CN101704617A - 石化企业污水回用处理设备及其工艺技术 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种石化企业污水回用处理设备，包括臭氧氧化单元，曝气生物单元、高效纤维束过滤单元。本发明还提出上述系统相关的工艺技术和运行方法。该污水处理系统能够克服恶化的水源水质和复杂的污染物，高效除去污染物，实现污水的真正意义上的回用，能够取得良好的环境效益与经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种石化企业污水回用处理设备及其工艺技术。
背景技术
中国水资源情况不容乐观，政府已将水资源缺乏作为影响经济发展的首要障碍之一。
石化企业是一个用水大户，近年来，随着水资源日益匮乏，水源的供给已经成为限制企业扩产、增产的制约因素。一方面水资源严重短缺，另一方面工业用水浪费问题严重、耗水量大，目前我国每加工一吨原油的取水量与发达国家相比还有相当的差距(加工吨油的水消耗量是国外的近5倍)。
为了缓解水资源短缺，各石化企业作了两方面的工作，一是节约用水，特别是提高工业用水的利用率；二是寻找新的可利用非传统水资源(工业污水、生活污水、海水等)，最为可行的途径是实现污水回用。
使用非传统水资源面临的问题是水源水质恶化、污染物更加复杂，常规的水处理工艺(包括生化处理、混凝、澄清、气浮、活性炭吸附等)不能高效地去除这些污染物，只能实现污水的简单回用，如冲厕、绿化等，不能实现真正意义的回用。
炼油废水的再生常采用物理、化学和生物深度处理方法，其中膜分离、高级氧化技术和生物深度处理是当前研究的热点。膜分离技术主要用于炼油废水的脱油、去除悬浮物或者除盐；高级氧化技术中臭氧氧化在炼油废水回用中的应用较多，而电化学、光化学技术尚处于试验阶段；生物深度处理具有除污染效率高、运行可靠、费用低等优点，能够获得良好的再生水。
目前国内所采用的石化污水回用工艺，组合应用情况如下：
工艺一：物化方法+生物活性炭+物化方法
其中第一步物化方法可能为混凝、澄清、过滤、气浮、微波、超滤等。第二步物化方法可能为过滤、超滤、纳滤、反渗透。
采用此类工艺的主要有如下企业：大庆炼化、哈尔滨石化、克拉玛依石化、抚顺石化二厂、兰州石化等。
工艺二：生物处理方法+生物活性炭+膜分离(部分采用)
其中，生物分离方法可能为曝气生物滤池、生物接触氧化、生物流化床，膜分离方法可能为微滤、超滤、反渗透等。
采用此类工艺的主要有如下企业：锦州石化、大连石化、大港石化、抚顺石油三厂等。
下面是几个石化行业污水回用的详细流程：
哈尔滨炼油厂
二级生化出水---絮凝沉淀---一级过滤----臭氧氧化---二级过滤---生物活性炭---清水池----泵----精密过滤---超滤---泵---工业管网
天津石化污水回用
二级生化出水----絮凝沉淀----过滤-----消毒----回用于循环冷却水。
燕山石化污水回用
二级生化出水---曝气生物滤池---絮凝沉淀----消毒---回用
锦州石化污水回用
二级生化出水----初级滤池----气浮池----精密滤器----除氨器----臭氧活性炭滤器----消毒----回用水
目前国内所采用的污水回用技术，如上所例，有些是利用城市污水厂出水或厂内生活污水进行回用，此类污水成分简单，处理难度低，可利用性强，如大连石化。对于利用石化废水进行深度处理回用的工程案例，如锦州石化，工艺路线长，占地面积大，吨水回用成本高；如天津石化，工艺简单，对于水中的悬浮物等能进行处理，对于水中的COD、氨氮等并不能进行真正有效的去除，此类工艺只适合于水源水质好，出水要求不高的回用工程。
