煉油廠污水處理升級改造工藝選擇及分析

白小春，周曉鋒，田春艷，李勇亮，張浩偉

（陜西延長石油（集團）有限責任公司榆林煉油廠，陜西 榆林 718500）

某煉油廠300 m3/h污水處理裝置于2010年7月建成投運，主要處理榆林煉油廠廠區(qū)內(nèi)所有裝置排放的生產(chǎn)廢水，自投入運行以來，污水總排水水質(zhì)COD、氨氮等各項指標均滿足《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）1級排放標準。

2017年7月1日起污水處理裝置執(zhí)行《石油煉制工業(yè)污染物排放標準》（GB31570-2015），其COD、氨氮等各項指標均嚴于《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）排放限值，同時自2017年來陜西延長石油煤新技術(shù)開發(fā)項目（100#項目）裝置正常運行后，因其污水處理依托300 m3/h污水處理裝置處理，受該排放污水COD、氨氮等污染物含量高、水質(zhì)波動大的特點，導(dǎo)致污水處理場進水水質(zhì)超出原設(shè)計指標，對污水處理場的平穩(wěn)運行造成較大不利影響，污水總排出現(xiàn)卡邊運行，迫于此，對其進行升級改造滿足排放標準勢在必行［1］。

文中介紹300 m3/h污水處理裝置運行現(xiàn)狀，并通過現(xiàn)狀情況進行分析，科學(xué)的確定改造內(nèi)容，通過改造后運行情況分析，改造后取得良好效果。

1 污水改造裝置概況

該污水處理裝置主要包括格柵、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)處理后的污水達到國家GB8978-1996《污水綜合排放標準》2類1級標準后，部分排入城市污水管網(wǎng)，部分廠內(nèi)回用。原設(shè)計指標見表1，300 m3/h污水處理裝置工藝流程見圖1，300 m3/h污水處理裝置原設(shè)計出水水質(zhì)指標見表2。

表2 設(shè)計排放水水質(zhì)指標

圖1 污水處理裝置流程

表1 污水設(shè)計進水水質(zhì)指標

2 運行存在問題

該煉油廠300 m3/h污水處理裝置于2010年7月運行以來，污水總排水水質(zhì)COD、氨氮等執(zhí)行《污水綜合排放標準》GB8978-1996，2015年4月國家發(fā)布了《石油煉制工業(yè)污染物排放標準》GB31570-2015，對比新標準，300 m3/h污水處理裝置需在2017年7月1日起執(zhí)行《石油煉制工業(yè)污染物排放標準》GB31570-2015。

該裝置主要負責處理煉油裝置生產(chǎn)廢水及生活污水，經(jīng)處理后達標后排放。2017年，該煉油廠兄弟單位油煤新技術(shù)開發(fā)公司油煤混煉裝置VCC及配套裝置建成投產(chǎn)，其裝置污水排放設(shè)計依托于該煉油廠污水處裝置。受其污水水質(zhì)COD、氨氮含量高影響，300 m3/h污水處理裝置進水指標嚴重超出原設(shè)計值，對該煉油廠污水處理造成影響，污水總排水不能滿足GB31570-2015的排放要求。

2016年的7、8、9月份，油煤新技術(shù)開發(fā)公司油煤混煉裝置VCC及配套裝置檢修，當年10、11、12月份及2017年1月份該公司裝置正常運行。

通過表3知300 m3/h污水處理裝置在油煤裝置停用、運行期間，原水水質(zhì)COD、氨氮均超設(shè)計指標，但在油煤裝置運行期間水質(zhì)較停用期間原水水質(zhì)COD、氨氮波動較大，超設(shè)計值更高。

油煤混煉裝置停用期間，300 m3/h污水處理裝置污水處理量為140～180 m3/h。當油煤裝置運行時，300 m3/h污水處理裝置處理量為180～310 m3/h，受污水來量增加，300 m3/h污水處理裝置近滿負荷運行。

油煤混煉裝置停用期間，原料水質(zhì)基本穩(wěn)定，在油煤混煉運行期間頻繁出現(xiàn)COD、氨氮等超標的現(xiàn)象（COD≯800 mg/L，氨氮≯80 mg/L）。出現(xiàn)該情況時無法通過工藝優(yōu)化進行解決，只能通過工藝運行管理、添加特殊藥劑，以及調(diào)整工藝操作等措施，來確保污水總排達標排放，污水總排合格排放壓力增大?！段鬯C合排放標準》（GB8978-1996）標準與《石油煉制工業(yè)污染物排放標準》（GB31570-2015）主要控制指標的對比見表3、4。

表3 油煤共煉裝置投運前后污水原水水質(zhì)統(tǒng)計

表4 新舊標準總排污水控制指標對比/（mg·L-1）

油煤混煉停用、運行期間，300 m3/h污水處理裝置來水水質(zhì)波動情況見圖2～4。

圖2 油煤共煉裝置投運前后污水原水水量數(shù)據(jù)統(tǒng)計

圖3 油煤共煉裝置投運前后污水總排氨氮數(shù)據(jù)統(tǒng)計

圖4 油煤共煉裝置投運前后污水總排COD數(shù)據(jù)統(tǒng)計

由圖2～4、表3、4數(shù)據(jù)得出，受水質(zhì)、水量等波動影響，污水總排達不到新標準（《石油煉制工業(yè)污染物排放標準》GB31570-2015）要求。為確保污水處理裝置出水達標，必須對其進行改造。

