SBR+BAF二级生化工艺在炼油污水处理中的应用

　　摘要：国内某炼油厂主要以杂质原油为原料，污水中高分子量有机污染物较多，采用传统活性污泥法生化处理难度大。本文阐述了该炼油厂扩建后对污水处理的以SBR池为核心、BAF池作为把关的生化处理工艺流程，实践证明该工艺流程出水能满足污水综合排放标准（GB8978－1996）二类污染物一级标准要求，对类似石化炼油厂含油污水处理有一定的借鉴作用。
　　关键词：涡凹气浮；SBR；BAF；运行效果；经济分析
　　国内某石油化工厂以杂质原油深度加工为主，原有常减压蒸馏装置、催化裂化装置、重油催化裂化装置、改性沥青等炼油装置。现扩建常减压蒸馏装置及新建焦化裂化装置、硫磺回收装置和酸性水汽提等装置。厂内原有50m3•h-1污水处理场已无法满足炼油装置产生的污水处理需求，需新建250m3•h-1污水处理场。炼油装置排出污水的主要特点为：污水的pH波动较大，水温较高，一般在36℃以上；污水中含油量大，乳化油份多，且重油在油相中所占比例高；有机污染物尤其烃类及其衍生物含量高。
　　1废水水质
　　考虑远期发展，该炼油厂污水设计流量为250m3•h-1，经处理后，污水排放水质达到污水综合排放标准（GB8978－1996）二类污染物一级标准。进水水质及排放指标见表1。
　　表1进水水质及排放标准

　　
　　2污水处理工艺
　　2.1工艺流程
　　炼油污水目前大部分炼厂仍采用三段式二级生化处理工艺,由于炼油污水随原油产地、品种、批号、批量、炼油工艺、生产管理水平等因素不同会有很大的变化，因此工艺的选型成为各炼油厂的污水处理效果的关键步骤。通常采用重力沉降分离除油和气浮除油，称为“物化段”；采用生物活性污泥法﹑生物膜法等来降解有机污染物，称为“生化段”；采用污泥脱水处理物化段和生化段产生的油泥﹑浮渣及剩余污泥，称为“三泥段”。结合该炼油厂污水的特点。通过与国内已运行的炼油污水工艺横向比较，最终确定了物化段以平流斜板隔油+1级涡凹气浮+2级溶气气浮工艺组合为中心，生化段以SBR池为核心、BAF池作为把关，3泥段采用污泥浓缩+机械脱水。工艺流程详见图1。
　　
　　图1污水处理工艺流程
　　2.2主要构筑物设计参数
　　（1）均化罐。均化罐首先对污水集水池提升后的污水调节和均质。罐内污水上升流速很小，充分利用污水在罐内的停留时间，依靠重力沉降将污水中的浮油、固体颗粒及水分离出来。污水在罐内平均停留7h后，出水中油分降至200mg•L-1。同时，利用该地上式钢制均化罐的静水压力，确保物化段后续处理过程均为重力流。
　　（2）平流斜板隔油池。平流斜板隔油池主要由前段平流隔油池和后段斜板隔油池组成，其作用是去除污水中的浮油和固体颗粒。污水在池内平均停留时间为2.5h，通过平流及斜板两阶段隔油后，出水中的油分降至70mg•L-1以下。
　　（3）1级涡凹气浮池。1级涡凹气浮池主要去除水中乳化油，本污水处理装置采用美国厂装进口的麦王气浮装置。涡凹气浮除油的基本原理是：通过设在池底叶轮高速转动形成真空区，将水面上部空气通过中空管道抽至液下。叶轮快速旋转产生的多向剪切力把空气粉碎成微气泡。在絮凝剂作用下，污水中微细油粒粘结成较大絮体。絮体表面附着微气泡浮至水面形成浮渣，通过刮渣达到除油目的，出水中油分约为25～35mg•L-1。
　　（4）2级溶气气浮池。2级溶气气浮采用部分污水回流加压溶气气浮，即30%～40%二级气浮池的出水加压至0.4MPa回流进入溶气罐。罐中加压后的污水夹带空气回流到气浮池分离段，通过压力释放器将压力流污水和空气转变为水和微细气泡混合物。分散的乳化油和悬浮物形成絮凝状漂浮物，微气泡粘附在絮体表面，在浮力作用下浮出水面，出水中油分降至15～20mg•L-1。
　　（5）水解酸化池。污水进入生化段后首先需要水解酸化。在厌氧状态下，通过微生物的水解酸化作用，将污水中非溶解态的高分子有机污染物降解为较小分子物质，提高污水的可生化性。同时，在池中
　　投加NaOH溶液调整污水的pH，为后续的好氧生化处理创造条件。
　　（6）序批式活性污泥法（SBR）。SBR的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一体。典型SBR工艺的一个完整运行周期由五个阶段组成，即进水阶段、反应阶段、沉淀阶段、排水阶段和闲置阶段。从第一次进水到第二次进水称为一个工作周期。
　　从目前的污水好氧生物处理的研究、应用及发展趋势来看，SBR称得上简易、快速、低耗的污水处理工艺。与连续式活性污泥法比较，SBR法具有以下特点：①SBR装置结构简单，运转灵活，操作管理方便。②投资省，运行费用低。Ketchum等人的统计结果表明：采用SBR法处理小城镇污水，要比用普通活性污泥法节省基建投资30%。③可抑制丝状菌生长繁殖，不易发生污泥膨胀，污泥指数SVI较低，有利于活性污泥的沉淀和浓缩。④SBR处于好氧/厌氧的交替运行过程中，能够在去除碳物质的同时实现脱氮除磷。⑤SBR处理工艺系统布置紧凑、节省占地。⑥运行稳定性好，能承受较大的水质水量冲击。⑦各项运行控制参数都能通过计算机加以控制，易于实现系统优化运行。
　　SBR池共设4座，主要设计参数为：污泥的BOD5容积负荷0.13kg•kgMLSS-1•d-1；污泥的COD容积负荷0.24kg•kgMLSS-1•d-1。
　　运行时控制供氧强度以及曝气池中溶解氧浓度，保持活性污泥絮体的外周处于好氧环境进行硝化过程。由于控制池中溶解氧浓度，氧在污泥絮体内部的渗透传递作用受到限制，而较高的硝酸盐浓度（梯度）则能较好地渗透到絮体的内部，因此在絮体内部能有效地进行反硝化过程。
　　（7）曝气生物滤池（BAF）。曝气生物滤池（Biologicalaeratedfilter，BAF）是该炼油厂污水生化处理的又一核心构筑物。BAF池是生物接触氧化法的特殊形式。在池内填充高比表面积的生物陶粒
　　填料，为生物膜提供附着载体。BAF池以化能异养菌为主，集生物氧化、过滤、吸附截流悬浮固体于一体，可同步实现硝化与反硝化，易于均匀布水，反冲洗阻力小，出水在不设置二沉池的情况下仍然可达标，水质稳定。该工程中采用上向流BAF。
　　BAF池共设4座，滤料层深度3.0m，主要设计参数为：NH3-N去除容积负荷1.16kg•m-3•d-1；COD去除容积负荷0.92kg•m-3•d-1；BOD5去除容积负荷0.32kg•m-3•d-1；上向流水流速度1.85m•h-1，反冲洗水流速度21m•h-1；曝气时空气流速10m•h-1，反冲空气流速42m•h-1。
　　BAF池采用气－气水联合－水3步反冲洗方式，每步冲洗时间为6min。
　　通过BAF池后的污水，设计出水水质达到污水综合排放标准（GB8978－1996）二类污染物1级标准，无需增加沉淀设施。
　　（8）离心脱水机。该工程3泥段采用先污泥重力浓缩脱水，再离心机脱水，在絮凝剂的作用下，使污泥含水率降至80%左右后外运。
　　2.3主要构筑物规格
　　该含油污水处理场除了以上构筑物外，还包含集水池、中间缓冲池及监测出水池等常规构筑物，主要构筑物具体参数见表2。
　　表2主要构筑物规格

