術(shù)處理堿渣工程應(yīng)用

李明達1，王建2

（1.中國石油天然氣股份有限公司煉油與化工分公司，北京100000；2.中國石油蘭州石化公司，甘肅蘭州730063）

中石油蘭州石化公司堿渣裝置采用內(nèi)循環(huán)BAF生物處理技術(shù)預(yù)處理堿渣。整套系統(tǒng)能夠滿足蘭州石化廠現(xiàn)有堿渣處理量的需求，解決了該廠堿渣處理難題。對內(nèi)循環(huán)BAF反沖洗沉淀池進行及時清淤，能夠改善反沖洗給水水質(zhì)、提升反沖洗系統(tǒng)的效率，進而有助于提高內(nèi)循環(huán)BAF的出水效果。在出水水質(zhì)滿足設(shè)計要求的前提下，當(dāng)前9組（共12組）內(nèi)循環(huán)BAF池運轉(zhuǎn)對堿渣的處理量可達到8.3m3/h，核算運行成本為38元/t。

內(nèi)循環(huán)BAF；堿渣；硫化物；沉淀池；反沖洗

中石油蘭州石化公司是目前我國西部地區(qū)最大的煉油化工企業(yè)，擁有年產(chǎn)1 050萬t原油一次加工能力和70萬t乙烯生產(chǎn)能力。煉油堿渣廢水是石油煉制過程中油品堿洗精制時產(chǎn)生的強堿性高濃度有機廢水，其含有大量的硫化物、硫醇、酚類、石油類和環(huán)烷酸等有毒有害污染物，呈黑褐色并帶有惡臭。其COD、硫化物和酚類污染物的排放量高達煉油廠污染物排放總量的40%~50%〔1-3〕，是煉化企業(yè)重點處理和管控對象。

煉油堿渣處理一直是困擾我國煉化企業(yè)的一個難題。利用濕式氧化法在較高的溫度和壓強條件下對堿渣廢水進行濕式氧化處理能夠取得較好的處理效果，該技術(shù)在日本、歐美等國家應(yīng)用較為廣泛〔4-6〕。但由于濕式氧化法對設(shè)備的要求較高，且投資和運行成本較大，國內(nèi)實際應(yīng)用較少。目前，國內(nèi)煉化企業(yè)對堿渣廢水主要采用二氧化碳或硫酸進行中和，而后進入含油污水處理系統(tǒng)進行常規(guī)處理〔7-10〕，難以達到理想的處理效果。隨著國家和地方政府對環(huán)保要求的日益提高，如何實現(xiàn)煉油堿渣的經(jīng)濟、高效處理已成為各煉化企業(yè)亟待解決的問題之一。

中石油蘭州石化公司采用內(nèi)循環(huán)曝氣生物濾池（簡稱內(nèi)循環(huán)BAF）全生物氧化技術(shù)對煉油堿渣進行預(yù)處理，以達到后續(xù)污水處理系統(tǒng)的進水水質(zhì)要求，后經(jīng)處理排放至綜合污水處理廠。該套處理系統(tǒng)于2013年12月建成投產(chǎn)，其中2015年共處理堿渣35 888 t，包括小乙烯堿渣13 153 t和大乙烯堿渣22 735 t；2014年共處理堿渣292 65 t，包括小乙烯堿渣10 001 t、大乙烯堿渣18 692 t、煉油廠堿渣

572 t。經(jīng)過2年多時間的穩(wěn)定運行，取得了良好的處理效果，達到了設(shè)計要求。

1 內(nèi)循環(huán)BAF工作原理介紹

內(nèi)循環(huán)BAF是一種新型的好氧生物水處理技術(shù)〔11-12〕，其裝置如圖1所示。

圖1 內(nèi)循環(huán)BAF裝置

通過改進填料性能，并采用新型隔離曝氣模式，在生物濾池內(nèi)部構(gòu)建一個大流量內(nèi)循環(huán)水流。首先，污水經(jīng)曝氣區(qū)充氧和提升后，從回流導(dǎo)管流向填料床底部，然后上升流過填料床，此過程中污染物將被附著在多孔填料表面上的微生物氧化降解；其次，廢水流出填料床后再經(jīng)反應(yīng)器上部的回流窗返回曝氣區(qū)，進行再次充氧和提升，如此循環(huán)反復(fù)，廢水經(jīng)過多次充氧提升—生化降解—充氧提升—生物降解，最終達到凈化。內(nèi)循環(huán)BAF將生物處理和過濾兩種過程集合在同一單元中完成，具有負荷率高、處理效果好、占地面積小等優(yōu)點〔13〕。

