微/納米氣浮技術(shù)處理石化污水的試驗

劉偉，柏小濤，白小春，劉錦芳

（陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司榆林煉油廠，陜西靖邊718500）

工業(yè)污水排放對流域環(huán)境及居民健康造成嚴(yán)重影響，其中煉化行業(yè)廢水對生態(tài)環(huán)境的危害更為嚴(yán)重。煉化廢水所含污染物質(zhì)種類多、毒性大，處理難度大，常規(guī)生化處理出水難以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)［1～3］。2015年前，中國大部分地區(qū)煉化企業(yè)在執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-1996，但隨著《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB31570-2015的頒布，煉化行業(yè)勢必升級改造以確保排放合格。

某煉油廠污水處理廠為確保污水排放滿足新標(biāo)準(zhǔn)要求，在升級改造前采用微/納米氣浮技術(shù)進(jìn)行技術(shù)試驗，為微/納米技術(shù)引用提供應(yīng)用數(shù)據(jù)。根據(jù)試驗結(jié)果，該廠于2019年對污水預(yù)處理單元應(yīng)用微/納米技術(shù)進(jìn)行升級改造，達(dá)到預(yù)期結(jié)果。

1 試驗裝置概況

某煉油廠300 m3/h污水處理裝置由某環(huán)?？萍加邢薰驹O(shè)計，原設(shè)計采用當(dāng)時國內(nèi)外新工藝、新設(shè)備、新材料，滿足安全、衛(wèi)生、節(jié)能、環(huán)保要求。主要包括：格柵、調(diào)節(jié)罐、隔油、1級氣?。–AF）、2級氣浮、生物膜法、生化厭氧、生化好氧、沉淀、BAF等生產(chǎn)工藝流程。

經(jīng)裝置處理后的污水達(dá)到國家GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》2類1級標(biāo)準(zhǔn)后部分排入城市污水管網(wǎng)，部分廠內(nèi)回用。該裝置1級氣浮為渦凹?xì)飧∠到y(tǒng)，2級氣浮為溶氣氣浮。其渦凹?xì)飧∠到y(tǒng)具有充氣量高、自動內(nèi)回流、不設(shè)回流泵、能耗低等特點(diǎn)，污水經(jīng)該設(shè)備處理后自流進(jìn)2級氣浮，裝置采用部分污水回流溶氣氣浮，氣浮藥劑混凝劑采用聚合氯化鋁鐵，絮凝劑采用聚丙烯酰胺，利用加藥裝置通過隔膜計量泵進(jìn)行投加，級混合機(jī)械攪拌反應(yīng)進(jìn)入分離段，污水中細(xì)分散油和部分乳化油得到進(jìn)一步去除，使其出水含油量≤20 mg/L。300 m3/h污水處理裝置工藝流程見圖1。

圖1 污水處理裝置工藝流程

2 試驗背景

污水處理廠自投運(yùn)以來，各單元設(shè)施運(yùn)行正常，處理后污水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）2類1級排放標(biāo)準(zhǔn)。

2017年7月1日《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31570-2015）頒布，污水處理廠需執(zhí)行新標(biāo)準(zhǔn)，其COD、氨氮等各項指標(biāo)均嚴(yán)于現(xiàn)執(zhí)行排放限值，同時2017年榆林煉油廠關(guān)聯(lián)單位油煤新技術(shù)開發(fā)項目裝置正常投入運(yùn)行，其裝置排放的污水設(shè)計依托300 m3/h污水廠處理。

因排放污水COD、氨氮等污染物含量高，導(dǎo)致污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)超出原設(shè)計指標(biāo)，對污水處理廠的平穩(wěn)運(yùn)行造成不利影響，最終排污水難以滿足新的石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。

新舊標(biāo)準(zhǔn)主要控制指標(biāo)部分對比見表1。

表1 新舊標(biāo)準(zhǔn)主要控制指標(biāo)對比/（mg·L-1）

新標(biāo)準(zhǔn)對污水處理過程的要求更高，排放控制指標(biāo)更苛刻。油煤新技術(shù)項目投用前后污水進(jìn)水水質(zhì)變化情況見表2。

由表2統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出，油煤公司投用后污水進(jìn)水水質(zhì)COD、氨氮含量發(fā)生變化，并超原設(shè)計控制指標(biāo)，對污水達(dá)標(biāo)排放帶來沖擊，特別是滿足新標(biāo)準(zhǔn)的排放標(biāo)準(zhǔn)帶來困難，需進(jìn)行技術(shù)改造。

表2 油煤新技術(shù)投用前后的進(jìn)水水質(zhì)對比/（mg·L-1）

針對以上問題，為確保煉化混合污水達(dá)標(biāo)排放，必須進(jìn)行技術(shù)改造。為確保生化池進(jìn)水水質(zhì)合格，充分掌握相關(guān)污水處理技術(shù)工藝，2017年12月至2018年1月，應(yīng)用微/納米汽浮進(jìn)行了現(xiàn)場中試試驗，比較“微/納米氣浮”和“渦凹—溶氣”2級氣浮的處理效果。

3 微/納米汽浮試驗

微/納米氣泡主要由直徑在10～50 μm的微米氣泡和直徑＜200 nm的納米氣泡組成［4］。微/納米氣泡的特性：（1）尺寸小，水中滯留時間長；（2）界面帶電特性，有助于懸浮物的粘附除去；（3）在破滅時產(chǎn)生超高壓、超高溫與羥基自由基，有一定的氧化作用［5，6］。

