基于綠色發展的煉廠水處理技術集成

楊金生 韓其利 王賢山 史桂清 周海峰 孫向文 曹真真

摘 ?????要： 煉化企業生產過程中產生的廢水，主要是在石油生產加工流程中產生的工業廢水，其中硫化物可占比60%或以上。通過技術研究，對污水實行含油、含鹽分別處理，形成基于綠色發展的煉廠水處理技術。采用臭氧高級氧化、生化后氣浮等方式提高污水COD、氨氮、懸浮物去除效率;通過CBAF曝氣生物濾池深度處理后，增加多介質過濾器和活性炭過濾器，提高了水資源的循環利用率。

關 ?鍵 ?詞：工業廢水;處理技術;循環利用

中圖分類號：TD926.5 ??????文獻標識碼： A ?????文章編號： 1671-0460（2019）08-1877-04

Abstract： The waste water from the production process of refinery contains more than 60% sulfide. Through technical research， a new water treatment technology based on the concept of green development was developed. The removal efficiencies of COD， ammonia nitrogen and suspended matter were increased by ozone advanced oxidation， biochemical treatment and air floatation process; the recycling utilization rate of the water was also increased by using CBAF aeration bio-filter， and adding multi-media filter and activated charcoal filter.

Key words： Industrial wastewater; Processing technology; Recycling

隨著社會經濟的迅速發展，各行各業都迎來了巨大的發展機遇。石油化工行業的發展關系著我國國民經濟的增長，行業發展引起了社會各界人士的高度重視。石油資源大多集中于缺水的干旱地區，隨著近年來工業用水量的逐年增加，水資源成為了化工產業發展的重要因素之一。基于此，當下石油化工行業節能減排的發展方向勢必推動石油化工行業科技創新步伐不斷攀升，給我國石油化工行業帶來發展的良好契機，同時也符合了國家可持續發展的戰略。

化工是高耗水行業，每年全國化工廢水的排放量巨大，據統計我國廢水排放總量2012年為684.8億t，2013年為695.4億t，2014年為716.2億t，2015年為735.3億t，2016年以來有所好轉。[1]數據資料見圖1。

可以看出，目前我國石油化工行業用水主要的問題集中表現在我國水資源污染嚴重方面，治理及回用水量不足方面。

1 ?傳統廢水處理技術

傳統的煉化廢水處理技術主要有吸附法、氣浮法、超濾膜、粘附法和生物法。各種技術都具有一定的優勢和特點。物理處理法、化學處理法和生物處理法等處理技術相較于傳統的處理技術，效果有了顯著的改進。目前，石油化工企業越來越重視化工廢水的處理，使生產過程的中水達到循環水補水的水質標準，進行回用，有效降低了企業的生產成本，實現了企業的可持續發展[2]。

20世紀70年代，我國部分煉廠開始探索研究廢水回用技術，如長嶺煉油廠、紅星化工廠等將外排水回用于循環冷卻水系統。此后的20余年間，節水和廢水回用逐步成為工業企業的基本共識，廢水回用技術研究與應用日益廣泛。[3]煉廠的廢水生化處理采用了APO、ANO、A2O工藝，增加了除磷脫氮的功能，去除COD， BOD， NH3-N，TN等較徹底。此外，采用二沉池后設石英砂和活性炭過濾技術，使得出水COD降低到30～50 mg/L，BOD， SS和油含量相應降低，并且進一步殺滅細菌，用于補充到循環冷卻水系統或生產過程中。部分煉油企業，如濟煉和湛江煉廠采用廢水回用新技術，但是大多數煉油廠的廢水仍采用老三套處理技術，由于外排水的主要指標可以達到排放標準，但部分指標與回用的水質要求相比略有差距，必須進行深度處理，才能滿足回用與工業過程的要求。[4]傳統的煉化廢水深度處理技術主要有吸附法、氣浮法、超濾膜、粘附法和生物法。各種技術都具有一定的優勢和特點。比較典型的兩種——電吸附與雙膜法處理工藝技術最為常見，成熟度高，易于推廣應用，其技術性能對比見表1。

2 ?綠色發展的煉廠水處理技術

2.1 ?技術原理

通過外來污水實行含油、含鹽兩路進水方式，含油污水和含鹽污水分開處理，進而減少了環境污染，回用價值得以實現;

