內(nèi)循環(huán)BA F在煉油高濃度污水預(yù)處理改造中的應(yīng)用

鐘震(中海煉化惠州煉油分公司H SE中心 惠州 516086)

陳建軍(蘇州大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)部 蘇州 215123)

張柯(蘇州科環(huán)環(huán)保科技有限公司 蘇州 215300

中海煉化惠州煉油分公司年加工原油1200萬噸，是目前國內(nèi)單套處理能力最大的煉油廠。公司地處國家重點漁業(yè)保護區(qū)的大亞灣海域，附近還有惠東港口海龜國家級自然保護區(qū)，因此對于環(huán)境保護提出了很高的要求。

一、原有含鹽污水處理系統(tǒng)存在問題

公司原有設(shè)計處理能力為200m3/h含鹽污水處理裝置一套，主要處理來自于加工高酸重質(zhì)原油的電脫鹽等裝置排放的高濃度污水，主要工藝流程為：高濃度污水調(diào)節(jié)單元à理化處理單元（隔油/氣浮）à生化處理單元（A-O/MBR）à深度處理單元（臭氧氧化-活性炭吸附）à排放。

裝置投入運行后，由于電脫鹽排水的水質(zhì)指標(biāo)嚴(yán)重超出含鹽污水處理系統(tǒng)的設(shè)計水質(zhì)要求（其中CO D超出100%、揮發(fā)酚超出150%），造成生化處理系統(tǒng)進水指標(biāo)遠大于設(shè)計進水指標(biāo)，此外，來水水質(zhì)波動性較大，使得生化處理單元經(jīng)常性受到?jīng)_擊，嚴(yán)重影響了含鹽污水的深度處理及最終的達標(biāo)排放。為此，必須添加大量低濃度對污水進行稀釋后方可進入生化處理單元以維持其運行。這不僅加重了生化處理單元的負(fù)擔(dān)，而且造成了大量低濃度優(yōu)質(zhì)水的浪費。

二、高濃度預(yù)處理改造

1.改造內(nèi)容

針對原有高濃度污水處理系統(tǒng)存在的問題，在充分利用舊有處理設(shè)施的基礎(chǔ)上進行了以下改造。

（1）增加內(nèi)循環(huán)BAF生化預(yù)處理單元，串接于現(xiàn)有的高濃度污水處理系統(tǒng)中，即原有高濃度污水的理化處理段出水首先進入內(nèi)循環(huán)BAF裝置，經(jīng)內(nèi)循環(huán)BAF裝置預(yù)處理后，污水再返回原有高濃度污水系統(tǒng)的生化處理單元。內(nèi)循環(huán)BAF生化預(yù)處理單元使得污水水質(zhì)滿足甚至優(yōu)于原有含鹽污水系統(tǒng)的設(shè)計進水指標(biāo)（CO D≤1200mg/L），以彌補原設(shè)計工藝與實際狀況間的缺失，確保在不經(jīng)稀釋的情況下含鹽污水系統(tǒng)的正常運行。

（2）為進一步穩(wěn)定高濃度污水的水質(zhì)和水量，在理化單元前端增加一個污水調(diào)節(jié)罐，水力停留時間為50h。調(diào)節(jié)罐上部設(shè)集油管線，底部設(shè)污泥排放口和清掃口，定期排油排泥。

項目改造完畢后的高濃度污水處理系統(tǒng)：高濃度污水調(diào)節(jié)(增加調(diào)節(jié)罐)à理化處理單元（隔油/氣浮）à高濃度污水內(nèi)循環(huán)BAF預(yù)處理à生化處理單元（A-O/MBR）à深度處理單元（臭氧氧化-活性炭吸附）à排放。

