污水深度處理在石化企業(yè)中的應用

張 梅

(中國石化上海石油化工股份有限公司，上海200540)

工業(yè)化應用

污水深度處理在石化企業(yè)中的應用

張 梅

(中國石化上海石油化工股份有限公司，上海200540)

為進一步深化節(jié)水減排工作，減少外排污水量和外排污染物總量，中國石化上海石油化工股份有限公司根據(jù)污水含鹽量情況，采取污污分流改造:含鹽量較高的污水采用“氣浮-臭氧氧化-曝氣生物濾池”的工藝進行提標改造，達到上海市《污水綜合排放標準》(DB 31/199—2009)一級標準要求后排放;含鹽量較低的污水采用“A/O+膜生物反應器”工藝處理，實現(xiàn)污水回用。

污污分流 提標改造 污水回用

為深入推進杭州灣區(qū)域水環(huán)境綜合治理，改善杭州灣生態(tài)環(huán)境，2015年5月4日上海市環(huán)境保護局發(fā)布《上海市環(huán)境保護局關(guān)于本市尾水直排杭州灣工業(yè)企業(yè)執(zhí)行標準有關(guān)要求的通知》(滬環(huán)保自(2015)200號)，提出“自2017年7月1日起，本市尾水直接排放杭州灣的工業(yè)企業(yè)(含工業(yè)污水處理廠)，其第二類水污染物排放執(zhí)行DB 31/199—2009《污水綜合排放標準》一級標準”的要求。

中國石化上海石油化工股份有限公司(以下簡稱上海石化)高度重視區(qū)域環(huán)境質(zhì)量改善，污水處理裝置采用低濃度污水深度處理回用、高濃度污水穩(wěn)定達標排放的理念進行改造，改造后外排污水符合DB 31/199—2009規(guī)定的一級標準的要求[1]，在保護環(huán)境的同時，減少企業(yè)排污費，節(jié)省工業(yè)水用量，具有良好的環(huán)境和經(jīng)濟效益。

1 改造前污水處理情況

上海石化污水處理系統(tǒng)負責處理本企業(yè)生產(chǎn)和生活污水，同時承擔企業(yè)所在地部分其他企業(yè)廢水及生活區(qū)生活污水的處理。污水收集主要利用現(xiàn)有的1#含油污水管線(送至1#含油污水預處理裝置)、2#含油污水管線(送至2#含油污水預處理裝置)、廢堿液專用管線、南線污水管線和中線污水管線。

含油污水管線收集的廢水經(jīng)1#和2#含油污水預處理裝置進行除油處理，廢堿液專用管線收集的廢水經(jīng)廢堿液污水預處理裝置處理，然后同南線污水管、中線污水管污水一并送1#和3#污水處理裝置生化處理達標后排放。1#和2#含油污水預處理裝置采用“隔油+一級渦凹氣浮(CAF)+溶氣氣浮(DAF)”處理技術(shù)，廢堿液濕式氧化裝置采用德國林德公司的“低溫低壓濕式氧化”技術(shù)，1#污水處理裝置采用“推流曝氣+三槽式氧化溝”工藝，2#污水處理裝置采用“兩級曝氣(AB法)”處理工藝，均為活性污泥法。改造前污水處理流程見圖1。

圖1 改造前污水處理流程

經(jīng)上述處理后可穩(wěn)定達到DB 31/199—2009規(guī)定的二級標準排放限值要求，但因生產(chǎn)裝置排放的含鹽、含油污水未完全分流，在管網(wǎng)混合后造成排入污水處理裝置的廢水中含鹽量較高，污水回用率低，且無法滿足DB 31/199—2009規(guī)定的一級標準排放限值的新要求。為達到國家和地方廢水新標準及主要污染物總量減排要求，上海石化需對污水進行深度處理，進一步提高污水回用量，降低排水中污染物濃度。