发明内容
本发明提供一种石化企业污水回用处理设备，包括臭氧氧化单元，曝气生物单元、高效过滤单元。
本发明还提出上述设备的运行方法。
本发明涉及的石化企业污水回用处理设备按顺序包括臭氧氧化单元，曝气生物单元，高效过滤单元。并可选地，在臭氧氧化单元前包括集水池，气浮单元，在曝气生物单元和高效过滤单元之间包括中间水池，在高效过滤器之后包括清水池。可选地，生物曝气单元、高效过滤单元的反洗水出水管道通向集水池。中间水池通过反洗进水管和生物曝气单元连接，清水池通过反洗进水管和高效过滤单元连接。
本发明涉及的石化企业污水回用处理设备运行方法包括以下步骤：
本发明涉及的石化企业污水回用处理设备采用经处理的石化污水。可能来自生产车间，生活区域，或其混合污水经过处理后。
1，气浮处理
气浮系统的主要功能在于去除悬浮物和油为主要功能，特别是在冲击负荷的进水条件下，通过调整混凝剂和凝集剂等的加药量，保证后续生化单元等的正常工作。
其工作原理是是利用压力将空气溶于水中，通过骤然减压，释放出大量微小空气泡，气泡与絮体(污水中加入絮凝剂、助凝剂后反应形成的)相结合浮至液面，被刮渣机刮至集泥槽，从而达到固液、液液分离的目的。气浮所产生的浮渣水通过管线靠位差进入原污水处理场的集水池。将空气溶解在水中产生微小的气泡，粘附在油珠上将水中的油、SS、BOD浮上形成油层，定时将油层和浮渣刮至收集槽回收。该系统可称为一级处理。进入气浮系统前加入絮凝剂和助凝剂。
2，臭氧氧化处理
随后对污水进行臭氧氧化，可以提高B/C比即提高污水生化性。向污水中通入臭氧，使污水中臭氧浓度达到5～10g/m3。
由于废水的特性，可生化的有机物含量与总COD的比重过小，为了提高生化单元的处理效率，以利于更好地保障出水的BOD和COD指标，必须提高可生化的BOD和COD的比值，即增加可生化的BOD的含量.大量的实验数据和工程实例证明，在一定投加量和反应时间下，臭氧的氧化可以将可生化的BOD的含量提高35％以上，提高了废水的可生化性.同时由于臭氧最终均转化为氧气，可为一级曝气生物滤池提供部分溶解氧，提高了生化效率，减少了曝气量，一举多得.
3，曝气生物处理
曝气生物滤池工艺也叫淹没式曝气生物滤池，是在普通生物滤池、高负荷生物滤池、生物滤塔、生物接触氧化法等生物膜法的基础上发展而来的，被称为第三代生物滤池，是一种采用颗粒滤料固定生物膜的好氧生物反应器。曝气生物滤池工艺按照进水方式划分可以分为上向流、下向流。
本发明涉及的曝气生物处理方法采用了新型粒状填料。所述新型粒状填料为陶粒，国内可商业购得。
污水在垂直方向上通过填料层。粗糙多孔的粒状填料具有很大的比表面积，它具有优良的过滤作用。因此被称作滤池。填料表面生长有生物膜，池底提供曝气，该反应器属固定床的生物膜反应器。污水在流过滤床时，污染物首先被过滤和吸附，进而被好氧氧化。
使污水通过陶粒滤料，并使污水在滤料上的停留时间为20分钟～120分钟，BOD容积负荷为0.1～1kg/m3滤料；
4，碳化和硝化
本发明可选地包括碳化和硝化单元。由于单级曝气生物滤池单元，同时去除有机物和氮化合物，就存在自养菌和异养菌对空间和氧气的竞争。当进水有机物负荷和氮化合物浓度高时，难以在单级曝气生物滤池单元，实现氮化合物的有效去除。