其中，內(nèi)循環(huán)BAF生化預(yù)處理的原則流程見圖1。

圖1 內(nèi)循環(huán)BAF生化預(yù)處理工藝原則流程圖

原氣浮系統(tǒng)出水經(jīng)泵提升進入內(nèi)循環(huán)BAF生物氧化池，經(jīng)處理去除CO D、硫化物及酚類等大部分有機污染物后，出水從內(nèi)循環(huán)BAF的出水口溢流并匯集進入集水池，再溢流進入現(xiàn)有的生化系統(tǒng)。內(nèi)循環(huán)BAF池需定期反沖洗以排除生長產(chǎn)生的剩余污泥，反沖洗采用氣水聯(lián)動操作，反沖洗風(fēng)采用工廠的非凈化風(fēng)，反沖洗水采用反沖洗沉淀池的上清液。反沖洗排水進入反沖洗沉淀池進行泥水分離，經(jīng)靜止沉淀后，上清液用作下一次反沖洗的反洗水。反沖洗沉淀池底部的濃縮污泥不定期排往車間的污泥池，并進入“三泥”處理單元與車間其他污水處理單元產(chǎn)生的污泥合并處理。鑒于高濃度污水在處理過程中曝氣尾氣和逸散氣體均有一定的惡臭和異味，為改善車間空氣質(zhì)量，內(nèi)循環(huán)BAF等設(shè)施所排放的尾氣或逸散氣體均進行收集，然后引入現(xiàn)有的廢氣處理系統(tǒng)。

表1 高濃度污水狀況及內(nèi)循環(huán)BAF預(yù)處理裝置設(shè)計進出水指標(biāo)

2.內(nèi)循環(huán)BAF工藝簡介

內(nèi)循環(huán)BAF是在傳統(tǒng)BAF基礎(chǔ)上發(fā)展而來，通過采用輕質(zhì)多孔填料、隔離曝氣技術(shù)，在生物濾池內(nèi)部形成大流量內(nèi)循環(huán)水流，生物濾床在該內(nèi)循環(huán)流中可利用污水自身的特性迅速培育出對該污水具備良好適應(yīng)性的優(yōu)勢微生物相，形成專屬性能好的生物氧化床，將水中的酚類等有機物快速降解，并通過高效氣體濾床反沖洗技術(shù)維持生物相的活性，從而形成一個高效穩(wěn)定的生物濾池[1][2]。該工藝具有處理負(fù)荷高、占地面積小及運行平穩(wěn)等特性，因此在堿渣等高濃度污水的預(yù)處理中得到了良好的應(yīng)用[3][4]。

3.主要構(gòu)建筑物及設(shè)備

內(nèi)循環(huán)BAF工藝參數(shù)、規(guī)格以及主要構(gòu)建筑物、工藝設(shè)備分別見表2-表4。

表2 主要構(gòu)建筑物

表3 單間內(nèi)循環(huán)BAF反應(yīng)池工藝操作參數(shù)及設(shè)計規(guī)格

表4 主要工藝設(shè)備

序名稱 數(shù)量 規(guī)格及主材號6承托層填料350 KH F-10承托層填料，堆密度1.3～ m31.5t/m3 7污水提升泵2臺流量200m3/h，揚程20m，P=22KW （利舊）8內(nèi)循環(huán)BAF 2臺流量350m3/h，揚程20 m，電機功率 反沖洗泵37 kW 9污泥泵2臺流量20 m3/h，揚程30 m，電機功率 5.5 kW 10玻璃鋼抽風(fēng)2臺流量10000Nm3/h，全壓1600Pa，電機機功率11kW內(nèi)循環(huán)BAF 11反洗控制系1套M B T C系列成套控制系統(tǒng)統(tǒng)

三、改造后設(shè)施運行效果

項目改造完成后，于2011年10月份開始正式運行階段。圖2、圖3及表5分別為2012年2月—2013年10月期間，內(nèi)循環(huán)BAF生化裝置進、出水的CO D值月度統(tǒng)計情況。

圖2 運行期間內(nèi)循環(huán)BAF裝置進水COD情況

圖3 運行期間內(nèi)循環(huán)BAF裝置出水COD情況

表5 內(nèi)循環(huán)BAF預(yù)處理裝置運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計（2012年2月-2013年10月）

