煉油廠污水處理工藝
為了滿(mǎn)足日益嚴(yán)格的煉油取水和排水指標(biāo)的要求，許多企業(yè)采用膜技術(shù)對(duì)達(dá)標(biāo)污水進(jìn)行深度處理后回用[1]。膜技術(shù)具有不發(fā)生化學(xué)相變、高效、環(huán)保、占地少、能耗低、自動(dòng)化程度高、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。但在應(yīng)用過(guò)程中，膜會(huì)被無(wú)機(jī)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(huì)引起膜裝置產(chǎn)水量下降、運(yùn)行壓力升高或脫鹽率降低，需要對(duì)膜進(jìn)行清洗，以保證膜裝置的長(zhǎng)期運(yùn)行[2-3]。
本工作以某煉油廠污水場(chǎng)的二沉池出水為原水，采用預(yù)處理—超濾—反滲透工藝進(jìn)行深度處理，產(chǎn)水回用于二級(jí)脫鹽裝置脫鹽水補(bǔ)水，其中預(yù)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(zhì)和試驗(yàn)流程及裝置
1.1原水水質(zhì)
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(lèi)）為0.51~38.83mg/L，平均ρ（石油類(lèi)）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(yàn)工藝流程與裝置
預(yù)處理—超濾—反滲透廢水深度處理工藝流程見(jiàn)圖1。原水首先進(jìn)入接觸氧化池，加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH，去除部分COD、NH3-N和SS；經(jīng)過(guò)沉淀池沉淀后，再進(jìn)入曝氣生物濾池，進(jìn)一步生化降解水中的污染物，達(dá)到去除NH3-N和大部分COD的目的；上述工藝簡(jiǎn)稱(chēng)為預(yù)處理。出水經(jīng)精密過(guò)濾器后再經(jīng)次氯酸鈉殺菌，進(jìn)入超濾裝置去除大分子有機(jī)物、膠體、細(xì)菌等；超濾出水經(jīng)保安過(guò)濾器，加入還原劑亞硫酸氫鈉和阻垢劑MAS208后進(jìn)入反滲透裝置，去除水中的大部分離子，產(chǎn)水直接回用。試驗(yàn)采用連續(xù)運(yùn)行方式。
圖1預(yù)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(zhǎng)4M，寬2M，氣水比（體積比）3∶1，停留時(shí)間6h；沉淀池直徑3m，高5M，停留時(shí)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(guò)濾器為多介質(zhì)過(guò)濾，過(guò)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(shè)計(jì)產(chǎn)水量1.5~2.5M3/h。
1.3分析方法
采用重量法測(cè)定廢水SS[8]；采用紅外光譜法測(cè)定廢水中ρ（石油類(lèi)）[9]；采用玻璃電極法測(cè)定廢水pH[10]；采用重鉻酸鉀法測(cè)定廢水COD[11]；按照文獻(xiàn)[12]測(cè)定廢水總硬度；按照文獻(xiàn)[13]測(cè)定廢水電導(dǎo)率；采用蒸餾中和滴定法測(cè)定ρ（NH3-N）[14]；采用TOC儀器法測(cè)定廢水TOC。
2運(yùn)行情況
2.1預(yù)處理的效果
接觸氧化池對(duì)廢水中SS和NH3-N的去除效果較好，進(jìn)水SS為80Mg/L，出水SS為41Mg/L，SS去除率為49％；進(jìn)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(duì)TOC和COD的去除率不高，進(jìn)水TOC為21mg/L，出水TOC為17Mg/L，TOC去除率為19%；進(jìn)水COD為110Mg/L，出水COD為80Mg/L，COD去除率為27%。
曝氣生物濾池對(duì)廢水中各種污染物的去除率均較高，進(jìn)水COD為80Mg/L，出水COD為40Mg/L，COD去除率為50％；進(jìn)水TOC為17Mg/L，出水TOC為11Mg/L，TOC去除率為35％；進(jìn)水ρ（石油類(lèi)）為5Mg/L，出水ρ（石油類(lèi)）為2.5Mg/L，石油類(lèi)去除率為50％；進(jìn)水ρ（NH3-N）為8Mg/L，出水ρ（NH3-N）為1Mg/L，NH3-N去除率為88％。進(jìn)水SS為41.0Mg/L，出水SS為6.3Mg/L，SS去除率為84%。
預(yù)處理工藝對(duì)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(lèi)去除率為50％，SS去除率高達(dá)93%，出水水質(zhì)達(dá)到膜系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)要求。