因此可选地可对污水随后进行专门的碳化和硝化处理。经预处理后的污水自流入C/N上向流曝气生物滤池去除有机物和硝化处理。在该级滤池中，污水中的有机污染物成为生长在滤料上的嗜氧微生物及硝化菌新陈代谢的营养物，其中有机污染物在有氧的条件下通过嗜氧微生物的代谢作用而得以去除，而污水中的部分氨氮则通过硝化菌的作用转化成硝酸盐或亚硝酸盐。C/N上向流曝气生物滤池出水再进入N生物滤池进行硝化处理，在该级滤池中，由硝化菌将污水中的氨氮大部分转换为硝酸盐。经上述两级生物滤池处理后的出水可达到排放标准，或排放或回用。
碳化单元主要承担去除正常进水和冲击进水时COD、SS的去除作用；硝化单元主要去除氨氮。使异养菌和自养菌在适合自己的最佳环境条件下充分发挥其去除污染物的能力。
5，反冲洗
经过一段时间的运行，曝气生物滤池中的生物膜得到增长，悬浮物及脱落生物膜被截留，阻力增大，通水能力降低，处理水水质变坏、为了使滤池恢复通水能力和净化功能，进行气水联合反冲洗，清除滤料间被截留的悬浮物和脱落的生物膜以及过厚的生物膜。反冲洗用水由曝气生物滤池的反冲洗水泵从清水池进行提升，冲洗完毕，其出水进入集水池，进行循环处理。
6，二级曝气生物滤池出水进入中间水池，由三级提升泵提升进入高效纤维过滤器，出水总管投加二氧化氯杀菌灭藻。
7，高效过滤处理
随后对出口污水通过高效过滤器进行过滤处理。所述高效过滤器可能为纤维球高效过滤器，也可能为纤维束高效过滤器，或其他市场上可商业购买的水高效过滤器。
生物滤池出水流入中间水池，压力过滤(高效过滤器)后经二氧化氯消毒流入清水池，达到回用水标准后由回用水泵送到一循、二循用水点。对最终出水COD、SS起到屏障作用，同时其纳污量大、运行周期长、占地小。
高效过滤器具有过滤阻力小、节能、过滤精度高、截污容量大等优点。
a、过滤精度高：对水中悬浮物的去除率可达95％以上，对大分子有机物、病毒、细菌、胶体、铁等杂质有一定的去除作用；
b、过滤速度快：一般为30～50m/h，最高可达60m/h，普通砂滤器的3倍以上；
c、纳污量大：一般为15～35kg/m3，是普通砂滤器的4倍以上；
d、反洗耗水率低：反冲洗耗水量小于周期滤水量的1～2％；
e、加药量低，运行费用低：由于滤床结构及滤料自身特点，絮凝剂投加量是常规技术的1/2～1/3。周期产水量的提高，吨水运行费用也随之减少；
8，二氧化氯杀菌
作为高效杀菌剂，可抑制微生物特别是顽固性藻类的滋生，保证补充水进入循环水系统安全运行。
消毒系统采用二氧化氯，二氧化氯能直接氧化水中的腐殖酸类物质，不与其形成三卤甲烷等氯化物，大大减少消毒后水中的副产物含量；
二氧化氯在水中不发生水解，不与水中的氨氮反应，杀菌效力不受水中PH值和氨氮浓度的影响；能有效杀灭水中用氯消毒效果较差的细菌和孢子；其氧化能力是氯气2.6倍。同时，不会与酚反应形成具有怪味的氯代酚。
9，回用水收集
出水经高速纤维过滤器和二氧化氯杀菌单元后，最终完成回用水的处理过程收集至清水池，并经提升泵提升至循环冷却水补给水。
本公司自行研发的污水处理系统能够克服恶化的水源水质和复杂的污染物，高效除去污染物，实现污水的真正意义上的回用，能够取得良好的环境效益与经济效益。
随着经济的发展，GDP的提高，我国的环境污染问题日益突出。特别是给水体造成的污染已经严重影响到人们的生活和生存环境，西湖和滇池爆发的蓝藻事件给我国政府和人民敲响了要保护水体的警钟。国家正在加大力度治理环境污染，相继出台了节能减排措施，并制定了国有大型企业实现零排放目标，本项目的实施，完全符合当前和未来发展的社会经济环境。
附图说明
以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：
图1是本发明炼油厂污水处理与回用工艺流程。
具体实施方式
实施例1
采用经处理的石化行业污水，其分析指标如表1所示.经处理后，其分析指标如表2所示.