2 內(nèi)循環(huán)BAF工藝流程

2.1 堿渣水質(zhì)情況

中石油蘭州石化公司大乙烯堿渣的平均COD為28 865mg/L；小乙烯堿渣的平均COD為18 536 mg/L，硫化物質(zhì)量濃度為9 401.9mg/L；煉油廠堿渣的平均COD為54 892mg/L，硫化物質(zhì)量濃度為636.7mg/L。

所采用內(nèi)循環(huán)BAF處理系統(tǒng)的設(shè)計水質(zhì)指標(biāo)如表1所示。

表1 堿渣水質(zhì)指標(biāo)

要求經(jīng)處理后出水水質(zhì)達到COD≤1000mg/L、硫化物≤20mg/L、油類≤25mg/L、TDS≤20mg/L，以滿足后續(xù)污水處理系統(tǒng)的進水水質(zhì)要求，最終經(jīng)處理后排放至綜合污水處理廠。

2.2 內(nèi)循環(huán)BAF工藝流程及重要工段參數(shù)

中石油蘭州石化公司采用的內(nèi)循環(huán)BAF工藝流程如圖2所示。

圖2 BAF工藝流程

生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大、小乙烯堿渣經(jīng)過各自黃油預(yù)處理裝置后輸送至乙烯堿渣儲罐（有效容積均為1 000m3），煉油堿渣經(jīng)槽車運送至煉油堿渣儲罐（有效容積50m3，2座）。然后上述堿渣分別經(jīng)過泵提升進入混合堿渣罐（有效容積為5000m3），堿渣平均調(diào)節(jié)時間為180h（按約60%實際運行容積計算）。

將調(diào)和后的堿渣和稀釋水按比例（1∶3~1∶5）混合注入廢水緩沖池，并采用硫酸中和至偏堿性（pH 7.5～10.0）。通過加入磷酸鹽和銨鹽來調(diào)節(jié)污水的營養(yǎng)配比，維持生化進水的C、N、P的比例。磷的補充比例按質(zhì)量比CODCr∶P=（300～500）∶1進行，每噸堿渣投加磷酸鹽（以NaH2PO4計）0.67 kg/t，以保證微生物的生長需要。

調(diào)節(jié)營養(yǎng)配比后的堿渣廢水進入內(nèi)循環(huán)BAF處理單元，通過生物處理完成有機物的去除和硫化物的氧化。內(nèi)循環(huán)BAF生物填料體積為2 400m3，分為12間，每間200m3，分為兩格，每間反應(yīng)池可以單獨進行反沖洗。單間反應(yīng)池尺寸14 300 mm× 6 800mm×5 000 mm，填料容積200m3，填料面積80m2，填料層高2.50m，單池曝氣量12m3/min，單池每次反沖洗風(fēng)量230m3。曝氣需求總量為144m3/min，壓強60 kPa，采用3臺離心風(fēng)機（100 m3/min）曝氣（2用1備）。

內(nèi)循環(huán)BAF需定期反沖洗以排除填料床內(nèi)生長的過量微生物，防止由于生物量過多而影響生物床的循環(huán)通量和氧傳遞的速率。內(nèi)循環(huán)反沖洗采用的是定期脈沖式反沖洗，反沖洗周期約為3 d，反沖洗按每間內(nèi)循環(huán)BAF池依次進行，每天反沖洗4

間。反沖洗采用氣水聯(lián)動操作和自動控制系統(tǒng)，每次歷時1 h（0.5 h反沖洗和0.5 h恢復(fù)期），每次排出反沖洗泥水混合液200m3，排放速度為350m3/h。反沖洗排放的泥水混合液自流進入反沖洗沉淀池進行沉淀，沉淀池出水用作反沖洗水循環(huán)漂洗生物填料床，在不影響系統(tǒng)水力學(xué)平衡的前提下，達到生物床排泥的目的。內(nèi)循環(huán)BAF出水集水池在沉淀池排泥時為沉淀池補給反沖洗用水，以確保有足夠的反沖洗水。

3 運行效果分析

3.1 啟動期水質(zhì)數(shù)據(jù)分析

對內(nèi)循環(huán)BAF完成污泥接種后，逐步提升堿渣的進水量。在提量運行過程中，稀釋水量為25~30 m3/h，堿渣進水量逐漸由4.4m3/h逐漸增大到8.3m3/h。期內(nèi)循環(huán)BAF進出水的COD、硫化物數(shù)據(jù)統(tǒng)計情況如表2所示。

