石化儲罐區(qū)污水預(yù)處理技術(shù)及改進(jìn)探究

陳小林

摘要：國內(nèi)石化企業(yè)污水處理典型的工藝為：隔油 - 浮選 - 生化處理。治理程度達(dá)到二級處理，污水就可達(dá)標(biāo)排放。但裝置或單元的排污水中，含有特殊的物質(zhì)，如酸、堿、硫化物、有機(jī)物、懸浮物以及石油類等物質(zhì)，濃度超標(biāo)且變化頻繁，直接排入系統(tǒng)管網(wǎng)，不利于污染物的去除，并會造成治理不經(jīng)濟(jì)。對于儲運(yùn)罐區(qū)而言，儲罐的切水等工作在時間上、排放量上等都具有不確定性。因此，在罐區(qū)單元內(nèi)進(jìn)行污水的預(yù)處理，可為污水處理場穩(wěn)定生產(chǎn)、企業(yè)排放達(dá)標(biāo)創(chuàng)造有力的條件。

關(guān)鍵詞：石化企業(yè);儲罐區(qū);污水;預(yù)處理;改進(jìn)措施

石化企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污水有一部分來自儲運(yùn)系統(tǒng)的罐區(qū)，大多為儲罐切水與機(jī)泵冷卻水等。這部分污水部分污染物控制指標(biāo)超標(biāo)，未經(jīng)處理排入污水處理場會造成沖擊，生物處理裝置運(yùn)行不正常，為此有必要對儲運(yùn)罐區(qū)污水進(jìn)行預(yù)處理。儲運(yùn)系統(tǒng)的污水預(yù)處理各企業(yè)不盡相同，這就有必要從排污水的性質(zhì)、排放環(huán)境、處理方法等方面進(jìn)行全面分析，確定出有效的方式，使污水排放達(dá)標(biāo)。

1儲運(yùn)罐區(qū)的污水排放情況及要求

1.1儲運(yùn)罐區(qū)污水構(gòu)成與排污水量

石化企業(yè)儲運(yùn)罐區(qū)排污水主要是儲罐的切水、儲罐清洗用水、機(jī)泵區(qū)冷卻水。此外還有罐區(qū)圍堰內(nèi)初期雨水、機(jī)泵檢維修時管路、泵體內(nèi)置換排放水、罐區(qū)臨時檢修處理管路排放等。罐區(qū)排污現(xiàn)狀是：輕質(zhì)油品如汽柴、航煤、苯類及其中間原料儲罐都已實(shí)現(xiàn)了自動二次脫水技術(shù)，解決了儲罐切水大量帶油的問題。重質(zhì)油品如原油、渣油、油漿及其中間原料儲罐、掃線罐等由于其密度與水接近，凝點(diǎn)較高，自動脫水設(shè)施使用上不盡人意，而效果好的脫水設(shè)施因價格過高無法廣泛使用。因此此類儲罐的切水工作很多情況下仍為人工操作，隨之而來的是油品濃度較高的排污水進(jìn)入污水系統(tǒng)中。罐區(qū)排污水由生產(chǎn)污水、初期雨水、未可預(yù)見污水組成。儲罐切水為生產(chǎn)污水主要組成，它的排量大小源于上游來量，陸上油田來的原油含水量較大，經(jīng)由海運(yùn)進(jìn)口原油含水量較低。罐區(qū)初期雨水（即污染雨水）按照降水 5～10min（即 15～30mm 降水深度）水深與污染面積（一般為罐區(qū)圍堰內(nèi)地表面積）的乘積計算。機(jī)泵冷卻水（儲運(yùn)系統(tǒng)很少有）與儲罐清洗水及臨時檢修處置管線產(chǎn)生的排放物及污水按未預(yù)見污水量計算，即系統(tǒng)總排水量的 15%～20%。

