煉油污水達標提標改造方案研究
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作者：張毅
隨著高硫、高酸、重質(zhì)劣質(zhì)原油的開采及加工比例越來越高，廢水、廢氣、惡臭等環(huán)境污染及污染控制技術(shù)難度在不斷加大，煉油污水穩(wěn)定達標及外排所帶來的環(huán)境風(fēng)險在不斷加大。同時，油品質(zhì)量升級、清潔生產(chǎn)以及環(huán)保要求日益嚴格，水資源短缺更是成為包括煉化行業(yè)在內(nèi)的所有工業(yè)發(fā)展的瓶頸，污水達標、源頭控制以及污水資源化利用已成為工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
“十二五”期間，我國已進入環(huán)境風(fēng)險凸顯、環(huán)境污染事故高發(fā)期，環(huán)境污染防治水平仍然較低，污染物排放總量依然較大，長期積累的環(huán)保歷史遺留問題尚未解決，快速發(fā)展帶來的新問題不斷出現(xiàn)，環(huán)境狀況總體惡化的趨勢尚未得到根本遏制，環(huán)境矛盾凸顯，壓力繼續(xù)加大。對此，我國“十二五”環(huán)保規(guī)劃總體目標要求顯著減少主要污染物排放總量，大幅提高水質(zhì)，有效控制重金屬污染，采取的重要措施之一便是“加大重點地區(qū)、行業(yè)水污染物減排力度，在已富營養(yǎng)化水域地區(qū)實施總氮或總磷排放總量控制；在重金屬污染綜合防治重點區(qū)域?qū)嵤┲攸c重金屬污染物排放總量控制；推進造紙、印染和化工等行業(yè)化學(xué)需氧量和氨氮排放總量控制”。
由于城市化進程加快，隨之所帶來的排放水體敏感性加大，處理成本高、投資大，原油性質(zhì)變差和水量減少后的水質(zhì)難以常規(guī)處理，水資源利用率低，企業(yè)間處理技術(shù)良莠不齊等諸多問題，難以滿足國家和地方新的排放標準要求�；诖�，以幾家煉化企業(yè)污水達標狀況、污水處理設(shè)施運行情況、擬采取的應(yīng)對措施和方案為重點，及時總結(jié)成功經(jīng)驗和先進實用性技術(shù)加以交流推廣，研究存在的主要問題和“瓶頸”制約因素，提出行之有效的整改措施，以切實推進煉油污水的提標改造和穩(wěn)定達標。對各企業(yè)提標改造需求和擬采取的措施或方案進行研究，協(xié)助企業(yè)完成煉油污水提標改造方案和實施。
1 企業(yè)運行分析及問題解決措施
1.1 A石化公司
A公司隨著擴能和油品升級，煉油污水處理場配套進行了大規(guī)模改造，從2008年起先后經(jīng)過5年的時間對污水處理場進行全面改造，拆除了平流隔油池及一級、二級浮選池。設(shè)計處理量為700 t/h，實際處理污水370 t/h。其工藝流程如圖1。
A公司有1套污水場，設(shè)計為200 t/h，其中有1套MBR裝置，MBR的膜3a時間更換1次。MBR進水COD在400 mg/L左右，出水COD 40～50 mg/L。但到現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，運行環(huán)境差，特別是水溫高、惡臭氣味大等問題嚴重。該廠有1套惡臭處理裝置，采用低溫催化燃燒技術(shù)。運行時把浮選的氣體引入，使用過程中，一旦操作不當，產(chǎn)生的硫化物會對催化劑造成中毒。同時，檢測到來水含油量高，說明上游裝置油控制不好，大量油排到污水處理場。除油單元處理效果不太好，DAF出口油含量平均值41 mg/L，增加生化單元負荷。來水水溫太高，影響生物處理效果。