3 改造原則

300 m3/h污水處理裝置原設(shè)計為煉油裝置配套的污水處理裝置，現(xiàn)受控制指標變化，污水總排水質(zhì)不能穩(wěn)定滿足《石油煉制工業(yè)污染物排放標準》，綜合考慮投資、現(xiàn)場布置、工藝技術(shù)等，決定進行污水處理裝置升級改造，并確定改造原則。

（1）嚴格遵循國家、行業(yè)和地方的現(xiàn)行法規(guī)、設(shè)計標準、規(guī)范、規(guī)定，堅持工廠設(shè)計模式改革，努力提高工程的經(jīng)濟效益。

（2）采用先進的工藝技術(shù)及整體裝置設(shè)備，做到流程合理、技術(shù)成熟可靠，保證生產(chǎn)安全、穩(wěn)定、長周期運行，便于管理操作、降低能耗。

（3）依托已有的公用工程及輔助設(shè)施，最大限度地節(jié)約工程投資，綜合處理過程以“減量化、再利用、資源化”為原則，實現(xiàn)資源高效利用及循環(huán)利用，實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化。

（4）總圖布置力求布局合理，在滿足防火、防爆、生產(chǎn)操作、檢修維護及安全衛(wèi)生要求的前提下，項目布置力求緊湊，減少占地。

（5）改造后污水排放滿足《石油煉制工業(yè)污染物排放標準》GB31570-2015。

4 改造技術(shù)方案

根據(jù)污水處理場現(xiàn)工藝流程，污水處理裝置進水COD、氨氮高的實際情況，并結(jié)合國內(nèi)煉油污水提標工藝方案特點，主要針對降低污水氨氮、COD進行技術(shù)改造。2018年確定污水處理裝置達標排放升級改造工藝采用“預(yù)處理單元改造+生物處理單元改造”工藝技術(shù)方案，其中預(yù)處理單元采用“罐中罐+微納米氣浮”工藝，生物氧化單元采用“MBBR池+氨氮去除自動加藥系統(tǒng)”工藝。

微納米設(shè)備具有產(chǎn)生的氣泡粒徑?。ㄎ⒓{米級），密度大，能耗低，操作簡單等特點［2］。罐中罐+微納米氣浮主要為提高預(yù)處理單元隔油效果，提高污水處理裝置抗沖擊性，在現(xiàn)調(diào)節(jié)罐南側(cè)空地處新建罐中罐調(diào)節(jié)罐、微納米氣浮系統(tǒng)，具體改造思路為在含油污水提升水池提升泵出口增加跨線，將污水引至新建罐中罐調(diào)節(jié)罐、微納米氣浮機除油，出水根據(jù)水質(zhì)情況可直接進入后續(xù)生物處理單元，如出現(xiàn)污水沖擊狀況，經(jīng)罐中罐、微納米氣浮機除油效果不佳，新建微納米氣浮機出水可接入現(xiàn)2級氣浮系統(tǒng)進一步進行除油處理。預(yù)處理單元“罐中罐+微納米氣浮”改造流程見圖5。

圖5 預(yù)處理單元改造處理工藝流程

MBBR是基于特殊結(jié)構(gòu)填料的生物流化床技術(shù)，在同1個生物處理單元中將生物膜法與活性污泥法有機結(jié)合，提升反應(yīng)池的處理能力和處理效果，并增強系統(tǒng)抗沖擊能力［3，4］?！癕BBR池+氨氮去除自動加藥系統(tǒng)”主要為提高生物處理單元A/O池COD、氨氮去除效果，對現(xiàn)A/O池中O池進行改造，將O池后段改造為MBBR池，增設(shè)不銹鋼攔截篩網(wǎng)、出水篩網(wǎng)，其內(nèi)裝填MBBR填料，活性污泥附著在MBBR填料上，提高生物活性。當污水處理裝置受到高氨氮污水沖擊時，BAF出水會出現(xiàn)超標狀況，該項目在監(jiān)測池東側(cè)新上氨氮脫除自動加藥系統(tǒng)，通過投加氨氮去除劑的強氧化作用降低氨氮濃度，確保污水處理場總排水達標排放［5］。

污水處理裝置生物處理單元“MBBR池+氨氮去除自動加藥系統(tǒng)”改造工藝流程見圖6。

圖6 生物處理單元改造處理工藝流程

5 改造應(yīng)用情況

300 m3/h污水處理裝置從2018年8月開始改造，2019年6月改造完成并投入運行，通過連續(xù)運行6個月跟蹤分析，具體情況為：裝置改造后污水進水水質(zhì)較改造前COD、氨氮含量基本相當，在原水水質(zhì)未改善的情況下，經(jīng)技術(shù)改造，污水總排水COD、氨氮含量較改造前有大幅降低。裝置改造后，9、10月總排COD最高值出現(xiàn)過40 mg/L，但小于總排水控制指標50 mg/L，滿足GB31570-2015排放要求，其它月份均小于30 mg/L，見圖7。

圖7 裝置改造后污水總排COD統(tǒng)計

裝置改造后，9月總排氨氮最高值達4.2 mg/L，但小于總排水控制指標5 mg/L，滿足GB31570-2015排放要求，其它月份均小于2.5 mg/L，見圖8。

圖8 裝置改造后污水總排氨氮統(tǒng)計

對比污水總排COD、氨氮排放數(shù)據(jù)，COD、氨氮去除率能達到改造要求，改造效果明顯。

6 結(jié)束語

此次改造選準改造的重點難點，經(jīng)過充分論證選擇“罐中罐+微納米氣浮+MBBR”處理工藝，達到了項目初期工期短、見效快、投資省的目的。在各種條件的限制下，污水總排水水質(zhì)完全滿足GB31570-2015排放限值要求。