預(yù)處理-雙膜工藝深度處理煉油污水工程實例

蘇 雷， 李倩倩， 張 穎， 王 璐

(沈陽城市建設(shè)學(xué)院 市政與環(huán)境工程系， 遼寧 沈陽 110167)

煉油污水是石化行業(yè)中較難處理的一種工業(yè)污水，水質(zhì)復(fù)雜，水量波動大，由于石油中含硫原油與重質(zhì)油比重較大，增加了煉油污水的處理難度[1-2]。傳統(tǒng)老三套煉油污水處理工藝(隔油—浮選—生化)和一般二級生化處理工藝的出水遠(yuǎn)不能達(dá)到回用水質(zhì)要求。針對水質(zhì)特點，采用經(jīng)濟(jì)、高效的污水處理系統(tǒng)使廢水能夠再生循環(huán)利用，從而減少排放量，降低水體污染程度。目前，生物前處理技術(shù)配合雙膜工藝是較適合國內(nèi)外煉油污水深度處理與回用的技術(shù)。生物前處理技術(shù)主要包括絮凝氣浮、BAF、精密過濾器、多腔生物活性炭濾器，通過物理和生物化學(xué)相結(jié)合的方法能夠有效去除污水中有機(jī)物、懸浮物、氨氮和油類，減輕后續(xù)膜分離工藝的運行負(fù)荷，使出水水質(zhì)滿足回用于熱電廠化學(xué)車間用水要求。

1 工程概況

1.1 建設(shè)規(guī)模與原水水質(zhì)

煉油廠污水是經(jīng)過催化、常減壓等煉油裝置加工過程中排放的污水，主要含有難溶有機(jī)物和較高濃度的氨氮、懸浮物、油類，以及少許的酚、硫、氰等有毒污染物。某煉油污水處理廠設(shè)計處理能力為800 t/h，實際處理量為600～650 t/h(包含100～200 t/h的生活污水)。計劃對本工程達(dá)標(biāo)排放水進(jìn)行回用，設(shè)計處理回用水量為600 t/h，其中產(chǎn)品水400 t/h、RO濃水133.8 t/h、反沖洗回水66.2 t/h。優(yōu)質(zhì)再生水400 t/h全部回用于化學(xué)水車間的生水用水或回用于工業(yè)水管網(wǎng)循環(huán)水補(bǔ)水。進(jìn)水和回用水水質(zhì)見表1。

表1 進(jìn)水和回用水水質(zhì)

1.2 工藝流程

根據(jù)原水水質(zhì)和回用水質(zhì)要求，設(shè)計一套經(jīng)濟(jì)實用的煉油污水處理工藝。再生水的回用處理是以預(yù)處理和雙模為核心技術(shù)，其處理工藝為絮凝氣浮—BAF—精密過濾器—多腔生物活性炭濾器—UF膜處理器—RO膜處理器。出水水質(zhì)滿足《循環(huán)冷卻水用再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(HG/T 3923—2007)，回用工藝流程見圖1。

圖1 回用工藝流程

1.3 預(yù)處理技術(shù)的工藝參數(shù)

該工程設(shè)計的預(yù)處理技術(shù)是結(jié)合物理和生化的方法，對水質(zhì)復(fù)雜且難處理的化工煉油污水進(jìn)行前處理，主要包括絮凝氣浮池、曝氣生物濾池、精密過濾器和多腔生物活性炭濾器。經(jīng)過預(yù)處理可以滿足雙膜技術(shù)的進(jìn)水水質(zhì)要求，從而減輕膜的運行負(fù)荷，提高膜的通透量，提高處理效率。

1.3.1絮凝氣浮池

柵格絮凝池與氣浮池合建，鋼砼結(jié)構(gòu)，共2座，每座尺寸為30.0 m×8.3 m×4.5 m。柵格絮凝池投加絮凝劑和助凝劑，反應(yīng)時間為10～15 min。U型管道混合反應(yīng)器規(guī)格為DN600×12 000 mm，共2臺。絮凝氣浮池采用高壓溶氣氣浮、預(yù)強(qiáng)氧化工藝，使污水中的懸浮物和油類脫穩(wěn)而凝聚上浮，可以去除80%的懸浮物和40%～70%的油類，使污水濁度<15 NTU，COD下降20～40%，異味減輕。

1.3.2曝氣生物濾池

1.3.3精密過濾器

不銹鋼材質(zhì)的精密過濾器共7臺，規(guī)格為DN3.6×7.55 m，設(shè)備單重為2.3 t。處理水量為90 m3/h，設(shè)計壓力為0.6 MPa。經(jīng)高分子表面處理的纖維絲和設(shè)備中新穎的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，高效吸附和攔截污水中的懸浮物顆粒、膠體、菌藻、油類等雜質(zhì)，可去除15%～30%的COD和20%～40%的油，出水濁度≤5 NTU。連續(xù)運行24 h反沖洗1次，反沖洗時間為每臺15 min，逐臺沖洗。設(shè)備反沖洗期間必須保持6臺濾器運行，確保處理水量和水質(zhì)，反沖洗過程實行DCS自動控制。

