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石油化工污水处理场RO浓水处理工艺分析

高文

中国石油云南石化有限公司

摘要: 本文对石化企业污水回用水处理过程中产生的RO浓水,提出了2种工艺路线。通过对2种方案的比选,选出了一种适合该企业的工艺路线,希望为石化企业RO浓水的处理提供一个进一步探讨的思路。
关键词: RO浓水处理;活性炭吸附;臭氧催化氧化;MBR
DOI:10.12721/ccn.2023.157042
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某石油化工企业响应所在地政府水环境治理要求,污水外排指标从现在执行的GB3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类标准,提标到Ⅳ类标准。该企业厂内污水场现有来水为生产厂区所有装置的排放污水,通过地下含油污水管网收集。设计处理规模为12000m3/d,现处理水量7200m3/d(300m3/h),中水回用设施200m3/h,浓水产生量60m3/h。污水厂进水指标为COD≤1500mg/L、氨氮≤50mg/L,出水GB3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类标准,达到COD≤40mg/L,氨氮≤2mg/L。DCC、FCC脱硫脱硝高盐废水、热电脱硫脱硝高盐废水和热电排水,水量共170m3/h,处理达到GB3838—2002Ⅳ类标准后与总排水及RO浓水混合后排出厂外。

目前污水场出水水质相对GB3838—2002Ⅳ类标准的指标来说基本合格,COD超出量不大,氨氮排放不超标。

通过对该企业污水场水源的水质分析,RO浓水是污水场外排污水指标超Ⅳ的最大影响因素。RO浓水(下称“污水厂RO浓水”)产量约为60m3/h,COD、总磷、氟化物均超水Ⅳ类标准。COD平均95mg/L,最高120mg/L。且COD来源为难降解的有机物导致,氟化物及磷少量超标。且RO浓水中的有机物主要为生化深度处理后难降解的长链有机物。因此该企业需对污水处理场的RO浓水进行污水外排提标改造。

1  RO浓水处理设计水量及进出水水质

根据企业提供的水量和水质数据,确定RO浓水处理的规模及进水水质。

2 工艺技术方案

目前国内外常见处理技术,结合RO浓水的水质特点及出水水质要求,确定了两种具有代表性的不同工艺路线。

2.1工艺路线一

所采用的主要工艺技术为:

(1)臭氧催化氧化

臭氧催化氧化工艺与传统的臭氧氧化工艺相比增加了催化剂。催化剂一般选用非均相负载型催化剂。水中的污染物快速吸附在催化剂表面并形成自由基态,大幅降低氧化反应活化能。同时在催化剂的表面臭氧分解产生活泼羟基自由基(·OH)。羟基自由基比臭氧分子活性更高且对氧化对象而言基本无选择性,在·OH的强氧化作用下,污水中难降解的长链、大分子有机物被氧化分解成易生物降解的小分子,污水的B/C得以提高,同时可以去除部分COD。

臭氧催化氧化池采用上向流。污水通过池底的布水板平行布水,污水向上流过垫层和催化剂层。含臭氧气体通过池底的钛板曝气盘均匀分散于污水中。

垫层采用级配瓷球。催化剂采用负载金属型催化剂,湿密度大于1.0g/cm3,粒径2~5mm,填充高度2.0~3.5m。氧化后出水通过顶部出水孔流至出水槽,进入稳定池静置,污水中残余臭氧分解,防止臭氧对后续处理单元的影响。

为防止未反应的臭氧排入大气造成二次污染,臭氧催化氧化池需加盖密封,含有未反应的臭氧的尾气需经尾气破坏器处理后才能排放。尾气破坏器内装有催化剂和电加热装置,尾气中的臭氧经加热和催化剂的作用下分解为氧气后排入大气。

臭氧催化氧化池反冲洗采用进行气、水联合反冲洗。臭氧催化氧化池采用多池并联方式运行。

(3)MBR

MBR工艺是将膜技术与生物技术结合的高效污水生化处理技术。利用膜的过滤截留作用取代了活性污泥法中的二沉池进行固液分离,而且分离效果要远高于二沉池和普通的过滤器,并且减少了占地。