2 污水深度處理改造

經(jīng)過對企業(yè)污水水質(zhì)特點分析，1#含油污水管線中的污水大部分為低鹽度污水，2#含油污水管線中的污水大部分為高鹽度污水。因企業(yè)建設年代較久，有少量生產(chǎn)裝置的高鹽度污水混入1#含油污水管線，少量生產(chǎn)裝置的低鹽度污水混入2#含油污水管線，故進行了部分管線改造。管線改造后將含鹽量較高的污水進行提標改造處理，達標后排放，將含鹽量較低的污水進行污水深度處理后回用[1]。改造后污水處理流程見圖2。

圖2 改造后污水處理流程

2.1 污水管網(wǎng)污污分流改造

依照污水含鹽量不同，將污水分別納入低鹽污水管線和高鹽污水管線，具體改造內(nèi)容為：

(1)乙烯裝置含油污水(低鹽)由原2#含油污水管線改為接入1#含油污水管線，經(jīng)1#含油污水預處理裝置處理；

(2)乙烯裝置中和池污水(高鹽、低油)由原1#含油污水管線改接至中線污水管網(wǎng)；

(3)常減壓裝置含油污水(高鹽)由原1#含油污水管線改為接入2#含油污水管線，經(jīng)2#含油污水預處理裝置處理；

(4)硫磺裝置、渣油加氫裝置、延遲焦化裝置、2#煉油裝置集水池、3#煉油聯(lián)合裝置等含油污水(低鹽)由2#含油污水管線改為接入1#含油污水管線，經(jīng)1#含油污水預處理裝置處理。

改造后，高鹽污水來自2#含油污水預處理裝置出水、廢堿液污水預處理裝置出水和中線污水，其電導率約3 500 μS；低鹽污水來自1#含油污水預處理裝置出水和南線污水。

2.2 高鹽污水深度處理提標改造裝置

深度處理常用于去除水中的微量難生物降解有機污染物，石化企業(yè)深度處理多采用微電解、催化氧化、混凝沉淀、穩(wěn)定塘等技術(shù)。

常用于深度處理的預處理工藝有溶氣氣浮和多介質(zhì)過濾器。溶氣氣浮可以去除懸浮固體和膠體，為后續(xù)處理提供保障，且設備數(shù)量少、工藝相對簡單。多介質(zhì)過濾器工藝設備數(shù)量多，運行成本略高。

常用于深度處理的高級氧化工藝有臭氧氧化和芬頓氧化。臭氧氧化可實現(xiàn)開環(huán)斷鏈調(diào)整污水可生化性以及脫色的作用，且流程簡單、藥劑投加量少，富余的氧氣可以為后續(xù)的生化處理提供溶解氧。芬頓氧化是以Fenton試劑為主的催化氧化，用于較大規(guī)模的廢水處理時，藥劑消耗較大，藥劑儲存運輸較為困難，儲存和投加系統(tǒng)對設計、施工及操作要求很高，且該工藝投資、占地和能耗均較大。

常用于深度處理的生物處理工藝有曝氣生物濾池和生物活性炭。曝氣生物濾池具有操作量小且運行費用低的特點；而生物活性炭工藝投資大、運行成本高、運行維護復雜，會產(chǎn)生危險廢物，處置費用較高。

根據(jù)對污水水質(zhì)水量情況、排放標準要求及現(xiàn)有裝置運行情況的研究和分析，采用“氣浮-臭氧氧化-曝氣生物濾池”工藝進行深度處理，設計處理能力為2 500 m3/h。臭氧具有很強的氧化性，可有效提高廢水可生化性，曝氣生物濾池具有占地面積小、出水水質(zhì)好、產(chǎn)污泥量少，結(jié)構(gòu)模塊化、自動化操作等特點，符合改造要求，采用化學預氧化和生物處理組合工藝大大提高了污水深度處理的效率[2-3]。

2.2.1 工藝流程改造

1#污水處理裝置出水由泵提升至氣浮池，廢水中的懸浮物和生物膜碎片等在絮凝劑的作用下產(chǎn)生的礬花逐步長大形成大的絮團，在溶氣泡的浮力和上升水流的雙層作用下，上升至水面外排至沉淀濃縮池，處理后的污水進入臭氧氧化池[2]。