　　
　　3工艺特点
　　结合该炼油厂含油污水的含油量大、乳化油分多和COD高的特点，该污水处理场的设计具有以下特点：
　　（1）采用了“调节除油罐+平流斜板隔油+1级涡凹气浮+2级溶气气浮”多种手段去除水中浮油、分散油、乳化油及非溶解性有机颗粒，将物化段出水中油分控制在10～20mg•L-1，减轻生化段去除有机物的负荷。
　　（2）SBR池起到了活性污泥降解有机污染物的关键性作用。在水解酸化池将非溶解态的高分子有机污染物降解为可溶性小分子有机污染物的前提下，SBR池硝化－反硝化共同作用，去除水中绝大部分有机物，同时达到脱氮除磷的目的。
　　（3）BAF作为该污水处理核心构筑物，对处理后水水质达标起到了把关作用。SBR池的出水在BAF池进行接触氧化和过滤后，水中悬浮颗粒和难降解有机物得到进一步去除，确保水质达标。
　　4运行效果
　　该污水处理场已于2009年底进水，2010年3月调试完成，系统运行良好，自动化程度较高，操作简便。监测出水池水质采用在线与人工检测相结合的方式。3月3－3月18日连续检测出水池水质，出水水质见表3。
　　表3出水水质及排放标准

　　
　　出水池水质均优于污水综合排放标准（GB8978－1996）二类污染物一级标准，排出炼厂。为了节约用水，炼厂将建回用水处理站，处理后水将进行回用处理，用作循环水场的补充水及炼厂的绿化用水。
　　5技术经济分析
　　该工程占地面积16800m2，总投资约1850万元。污水处理场正常运行电耗为380kW，电费按0.65元•kWh-1计算，污水处理电量单耗为0.99元•m-3污水；药剂单耗费用为0.31元•m-3污水；人员编制为16人，工资及福利等为0.28元•m-3污水，总运行费用为1.58元•m-3污水。
　　6结论
　　对于乳化油分多、COD高的炼油厂污水，在物化段采用CAF高效除油装置的前提下，再经过水解酸化池进一步简化污染物的处理难度，生化段采用SBR+BAF为核心的处理工艺，既能保证出水达到污水综合排放标准（GB8978－1996）二类污染物一级标准，又能达到投资省运行费用低的目的。
　　参考文献：
　　[1]赵东风，刘海洪。高浓度含氨炼油污水SBR法处理技术研究，《上海环境科学》2003年S2期
　　[2]钟华文,廖艳,张均正,等。两段BAF工艺处理炼油废水研究
　　.环境科学与技术,2004,27(2):84-86.
　　[3]张文艺,翟建平,郑钧,等.曝气生物滤池污水处理工艺与设计[J].环境工程,2006,24(1):9-13.
　　[4]王赞春,夏洁。SBR法处理炼油废水的研究.新疆环境保护，2002年第24卷第03期