污水在放置MBR平面膜组件的曝气池中,进行好氧曝气生物处理。泵抽取膜滤后水。微生物和大分子难降解有机物质被滤膜截留在曝气池内,提高了曝气池内活性污泥的浓度,增加了水中难降解有机物的停留时间,提高了生化处理效率。由于MBR膜的膜过滤作用,出水基本上经过消毒即可直接作为回用水源。

2.2工艺路线二

采用活性炭吸附及再生工艺处理RO浓水,主要工艺流程如下:

(1)吸附柱吸附

待处理的RO浓水从装满颗粒活性炭的吸附柱底部进入,与活性炭接触一定时间,物料从吸附柱顶部排出,在此期间其中的有机杂质被活性炭吸附后进以下列举了采用臭氧催化氧化工艺处理RO浓水的案例,并推荐了RO浓水处理1g臭氧去除的COD的量。

(2)曝气生物滤池(BAF)

曝气生物滤池工艺是在生物接触氧化池内加入滤料,将生物氧化与过滤结合,依靠滤料表面的生物膜,生物氧化去除污水中的有机物、氨氮,通过过滤去除污水中的悬浮物。

曝气生物滤池采用上向流。污水通过池底布水板平行向上分布,流过滤料级配层(砾石)和填料床,空气经池底部曝气管向整个填料床区生物曝气。填料采用陶粒,湿密度大于1.0g/cm3,粒径2~4mm,滤料床高度为3m。

在BAF的处理过程中,填料上附着的微生物吸附污水中的有机物并对有机物生物氧化,使污水得到净化,空气为填料生物膜上的微生物提供代谢所需的氧气。出水通过顶部的出水堰溢流至出水槽排出。反冲洗采用进行气、水混合反冲洗。该工艺采用的填料水头为0.2~0.4m/m。一般采用多池并联方式运行,单池面积小于100m2。

氧化物、部分有机废气,针对废气主要污染物配备:“二燃室+余热锅炉+急冷塔+布袋除尘+预冷器+碱洗塔+脱硝+排气筒”对再生废气进行处理,具体处理工艺如下:再生炉排出的烟气中含有CO、H2、微粒,首先进入后燃室—此过程温度在950~1100℃,且通入过量的氧气,通过控制系统使烟气在炉墙内停留时间>2s,此过程使烟气中的有害物质(二噁英等)高温热解,使CO跟氧气反应生成无害的CO2,H2跟氧气反应生成H2O;经后燃室后的烟气温度约1100℃,进入余热锅炉—高温烟气(850~1100℃)进入余热锅炉,通过热蒸发水产生蒸汽(约4~8kg)进入气缸收集待用,低温废气(300~400℃)进入经急冷器初步降温冷却(使烟气温度降至200℃以下,避免二噁英类物质的再次生成)后进入布袋除尘,对烟气中残留的粉尘起到截留作用,经除尘后的烟气进入预冷器,对烟气进行预冷却及初步水洗,经预冷后的烟气再次进入洗涤塔(碱洗)—洗涤塔采用底部喷淋+上部层流结构,起到烟气粉尘颗粒物的洗涤作用,如烟气呈酸性,底部喷淋可由碱液代替冷却水,中和烟气中的酸性成分,经洗涤后的烟气经气液分离器后达标后由烟囱排出,烟气排放达到相关排放指标的要求。

3 结语

石化企业污水的深度处理工艺大都采用臭氧催化氧化等高级氧化工艺,再经RO处理后,产生的浓水往往携带着难以降解的有机物,若排入水体,会对水环境造成了污染,因此石化企业污水处理场RO浓水的处理成为需要解决的问题。文章结合项目提出了2种工艺路线处理RO浓水,并对其进行了比选,以此对RO浓水的处理的工艺路线作进一步探讨。

参考文献:

[1]方良充.节能减排理念下石油化工污水处理策略[J].化工管理,2022(36):57-59.DOI:10.19900/j.cnki.ISSN1008-4800.2022.36.017.

[2]林瑞飞.石油化工污水处理技术研究[J].化工管理,2022(15):50-53.DOI:10.19900/j.cnki.ISSN1008-4800.2022.15.016.