煤制油含油污水处理工艺简介

　　摘要：含油污水由各装置排出的含油污水、厂区生活污水、循环水场旁滤罐反洗水、煤制氢装置低温甲醇洗污水及自备电站所排的低浓度生产、生活污水组成。此污水含油量较高，COD及其他污染物浓度不高，水中阴、阳离子的组成与新鲜水相似，本工程采用除油及生化工艺处理后，出水可以达到污水回用指标要求。
　　关键词：煤制油污水处理含油污水工程设计
　　
　　1、工程概况
　　煤制油含油废水包括来自煤液化厂内的各装置塔、容器等放空、冲洗排水，机泵填料函排水，围堰内收集的雨水、循环水场旁滤罐反洗水、煤制氢装置低温甲醇洗污水及厂区生活污水，还包括自备电站所排的低浓度生产及生活污水。污水设计出水水质要求达到《中国石油化工集团公司暨股份公司工业水管理制度中推荐回用作循环冷却系统补充水的水质标准（试行）》中的相应指标。
　　本污水处理工程服务于2006年在内蒙古自治区建成的第一条年产成品油100万吨的煤制油生产线。其污水的特点是“污水水量大、处理难度大、国内首例，处理后水要求全部回用”，因此，工艺选择和确定具有较高的难度，国内外没有类似的污水处理经验可借鉴，加之污水回用的要求，增加了污水处理的难度。
　　2、设计规模及进出水水质
　　2.1设计规模
　　本工程设计规模为204m3/h。
　　2.2设计污水来源和水质
　　含油污水由各装置排出的含油污水、厂区生活污水、循环水场旁滤罐反洗水、煤制氢装置低温甲醇洗污水及自备电站所排的低浓度生产、生活污水组成。此污水含油量较高，COD及其他污染物浓度不高，水中阴、阳离子的组成与新鲜水相似。
　　水质分析数据如表1所示：
　　表1含油污水的水质参数
　　水质项目 单位 设计水质
　　COD mg/L 500
　　石油类 mg/L 500
　　氨氮 mg/L 20~30
　　pH值  6.0~9.0
　　TSS mg/L 100~200
　　硫化物 mg/L 20~30
　　挥发酚 mg/L 30
　　此污水含油量较高，COD及其他污染物浓度不高，水中阴、阳离子的组成与新鲜水相似，经过除油及生化处理后出水可以达到污水回用指标。
　　2.3设计出水水质
　　煤液化项目要求污水处理后大部分回用于循环水补充水。
　　污水设计出水水质标准根据《中国石油化工集团公司暨股份公司工业水管理制度中推荐回用作循环冷却系统补充水的水质标准（试行）》中的指标确定，具体水质见表2
　　表2回用于循环水系统的净化污水水质
　　水质项目 单位 回用污水水质
　　CODcr mg/L 50.0
　　BOD5 mg/L 10.0
　　石油类 mg/L 5.0
　　氨氮 mg/L 5.0
　　悬浮物 mg/L 10.0
　　硫化物 mg/L 0.10
　　酚 mg/L 1.0
　　pH  6.59.0
　　氯离子 mg/L 250
　　硫酸根离子 mg/L 300
　　总硬度(以CaCO3计) mg/L 50300
　　总碱度(以CaCO3计) mg/L 50300
　　浊度 NTU 10.0
　　3处理工艺流程
　　3.1含油污水处理工艺流程的选择
　　：含油污水各项污染物数值均不高，必须保证经处理后能够达到污水回用于循环水指标。根据现有炼油厂污水处理场的运行数据看，如仅采用一级生物处理，正常情况下其出水COD值可能降到80mg/L左右，再经混凝沉淀及过滤处理后，应可以满足回用要求；当来水水质波动时，其出水COD值可能达到100mg/L以上，很难回用。因此，本次设计中利用高浓度污水BAF生化池的处理余量作为含油污水的二级生化处理，可以保证出水水质更加稳定。
　　系统工艺流程图如下：
　　
　　图1含油污水处理工艺流程图(点划线框内表示与高浓度污水一起处理)
　　3.2流程概述
　　含油污水包括含油污水和生活污水。含油污水经机械格栅后自流进入含油污水吸水池，用潜水泵提升后进入5000m3含油污水调节罐，以保证后续处理水量、水质的稳定，防止产生大的冲击。含油污水调节罐出口增加调节阀，以保证生化系统进水的稳定。调节罐内设有旋流分离收油器，对含油污水进行初步隔油。调节罐出水自流至油水分离器。考虑到现场冬季温度很低，为保证达到除油效果，在油水分离器中设蒸汽盘管，将含油废水加热至30℃左右。油水分离器内设平行波纹板组。当液体流过，油滴被波纹板迅速捕获，即会聚集在波纹板上，并与水分离开来。由于聚集器的原理，小颗粒的油滴会逐步聚集成为大油滴，油滴沿着波峰移动到其隆起部分的顶部。波形板顶部开着直径为12mm的小孔，通过这些小孔，较大颗粒的油滴根据Stokes原理，迅速浮到油水分离器的表面，使油水彻底分离，出水中含油量控制小于100mg/L。油水分离器配置有一台油料位探测仪和一台自吸式油料抽吸泵，根据油料位探测仪监测油层厚度控制自吸式油料抽吸泵启停，油料抽吸泵启动时将油水分离器中的油提升送入污油脱水罐。为防止污油凝固，设有蒸汽加热管道。