采用臭氧高級氧化、生化后氣浮等方式提高污水COD、氨氮、懸浮物去除效率;

通過CBAF曝氣生物濾池深度處理后，增加多介質過濾器和活性炭過濾器，提高了水資源的循環利用率[6]。

2.2 ?總體技術方案

2.2.1 ?電吸附技術

屬于水處理深度技術之一，有別于生化處理和物化處理。電吸附所采用的技術原理是通過外加電壓形成靜電場，從而達到強制離子向帶有相反電荷的電極處移動的目的 [7]，對電極的充放電進行控制，改變電極處的離子濃度，并使之不同于本體濃度，實現對水溶液的脫鹽。其工藝原理見圖2。

由圖2可得，電吸附工作原理是通過對電壓的控制來實現脫鹽的過程。在實際應用過程中，其技術具有耐受性好、特殊離子去除效果顯著、無二次污染、對顆粒污染物低、抗油類污染等特點，同時其操作及維護簡便、運行成本低，與其它除鹽技術相比可以大大地節約能源。

2.2.2 ?雙膜技術

雙膜技術也屬于水處理深度技術之一，有別于生化處理和物化處理技術。主要由除硬系統、超濾系統、納濾系統三個部分組成。工藝流程簡圖如圖3。

電吸附與雙膜技術在水處理方面各有優勢。因此，企業在水處理技術研發過程中，選取兩項技術中的優勢部分，結合已有的專利成果，互相結合，集成了基于綠色發展的煉廠水處理技術。

3 ?煉廠廢水回用技術及裝置的研究與開發技術

企業結合國內外的廢水回用技術發展現狀，針對生產廢水和污水，堅持實行清污分流，雨污分流的原則，對生產過程中產生的廢水及污水進行分別處理，并回用到相應的生產環節，從源頭進行減量控制，降低新鮮水耗量，減少外排水量。

3.1 ?污水均質調節系統

技術內容包括并聯或者串聯的多個均質調節罐，每個均質調節罐內均設有撇油裝置，撇油位置由固定撇油裝置和浮動撇油裝置組成，固定撇油裝置為固定在罐體上部內壁并與排油管線連通的環形收油槽，浮動撇油裝置為通過柔性固定絲固定且位置能夠隨液面高度變化而改變的浮動收油工具;浮動收油工具通過柔性細管與排油管線連接;當均質調節罐采用串聯時，相鄰的均質調節罐底部通過連通管線以及連通閥門連接，連通閥門的兩端并聯倒U型架空管線;倒U型架空管線的高度略低于環形收油槽的高度。

3.2 ?降低外排污水COD及中水回用

技術內容包括污水處理臭氧發生池、電吸附深度處理和相應管線，其特征是：污水處理裝置沉淀池出水首先進入臭氧發生池進行處理，來降低進入沉淀池出水的COD，臭氧池出水進入CBAF池（循環式生物曝氣濾池），確保回用中水水質的同時也保證了剩余直接外排水的水質達標;需回用部分的中水利用電吸附技術在COD不降低的基礎上來降低回用水中的鹽含量，在確保外排濃水及污水處理場直接外排污水合格的情況下，實現中水回用。

3.3 ?中水回用組合裝置

技術包括污水處理臭氧發生池、電吸附深度處理和相應管線，污水處理場CBAF裝置污水出水首先進入加臭氧發生池進行處理，通過臭氧技術處理污水，降低進入中水系統的化學耗氧量COD，確保中水產水品質;利用電吸附技術來降低中水中的鹽含量，電吸附除鹽的基本原理就是通過施加外加電壓形成靜電場，強制離子向帶有相反電荷的電極處移動，對雙電層的充放電進行控制，改變雙電層處的離子濃度，并使之不同于本體濃度，從而實現對水溶液的除鹽。實現中水回用，濃水合格直接對外排放，不造成環境污染。