2.2膜系統(tǒng)的運(yùn)行情況
2.2.1超濾單元的運(yùn)行情況
超濾單元在產(chǎn)水流量恒定的條件下運(yùn)行，通過(guò)觀察超濾單元進(jìn)水壓力的變化來(lái)表征超濾膜的污堵情況，以及判斷是否需要對(duì)膜進(jìn)行化學(xué)清洗。通過(guò)條件試驗(yàn)確定了超濾單元穩(wěn)定運(yùn)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(yùn)行的工藝條件下，超濾單元的運(yùn)行情況見(jiàn)圖2。由圖2可見(jiàn)，在超濾恒定產(chǎn)水流量2.40t/h的條件下，超濾單元進(jìn)水壓力在0.04~0.08MPa波動(dòng)，運(yùn)行近一個(gè)月仍無(wú)需對(duì)膜進(jìn)行化學(xué)清洗，可以認(rèn)為超濾單元在該試驗(yàn)條件下運(yùn)行穩(wěn)定，且化學(xué)清洗周期可超過(guò)一個(gè)月。
2.2.2反滲透單元的運(yùn)行情況
通過(guò)條件試驗(yàn)確定了反滲透單元穩(wěn)定運(yùn)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(yùn)行的工藝條件下，反滲透單元進(jìn)水壓力變化情況見(jiàn)圖3。由圖3可見(jiàn)，在反滲透產(chǎn)水流量為0.75t/h的條件下，反滲透單元運(yùn)行較穩(wěn)定，進(jìn)水壓力在0.92~1.12MPa波動(dòng)，運(yùn)行近一個(gè)月無(wú)需對(duì)膜進(jìn)行化學(xué)清洗，可以認(rèn)為反滲透單元在該試驗(yàn)條件下運(yùn)行穩(wěn)定，且化學(xué)清洗周期可超過(guò)一個(gè)月。
反滲透單元產(chǎn)水水質(zhì)與新鮮水水質(zhì)的比較見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn)，反滲透單元產(chǎn)水水質(zhì)遠(yuǎn)好于新鮮水。
表1反滲透單元產(chǎn)水水質(zhì)與新鮮水水質(zhì)的比較
2.3經(jīng)濟(jì)效益分析
預(yù)處理單元運(yùn)行成本包括接觸氧化池調(diào)節(jié)廢水pH所消耗氫氧化鈉的費(fèi)用，以及接觸氧化池和曝氣生物濾池運(yùn)行消耗的電費(fèi)，合計(jì)預(yù)處理單元每噸產(chǎn)水需要0.43元。超濾—反滲透系統(tǒng)運(yùn)行成本包括超濾單元?dú)⒕鷦┐温人徕c的費(fèi)用、反滲透單元阻垢劑MAS208和還原劑亞硫酸氫鈉的費(fèi)用以及系統(tǒng)運(yùn)行消耗的電費(fèi)，超濾—反滲透系統(tǒng)每噸產(chǎn)水需要1.61元。整個(gè)預(yù)處理—超濾—反滲透工藝處理煉油廠廢水回用于二級(jí)脫鹽裝置脫鹽水補(bǔ)水的成本為每噸產(chǎn)水2.04元，低于企業(yè)現(xiàn)有的新鮮水每噸3.45元的費(fèi)用。
將反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水代替新鮮水用作二級(jí)脫鹽裝置脫鹽水補(bǔ)水，二級(jí)脫鹽裝置的化學(xué)清洗周期可從30d延長(zhǎng)至120d，每年可減少化學(xué)清洗藥劑費(fèi)約2.7萬(wàn)元。二級(jí)脫鹽裝置的使用壽命由2a增加到8a，每年減少設(shè)備更新費(fèi)約100萬(wàn)元。反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水回用后，每年可為企業(yè)節(jié)約100多萬(wàn)元，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。
3結(jié)論
a）采用預(yù)處理—超濾—反滲透工藝深度處理某煉油廠污水場(chǎng)的二沉池出水，預(yù)處理單元產(chǎn)水COD為40Mg/L，ρ（NH3-N）為1Mg/L，SS為6.3mg/L，能夠滿(mǎn)足超濾—反滲透系統(tǒng)的進(jìn)水要求。
b）在超濾單元恒定產(chǎn)水流量為2.40t/h的條件下，超濾單元運(yùn)行壓力在0.04~0.08MPa波動(dòng)，運(yùn)行穩(wěn)定，化學(xué)清洗周期可超過(guò)一個(gè)月；在反滲透單元產(chǎn)水流量為0.75t/h的條件下，反滲透單元運(yùn)行壓力在0.92~1.12MPa波動(dòng)，運(yùn)行較穩(wěn)定，化學(xué)清洗周期可超過(guò)一個(gè)月。
c）預(yù)處理—超濾—反滲透工藝深度處理煉油廠污水場(chǎng)的二沉池出水，回用于二級(jí)脫鹽裝置脫鹽水補(bǔ)水的成本為每噸產(chǎn)水2.04元，低于企業(yè)現(xiàn)有的新鮮水每噸3.45元的費(fèi)用。該優(yōu)質(zhì)產(chǎn)水取代新鮮水回用至二級(jí)脫鹽裝置系統(tǒng)每年可為企業(yè)節(jié)約100多萬(wàn)元。
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