表1
| 序号 | 项目 | 进水水质 |
| 1 | pH | 6-9 |
| 2 | 石油类(Mg/L) | ≤ 5 |
| 3 | CODcr(Mg/L) | ≤150 |
| 4 | 氨氮(Mg/L) | ≤25 |
| 5 | BOD5(Mg/L) | ≤60 |
| 6 | 悬浮物(Mg/L) | ≤150 |
该流程系统设计处理能力为350t/h，8400t/d。
1，气浮处理
污水从污水集水池中流入气浮单元。污水集水池的具体参数如下：
数量1座(装置位号DT210a)
有效容积570米3，池尺寸16×12×4米
过水停留时间1.6小时
钢筋混凝土结构，S8抗渗；
污水提升泵 数量2台(备一台)(设备位号P210a，210b)
Q＝360米3/时，H＝16米，N＝22千瓦
配套引水罐 数量2个
罐尺寸Φ1.0×2.35米
液位控制系统(超声波液位计) 数量1套
与污水提升泵联动实现高位启动，低位停止，超位报警，信号远传之功能；接点容量50W/250VAC，
2.气浮系统 数量2套(设备位号V220a，220b)
处理能力180吨/时
溶气泵功率18.5千瓦，刮渣机功率3千瓦
池体尺寸12×3.8×3.2米
絮凝剂投加系统 数量2套(设备位号G210a，210b)
聚合铝投加量50mg/l，浓度10％
计量泵注入量0-240升/时
配置罐尺寸Φ1.3×2.6m，搅拌器功率0.55kw助凝剂投加系统数量1套(设备位号G220a)
PAM投加量1mg/l，浓度0.1％
计量泵注入量0-350升/时
配置罐尺寸Φ1.3×2.6m，搅拌器功率0.55kw
电磁流量计 数量2套(仪表位号FIQ1001，1002)
3.臭氧投加系统 数量1套(设备位号C240a)
臭氧发生量3600克/时，臭氧系统设备有进口无油空压机、进口冷却器、进口3级组合过滤器、进口干燥器、进口露点仪、进口储气分离罐、进口臭氧发生器和进口高压配电控制柜、尾气破坏器、曝气盘。
臭氧设备主要参数
序号设备名称产地及条件 参数
1臭氧发生器
设计臭氧产量(kg/h) ≥3.6
最大臭氧产量(kg/h) 4
冷却水25度时气体中臭氧浓度(g/Nm3) 20
运行压力和出气口气体压力(bar) 2.2
臭氧反应池 数量1座(装置位号DT220a)
有效容积700m3，池尺寸20×7×6m
反应段容积420m3，池尺寸12×7×6m
反应停留时间72min
钢筋混凝土结构，S8抗渗；
污水提升泵 数量2台(备一台)(设备位号P210c，210d)
Q＝360m3/h，H＝16m，N＝22kW
配套引水罐数量2个
罐尺寸Φ1.0×2.35m
液位控制系统(超声波液位计) 数量1套
(仪表位号LISQ1002)
与污水提升泵联动实现高位启动，低位停止，超位报警，信号远传之功能；接点容量50W/250VAC，
金属管转子流量计 数量4套(仪表位号FIQ2001-2004)
4.曝气生物滤池BAF/C池 数量4座(装置位号DT230a，b，c，d)
C池技术参数如下：
BOD容积负荷0.5kg/M3滤料.d
池容积W＝Q.ΔS/1000Nw＝8400×(30-5)/1000×0.5＝420m3
长度：7.6m，宽度：7.6m，高度：7.5m
每个滤池组成：
滤池滤板 49块/单池，四池合计196块
长柄滤头40个/m2，合计1960个/单池，总计7840个
单孔膜空气扩散器7840个
滤料-材质：陶粒滤料
颗粒尺寸：4-6mm
高度：4m，数量：200m3/单池，合计800m3
C池工艺布气鼓风机数量：3台(设备位号C210a，b，c)
类型：罗茨FTB-200
Q＝36m3/min，P＝7500mmH2O，N＝75kw
材料：灰铸铁1.8.5.C与N池反冲洗风机 数量2台(设备位号C230a，b)
气冲洗强度10升/m2s
类型：罗茨FTB-200
Q＝29m3/min，P＝8000mmH2O，N＝65kw
材料：灰铸铁
5.曝气生物滤池BAF/N池 数量：4座(装置位号DT240a，b，c，d)
N池技术参数如下：
池容积W＝Q.ΔS/1000Nw＝8400×(15-1)/1000×0.4＝294m3
过滤层实际停留时间
t＝AH/Q×24e＝98×4÷8400×24×0.5＝0.56h
长度：7.6m，宽度：7.6m，高度：7.5m
每个滤池组成：
滤池滤板49块/单池，四池合计196块
