李明達(dá)，王建

（1.中國(guó)石油天然氣股份有限公司煉油與化工分公司，北京100000；2.中國(guó)石油蘭州石化公司，甘肅蘭州730063）

內(nèi)循環(huán)BAF技術(shù)處理堿渣工程應(yīng)用

李明達(dá)1，王建2

（1.中國(guó)石油天然氣股份有限公司煉油與化工分公司，北京100000；2.中國(guó)石油蘭州石化公司，甘肅蘭州730063）

中石油蘭州石化公司堿渣裝置采用內(nèi)循環(huán)BAF生物處理技術(shù)預(yù)處理堿渣。整套系統(tǒng)能夠滿足蘭州石化廠現(xiàn)有堿渣處理量的需求，解決了該廠堿渣處理難題。對(duì)內(nèi)循環(huán)BAF反沖洗沉淀池進(jìn)行及時(shí)清淤，能夠改善反沖洗給水水質(zhì)、提升反沖洗系統(tǒng)的效率，進(jìn)而有助于提高內(nèi)循環(huán)BAF的出水效果。在出水水質(zhì)滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，當(dāng)前9組（共12組）內(nèi)循環(huán)BAF池運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)堿渣的處理量可達(dá)到8.3m3/h，核算運(yùn)行成本為38元/t。

內(nèi)循環(huán)BAF；堿渣；硫化物；沉淀池；反沖洗

中石油蘭州石化公司是目前我國(guó)西部地區(qū)最大的煉油化工企業(yè)，擁有年產(chǎn)1 050萬(wàn)t原油一次加工能力和70萬(wàn)t乙烯生產(chǎn)能力。煉油堿渣廢水是石油煉制過(guò)程中油品堿洗精制時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)堿性高濃度有機(jī)廢水，其含有大量的硫化物、硫醇、酚類、石油類和環(huán)烷酸等有毒有害污染物，呈黑褐色并帶有惡臭。其COD、硫化物和酚類污染物的排放量高達(dá)煉油廠污染物排放總量的40%~50%〔1-3〕，是煉化企業(yè)重點(diǎn)處理和管控對(duì)象。

煉油堿渣處理一直是困擾我國(guó)煉化企業(yè)的一個(gè)難題。利用濕式氧化法在較高的溫度和壓強(qiáng)條件下對(duì)堿渣廢水進(jìn)行濕式氧化處理能夠取得較好的處理效果，該技術(shù)在日本、歐美等國(guó)家應(yīng)用較為廣泛〔4-6〕。但由于濕式氧化法對(duì)設(shè)備的要求較高，且投資和運(yùn)行成本較大，國(guó)內(nèi)實(shí)際應(yīng)用較少。目前，國(guó)內(nèi)煉化企業(yè)對(duì)堿渣廢水主要采用二氧化碳或硫酸進(jìn)行中和，而后進(jìn)入含油污水處理系統(tǒng)進(jìn)行常規(guī)處理〔7-10〕，難以達(dá)到理想的處理效果。隨著國(guó)家和地方政府對(duì)環(huán)保要求的日益提高，如何實(shí)現(xiàn)煉油堿渣的經(jīng)濟(jì)、高效處理已成為各煉化企業(yè)亟待解決的問(wèn)題之一。

中石油蘭州石化公司采用內(nèi)循環(huán)曝氣生物濾池（簡(jiǎn)稱內(nèi)循環(huán)BAF）全生物氧化技術(shù)對(duì)煉油堿渣進(jìn)行預(yù)處理，以達(dá)到后續(xù)污水處理系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)要求，后經(jīng)處理排放至綜合污水處理廠。該套處理系統(tǒng)于2013年12月建成投產(chǎn)，其中2015年共處理堿渣35 888 t，包括小乙烯堿渣13 153 t和大乙烯堿渣22 735 t；2014年共處理堿渣292 65 t，包括小乙烯堿渣10 001 t、大乙烯堿渣18 692 t、煉油廠堿渣

572 t。經(jīng)過(guò)2年多時(shí)間的穩(wěn)定運(yùn)行，取得了良好的處理效果，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

1 內(nèi)循環(huán)BAF工作原理介紹

內(nèi)循環(huán)BAF是一種新型的好氧生物水處理技術(shù)〔11-12〕，其裝置如圖1所示。

圖1 內(nèi)循環(huán)BAF裝置

通過(guò)改進(jìn)填料性能，并采用新型隔離曝氣模式，在生物濾池內(nèi)部構(gòu)建一個(gè)大流量?jī)?nèi)循環(huán)水流。首先，污水經(jīng)曝氣區(qū)充氧和提升后，從回流導(dǎo)管流向填料床底部，然后上升流過(guò)填料床，此過(guò)程中污染物將被附著在多孔填料表面上的微生物氧化降解；其次，廢水流出填料床后再經(jīng)反應(yīng)器上部的回流窗返回曝氣區(qū)，進(jìn)行再次充氧和提升，如此循環(huán)反復(fù)，廢水經(jīng)過(guò)多次充氧提升—生化降解—充氧提升—生物降解，最終達(dá)到凈化。內(nèi)循環(huán)BAF將生物處理和過(guò)濾兩種過(guò)程集合在同一單元中完成，具有負(fù)荷率高、處理效果好、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)〔13〕。