表2 內(nèi)循環(huán)BAF啟動期進出水COD、硫化物變化情況

由表2可知，啟動期間堿渣處理系統(tǒng)運行狀況比較穩(wěn)定，進水COD的變化對內(nèi)循環(huán)BAF出水水質(zhì)造成的影響較小，同時內(nèi)循環(huán)BAF對硫化物的氧化去除具有顯著的優(yōu)越性。

3.2 穩(wěn)定運行期水質(zhì)數(shù)據(jù)分析

2016年4月至2016年6月中石油蘭州石化公司內(nèi)循環(huán)BAF處理系統(tǒng)進出水COD、硫化物數(shù)據(jù)統(tǒng)計情況如表3所示。

表3 內(nèi)循環(huán)BAF穩(wěn)定期進出水COD、硫化物變化情況

由表3可知，內(nèi)循環(huán)BAF對堿渣廢水COD的去除效果總體較為穩(wěn)定。在硫化物的去除方面，穩(wěn)定運行期間保持著99%以上的平均去除率。此外，在目前9組（共12組）內(nèi)循環(huán)BAF池運轉(zhuǎn)的條件下，堿渣處理量可達到8.3m3/h，出水指標(biāo)均能夠達到設(shè)計要求。

3.3 運行經(jīng)驗

實際運行管理過程中發(fā)現(xiàn)，內(nèi)循環(huán)BAF沉淀池排泥不及時，會導(dǎo)致污泥沉積時間長，引發(fā)排泥困難和污泥上浮問題。沉淀池一旦出現(xiàn)浮泥問題，將會導(dǎo)致反洗水的水質(zhì)惡化，引發(fā)內(nèi)循環(huán)BAF系統(tǒng)反沖洗效率下降，最終影響內(nèi)循環(huán)BAF出水水質(zhì)。因此，應(yīng)加強沉淀池的污泥排放管理，確保沉淀區(qū)污泥能夠及時排除。此外，堿渣處理系統(tǒng)管線腐蝕較為嚴重，特別是出水管線，推測是由于硫化物降解產(chǎn)生酸化現(xiàn)象引發(fā)。建議出水管線可優(yōu)先選擇不銹鋼管線或高強度的塑料管道。此外，需要提高管理人員的操作水平和責(zé)任意識，應(yīng)對系統(tǒng)的曝氣狀況、反沖洗情況、污泥沉降性能等做好監(jiān)測和記錄，及時發(fā)現(xiàn)問題并及時處理，保證處理系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。

2年多的實際運行結(jié)果表明，中石油蘭州石化公司內(nèi)循環(huán)BAF處理系統(tǒng)對堿渣廢水COD的平均去除率可達到81.73%，對硫化物的平均去除率可達到99%以上，處理效果達到設(shè)計目標(biāo)，滿足了中石油蘭州石化公司當(dāng)前堿渣處理量的需求。本工程運行費用主要包括濃硫酸、磷鹽藥劑費和電費，1 t堿渣的處理成本核算為38元。

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Engineering application of internalcirculating BAF technology to the pretreatmentofalkaline residue

LiMingda1，Wang Jian2
（1.Refiningand Chemical Engineering Branch Department，PetroChina Co.，Ltd.，Beijing100000，China；2.PetroChina Lanzhou PetrochemicalCo.，Lanzhou 730063，China）

Internalcirculating BAFbiologicaloxidation technology hasbeen used in the alkaline residueequipment in PetroChina Lanzhou Petrochemical Co.for the pretreatmentof alkaline residue.The whole system is capable for meeting the requirement for the presentalkaline residue treatment capacity in Lanzhou Petrochemical Plant.Thus，the problems in alkaline residue treatment in thatplanthasnow been solved.The discharge ofsludge from the flushing sedimentation tank in time is very helpful for improving the quality of backwashingwater supply，upgrading the efficiency of the backwashing system，and，furthermore，upgrading the effluenteffectof internal circulating BAF.On the premise that the effluentwater qualitymeets the designed requirements，the alkaline residue treatment capacity by the operation of the first9 groups（12 groups altogether）of internal circulating BAF tank can reach 8.3 m3/h，whoseaccounting costisCNY38 per ton.

internal circulating BAF；alkaline residue；sulfide；sedimentation tank；backwashing

X703.1

A

1005-829X（2016）11-0109-03

李明達（1959—），高工。電話：13801247855，E-mail：limingda@petrochina.com.cn。

2016-09-28（修改稿）