探討煉油廠污水處理技術(shù)的改造

污水處理廠現(xiàn)狀分析

1污水處理廠概況

目前污水處理采用典型的煉油污水處理“老三套”流程，由隔油池裝置單元、浮選池裝置單元、均質(zhì)罐裝置單元、氧化溝裝置單元、生化曝氣裝置單元和污水回用裝置單元組成。污水處理場現(xiàn)有處理工藝是：經(jīng)過隔油、浮選除油后的污水由均質(zhì)罐自流進入氧化溝處理單元和合建式曝氣單元進行進一步處理后排放。原有污水處理設(shè)施由于工藝以及設(shè)備老化等原因，處理出水不能滿足排放要求。此外，由于煉油廠擴建，污水處理場水量增加，原有設(shè)施不能滿足需要，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，對污水處理場改造勢在必行。

2現(xiàn)有污水處理工藝和流程

目前污水處理系統(tǒng)由隔油池單元、浮選池單元、均質(zhì)罐單元、氧化溝單元、合建式曝氣單元和污水回用裝置單元組成，工藝流程見圖1。生化池和氧化溝來水進入絮凝沉淀池和氣浮池，通過投加混凝劑和絮凝劑，去除水中油類污染物和懸浮物，絮凝沉淀池和氣浮池出水流入清水池，由提升泵提升至一級過濾器，出水進入二級過濾器，經(jīng)過管道泵送至除氨器中進行除氨，在進水管線中加入臭氧。除氨器出水重力進入活性炭罐，出水流入凈水池，由外輸泵輸送至循環(huán)水廠做為循環(huán)水補充水。

3存在的問題

目前煉油廠污水處理場面臨的主要問題是部分設(shè)施老化，處理工藝相對落后，處理效果不理想，主要是排放濃度不能達到新標(biāo)準要求。隨著企業(yè)的發(fā)展，污水場水量不斷增加，進水水質(zhì)成分不斷變化及國家及地方政府對外排污水水質(zhì)要求日趨嚴格等因素，原有污水處理場生化處理裝置已無法滿足發(fā)展的需要，現(xiàn)有污水處理場生化單元，無論氧化溝還是合建式曝氣池，實際處理能力均為300m3/h，而目前需要處理的水量約為800m3/h，隨著擴建項目的開工，處理水量將增加到1500m3/h。所以，目前污水處理場生化單元的處理能力不能滿足要求。2009年對已建成的企業(yè)排污開始執(zhí)行新的污水綜合排放標(biāo)準，新標(biāo)準中要求的排放濃度控制在50mg/L以下，標(biāo)準的提高對企業(yè)的達標(biāo)排放是個嚴峻的考驗。近幾年來該煉油廠原油集中加工、煉油結(jié)構(gòu)調(diào)整技術(shù)改造工程建成后，新增污水將依托煉油廠現(xiàn)有污水處理場進行處理，污水處理總量將增加、污水組分更加復(fù)雜、污水場受沖擊幾率增加，現(xiàn)有污水處理場不能滿足要求，只有對污水處理裝置進行大規(guī)模改造，才有可能解決。

技術(shù)性質(zhì)方案

1污水水質(zhì)特點

煉油污水的特點和性質(zhì)與原油組成特別是非烴類組成、水中雜質(zhì)和煉油加工工藝等密切相關(guān)，是一種集懸浮油、乳化油、溶解有機物及鹽于一體的多相體系。污水處理場生化單元進水水質(zhì)見表1。由表1及現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)可知道生化單元進水具有以下的特點：進水水質(zhì)、水量波動幅度相對較大；有機物含量高，表現(xiàn)為污水中的COD濃度高，且含有部分難生物降解的成分；碳氮磷比例不均衡，不易微生物生長繁殖；氨氮濃度30mg/L，是生化單元去除的主要污染物之一。

2改進污水生化處理

鑒于煉化污水煉化污水屬于高含油、高乳化、高氨、高氮、高懸浮物、難生物降解有機污水，因此生化處理時要求選擇的工藝必須滿足以下要求：加強污水場來水水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)功能，即增加均質(zhì)調(diào)節(jié)池；由于該部分水水質(zhì)可生化性差，且可能含有某些有毒有害物質(zhì)，在好氧處理單元前增加前處理工段，即水解；所選擇的生化處理單元必須具有脫氮功能，即增加A/O處理工藝；在生化系統(tǒng)中需要投加營養(yǎng)鹽，滿足微生物生長的需要，增加加藥裝置；根據(jù)目前運行經(jīng)驗，要使出水COD穩(wěn)定小于50mg/L，需增加二級生化處理，即BAF工藝。