2 內(nèi)循環(huán)BAF工藝流程

2.1 堿渣水質(zhì)情況

中石油蘭州石化公司大乙烯堿渣的平均COD為28 865mg/L；小乙烯堿渣的平均COD為18 536 mg/L，硫化物質(zhì)量濃度為9 401.9mg/L；煉油廠堿渣的平均COD為54 892mg/L，硫化物質(zhì)量濃度為636.7mg/L。

所采用內(nèi)循環(huán)BAF處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水質(zhì)指標(biāo)如表1所示。

表1 堿渣水質(zhì)指標(biāo)

要求經(jīng)處理后出水水質(zhì)達(dá)到COD≤1000mg/L、硫化物≤20mg/L、油類≤25mg/L、TDS≤20mg/L，以滿足后續(xù)污水處理系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)要求，最終經(jīng)處理后排放至綜合污水處理廠。

2.2 內(nèi)循環(huán)BAF工藝流程及重要工段參數(shù)

中石油蘭州石化公司采用的內(nèi)循環(huán)BAF工藝流程如圖2所示。

圖2 BAF工藝流程

生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的大、小乙烯堿渣經(jīng)過(guò)各自黃油預(yù)處理裝置后輸送至乙烯堿渣儲(chǔ)罐（有效容積均為1 000m3），煉油堿渣經(jīng)槽車運(yùn)送至煉油堿渣儲(chǔ)罐（有效容積50m3，2座）。然后上述堿渣分別經(jīng)過(guò)泵提升進(jìn)入混合堿渣罐（有效容積為5000m3），堿渣平均調(diào)節(jié)時(shí)間為180h（按約60%實(shí)際運(yùn)行容積計(jì)算）。

將調(diào)和后的堿渣和稀釋水按比例（1∶3~1∶5）混合注入廢水緩沖池，并采用硫酸中和至偏堿性（pH 7.5～10.0）。通過(guò)加入磷酸鹽和銨鹽來(lái)調(diào)節(jié)污水的營(yíng)養(yǎng)配比，維持生化進(jìn)水的C、N、P的比例。磷的補(bǔ)充比例按質(zhì)量比CODCr∶P=（300～500）∶1進(jìn)行，每噸堿渣投加磷酸鹽（以NaH2PO4計(jì)）0.67 kg/t，以保證微生物的生長(zhǎng)需要。

調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)配比后的堿渣廢水進(jìn)入內(nèi)循環(huán)BAF處理單元，通過(guò)生物處理完成有機(jī)物的去除和硫化物的氧化。內(nèi)循環(huán)BAF生物填料體積為2 400m3，分為12間，每間200m3，分為兩格，每間反應(yīng)池可以單獨(dú)進(jìn)行反沖洗。單間反應(yīng)池尺寸14 300 mm× 6 800mm×5 000 mm，填料容積200m3，填料面積80m2，填料層高2.50m，單池曝氣量12m3/min，單池每次反沖洗風(fēng)量230m3。曝氣需求總量為144m3/min，壓強(qiáng)60 kPa，采用3臺(tái)離心風(fēng)機(jī)（100 m3/min）曝氣（2用1備）。

內(nèi)循環(huán)BAF需定期反沖洗以排除填料床內(nèi)生長(zhǎng)的過(guò)量微生物，防止由于生物量過(guò)多而影響生物床的循環(huán)通量和氧傳遞的速率。內(nèi)循環(huán)反沖洗采用的是定期脈沖式反沖洗，反沖洗周期約為3 d，反沖洗按每間內(nèi)循環(huán)BAF池依次進(jìn)行，每天反沖洗4

間。反沖洗采用氣水聯(lián)動(dòng)操作和自動(dòng)控制系統(tǒng)，每次歷時(shí)1 h（0.5 h反沖洗和0.5 h恢復(fù)期），每次排出反沖洗泥水混合液200m3，排放速度為350m3/h。反沖洗排放的泥水混合液自流進(jìn)入反沖洗沉淀池進(jìn)行沉淀，沉淀池出水用作反沖洗水循環(huán)漂洗生物填料床，在不影響系統(tǒng)水力學(xué)平衡的前提下，達(dá)到生物床排泥的目的。內(nèi)循環(huán)BAF出水集水池在沉淀池排泥時(shí)為沉淀池補(bǔ)給反沖洗用水，以確保有足夠的反沖洗水。