1.3.4多腔生物活性炭濾器

1.4 雙膜技術(shù)的工藝參數(shù)

雙膜技術(shù)是結(jié)合兩種不同處理目的的膜分離技術(shù)，設(shè)計采用UF做前處理工序，RO做深度處理。UF膜由于孔徑較大，能夠截留相對較大的有機(jī)物、微粒和膠體等雜質(zhì)，進(jìn)一步減輕污染物對RO的運行負(fù)荷，提高其通透量，因此UF作為RO的前處理工序。RO膜孔徑細(xì)密，處理效果好，因此RO作為深度處理工序，使出水水質(zhì)達(dá)到回用要求。

1.4.1UF膜反應(yīng)器

內(nèi)壓式PVDF材料的膜反應(yīng)器8臺(6用2備)，規(guī)格為DN200×1 000 mm，膜框架尺寸為4.9 m×4.0 m×6.5 m，有效膜面積為25 m2/支，每臺產(chǎn)水量為97 m3/h，工作壓力為0.1～0.25 MPa，回收率為95%，截留分子量為6 000～100 000 Da。此UF反應(yīng)器對后續(xù)RO膜發(fā)揮了很好的保護(hù)作用，對濁度、SDI污染指數(shù)、細(xì)菌、油等能起到良好的攔截作用，但對有機(jī)物和氨氮的攔截卻有限，僅能去除部分分子量大于100 000 Da的大分子有機(jī)物。

1.4.2RO膜反應(yīng)器

內(nèi)壓式聚酰胺材料的膜反應(yīng)器設(shè)2臺，規(guī)格為DN200×1 000 mm，膜框架尺寸為6.5 m×3.0 m×4.5 m，有效膜面積為34 m2/支，每臺產(chǎn)水量為202 m3/h，工作壓力為1.76 MPa，收水率大于75%，pH值為1～12，脫鹽率大于95%。RO反滲透膜脫除來水中的無機(jī)鹽，無機(jī)鹽量去除率為95%～97%。原料最大濁度小于1 NTU，最大污染指數(shù)SDI小于5，COD≤2 mg/L(或TOC要求≤2 mg/L)，并控制無機(jī)物的沉積。嚴(yán)格要求原料水質(zhì)主要是減少膜污染程度。

2 運行效果

該煉油污水回用工程項目投產(chǎn)運行幾年來，設(shè)備運行穩(wěn)定，出水效果良好。各單元工藝能有針對性地去除污水中的COD、氨氮、SS、石油類、濁度等污染物質(zhì)，并取得了很好的處理效果。各單元對污染物的去除率見表2。

表2 各工藝單元對污染物的去除率

從表2可以看出，采用物理和生物預(yù)處理與雙膜技術(shù)的結(jié)合，對污染物具有明顯的處理效果，其中COD、氨氮、SS、石油類、濁度的去除率均大于92%。各單元工藝具有針對性去除污水中的污染物質(zhì)的能力，改善了出水水質(zhì)，滿足回用水質(zhì)要求。

3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

電費：總裝機(jī)容量為2 138.17 kW，常用負(fù)荷1 068.89 kW，按當(dāng)?shù)仉妰r0.5元/(kW·h)計，則電費為12 826.68 萬元/d，噸水電費為0.822元/t。

藥劑費：聚合氯化鋁(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)、二氧化氯、阻垢劑、還原劑的投加量分別為30，1，2，5和2 g/m3，對應(yīng)的噸水費用分別為0.059，0.026，0.012，0.019和0.015元，清洗劑微量，則藥劑費為0.131元/t。

人工費：該操作站定員3人，每人每月2 000元工資，折合人工費為0.013 元/t。

計算得到污水處理的運行成本費用為0.822+0.131+0.013=0.966元/t。

4 結(jié)論

① 采用預(yù)處理-雙膜工藝對該廠煉油污水進(jìn)行深度處理，出水效果良好，設(shè)備運行穩(wěn)定，污水處理成本低，對污染物的去除率均大于92%，出水水質(zhì)滿足《循環(huán)冷卻水用再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(HG/T 3923—2007)。

② 從整體工藝設(shè)計看，采用物理方法和生化方法相結(jié)合，對水質(zhì)復(fù)雜、難以處理的煉油污水進(jìn)行預(yù)處理，減輕了后續(xù)膜分離裝置的運行負(fù)荷，提高了膜通透量。UF和RO結(jié)合的雙膜分離技術(shù)加強(qiáng)了深度處理效果，提高了出水水質(zhì)，滿足回用水質(zhì)要求。