A公司原油加工量700萬t/a，但污水處理量較小，為350 t/h，改造后，通過分級控制，電脫鹽排水采用了超聲波破乳+聚結(jié)分離除油+水力旋流器的方法，將含油量控制在400 mg/L;原油罐區(qū)設(shè)50 000m3二次切水罐；焦化含硫污水單獨送人500 m3罐收污油后再送含硫污水汽提處理；污水汽提凈化水控制硫化物30 mg/L，氨氮50 mg/L；堿渣水主要指液態(tài)烴堿渣和汽油堿渣，通過濕式氧化裝置處理后，限流排入污水處理場。酸堿中和水、雙膜濃水、循環(huán)水場排污水作為清靜下水排人雨水監(jiān)控池，監(jiān)測合格后外排。隔油單元和浮選單元已形成一體化式，占地面積小。MBBR生物處理單元出水水質(zhì)較好，濁度較低，一般<2 NTU。污水廠調(diào)節(jié)能力比較大，2個5000 m3、2個6 000 m3及2個3000 m3污水處理池，共計2.8萬m3。
1.2 B石化公司
B石化污水處理場1977年初建設(shè)，設(shè)計400 t/h,實際運行負荷260 t/h，采用工藝：污水_調(diào)配罐 ( 5000)-隔油池一隔油罐(5000)一-級浮選。均質(zhì)罐( 5000)一預(yù)曝-*A/O生化-沉淀-生物膜法-+后浮-外排。煉油廠的污水處理廠排放標準是：COD< 117 mg/L，氨氮<15 mg/L，油<10 mg/L，外排污水的COD -般在80~ 90 mg/L。
從現(xiàn)場情況觀察，生化處理效果差，污水中含油，主要是雨水沖擊所致，污水流量最大值可達到1 200 t/h。老污水場調(diào)節(jié)能力差，實際調(diào)節(jié)量為5 000 m3，一旦遇到水質(zhì)波動和雨季會對下游工況造成影響。在好氧池投加粉末活性炭，每周投加量為1 t左右。現(xiàn)場看污泥濃度較高，但運行效果不好，池面有油花。
煉油改造二期工程配套污水處理場：B石化今年新建1套高濃度污水處理場，設(shè)計能力為200 t/h，主要處理電脫鹽污水、預(yù)處理后堿渣廢水、未回用的汽提凈化水等高濃度含鹽污水，有自動投加和回收粉末活性炭工藝。主要工藝：2個調(diào)節(jié)罐(10000)+1個事故罐( 5000)。油水分離器一一級渦凹浮選_÷二級溶氣浮選_生物粉末活性炭( PACT)。砂濾池外排。其中生物粉末活性炭裝置新增l套自動投力Ⅱ活性炭粉末裝置廢碳再生裝置。二級浮選處理后接均質(zhì)罐，可以保證生化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。粉末活性炭投加和回收裝置等方式有待進一步考察。高濃度污水處理場中的油水分離器可以利用，在污水處理場調(diào)節(jié)罐出口和一級浮選池之間使用油水分離器，增加一級除油設(shè)施，保證二級浮選池出口油含量在10 mg/L以下。二沉池上的刮油膜、收集污泥的設(shè)施設(shè)計巧妙，使用效果好。
1.3 C石化公司
C公司凈化水車間含油系統(tǒng)設(shè)計處理能力400 m3／h，實際處理量為120 t/h；含鹽系統(tǒng)設(shè)計處理能力130 m3／h，實際處理量為100 t/h。其流程如圖2。
從處理流程上看，采用兩級調(diào)節(jié)罐收油，其中有1個調(diào)節(jié)罐采用罐中罐收油，隔油池沒有收油功能。兩級渦凹浮選，在含鹽系統(tǒng)中進生化之間有1臺5 000 ffl3勻質(zhì)罐，勻質(zhì)罐起緩沖作用，大大增大了污水場生化系統(tǒng)的穩(wěn)定能力。兩系統(tǒng)處理后經(jīng)流沙過濾器和加載磁分離技術(shù)處理，污水達標回用外排。