因此，在污水處理過程中，可以去除有機(jī)污染物、懸浮物，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈化。微/納米氣泡用于污水的預(yù)處理，能夠顯著提高生化進(jìn)水要求，有利于微生物的活性保持，提升污水處理效率［7］。此次微/納米試驗設(shè)備具有產(chǎn)生的氣泡粒徑?。ㄎ?納米級），能耗低，操作簡單等特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合“全流程氣浮”+“共凝聚氣浮”的最新設(shè)計理念，制作了“微/納米氣泡氣浮除油”應(yīng)用裝置，其工藝流程見圖2。

圖2 混凝—微/納米氣浮工藝流程

污水與除油劑A（PAC）經(jīng)管道混合器后，進(jìn)入微/納米氣泡發(fā)生器中產(chǎn)生含大量納米氣泡的絮體，絮體礬花與除油劑（B）PAM混合后進(jìn)入氣浮池中進(jìn)行油、水分離，其中清水達(dá)到下游污水處理系統(tǒng)排放指標(biāo)后排放進(jìn)行再處理；上層的油（含油浮渣）送至渣罐。油水分離裝置主要包括：自動加藥系統(tǒng)、管道混合器、微/納米氣泡發(fā)生器、氣浮池、渣罐、清水罐等。

3.1 試驗?zāi)康?/h3>

（1）對調(diào)節(jié)罐出水進(jìn)行處理，降解污水中的油份、COD，改善污水水質(zhì)；

（2）針對同股污水，比較微/納米氣浮和“渦凹—溶氣”2級氣浮的處理效果；

（3）充分掌握微/納米氣浮處理技術(shù)工藝，為項目改造收集技術(shù)數(shù)據(jù)。

3.2 試驗條件

（1）試驗地點(diǎn)：微/納米汽浮設(shè)備（電壓380 V，功率2 kW）用貨車運(yùn)至場地，不卸車，停放在2具罐中罐之間的空地上，進(jìn)行現(xiàn)場試驗；

（2）試驗對象：污水處理裝置罐中罐出水；

（3）試驗處理量：2 t/h；

（4）考察因素：在PAC及PAM加劑量相同的情況下，對比1氣、2氣出水與微/納米氣浮出水水質(zhì)，考察微/納米氣浮運(yùn)行優(yōu)勢及穩(wěn)定性。

（5）試驗方式：采用自流方式，罐中罐液位應(yīng)大于2.5 m；用軟管連接罐中罐取樣口和試驗設(shè)備污水槽，軟管與罐中罐取樣口的連接方式采用管卡連接，通過罐中罐取樣口閥門調(diào)節(jié)水量；

（6）藥劑投加：PAC、PAM，2種藥劑皆用于300 m3/h污水處理裝置。

4 微/納米汽浮試驗結(jié)果

試驗采用微/納米氣泡曝氣的方式直接處理污水處理廠罐中罐污水，對比原預(yù)處理單元以1級氣浮（渦凹?xì)飧。?級氣?。ㄈ軞鈿飧。┨幚砗笪鬯|(zhì)，通過對比微/納米氣浮出水與原1氣、2氣出水中的COD及石油類去除效果作為考察指標(biāo)，驗證微/納米氣浮處理技術(shù)效果。

原1、2氣浮進(jìn)水為隔油池出水，經(jīng)隔油池除油后再進(jìn)入1、2級氣浮進(jìn)一步除油，微/納米氣浮進(jìn)水為罐中罐進(jìn)水。

1氣、微/納米氣浮進(jìn)水COD在500～600 mg/L，石油類在30～50 mg/L。1氣、微/納米氣浮2者出水COD在300～450 mg/L，石油類在5～25 mg/L。對比1氣、微/納米氣浮進(jìn)出水，微/納米氣浮進(jìn)水COD含量、石油類含量比1、2級氣浮進(jìn)水COD含量、石油類含量水質(zhì)相對較差，但出水COD含量、石油類含量比1、2級氣浮水質(zhì)相對較優(yōu)。

試驗結(jié)果表明：在混凝劑添加比例相同的情況下（PAC劑量：70×10-6，PAM劑量：2.5×10-6），對比1、2級氣浮與微/納米氣浮出水水質(zhì)，微/納米氣浮技術(shù)占優(yōu)。

5 結(jié)論

針對罐中罐出水，注入相同藥劑量的PAC和PAM（PAC劑量：70×10-6，PAM劑量：2.5×10-6），“微/納米氣浮除油設(shè)備”的油含量和COD值去除效率為70%左右，“渦凹?xì)飧　軞鈿飧　钡奶幚硇蕿?0%左右，可見微/納米氣浮除油設(shè)備的效果優(yōu)于渦凹?xì)飧　軞鈿飧〉奶幚硇?。但?納米氣浮除油設(shè)備的微/納米氣泡發(fā)生器存在容易堵塞的問題。微/納米氣浮除油設(shè)備在煉油、化工混合污水預(yù)處理系統(tǒng)試驗成功，可為其他混合性污水處理提供技術(shù)改造參考，并已指導(dǎo)了該廠300 m3/h污水處理廠的技術(shù)升級改造，同時發(fā)現(xiàn)微/納米發(fā)生器存在堵塞的情況需進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計。