长柄滤头40个/m2，合计1960个/单池，总计7840个
单孔膜空气扩散器 7056个
滤料-材质：陶粒滤料
颗粒尺寸：4-6mm
高度：4m，数量：200m3/单池，合计800m3
N池工艺布气鼓风机数量：3台(设备位号J201-203)
类型：罗茨FTB-200
Q＝36m3/min，P＝7500mmH2O，N＝75kw
材料：灰铸铁溶解氧在线测定仪数量8套(每池一套)(仪表位号FIQ1001-1008)
主要参数：
溶解氧测量范围：0.0-20.00ppm；分辨率：0.01ppm；精度：±0.2％FS
6.BAF出水中间水池 数量1座(装置位号DT250a)
有效容积430m3
池尺寸12m×12m×4m
地下钢筋砼
过滤水泵 数量2台(设备位号P210e，210f)
Q＝360m3/h，H＝16m，N＝22kw
配套引水罐 数量2个
罐尺寸Φ1.0×2.35米
液位控制系统(超声波液位计) 数量1套
(仪表位号LISQ1003)
与污水提升泵联动实现高位启动，低位停止，超位报警，信号远传之功能；接点容量50W/250VAC，
材质PVDF，防护等级IP65
7.高效过滤器 数量3台(设备位号V230a，b，c)
滤水量180m3/时.台 外形尺寸Φ2.4×4.3米 采用纤维束作为滤芯。
滤前水质SS≤20mg/l，滤后水质浊度≤1 NTU
水反洗强度6-8L/m2s，反洗水量130m3/h×台
气反洗强度60L/m2s，反洗风量16m3/min×台
水反洗用回用水增压泵兼顾；
气反洗用厂内工业风；风压6米
8.二氧化氯发生器 数量1套(设备位号C250a)
a、产量：3500g/h 有效氯
b、原料浓度：HCl：31％； NaClO2：33％
c、NaClO2转换率：≥85％，
d、原料用量比(31％HCl∶33％NaClO2)：1∶1
e、发生器运行温度：56℃
f、电压/功率：电压220V 功率0.8KW
9.清水池 数量1座(装置位号DT260a)
有效容积430米3，池尺寸12m×12m×4m
C与N池反洗水泵 数量3台(2用1备)(设备位号P220a，b，c)
Q＝480m3/h，H＝17m，N＝30kw
液位控制系统(超声波液位计) 数量1套(仪表位号LIAS1004)
与污水提升泵联动实现高位启动，低位停止，超位报警，信号远传之功能；接点容量50W/250VAC，
材质PVDF，防护等级IP65
回用水泵 数量2台(设备位号P230a，b)
Q＝360m3/h，H＝60m，N＝90kw
金属管转子流量计 数量1套(仪表位号FIQ4009)
本系统运行期间进水数据和出水数据如下所示：
表2
Claims (7)
1.石化污水处理设备，其特征在于包括臭氧氧化单元，曝气生物处理单元，高效过滤单元。
2.如权利要求1所述的石化污水处理设备，其特征在于所述石化污水为经过沉沙过滤的，可能来自生产车间，生活区域或其混合污水。
3.如权利要求1所述的石化污水处理设备，其特征在于在臭氧单元之前还包括集水设施和气浮单元，在曝气生物处理单元和高效过滤单元之间还包括中间水池，在高效纤维束过滤器之后还包括清水池。
4.如权利要求1所述的石化污水处理设备，其特征在于所属石化污水处理系统还包括反洗系统，曝气生物处理单元通过反洗水出水管道连接于集水池，中间水池通过反洗出水管道连接于生物曝气单元，清水池通过反洗进水管道连接于高效过滤单元，高效过滤器通过反洗出水管道连接于集水池。
5.一种石化污水处理设备的运行方法，其特征在于含有以下步骤：
1)臭氧氧化步骤
向污水中通入臭氧，使污水中臭氧浓度达到5～10g/m3；
2)曝气生物处理步骤
使污水通过陶粒滤料，并使污水在滤料上的停留时间为20分钟～120分钟，BOD容积负荷为0.1～1kg/m3滤料；
3)高效过滤步骤
使污水通过高效过滤器。
6.根据权利要求5所述的石化污水处理设备的运行方法，其特征在于在臭氧氧化步骤之前还包括气浮处理步骤。
7.根据权利要求5所述的石化污水处理设备的运行方法，其特征在于所述污水处理方法还包括反洗系统，曝气生物处理单元的反洗水出水注入集水池，中间水池的反洗出水进入生物曝气单元，清水池将反洗进水注入高效过滤单元，高效过滤单元的反洗出水进入集水池。
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Open date: 20100512 |