生化處理技術(shù)。生化處理是凈化污水和降低COD濃度的關(guān)鍵階段，在污水回用深度處理中應(yīng)用非常廣泛，能夠降解多種污染物，處理成本低，運行穩(wěn)定可靠，抗沖擊能力強。目前現(xiàn)行的生化處理工藝主要有普通活性污泥法、SBR、前置厭氧氧化溝法、CASS法、水解＋A/O工藝、三溝式氧化溝工藝。其中，前置厭氧氧化溝法、CASS法及水解＋A/O三種處理工藝在煉廠污水處理中最為常用。

“水解＋A/O”工藝。水解工藝利用水解和產(chǎn)酸微生物，改變了污水中污染物的結(jié)構(gòu)，提高污水可生化性并有效部分的降解了有機污染物，再經(jīng)過好氧處理最終實現(xiàn)達標(biāo)排放。水解＋好氧工藝做為一種組合的處理工藝，在總的停留時間和能耗等方面比傳統(tǒng)的單純使用好氧工藝技術(shù)節(jié)約了能耗及投資，是現(xiàn)代污水處理廠廣泛應(yīng)用的成熟工藝。水解工藝特點為：水解酸化工藝啟動容易，靈活性強；水解池可取代初沉池；水解池有較好的抗有機負荷沖擊能力；水解過程可改變污水中有機物、含氮污染物形態(tài)及性質(zhì)，提高污水的可生化性，有利于后續(xù)好氧處理；在低溫條件下，仍有較好的去除效果；有利于后續(xù)好氧處理，可以同時達到對剩余污泥的穩(wěn)定；對原水中的有毒有害物質(zhì)有去除作用。

CASS工藝。CASS是序批式間歇曝氣活性污泥法SBR工藝的一種變形，它是近年來在國內(nèi)外被引起廣泛重視和研究日趨增多的一種污水生物處理新技術(shù)。循環(huán)式間歇曝氣活性污泥法——CASS工藝按一定時間順序間歇操作運行，CASS工藝的一個完整的操作過程，亦即每個間歇反應(yīng)器在處理廢水時的循環(huán)周期包括如下五個階段：進水期；反應(yīng)期；沉淀期；排水排泥期；閑置期。在一個運行周期中，各個階段的運行時間、反應(yīng)器內(nèi)混合液體積的變化及運行狀態(tài)等都可以根據(jù)具體污水的性質(zhì)、出水水質(zhì)及運行功能要求等靈活調(diào)整。CASS工藝具有如下特點：工藝流程簡單。CASS污水處理工藝與普通的活性污泥法相比，它不需要另設(shè)二次沉淀池。構(gòu)筑物少、占地省。無需二沉池及污泥回流泵房等設(shè)備，還可以不設(shè)初次沉淀池，減少了相應(yīng)土建工程量和設(shè)備。自控要求高，運行管理復(fù)雜，故障率高。CASS反應(yīng)器需形成良好的缺氧、好氧環(huán)境，全部依賴先進的自控系統(tǒng)。同時潷水器潷水及池內(nèi)的污泥回流也需要較高的自控水平。設(shè)備利用率不高。這是間歇周期運行的必然結(jié)果，因而設(shè)備費用和裝機容量都要增大。

前置厭氧氧化溝法氧化溝。氧化溝最初于二十世紀五十年代出現(xiàn)于荷蘭，主要由環(huán)形曝氣池組成，具有出水水質(zhì)好、處理效率穩(wěn)定、操作管理方便等優(yōu)點，同時也能滿足生物脫氮要求。氧化溝布置有多種形式，除了常用的轉(zhuǎn)刷型氧化溝外，還有采用垂直軸表面曝氣葉輪的卡羅賽爾氧化溝以及轉(zhuǎn)碟型曝氣器的奧貝爾氧化溝。同時，在運行方法上又可分為連續(xù)流及分渠式氧化溝。Carrousel2000型氧化溝工藝的特點可以歸結(jié)為：有極強的混合攪拌與耐沖擊負荷能力；運行管理簡單；氧化溝負荷相對較低，使氧化溝占地面積較大；土建費用較高；氧利用率較低，相應(yīng)的能耗較高。根據(jù)上述三個方法的綜合比較可以看到，方法一在耐沖擊負荷、節(jié)能及管理經(jīng)驗方面優(yōu)于其它方法；方法二在運行管理方面優(yōu)于其他二個方法；方法三在占地和自動化方面優(yōu)于其他方法。

