煉油廠污水處理工藝
為了滿足日益嚴格的煉油取水和排水指標的要求，許多企業(yè)采用膜技術對達標污水進行深度處理后回用[1]。膜技術具有不發(fā)生化學相變、高效、環(huán)保、占地少、能耗低、自動化程度高、維護方便等優(yōu)點。但在應用過程中，膜會被無機鹽垢、膠體、微生物、金屬氧化物等污染，污染物沉積在膜表面，會引起膜裝置產水量下降、運行壓力升高或脫鹽率降低，需要對膜進行清洗，以保證膜裝置的長期運行[2-3]。
本工作以某煉油廠污水場的二沉池出水為原水，采用預處理—超濾—反滲透工藝進行深度處理，產水回用于二級脫鹽裝置脫鹽水補水，其中預處理工藝包括接觸氧化[4-5]工藝和曝氣生物濾池[6-7]工藝。
1水質和試驗流程及裝置
1.1原水水質
原水中COD為60~165Mg/L，平均COD為110Mg/L；ρ（NH3-N）為2.40~33.89Mg/L，平均ρ（NH3-N）為15.48Mg/L；ρ（石油類）為0.51~38.83mg/L，平均ρ（石油類）為4.89Mg/L；pH為4.6~8.9，平均pH為6.5；TOC為11~32Mg/L，平均TOC為21Mg/L；SS為50~160Mg/L，平均SS為80mg/L。
1.2試驗工藝流程與裝置
預處理—超濾—反滲透廢水深度處理工藝流程見圖1。原水首先進入接觸氧化池，加入氫氧化鈉調節(jié)pH，去除部分COD、NH3-N和SS；經過沉淀池沉淀后，再進入曝氣生物濾池，進一步生化降解水中的污染物，達到去除NH3-N和大部分COD的目的；上述工藝簡稱為預處理。出水經精密過濾器后再經次氯酸鈉殺菌，進入超濾裝置去除大分子有機物、膠體、細菌等；超濾出水經保安過濾器，加入還原劑亞硫酸氫鈉和阻垢劑MAS208后進入反滲透裝置，去除水中的大部分離子，產水直接回用。試驗采用連續(xù)運行方式。
圖1預處理—超濾—反滲透廢水深度處理工藝流程
接觸氧化池容積42M3，長4M，寬2M，氣水比（體積比）3∶1，停留時間6h；沉淀池直徑3m，高5M，停留時間3h；曝氣生物濾池處理水量7M3/h，陶粒填裝高度2M，卵石填裝高度0.6M，氣水比（3~5）∶1，廢水流速為1M/h。精密過濾器為多介質過濾，過濾精度為150μm；超濾裝置采用的膜組件為MicrozaRUNA-620A型外壓式中空纖維膜，單支膜面積23M2，膜孔徑20~25nm，單支膜設計產水量1.5~2.5M3/h。
1.3分析方法
采用重量法測定廢水SS[8]；采用紅外光譜法測定廢水中ρ（石油類）[9]；采用玻璃電極法測定廢水pH[10]；采用重鉻酸鉀法測定廢水COD[11]；按照文獻[12]測定廢水總硬度；按照文獻[13]測定廢水電導率；采用蒸餾中和滴定法測定ρ（NH3-N）[14]；采用TOC儀器法測定廢水TOC。
2運行情況
2.1預處理的效果
接觸氧化池對廢水中SS和NH3-N的去除效果較好，進水SS為80Mg/L，出水SS為41Mg/L，SS去除率為49％；進水ρ（NH3-N）為17.4Mg/L，出水ρ（NH3-N）為8Mg/L，NH3-N去除率為54%。接觸氧化池對TOC和COD的去除率不高，進水TOC為21mg/L，出水TOC為17Mg/L，TOC去除率為19%；進水COD為110Mg/L，出水COD為80Mg/L，COD去除率為27%。
曝氣生物濾池對廢水中各種污染物的去除率均較高，進水COD為80Mg/L，出水COD為40Mg/L，COD去除率為50％；進水TOC為17Mg/L，出水TOC為11Mg/L，TOC去除率為35％；進水ρ（石油類）為5Mg/L，出水ρ（石油類）為2.5Mg/L，石油類去除率為50％；進水ρ（NH3-N）為8Mg/L，出水ρ（NH3-N）為1Mg/L，NH3-N去除率為88％。進水SS為41.0Mg/L，出水SS為6.3Mg/L，SS去除率為84%。
