石化廢水深度處理回用的應(yīng)用研究
［摘要］ 利用臭氧高級氧化+多介質(zhì)過濾+超濾（UF）+反滲透（RO）工藝將污水車間已生化處理后的污水進(jìn)行深度處理，處理規(guī)模為 500 m3/h，運行結(jié)果表明：膜系統(tǒng)穩(wěn)定，臭氧高級氧化對 COD 的去除率為 67.0%，UF 對懸浮物的去除率為 83.3%，RO 對污染物的去除效果顯著， 電導(dǎo)率降低至 86 μS/cm， 硬度去除率為 98.1%， 氯離子去除率為95.1%，COD 去除率為 98.3%，總磷、氨氮、懸浮物基本完全去除，出水達(dá)到了二級反滲透的進(jìn)水要求
［關(guān)鍵詞］ 石化廢水；臭氧；超濾；反滲透
［中圖分類號］ X703.1
［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ B
［文章編號］ 1005-829X（2019）01-0110-03
石化企業(yè)用水量較大， 每提煉 1 t 原油需要消耗水量約為 30~50 t，產(chǎn)生的廢水水質(zhì)極為復(fù)雜，一般含有高有機(jī)物和高有毒有害物質(zhì)〔1〕。 往往經(jīng)過生化處理后，COD 仍然高于 GB 31570—2015《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的 50 mg/L 的限值，而且廢水量較大，若可以通過處理后回用，不僅提高了廢水的重復(fù)利用率，還起到了節(jié)約水資源和保護(hù)環(huán)境的目的。筆者對山東某石化廠污水車間已生化處理后的污水利用臭氧高級氧化+多介質(zhì)過濾器+超濾（UF）+反滲透（RO）工藝對其進(jìn)行深度處理并回用為二級RO 進(jìn)水，經(jīng)過連續(xù)運行，考察了處理效果并分析了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。
1 原水及生化出水水質(zhì)指標(biāo)山東省某石化廠污水處理的工藝為： 原水→調(diào)節(jié)池→提升→氣浮池→AO 氧化池→沉淀池。 該公司原水以及生化處理后出水水質(zhì)指標(biāo)見表 1。
由表 1 可知，生化處理后的出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)。該廠生化出水必須經(jīng)過后續(xù)處理才能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，但生化出水的可生化性極差，B/C 僅為 0.11，采用生物處理法是較為困難， 需要進(jìn)行高級氧化等方法處理。
2 處理工藝
2.1 工藝流程
原水為山東某石化廠生化出水， 生化處理規(guī)模為 500 t/h，深度處理工藝流程見圖 1。
2.2 臭氧氧化
通過臭氧產(chǎn)生的羥基自由基來對污水中難降解的大分子污染物進(jìn)行開環(huán)斷鏈，同時臭氧還能直接氧化一些有機(jī)物成為 CO2、H2O。 臭氧接觸池接觸時間控制為 120 min，保證臭氧與污水的充分接觸反應(yīng)時間。系統(tǒng)采用微孔曝氣盤投加臭氧， 曝氣盤安裝在接觸池池底但高于導(dǎo)流墻的最低位置以避免氣泡被引流到反應(yīng)池中，在接觸池中被處理水由上向下流，而臭氧氣體由下向上反向流以達(dá)到最好的接觸效果。反應(yīng)后臭氧尾氣通過加熱破壞處理。臭氧氧化后出水 COD＜50 mg/L。 臭氧單元選用青島國林公司生產(chǎn)的設(shè)備。
2.3 多介質(zhì)過濾器
系統(tǒng)設(shè)置 5 臺直徑 3 200 mm 的立式多介質(zhì)過濾器，正常運行時每臺產(chǎn)水量為 72.5 m3/h。 多介質(zhì)過濾器主要去除水中的懸浮物、膠體等雜質(zhì)。 經(jīng)過臭氧氧化處理的水通過供水泵加壓后進(jìn)入多介質(zhì)過濾器，多介質(zhì)過濾器內(nèi)為濾板結(jié)構(gòu)，濾板上部裝填 1~2 mm 粒徑的石英砂濾料和 1~2 mm 粒徑的無煙煤濾料，過濾精度在 20 μm 以下， 過濾器出水直接進(jìn)入 UF 系統(tǒng)，另一部分出水通過自動閥門進(jìn)入反洗水箱進(jìn)行反洗。
2.4 UF 裝置
UF 采用膜天膜科技股份公司所產(chǎn)外壓式聚丙烯中空纖維 UF 膜，單只膜過濾面積為 56 m2，截留分子質(zhì)量（MWCO）為 100 000 u，處理后產(chǎn)水 SDI＜3，滿足反滲透進(jìn)水要求。 系統(tǒng)設(shè)置 2 套 UF 裝置，每套凈產(chǎn)水量為 125 m3/h，運行膜通量≤40 L/（m2·h），反洗膜通量為 100 L/（m2·h）。 UF 運行方式為錯流運行。 運行時，控制進(jìn)水壓力恒定為 0.1 MPa 左右，設(shè)定每 30 min 進(jìn)行反洗，以減少膜表面污染物沉積。
2.5 RO 裝置