CO D去除率月平均值 % 68.9 59.3 64.3

從圖2中可以看到，經(jīng)過前端的水質(zhì)調(diào)節(jié)，內(nèi)循環(huán)BAF裝置進水CO D相對平穩(wěn)，各月度進水CO D平均值（平均值為2921mg/L）均滿足進水設(shè)計指標(biāo)（CO D≤3500mg/L）。但同時，由于前端來水水質(zhì)較為惡劣，部分月份的內(nèi)循環(huán)BAF進水CO D最高值仍接近4000mg/L。經(jīng)過內(nèi)循環(huán)BAF生化預(yù)處理后，CO D得到了大幅降解，各月度出水平均值CO D降至1042mg/L，CO D去除率平均值達64.3%。除2013年4月份出水CO D月平均值為1205mg/L外，其余各月份出水CO D平均值均達到了設(shè)計要求（CO D≤1200mg/L）。經(jīng)計算，內(nèi)循環(huán)BAF裝置的CO D平均去除負(fù)荷為3.22kg/(m3.h)。污水經(jīng)過內(nèi)循環(huán)BAF裝置預(yù)處理后，水質(zhì)得到凈化及穩(wěn)定，且大大降低了其對后續(xù)處理工藝的沖擊，預(yù)處理出水可不經(jīng)稀釋直接進入污水場后續(xù)生化處理裝置，從而確保了整套污水處理裝置的出水水質(zhì)及其正常運行。經(jīng)測得，高濃度預(yù)處理項目改造完成后，最終MBR出水CO D保持在120mg/L以下。

四、工程投資和運行費用

本高濃度預(yù)處理改造工程處理規(guī)模為4800m3/d，工程總投資為2738萬元，其中土建投資442萬元，設(shè)備類投資2046萬元。項目新增能耗主要為電耗（新增運行功率總計49.1千瓦時），另需反沖洗非凈化風(fēng)1400Nm3/天及藥劑（磷酸二氫鈉25kg/天）。其中，新增用電設(shè)備主要包括，2臺反沖洗泵（1用1備），2臺尾氣收集裝置的玻璃鋼抽風(fēng)機（1用1備），2臺污泥泵及照明及反沖洗自控系統(tǒng)。計算得項目新增直接運行費用為0.23元/噸，其中電費按0.7元/千瓦時計，非凈化風(fēng)按0.15元/Nm3計，磷酸二氫鈉按2500元/噸計。

結(jié)論

通過增加污水調(diào)節(jié)罐以穩(wěn)定水質(zhì)水量，并在生化工藝段前增設(shè)內(nèi)循環(huán)BAF裝置進行生化預(yù)處理等改造措施，將預(yù)處理出水CO D控制在1200mg/L以下，解決了惠州煉化公司原有高濃度污水處理設(shè)施存在的進水濃度高、波動大、生化處理系統(tǒng)易受沖擊等問題。

內(nèi)循環(huán)BAF具有很強的處理能力，裝置運行期間，污水CO D去除率可達64.3%，內(nèi)循環(huán)BAF裝置的CO D平均去除負(fù)荷為3.22kg/(m3.h)，大大降低了后續(xù)生化處理系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。

[1]武靜.石油化工行業(yè)高濃度堿渣污水預(yù)處理技術(shù)[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2007，19（3）：153-154.

[2]程麗華，陳建軍，張鈞正，等.新型生物氧化反應(yīng)器的技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用研究[J].廣東化工，2011，38（2）：68-70.

[3]陳建軍，唐新亮，張柯.內(nèi)循環(huán)BAF在高濃度含甲醛廢水預(yù)處理中的應(yīng)用研究[J].石油化工安全環(huán)保技術(shù)，2012，28（1）：58-60.

[4]陳怡，陳曉慧，王建，等.全生物氧化技術(shù)處理石化堿渣的中試研究[J].石油石化節(jié)能與減排，2013，3（3）：35-38.