預處理工藝對廢水中的主要污染物具有較好的去除效果，COD去除率為64%，TOC去除率為48%，石油類去除率為50％，SS去除率高達93%，出水水質達到膜系統(tǒng)進水水質要求。
2.2膜系統(tǒng)的運行情況
2.2.1超濾單元的運行情況
超濾單元在產水流量恒定的條件下運行，通過觀察超濾單元進水壓力的變化來表征超濾膜的污堵情況，以及判斷是否需要對膜進行化學清洗。通過條件試驗確定了超濾單元穩(wěn)定運行的工藝條件為水溫25℃、膜通量60L/（m2·h）、反沖洗30min。在上述穩(wěn)定運行的工藝條件下，超濾單元的運行情況見圖2。由圖2可見，在超濾恒定產水流量2.40t/h的條件下，超濾單元進水壓力在0.04~0.08MPa波動，運行近一個月仍無需對膜進行化學清洗，可以認為超濾單元在該試驗條件下運行穩(wěn)定，且化學清洗周期可超過一個月。
2.2.2反滲透單元的運行情況
通過條件試驗確定了反滲透單元穩(wěn)定運行的工藝條件為水溫25℃、反滲透膜通量19L/（m2·h）、水回收率70%。在上述穩(wěn)定運行的工藝條件下，反滲透單元進水壓力變化情況見圖3。由圖3可見，在反滲透產水流量為0.75t/h的條件下，反滲透單元運行較穩(wěn)定，進水壓力在0.92~1.12MPa波動，運行近一個月無需對膜進行化學清洗，可以認為反滲透單元在該試驗條件下運行穩(wěn)定，且化學清洗周期可超過一個月。
反滲透單元產水水質與新鮮水水質的比較見表1。由表1可見，反滲透單元產水水質遠好于新鮮水。
表1反滲透單元產水水質與新鮮水水質的比較
2.3經濟效益分析
預處理單元運行成本包括接觸氧化池調節(jié)廢水pH所消耗氫氧化鈉的費用，以及接觸氧化池和曝氣生物濾池運行消耗的電費，合計預處理單元每噸產水需要0.43元。超濾—反滲透系統(tǒng)運行成本包括超濾單元殺菌劑次氯酸鈉的費用、反滲透單元阻垢劑MAS208和還原劑亞硫酸氫鈉的費用以及系統(tǒng)運行消耗的電費，超濾—反滲透系統(tǒng)每噸產水需要1.61元。整個預處理—超濾—反滲透工藝處理煉油廠廢水回用于二級脫鹽裝置脫鹽水補水的成本為每噸產水2.04元，低于企業(yè)現(xiàn)有的新鮮水每噸3.45元的費用。
將反滲透系統(tǒng)產水代替新鮮水用作二級脫鹽裝置脫鹽水補水，二級脫鹽裝置的化學清洗周期可從30d延長至120d，每年可減少化學清洗藥劑費約2.7萬元。二級脫鹽裝置的使用壽命由2a增加到8a，每年減少設備更新費約100萬元。反滲透系統(tǒng)產水回用后，每年可為企業(yè)節(jié)約100多萬元，具有一定的經濟效益。
3結論
a）采用預處理—超濾—反滲透工藝深度處理某煉油廠污水場的二沉池出水，預處理單元產水COD為40Mg/L，ρ（NH3-N）為1Mg/L，SS為6.3mg/L，能夠滿足超濾—反滲透系統(tǒng)的進水要求。
b）在超濾單元恒定產水流量為2.40t/h的條件下，超濾單元運行壓力在0.04~0.08MPa波動，運行穩(wěn)定，化學清洗周期可超過一個月；在反滲透單元產水流量為0.75t/h的條件下，反滲透單元運行壓力在0.92~1.12MPa波動，運行較穩(wěn)定，化學清洗周期可超過一個月。
c）預處理—超濾—反滲透工藝深度處理煉油廠污水場的二沉池出水，回用于二級脫鹽裝置脫鹽水補水的成本為每噸產水2.04元，低于企業(yè)現(xiàn)有的新鮮水每噸3.45元的費用。該優(yōu)質產水取代新鮮水回用至二級脫鹽裝置系統(tǒng)每年可為企業(yè)節(jié)約100多萬元。
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