C公司以前原油加工中電脫鹽運行效果較差，全年收污油12 000 t，污水場壓力較大，現(xiàn)對電脫鹽使用了反向破乳劑，試用1個月，水中油有明顯改善，整改前水中油含量可以達到幾千甚至上萬毫克／升，電脫鹽水中油指標≤500 mg/L，現(xiàn)在1/3可以達標，大部分為500—2 000 mg/L。但懷疑破乳劑帶到油中了，現(xiàn)在初餾塔出現(xiàn)壓降大的跡象。進入2 000m3的電脫鹽水隔油罐，采用罐中罐型式，隔油效果很好，出口水含油100 mg/L。還可以應(yīng)用新技術(shù)，如渦凹氣浮及流沙過濾器，含鹽系統(tǒng)中污水浮選后進入緩沖罐，增加生化系統(tǒng)的穩(wěn)定性；加載磁分離技術(shù)等。
2污水提標總體方案
對企業(yè)現(xiàn)有污水處理流程進行全面評估，結(jié)合其水質(zhì)特性、排放標準、兼顧新水單耗、污水單排要求，按照以下原則進行煉油污水治理完善與優(yōu)化改造：①雨污分流、壓力輸送；②源頭控制與除油（含除焦）預(yù)處理；③高濃度污水預(yù)處理；④污水處理場優(yōu)化及分質(zhì)處理。
2.1 雨污分流、壓力輸送
在煉油裝置或聯(lián)合裝置區(qū)建設(shè)可操作性的含油污水收集系統(tǒng)，再壓力管網(wǎng)集中提升至污水場，實現(xiàn)雨污分流，減少雨季含油污水量（雨污分流示意如圖3）。
而對于有條件的聯(lián)合裝置區(qū)可以實施除油預(yù)處理（雨污分流示意如圖4）。
2.2源頭控制與除油（含除焦）預(yù)處理
電脫鹽排水：控制石油類≤200 mg/L，解決乳化、油水密度差小，減少對污水場沖擊；優(yōu)化換熱或降溫，控制溫度≤40℃，消除溫度對污水場生化影響。
重點裝置（或聯(lián)合裝置）除油預(yù)處理：在有條件（空間）的催化、焦化等重點裝置或聯(lián)合裝置集中建設(shè)除油預(yù)處理設(shè)施，控制石油類≤200 mg/L，減緩含油污水和初期雨水石油類。
含硫污水：控制石油類≤150 mg/L，除焦，解決汽提裝置焦粉和乳化油堵塞，保持汽提裝置平穩(wěn)運行，硫化物及氨氮穩(wěn)定去除；進該酸性水裝置的各種高濃度污水（重污油罐切水、焦化含硫污水、開停工廢液等）能全部并順利進入汽提裝置得到處理。杜絕高濃度硫化物、氨氮廢水直接進入污水處理場。
罐區(qū)切水：控制石油類≤500 mg/L，解決乳化、油水密度差小，減少高濃度石油類、油泥（黑色）對污水場沖擊。原油清罐油泥單獨處理，杜絕進入電脫鹽回?zé)挕?
2.3 高濃度污水預(yù)處理
汽提凈化水：排放量大、污染物濃度相對較高，是污水場COD的主要來源，但生化性較好（揮發(fā)酚、低分子醇、酸等），不建議預(yù)處理，但應(yīng)通過汽提裝置改造（如加堿汽提、控制進水石油類和焦粉含量、加大回用等）控制出水硫化物、氨氮達到設(shè)計值。
堿渣污水：催化汽油堿渣、液態(tài)烴堿渣混合污水，排放量小(1 000 N10 000 t/a)，但COD（10萬~30萬mg/L）、硫化物（3萬—5萬mg/L）、揮發(fā)酚（1萬～6萬mg/L）極高，是污水場COD負荷的主要貢獻者，惡臭源，沖擊影響生化單元的主要因素。預(yù)處理的主要目的是源頭COD削減（去除80%以上）、消除惡臭（硫化物控制在5 mg/L以下），再進污水場處理。
2.4污水處理場分質(zhì)處理
結(jié)合煉油污水水質(zhì)特性、排放標準，兼顧新水單耗、污水單排要求，總體按照3個處理系列建設(shè)或改造污水處理場：①含油污水系列一適度處理后全部回用作循環(huán)水補水；②高濃度含鹽污水系列一穩(wěn)定達標排放；③低濃度清凈廢水系列一深度處理回用鍋爐給水或工業(yè)用水。
2.4.1 含油污水處理系列
處理對象：含油污水、回用后剩余汽提凈化水、初期雨水、生活污水等。
水質(zhì)特點：水量大（約占總排水量的60%）、濃度較低( COD≤1 000 mg/L)、鹽含量低、可生化性好、預(yù)處理后沖擊小、處理難度較低，經(jīng)適度處理（不必考慮脫除總氮和總鹽）后適于回用作循環(huán)水補水（COD≤50 mg/L、氨氮≤5 mg/L、總鹽≤800 mg/L、濁度≤5 NTU）。