3.4 ?三種可回用中水處理組合工藝

結合以上專利技術成果，企業開展了技術研究，通過技術基礎，逐步開發了高鹽水、低鹽水、循環水旁濾水等三種中水處理組合工藝，最終形成了各類型水質處理流程。

3.4.1 ?高鹽污水處理流程

包含物化處理單元、生化處理單元、深度處理單元三個單元。其中深度處理單元采用臭氧+CBAF+電吸附組合技術，核心技術為電吸附技術。流程見圖4。

3.4.2 ?低鹽污水處理流程

包含物化處理單元、生化處理單元、深度處理單元三個單元。其中深度處理單元采用臭氧+CBAF +兩級過濾組合處理工藝，核心技術為兩級過濾組合處理技術。流程見圖5。

3.4.3 ?循環水場旁濾水處理流程

關鍵技術采用循環水旁濾系統反沖洗水回用裝置專利技術，其技術核心是循環水旁濾系統反沖洗水回用。回收池內設有清洗坑和吸水池，清洗坑位于回收池的一端，清洗坑低于回收池池底，吸水池位于回收池的另一端，吸水池高于回收池池底，回收池一側連接反沖洗水管，吸水池上部連接循環管，循環管上設有控制閥和水泵，循環管末端連接冷卻塔;冷卻塔上設有冷卻機構，電機固定在冷卻塔的頂部，下部連接轉軸，轉軸上設有冷卻葉輪。

4 ?結 論

4.1 ?多種工藝組合處理

根據水質情況，可進行煉化企業污水集中混合進入污水處理廠，污水處理廠常規工藝處理后的出水，再采用“A/O+電吸附”組合工藝技術進行深度處理，滿足工業用水水質要求后回用，進而實現廢水的循環利用。

4.2 ?源頭分流

采用污水處理廠源頭分流方式，將煉化企業的高含鹽污水和低含鹽污水分離處理，對低鹽污水經常規污水處理廠處理后，根據進水水質和待用水用途不同，采用“超濾+反滲透”或者“臭氧氧化+CBAF+多介質+活性炭 ”組合工藝進行處理，滿足鍋爐補水或工業水水質標準后回用至鍋爐補水或工業水管網;對高鹽污水經常規污水處理廠處理后，采用“臭氧氧化+CBAF+ 電吸附”組合工藝進行處理，滿足鍋爐補水或工業水水質標準后回用至鍋爐補水或工業水管網。

4.3 ?循環水場旁濾排水處理

將循環水場旁濾排水進行預處理，回收其水質較好的部分送回循環水場回用，對其余污染物較高的水排放至污水處理廠處理，進一步減少的水資源的排放。

4.4 ?煉油廠廢水回用組合裝置

采用煉油廠廢水回用組合裝置，既能實現臭氧系統去除COD的作用，又實現了降低中水中鹽含量的作用，工藝簡單、造價低廉、占地面積小、維護容易、安全性好，環保節能。

4.5 ?降低中水中的鹽含量

采用中水回用組合裝置，利用電吸附技術來降低中水中的鹽含量，電吸附除鹽的基本原理就是通過施加外加電壓形成靜電場，強制離子向帶有相反電荷的電極處移動，對雙電層的充放電進行控制，改變雙電層處的離子濃度，并使之不同于本體濃度，從而實現對水溶液的除鹽。實現中水回用，濃水合格可以直接對外排放，進而減少了環境污染。

4.6 ?環保和社會效益

技術研發過程中，形成了“煉廠廢水回用組合裝置” 等6項關鍵技術，并取得實用新型專利授權。技術使用后，在回用中水中，氨氮含量為0.622 mg/L，化學需氧量（COD）含量為0.622 mg/L，年回用中水數量為120萬t，年減排氨氮0.746 4 t，COD 28.8噸，環保社會效益顯著。

參考文獻：

[1]殷樹梅. 化工行業廢水回用循環水系統近零排污整體解決方案[R].2018中國（濮陽）石化產業融合發展大會主旨報告，2018-08.

[2]陳文宜，武思拓，蔣靖波，馬紅鵬. 石油化工廢水處理技術有效運用研究[J]. 當代化工研究，2017 （06）.

[3] 陳洪斌， 龐小東， 高廷耀， 何群彪， 唐賢春. 煉油廠廢水的再生技術與應用[J]. 給水排水，2003 （04）.

[4]俞樹榮，馮輝霞. 煉油企業污水回用綠化灌溉對土壤的影響[J]. 環境研究與監測， 2004 （04）.

[5]電吸附技術在污水回用處理中應用技術[EB/OL]. 豆丁網：http：//www.docin.com.

[6]王飛揚. 煉油廢水回用于循環冷卻水系統深度處理技術研究[D]. 中國石油大學碩士論文，2013-06.

[7]關正秋. 淺談濃鹽水零排放處理技術[J]. 山東工業技術， 2018 （05）.