1.2儲運(yùn)罐區(qū)排污要求與采用的預(yù)處理設(shè)施

《石油化工環(huán)保設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定：含污染物濃度較高的污水或影響集中處理效果的污水，應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理，經(jīng)過處理后的污水水質(zhì)應(yīng)滿足污水集中處理設(shè)施進(jìn)水要求。這就明確了儲運(yùn)罐區(qū)排放的濃度較高的污水必須進(jìn)行預(yù)處理，達(dá)標(biāo)后方可排入水處理系統(tǒng)管網(wǎng)中?！妒突そo水排水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》 中規(guī)定：裝置或單元的生產(chǎn)污水排入生產(chǎn)污水管網(wǎng)（下游有除油設(shè)施時），其主要污染物濃度應(yīng)符合：pH 值 6～9，石油類≤500mg·L-1，水溫≤40℃。同時全廠性污水處理場總進(jìn)水水質(zhì)要求為pH 值 6～9，石油類≤500mg·L-1，COD≤ 800mg·L-1，硫化物≤10mg·L-1，水溫≤40℃。作為儲罐區(qū)的污水預(yù)處理設(shè)施，目前儲運(yùn)系統(tǒng)有油水收集使用旋流分離器分離方式和采取設(shè)置隔油池方式。旋流分離器國內(nèi)產(chǎn)品使用效果不理想。為保證罐區(qū)污水處理滿足規(guī)范中規(guī)定的指標(biāo)，從經(jīng)濟(jì)性、資金投入、技術(shù)成熟可靠性角度考慮，裝置或單元通用的設(shè)置隔油池作為儲運(yùn)罐區(qū)污水預(yù)處理設(shè)施是最合適的。從污水處理場總進(jìn)水水質(zhì)控制指標(biāo)看，pH值可以由上游裝置直接控制，無需額外增設(shè)處理設(shè)施。硫化物在生化處理的構(gòu)筑物中大部分可除去，少部分在浮選過程除去。石油類里可浮油、分散油通過隔油池可以至少隔出 60% 以上，COD 通過隔油、浮選可去除 25%～30%。少量的乳化油和溶解油由生化處理完成。生化處理（曝氣）COD 去除率達(dá) 30%～85%，目前經(jīng)生化后COD 去除率達(dá) 95% 以上。浮選設(shè)施、生化處理設(shè)施在石化企業(yè)污水處理場中設(shè)置即可，無需多重設(shè)置，增加額外消耗。由此看出儲運(yùn)罐區(qū)只要控制外排污水的石油類、水溫兩項指標(biāo)就可以了，石油類的控制可以降低COD 值。使用隔油池作為儲運(yùn)罐區(qū)污水預(yù)處理的設(shè)施是完全適合的。

2儲運(yùn)污水預(yù)處理

2.1儲運(yùn)罐區(qū)污水處置設(shè)施確定

《石油化工污水處理設(shè)計規(guī)范》要求：油罐切水和清洗水在油品密度小于 0.95g·mL-1 時，采用二次自動脫水設(shè)施，油罐清洗水選用油水分離器除油。儲運(yùn)罐區(qū)輕質(zhì)油儲罐排出污水采用二次自動脫水即可完成。而原油、重質(zhì)油品油罐脫水仍用人工脫水。要達(dá)到排放指標(biāo)就需采用隔油池這種較為簡單的設(shè)施進(jìn)行油水的分離。石化企業(yè)儲運(yùn)罐區(qū)從地理位置看布置于企業(yè)邊緣地帶，集中統(tǒng)一。罐區(qū)的切水作業(yè)可以根據(jù)生產(chǎn)情況隨時機(jī)動調(diào)整切水時間，正常生產(chǎn)狀態(tài)下可以均衡或間斷排放污水。隔油池設(shè)置基本是多個罐區(qū)共用。石化企業(yè)儲運(yùn)罐區(qū)都設(shè)置預(yù)處理池設(shè)施，有的采用了旋流分離器設(shè)備，但國產(chǎn)設(shè)備使用效果不佳，故多數(shù)采用隔油池作為含油污水預(yù)處理設(shè)施。

2.2儲運(yùn)罐區(qū)排污系統(tǒng)設(shè)置

儲罐的切出水由罐區(qū)設(shè)置好的排污水管道靠重力流入隔油池。未可預(yù)見污水在排放前都可由臨時設(shè)施引入罐區(qū)、泵區(qū)的排污水管道中。初期雨水由明溝匯集流入罐區(qū)外雨水管道，經(jīng)管道上切換閥將初期雨水切入預(yù)處理站（隔油池）。這是罐區(qū)常規(guī)做法，但前期雨水靠人工控制，為保證雨水不帶油等因素，切入污水預(yù)處理站的初期雨水經(jīng)常是規(guī)定量的幾倍之多。同時罐區(qū)內(nèi)地面多數(shù)為覆土，排放雨水時大量泥沙被帶入排水管道及預(yù)處理站內(nèi)，給雨水、污水、預(yù)處理站運(yùn)行增添麻煩?；诖?，國內(nèi)新建石化企業(yè)已經(jīng)采取將罐區(qū)內(nèi)易產(chǎn)生污染的部位，如采樣口、排污口（中央排水口）、易泄露的閥門法蘭集中部位附近的投影區(qū)地面硬化并制成小圍堰，圍堰高度為 15～30mm（一般 5min 降雨深度大都在15～30mm 之間）。將此處的初期雨水收集直接引入污水管道中，不再進(jìn)入雨水系統(tǒng)。這對于多雨的南方石化企業(yè)非常有效。

2.3儲罐區(qū)污水預(yù)處理站

從儲罐脫水檢測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，原油罐區(qū)、重質(zhì)油儲罐區(qū)及一些輕質(zhì)油品罐區(qū)的排水含油值> 2000 mg·L-1，遠(yuǎn)超單元排放標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，儲罐區(qū)污水預(yù)處理站設(shè)置是必不可少的。從作為預(yù)處理的隔油池結(jié)構(gòu)分析，石化企業(yè)中平流式隔油池（API）的運(yùn)用已是日臻成熟。平板式（PPI）隔油池、波紋斜板式（CPI）隔油池除油效果相比較更好，最高除油率可達(dá) 80% 以上，但設(shè)備維護(hù)等方面較為復(fù)雜，費(fèi)效比不佳。