臭氧氧化池采用高級氧化工藝，氧氣作為臭氧發(fā)生器的原料氣進入臭氧發(fā)生器，以無聲放電的方式(低溫等離子體)將原料氣中的氧氣轉(zhuǎn)化為臭氧。由臭氧發(fā)生器出來的臭氧通過管道輸送到臭氧氧化池底部，進行曝氣釋放臭氧，對水中的有機物進行氧化，改善廢水的可生化性，同時去除水中的色度。多余的臭氧經(jīng)收集送至臭氧破壞裝置進行破壞，避免影響環(huán)境[2]。

臭氧氧化池出水由提升泵提升至曝氣生物濾池，進行有機物的降解，并進一步截留固體懸浮物，經(jīng)處理后的合格污水外排。在曝氣生物濾池填裝球型輕質(zhì)多孔生物濾料，運行時通過鼓風曝氣，利用濾料上生長、附著的微生物的繁殖代謝作用，好氧吸附、降解污水中的有機物和氨氮。生物濾池處理后的出水進入清水池，部分回流至曝氣生物濾池，對曝氣生物濾池進行反沖洗，系統(tǒng)產(chǎn)生的少量污泥通過濾池的反沖洗過程排出[2]。

污水深度處理提標改造裝置工藝流程見圖3。

圖3 污水深度處理提標改造裝置工藝流程

2.2.2 裝置運行情況

2016年9月，上海市環(huán)境監(jiān)測中心委托上海寶鋼工業(yè)技術(shù)服務有限公司對本裝置進行項目竣工環(huán)保驗收監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果見表1。數(shù)據(jù)表明污水深度處理提標改造裝置出水符合DB 31/199—2009規(guī)定的一級標準排放限值的要求，并于2016年12月28日通過上海市環(huán)境保護局驗收。

表1 深度處理提標改造裝置處理數(shù)據(jù) mg/L

注：數(shù)據(jù)源自外排污水提標改造項目竣工環(huán)境保護驗收監(jiān)測報告。

2.3 污水深度處理回用裝置

我國淡水資源相對匱乏，工業(yè)企業(yè)水資源利用水平偏低，淡水資源供需矛盾成為抑制我國經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸之一。石化企業(yè)是用水和排水大戶，將二級生化處理后生產(chǎn)污水進一步深度處理后，回用作生活用水、直流冷卻水或循環(huán)冷卻系統(tǒng)補充水，對企業(yè)節(jié)水減排有實質(zhì)性意義。

目前，常用的污水深度處理回用工藝有“A/O+膜生物反應器(MBR)”工藝和“A/O+臭氧+曝氣生物濾池+砂濾”工藝。前者耐沖擊性好、占地面積小、出水水質(zhì)佳，對懸浮物去除效果明顯，且剩余污泥量少，膜清洗產(chǎn)生廢水量??；后者不僅出水水質(zhì)、運行成本、占地面積、運行穩(wěn)定性等均不及前者，且后者產(chǎn)生反洗廢水水量較大，需回到污水處理車間前端處理。

上海石化污水深度處理回用裝置的原水是含鹽量較低的二級生化出水，污染物濃度較低，從技術(shù)性、經(jīng)濟性和運行穩(wěn)定性等方面進行綜合分析，選用了成熟穩(wěn)定的“A/O+MBR”工藝，設計處理能力為1 000 m3/h。該工藝具有出水水質(zhì)好、抗沖擊負荷能力強、占地面積小、剩余污泥量少、自動化程度高等優(yōu)點[2]。