系統(tǒng)設(shè)置 2 套產(chǎn)水量為 87.5 m3/h 的 RO 裝置，并聯(lián)運行，由于進(jìn)水有機(jī)物含量高，選用陶氏品牌寬流道的抗污染聚酰胺復(fù)合膜， 設(shè)計回收率為 70%，平均膜通量≤17.8 L/（m2·h）。 每套 RO 裝置配置 138根膜組件，放置在 23 根 6 芯壓力容器內(nèi)，按 15∶8 排列。 高壓泵前設(shè)置 5 μm 保安過濾器，RO 進(jìn)水中添加阻垢劑、還原劑和非氧化殺菌劑，分別用來抑制無機(jī)鹽結(jié)垢、防止 RO 膜氧化和微生物污染。
3 處理效果
生化出水經(jīng)過臭氧氧化+多介質(zhì)過濾+UF+RO處理后，水質(zhì)情況見表 2。
由表 2 可知，UF 之前工藝對離子基本無去除效果； 臭氧氧化對有機(jī)物去除效果明顯，COD 去除率為 67.0%；UF 對懸浮物去除效果顯著， 懸浮物去除率為 83.3%； 而 RO 出水對離子和有機(jī)物去除效果均極為顯著，電導(dǎo)率降低至 86 μS/cm，硬度去除率為 98.1%， 氯離子去除率為 95.1%，COD 去除率為98.3%，總磷、氨氮、懸浮物基本完全去除，RO 產(chǎn)水指標(biāo)完全滿足二級 RO 進(jìn)水要求。
4 運行穩(wěn)定性分析
4.1 UF 穩(wěn)定性分析
UF 作為 RO 的預(yù)處理，考察了其產(chǎn)水量變化情況， 結(jié)果表明，UF 在運行初期，UF 膜產(chǎn)水量基本維持不變， 這是因為 UF 系統(tǒng)每運行 30 min 后進(jìn)行反沖洗，此時附著在膜表面的污染物可基本消除。但隨著時間累積， 一部分污染物不能通過反洗清除徹底導(dǎo)致產(chǎn)水量緩慢下降， 當(dāng)產(chǎn)水量下降到不足以滿足RO 系統(tǒng)運行時，需要進(jìn)行化學(xué)清洗。
4.2 RO 穩(wěn)定性分析
RO 系 統(tǒng) 連 續(xù) 運 行，為了維持一定的產(chǎn)水量，RO進(jìn)水壓力和濃水壓力都有所增長，進(jìn) 水 壓 力 從0.80 MPa 上升到 1.00 MPa，濃水壓力從 0.62 MPa 上升到0.80 MPa，但進(jìn)水壓力和濃水壓力的壓差基本穩(wěn)定在 0.2 MPa 左右，說明未出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象，造成壓力上升的原因可能是水中有機(jī)物含量稍高所造成的，但尚在允許范圍內(nèi)，不影響設(shè)備連續(xù)運行，當(dāng)進(jìn)水壓力持續(xù)上升至 1.5 MPa 后，考慮化學(xué)清洗以恢復(fù)膜通量。
5 成本分析
系統(tǒng)成本包括動力能耗、藥劑費用、設(shè)備折舊費 用。 深 度 處 理 計 算 基 數(shù) 按 進(jìn) 水 280 t/h，年 運 行8000 h。 深度處理總裝機(jī)容量約為 750 kW，運行容量為 530 kW，電費平均按 0.70 元/（kW·h）計，則電費為 530×0.70÷280=1.33 元/t，藥劑費用包含超濾加藥系統(tǒng)、反滲透加藥系統(tǒng)和化學(xué)清洗加藥系統(tǒng)費用，約 0.75 元/t，設(shè)備折舊費用約 0.70 元/t。 故運行成本為 2.78 元/t。
6 結(jié)論
通過規(guī)；B續(xù)運行表明： 針對生化處理后的石化廢水，利用臭氧氧化+多介質(zhì)過濾器+UF+RO 處理工藝，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，RO 對離子去除效果和有機(jī)物去除效果均極為顯著， 電導(dǎo)率降低為 86 μS/cm，硬度去除率為 98.1%，氯離子去除率為 95.1%，COD去除率為 98.3%，總磷、氨氮、懸浮物基本完全去除，RO 產(chǎn)水指標(biāo)完全滿足二級 RO 進(jìn)水要求，運行成本為 2.78 元/t，達(dá)到了水資源循環(huán)利用的目的。
參考文獻(xiàn)
［1］ 凌珠欽，汪曉軍，王開演. 臭氧-曝氣生物濾池工藝深度處理石化廢水［J］. 應(yīng)用化工，2008，37（8）：18-21.
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［作者簡介］ 徐海波（1978— ），工程師。電話：022-26689359，E-mail：13920421190@126.com。
［收稿日期］ 2018-11-24（修改稿）
徐海波 1，孫 健 2 ，程 鑫 3 ，施 雷 2
（1. 中海油天津化工研究設(shè)計院有限公司，天津 300131；2. 中石油吉林石化公司丙烯腈廠，吉林市 132022；3. 大慶石化公司，黑龍江大慶 163714）
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