從分離油品分析，罐區(qū)排出污水中大部分為可浮油、分散油，乳化油和溶解油含量極少。對于粒徑較小的乳化油（10μm 以內(nèi)）和溶解油，作為罐區(qū)污水預(yù)處理裝置無需增加大量的設(shè)施，由企業(yè)總污水處理場進(jìn)行浮選、生化處理即可。儲運(yùn)罐區(qū)污水預(yù)處理隔油池作用是對排出污水形成的油膜或油層進(jìn)行初步處理。從經(jīng)濟(jì)性、效果滿足程度、操作性、維護(hù)等方面考慮，儲運(yùn)罐區(qū)污水預(yù)處理設(shè)施采用自然上浮油原理的平流式隔油池是最佳選擇。儲運(yùn)罐區(qū)預(yù)處理站隔油池結(jié)構(gòu)功能的要求如下：1）平流式隔油池要求污水停留時間 1.5～2h，暴雨停留時間不小于 40min，罐區(qū)隔油池要嚴(yán)格保證有效容積。同時可對儲罐內(nèi)易泄漏部位設(shè)置小圍堰并接入污水管道。對于外浮頂儲罐中央排水管出口設(shè)置兩道并聯(lián)閥，實(shí)現(xiàn)浮頂表面在出現(xiàn)雨水集聚時可將水切入雨水系統(tǒng)，一旦發(fā)生浮頂見油時可切入排污水系統(tǒng)的相互切換功能。這樣可滿足規(guī)范要求，并能做到暴雨停留時間優(yōu)于規(guī)范要求。2）隔油池的進(jìn)水水平流速、單格池長寬比、有效水深嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范要求。3）儲罐的沉降、切水操作有效避免了大量油泥排入隔油池;罐區(qū)、泵區(qū)易泄漏部位設(shè)置硬化地面的小圍堰，有效防止罐區(qū)圍堰內(nèi)泥沙進(jìn)入隔油池。另外儲運(yùn)罐區(qū)隔油池可以通過合理調(diào)度實(shí)現(xiàn)間斷運(yùn)行，為清理隔油池提供有效的時間保證。必要時還可采取跨接方法暫時將隔油池切出運(yùn)行。這樣就無需設(shè)置刮泥機(jī)，池底不必設(shè)排泥口，減少了隔油池底部滲漏的可能。

4）隔油池集油收集方式的選用。隔油池集油管設(shè)置要求：管徑 φ200～300mm，中心線在水位下60mm，距池頂超500mm。這一裝置是為了收集污油。但對于儲運(yùn)罐區(qū)排放污油的回收，在運(yùn)行時容易因油品粘度增加溫度降低而凝固堵塞收集管。解決方法是在集油管所在油層內(nèi)設(shè)加熱管。這不利于安全生產(chǎn)，因儲運(yùn)罐區(qū)污水處理隔油池運(yùn)行為間斷運(yùn)行，容易引起超溫情況。

采用在隔油池分離段增加污油收集池的方案適合儲運(yùn)系統(tǒng)隔油池污油回收。污油收集池與隔油池分離段接觸處原設(shè)置集油管處開設(shè)溢油口，并通過堰門來調(diào)節(jié)溢油口開度大小，這就解決了集油管因管內(nèi)污油凝結(jié)失效，避免安裝刮油機(jī)。對于油面的油膜厚度要時時監(jiān)測，油層厚度控制在30mm 以內(nèi)。隔油池可分為進(jìn)水段、分離段、出水段。進(jìn)水段入口要浸沒入池，保持有效水深（2m）之下 1m，降低水流對液面油層的攪動。另外罐區(qū)排水間斷，隔油池進(jìn)出管設(shè)置水封井。在分離段設(shè)置污油收集池，收集分離池水面浮油。溢油口開口高度不能高于隔板B 的高度，這與采用集油管收集浮油的設(shè)置有不同。

鑒于浮油密度是不斷變化的，雖然變化不大但計算上無法明確給出溢油口高度定值，因此可將隔板 B 高度確定為（按照油層厚度不超 30mm 計）高于溢油口 50～300mm。溢油口可設(shè)置幾個，并安裝調(diào)節(jié)堰門，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行高度調(diào)節(jié)或隔絕。油層厚度監(jiān)測。隔油池分離段內(nèi)油層要保持較薄的狀態(tài)，可減少油品凝結(jié)掛壁等情況，減少加熱設(shè)施使用，利于安全運(yùn)行。油層厚度測量目前有多種技術(shù)，其中 GE 公司采用的微波原理測量油膜厚度的監(jiān)測設(shè)施極為精確，且具有防油品凝結(jié)功能。

參考文獻(xiàn)：

[1]蒲君，秦軍委，李麗 .“老三套”污水處理工藝內(nèi)部分流處理方法探析 [J]. 山東化工，2014，43（6）：176-179.