2.3.1 裝置工藝流程

3#污水處理裝置出水通過管道重力自流進入新建進水池，經(jīng)池內(nèi)進水泵提升至A/O池缺氧段，在此區(qū)域污水中的大部分硝態(tài)氮在反硝化菌的作用進行反硝化，同時污水中的部分大分子、長化學鏈有機物質(zhì)在池內(nèi)兼性細菌的作用下降解為易于生化處理的小分子、短鏈有機物。缺氧區(qū)污水自流至好氧區(qū)，經(jīng)風機鼓風曝氣，在溶解氧大于2 mg/L的條件下，廢水中絕大部分有機物充分生化降解，同時氨氮在硝化菌的作用下轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮[2]。

A/O池出水自流至MBR膜分離池，廢水中有機污染物進一步降解，通過膜組件過濾實現(xiàn)固液分離，分離出的清水進入清水池，經(jīng)次氯酸鈉消毒后輸送至回用水管網(wǎng)，污泥進入污泥池[4]。

污水深度處理回用裝置工藝流程見圖4。

圖4 污水深度處理回用裝置工藝流程

2.3.2 裝置運行情況

2015年9月，上海市環(huán)境監(jiān)測中心委托上海紡織節(jié)能環(huán)保中心對本裝置進行項目竣工環(huán)保驗收監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果見表2。數(shù)據(jù)表明污水深度處理回用裝置出水符合《煉化企業(yè)節(jié)水減排考核指標與回用水質(zhì)控制》(QSH 0104—2007)中污水回用于循環(huán)冷卻水水質(zhì)指標的要求，并于2015年12月25日通過上海市環(huán)境保護局的驗收。

表2 深度處理回用裝置處理數(shù)據(jù) mg/L

注：數(shù)據(jù)源自污水深度回用工程項目竣工環(huán)境保護驗收監(jiān)測報告。

3 結(jié)論

(1)上海石化在原有污水處理設施的基礎上，進一步實施污污分流和污污分治，新增了污水深度處理提標改造裝置和污水深度處理回用裝置，實現(xiàn)了低鹽污水適度處理回用、高鹽污水穩(wěn)定達標排放的改造。

(2)低鹽污水經(jīng)“A/O+膜生物反應器”處理后，1 000 m3/h廢水回用，大大提高了企業(yè)的污水回用率。

(3)高鹽污水經(jīng)深度處理后，出水化學需氧量由原來的100 mg/L下降到60 mg/L，出水氨氮由原來的15 mg/L下降到10 mg/L，出水各項指標均符合上海市《污水綜合排放標準》(DB 31/199—2009)一級標準的排放限值要求。

[1] 耿承輝，劉春平，劉躍，等.石油化工環(huán)保技術(shù)進展[M].北京:中國石化出版社，2015.

[2] 方向晨.石油化工企業(yè)環(huán)境保護技術(shù)[M].北京:中國石化出版社，2016.

[3] 王樹濤,馬軍,田海,等.臭氧預氧化/曝氣生物濾池污水深度處理特性研究[J].現(xiàn)代化工，2016(11):32-36.

[4] 修長賢,張念華,王春雷,等.MBR處理污水的研究現(xiàn)狀及展望[J].齊魯工業(yè)大學學報(自然科學版)，2016，30(5)：35-38.

Application of Depth Treatment of Sewage in Petrochemical Enterprises

Zhang Mei

(SINOPECShanghaiPetrochemicalCo.,Ltd.,Shanghai200540)

In order to further deepen the work of water saving and emission reduction,reduce the amount of external sewage and the total amount of pollutants discharged,SINOPEC Shanghai Petrochemical Co.,Ltd.adopted separate transformation for sewage,according to which the high salt sewage is upgraded with the “air floatation-ozone oxidation-aeration biofilter” process,and discharged when meeting the requirements of Class I Standard of Shanghai Integrated Wastewater Discharge Standard (DB 31/199—2009),and the low salt sewage is treated with “A/O+membrane bioreactor” process to achieve wastewater reuse.

sewage separation,upgrading and reconstruction,sewage reuse

2017-03-02。

張梅，女，1984年出生，2009年畢業(yè)于華東理工大學環(huán)境科學專業(yè)，碩士，現(xiàn)從事建設項目環(huán)保“三同時”管理。

1674-1099 (2017)02-0038-05

X742

A