　　油水分离器出水自流进入一级气浮，采用涡凹气浮工艺。在进水端投加聚合铝（PAC）及聚丙酰胺（PAM），在混合反应设备内与进水充分反应后，进入气浮分离段。微气泡吸附油珠，将油珠托起，达到油水分离的目的。内设有链条式刮沫机，刮除表面浮渣。一级气浮出水自流进入二级气浮，采用部分回流多级溶气释放工艺（DAF）。进水前投加混凝剂聚合铝（PAC）进行破稳凝聚，去除污水中的乳化油和细分散油。含油污水经过隔油、两级气浮去除大部分分散油、乳化油及部分COD值，其出水含油量要求小于20mg/L，COD的总去除率在30%左右。
　　二级气浮出水自流进入一级生化处理，采用A/O生化池工艺。来自全厂系统的生活污水经过机械隔栅后自流至污水处理场内生活污水吸水池，经泵提升与含油污水混合进入A/O生化池，污水先进入缺氧区，然后再进入好氧区，在好氧区出口，含有硝酸盐的混合液部分循环被送至缺氧区入口。借助原水中被同化的碳，在缺氧池中对循环的混合液进行反硝化，其回流比为300%。出水自流进二次沉淀池进行泥水分离，污泥由回流泵提升，回流量为100%，并设置气动阀根据迸水量自动调整。二次沉淀池出水自流进入二沉池吸水池，在高浓度污水有处理余量的情况下，经泵提升至二级生化池（BAF）。两组五级并联运行。底部设置排泥管。池内装填高效生物载体，载体高度2.5m，上下各设滤网，气水比40：1。一、二级生化池内共均设9组溶解氧（DO）在线仪表，控制DO<2~3mg/L，以保证好氧生物处理的效果。生化池（BAF）出水进入混凝沉淀池。
　　混凝沉淀池出水自流进含油污水过滤吸水池，由提升泵加压进入含油污水多介质过滤器+生物炭过滤器。该设备管路介质控制采用气动蝶阀，现场PLC控制。可通过设定迸出口压差或时间周期实现自动反冲洗。
　　经过滤器处理后的出水投加二氧化氮，消毒灭菌后作为循环水场的补充水。不合格水切换进入不合格水排放水池，用泵提升送至渣场蒸发处理。
　　3.3主要设计参数
　　1) 含油污水吸水池：
　　规格：6000×4000×8000mm，容积按一期水量考虑。
　　2) 含油污水调节罐：
　　规格：Φ20000×17820mm，V=5000m3，容积按一期水量考虑
　　3) 油水分离器
　　处理水量：204m3/h设备尺寸：4900×3500×3200mm；
　　设备布置方式：地面布置（壳体为碳钢，内涂环氧玻璃钢防腐）；
　　处理后水质指标：水中含油量＜50mg/L
　　4) 油料抽吸泵：
　　型号：KCB18.3，1台
　　流量：1.1m3/h压力：P=1.45Mpa，功率：P=1.5Kw
　　5) 涡凹气浮：
　　设备规格为：15000×2438×2413mm，地上式钢结构。
　　处理水量204m3/h，停留时间17min。
　　6) 加压溶气气浮：
　　设备规格为：Φ2400×8100mm，地上式钢结构。
　　处理水量204m3/h，溶气水量40~45m3/h，停留时间15min
　　7) 生活污水吸水池：
　　规格：4000×8000×8000mm，容积按一期水量考虑。
　　8) A/O生化池：规模按一期水量考虑
　　35000×24000×6500mm，半地下式钢混结构，有效水深5.5m，有效容积为4620m3，总停留时间22h。单廊道规格为：35000×6000×6500mm，四廊道串联运行；其中A段一廊道停留时间5.5h，溶解氧（DO）控制小于0.5mg/L，采用2台潜水搅拌器；0段为三个廊道，停留时间16.5h，溶解氧（DO）控制小于2-3mg/L；进水COD=350mg/L，出水COD≤80mg/L，处理规模204m3/h，污泥回流比50-100%，硝化液回流比不小于300%。出水中碱度控制大于50mg/L（以CaC03计）。
　　9) 二次沉淀池：规模按一期水量考虑
　　规格：Φ25000×3900
　　处理量204m3/h表面负荷0.4m3/m2.h
　　有效水深3.5m停留时间4.1h