3 運(yùn)行效果分析

3.1 啟動(dòng)期水質(zhì)數(shù)據(jù)分析

對(duì)內(nèi)循環(huán)BAF完成污泥接種后，逐步提升堿渣的進(jìn)水量。在提量運(yùn)行過(guò)程中，稀釋水量為25~30 m3/h，堿渣進(jìn)水量逐漸由4.4m3/h逐漸增大到8.3m3/h。期內(nèi)循環(huán)BAF進(jìn)出水的COD、硫化物數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)情況如表2所示。

表2 內(nèi)循環(huán)BAF啟動(dòng)期進(jìn)出水COD、硫化物變化情況

由表2可知，啟動(dòng)期間堿渣處理系統(tǒng)運(yùn)行狀況比較穩(wěn)定，進(jìn)水COD的變化對(duì)內(nèi)循環(huán)BAF出水水質(zhì)造成的影響較小，同時(shí)內(nèi)循環(huán)BAF對(duì)硫化物的氧化去除具有顯著的優(yōu)越性。

3.2 穩(wěn)定運(yùn)行期水質(zhì)數(shù)據(jù)分析

2016年4月至2016年6月中石油蘭州石化公司內(nèi)循環(huán)BAF處理系統(tǒng)進(jìn)出水COD、硫化物數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)情況如表3所示。

表3 內(nèi)循環(huán)BAF穩(wěn)定期進(jìn)出水COD、硫化物變化情況

由表3可知，內(nèi)循環(huán)BAF對(duì)堿渣廢水COD的去除效果總體較為穩(wěn)定。在硫化物的去除方面，穩(wěn)定運(yùn)行期間保持著99%以上的平均去除率。此外，在目前9組（共12組）內(nèi)循環(huán)BAF池運(yùn)轉(zhuǎn)的條件下，堿渣處理量可達(dá)到8.3m3/h，出水指標(biāo)均能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.3 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)

實(shí)際運(yùn)行管理過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，內(nèi)循環(huán)BAF沉淀池排泥不及時(shí)，會(huì)導(dǎo)致污泥沉積時(shí)間長(zhǎng)，引發(fā)排泥困難和污泥上浮問(wèn)題。沉淀池一旦出現(xiàn)浮泥問(wèn)題，將會(huì)導(dǎo)致反洗水的水質(zhì)惡化，引發(fā)內(nèi)循環(huán)BAF系統(tǒng)反沖洗效率下降，最終影響內(nèi)循環(huán)BAF出水水質(zhì)。因此，應(yīng)加強(qiáng)沉淀池的污泥排放管理，確保沉淀區(qū)污泥能夠及時(shí)排除。此外，堿渣處理系統(tǒng)管線腐蝕較為嚴(yán)重，特別是出水管線，推測(cè)是由于硫化物降解產(chǎn)生酸化現(xiàn)象引發(fā)。建議出水管線可優(yōu)先選擇不銹鋼管線或高強(qiáng)度的塑料管道。此外，需要提高管理人員的操作水平和責(zé)任意識(shí)，應(yīng)對(duì)系統(tǒng)的曝氣狀況、反沖洗情況、污泥沉降性能等做好監(jiān)測(cè)和記錄，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)處理，保證處理系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

2年多的實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，中石油蘭州石化公司內(nèi)循環(huán)BAF處理系統(tǒng)對(duì)堿渣廢水COD的平均去除率可達(dá)到81.73%，對(duì)硫化物的平均去除率可達(dá)到99%以上，處理效果達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，滿足了中石油蘭州石化公司當(dāng)前堿渣處理量的需求。本工程運(yùn)行費(fèi)用主要包括濃硫酸、磷鹽藥劑費(fèi)和電費(fèi)，1 t堿渣的處理成本核算為38元。

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Engineering application of internalcirculating BAF technology to the pretreatmentofalkaline residue

LiMingda1，Wang Jian2
（1.Refiningand Chemical Engineering Branch Department，PetroChina Co.，Ltd.，Beijing100000，China；2.PetroChina Lanzhou PetrochemicalCo.，Lanzhou 730063，China）

Internalcirculating BAFbiologicaloxidation technology hasbeen used in the alkaline residueequipment in PetroChina Lanzhou Petrochemical Co.for the pretreatmentof alkaline residue.The whole system is capable for meeting the requirement for the presentalkaline residue treatment capacity in Lanzhou Petrochemical Plant.Thus，the problems in alkaline residue treatment in thatplanthasnow been solved.The discharge ofsludge from the flushing sedimentation tank in time is very helpful for improving the quality of backwashingwater supply，upgrading the efficiency of the backwashing system，and，furthermore，upgrading the effluenteffectof internal circulating BAF.On the premise that the effluentwater qualitymeets the designed requirements，the alkaline residue treatment capacity by the operation of the first9 groups（12 groups altogether）of internal circulating BAF tank can reach 8.3 m3/h，whoseaccounting costisCNY38 per ton.

internal circulating BAF；alkaline residue；sulfide；sedimentation tank；backwashing

X703.1

A

1005-829X（2016）11-0109-03

李明達(dá)（1959—），高工。電話：13801247855，E-mail：limingda@petrochina.com.cn。

2016-09-28（修改稿）