推薦的原則處理流程：隔油一浮選一調(diào)節(jié)一一級生化一二級生化一過濾一殺菌一回用。
2.4.2 高濃度含鹽污水處理系列
處理對象：電脫鹽污水、堿渣污水、原油罐區(qū)切水、低濃度系列RO濃水等。
水質(zhì)特點：水量約占總排水量的20%、濃度較高（COD 1 500 mg/L以上）、鹽含量高、含難生化降解物、易沖擊、處理難度較大，經(jīng)穩(wěn)定達標處理后排放(主要建議指標：COD≤60 mg/L、氨氮≤8 mg/L、總氮≤15 mg/L、懸浮物《70 mg/L)。
推薦的原則處理流程：隔油一浮選一調(diào)節(jié)（可考慮酸化水解）一一級生化一二級生化一氧化生化耦合一過濾一反硝化（可以考慮前置）一達標排放。
2.4.3 清凈廢水（現(xiàn)邊溝水）處理系列
處理對象：循環(huán)水排污、化學(xué)水站RO濃水、鍋爐排污、可收集雨水等。
水質(zhì)特點：水量約占總排水量的20%、濃度低（COD 150 mg/L以下）、鹽含量較高、含磷高(約10 mg/L)、可生化性較好、廢水中的非氧化殺菌劑對生物有殺生作用（需要增加停留時間）、處理難度較小，適合深度脫鹽回用作準化學(xué)水或工業(yè)給水。處理后RO濃水（COD約150 mg/L）單獨處理難度大，宜送入高濃度污水處理系列處理。
推薦的原則處理流程：調(diào)節(jié)一氣浮一軟化一生物膜法一過濾一超濾一反滲透脫鹽一回用。
2.5 污水處理場優(yōu)化技術(shù)
逐步完善清污分流系統(tǒng)，通過新建或?qū)ΜF(xiàn)有地下管網(wǎng)改造，使裝置區(qū)含油污水與雨水徹底分離，并增設(shè)管架輸送系統(tǒng)；調(diào)查污水處理場來水水質(zhì)的穩(wěn)定性，分析全廠高濃度廢水特別是非正常工況下的高濃度廢水的排水量，增設(shè)或完善現(xiàn)有高濃度污水儲存、調(diào)節(jié)或預(yù)處理設(shè)施；分析總體流程的合理性，考察污水處理場現(xiàn)有流程是否可以滿足達標排放或污水回用的整體需要，確定前處理或后處理單元是否有必要增加設(shè)施；對污水場單元處理設(shè)施進行完善和局部改造，在對污水場各單元處理設(shè)施的運行狀況進行調(diào)查和分析的基礎(chǔ)上，進行完善化改造，使各單元設(shè)施功能得到最大程度地發(fā)揮。如浮選單元的溶氣釋放和廢水提升方式、生化單元構(gòu)筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化及生物強化（提高污泥濃度和投加特殊菌種以提高生化負荷）、污泥濃度與污泥回流方式等合理性改造等。
3結(jié)語
以幾家煉化企業(yè)污水達標狀況、污水處理設(shè)施運行情況、擬采取的應(yīng)對措施和方案為重點，研究存在的主要問題和“瓶頸”制約因素，提出行之有效的整改措施，以切實推進煉油污水的提標改造和穩(wěn)定達標。對各企業(yè)提標改造需求和擬采取的措施或方案進行研究，對企業(yè)現(xiàn)有污水處理流程進行全面評估，結(jié)合其水質(zhì)特性、排放標準，兼顧新水單耗、污水單排要求，按照雨污分流、源頭控制與除油（含除焦）預(yù)處理、高濃度污水預(yù)處理、污水處理場優(yōu)化及分質(zhì)處理等原則進行煉油污水治理完善與優(yōu)化改造，可以滿足相應(yīng)環(huán)保標準，實現(xiàn)碧水藍天。
4摘要：
分析了幾家煉化企業(yè)污水處理運行情況、存在的主要問題和“瓶頸”制約因素，提出行之有效的整改措施，實現(xiàn)穩(wěn)定達標。按照雨污分流、源頭控制與除油預(yù)處理、高濃度污水預(yù)處理、污水處理場優(yōu)化及分質(zhì)處理等原則進行煉油污水治理完善與優(yōu)化改造。