　　10) 中间水池：
　　规格：5000×3000×3900mm，容积按一期水量考虑。
　　11) BAF池：
　　停留时间6h，二组五级并联运行。
　　进水COD=100mg/L，出水COD=60mg/L，处理水量204m3/h，
　　COD容积负荷N=0.16KgCOD/m3.d，气水比为40：1。
　　12) 混凝反应池：
　　规格：10600×2700×3900mm，容积按一期水量考虑。
　　混合阶段设机械混合搅拌机1台；
　　浆叶直径1000mm，浆叶宽度200mm，搅拌机转速51rpm，功率2.2KW
　　浆叶外缘线速2.14m/s，搅拌器中心离池底750mm。
　　反应阶段设三台板框式反应搅拌机；
　　每间反应池容积2200×2200×3000V=14.5m3
　　反应时间T=4.3min
　　反应搅拌机设计参数：
　　一级Ф1700×2300n=8r/min线速度V=0.71m/s
　　二级Ф1700×2300n=5.2r/min线速度V=0.47m/s
　　三级Ф1700×2300n=3.4r/min线速度V=0.31m/s
　　13) 混凝沉淀池：
　　规格：Φ25000×2900，容积按一期水量考虑
　　处理量204m3/h表面负荷0.42m3/m2.h
　　有效水深2.5m停留时间1.5h
　　14) 含油污水过滤吸水池
　　规格：12000×6500×6500mm，容积按一期水量考虑。
　　15) 含油污水多介质过滤器
　　多介质过滤器（Φ3000×5500）3个
　　滤速为9.5m/h，反洗时间小于10~15min，气水共洗。
　　16) 含油污水生物炭罐
　　生物炭罐（Φ3600×5500）5个
　　滤速为4.0m/h，反洗时间小于10~15min，气水共洗。
　　3.4含油污水处理效果预测
　　处理效果预测表单位：mg/L
　　项目  S2- 氨氮 油 挥发酚 COD
　　进水水质  30 30 500 30 500
　　隔油+
　　二级气浮 出水 10 30 10 20 350
　　 去除率% 67  98 31 30
　　A/O生化池 出水 0.5 30 5 1 80
　　 去除率% 95 90 50 95 77
　　沉淀池 出水 0.5 3 5 1 80
　　 去除率%     
　　混凝沉淀池 出水≤ 0.2 3 3 0.5 60
　　 去除率%≥ 60  40 50 25
　　过滤+生物炭过滤 出水≤ 0.1 3 1 0.1 50
　　 去除率%≥ 50  67 80 17
　　小计 总去除率%≥ 99.7 90 99.8 99.7 90
　　注：*要求A/O生化池出水总氮≤10mg/L。
　　
　　4工艺特点
　　4.1充分考虑了水量、水质的变化。
　　含油污水设2个调节罐，用来均衡调节水量、水质和水温等的变化，降低来水不均匀性对后续处理设施的冲击。调节罐出水设置调节阀，保证出水水量稳定，减少对后续设备的冲击。
　　4.2强化油的去除效果，确保生化进水油含量不超标
　　含油污水调节罐安装浮动旋流除油设备，可以有效收取大量浮油而减轻气浮处理的负荷。
　　含油污水采用了两级气浮工艺，一级气浮采用涡凹气浮技术，具有充气量高、自动内回流，不设置回流泵，占地省，能耗低的特点；二级气浮采用部分回流加压溶气气浮，充分发挥气泡细微特点，可降低乳化油及溶解油的含量气浮加药充分考虑污水的特点，设置了絮凝剂、助凝剂投加设施，保证除油效果，又可降低COD值，减轻生化池负荷。
　　4.3加药装置自动化程度高，可根据水量自动调整加药量。
　　加药装置采用先进的全自动加药系统，包括干粉自动吸入系统、干粉投加机、混合装置及加药泵自动变频控制，可根据进水量自动控制药剂投加，自动化程度高。
　　4.4采用先进的控制技术，有效解决生物处理及混凝沉淀过程的控制参数。
　　4.5处理出水采用二氧化氯杀菌消毒，具有高效、快速的杀菌效果，能有效地破坏酚、硫化物、氰化物和其它有机物，安全可靠的特点。
　　4.6各处理建筑物及设备之间的连接管道上设置跨线，操作更加灵活，检修方便。
　　[参考文献]
　　[1]张继武,张强.浮选技术在含油污水处理中的应用进展[B].工业用水与废水2001Vol.32No.6P.11-13.
　　[2]宋红伟,叶万东.炼油厂含油污水处理工程设计[B].工业用水与废水,2009Vol.40No.5P.80-82