生化處理裝置技術(shù)改造。根據(jù)煉油廠污水的水質(zhì)特點及國內(nèi)外的成功經(jīng)驗，經(jīng)以上研究論證本改造方案生化處理工藝采用“水解+A/O”工藝。同時，由于本次改造要求出水COD小于50mg/L，故在上述一級生化處理工藝的基礎(chǔ)上，采用BAF工藝作為深度生化處理工藝，從而保證出水穩(wěn)定達標(biāo)。工藝路線如圖2所示。其中，水解工藝可以有效地改善生化進水水質(zhì)，將水中可溶性不易降解的有機物轉(zhuǎn)化為容易被生物降解的有機物，同時對氮化合物進行氨化，改變氮在污水中的存在形態(tài)；脫氮選擇A/O工藝，通過A、O兩段的硝化-反硝化，達到對污水脫氮的目的；BAF工藝，進一步氧化COD等有機物，同時過濾水中SS，使出水各項指標(biāo)穩(wěn)定小于排放標(biāo)準。

水解+A/O工藝的技術(shù)特點。水解池是污水生化處理的預(yù)處理工段，能夠有效地去除懸浮物，改善水質(zhì)，提高生化性。水解池處于缺氧的狀態(tài)，集生物降解、物理沉降和吸附為一體，污水中的顆粒和膠體污染物得到截留和吸附，并在產(chǎn)酸細菌等微生物作用下得到分化和降解。通常水解池BOD5去除率為20～30％，CODcr去除率為25～40％，SS的去除率為50～80％，對大腸桿菌和蛔蟲卵的去除率也有顯著提高，同時水解池改善了污水的可生化性，有利于后續(xù)的好氧處理，水解池的主要特點可概括如下：新工藝由于采用厭氧處理技術(shù)，在處理水的同時，也完成了對污泥的處理，使污水、污泥處理一元化，簡化了傳統(tǒng)處理工藝流程；新的處理工藝與傳統(tǒng)活性污泥法相比，具有良好的技術(shù)經(jīng)濟性，其基建投資、總運轉(zhuǎn)費和總電耗比傳統(tǒng)活性污泥工藝分別節(jié)省了38%、35%和34%；水解工藝有利于油水分離，由于水解的預(yù)酸化作用使污水的PH值有所降低，在酸性條件下，使油從水中析出，浮于水面，從而達到油水分離的效果。脫氮選擇A/O工藝，通過A、O兩段的硝化-反硝化，達到對污水脫氮的目的。作為主生化處理段的A/O工藝段，由兩段組成，A段是缺氧段，O段是好氧段。待處理污水經(jīng)過缺氧段后進入好氧段，在好氧段內(nèi)硝化細菌在氧氣充足的情況下，把氨氮變成硝態(tài)氮。經(jīng)過內(nèi)回流硝態(tài)氮又進入缺氧段，在缺氧環(huán)境中生存的反硝化細菌，利用待處理水中的碳源，把硝態(tài)氮變成氮氣，從而使氨氮從系統(tǒng)中去除掉。通過內(nèi)回流的方式實現(xiàn)脫氮所需碳源的自給自足，克服了后置反硝化需要外加碳源的缺點。這種工藝氮的去除率一般在85%-95%之間，它的主要優(yōu)點有：減少了曝氣量；不需要外加碳源；缺氧段在好氧段之前，可以起到生物選擇器的作用，有利于控制污泥膨脹；由于反硝化產(chǎn)生的堿度可以補償硝化反應(yīng)所需要堿度，系統(tǒng)內(nèi)堿度易于平衡；剩余污泥量小且易于脫水。

2曝氣生物濾池工藝。為進一步去除COD，在經(jīng)過缺氧生物系統(tǒng)和好氧生物系統(tǒng)之后，增加深度生化處理單元，即采用內(nèi)循環(huán)曝氣生物濾池工藝，該工藝綜合了過濾、吸附和生物代謝等多種凈化作用，具有以下優(yōu)點：氧傳輸速率很高，曝氣量小，供氧動力消耗低；過濾速度高，處理負荷大大高于常規(guī)處理工藝；抗沖擊負荷能力強，耐低溫，正常負荷的2~3倍短期運行，對出水的水質(zhì)影響很小，一旦掛膜成功，可在6~10℃的低溫下連續(xù)運行；易掛膜，啟動快；運行管理方