劉偉,柏小濤,白小春,劉錦芳
(陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司榆林煉油廠,陜西靖邊718500)
工業(yè)污水排放對(duì)流域環(huán)境及居民健康造成嚴(yán)重影響,其中煉化行業(yè)廢水對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害更為嚴(yán)重。煉化廢水所含污染物質(zhì)種類多、毒性大,處理難度大,常規(guī)生化處理出水難以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)[1~3]。2015年前,中國(guó)大部分地區(qū)煉化企業(yè)在執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-1996,但隨著《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB31570-2015的頒布,煉化行業(yè)勢(shì)必升級(jí)改造以確保排放合格。
某煉油廠污水處理廠為確保污水排放滿足新標(biāo)準(zhǔn)要求,在升級(jí)改造前采用微/納米氣浮技術(shù)進(jìn)行技術(shù)試驗(yàn),為微/納米技術(shù)引用提供應(yīng)用數(shù)據(jù)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,該廠于2019年對(duì)污水預(yù)處理單元應(yīng)用微/納米技術(shù)進(jìn)行升級(jí)改造,達(dá)到預(yù)期結(jié)果。
某煉油廠300 m3/h污水處理裝置由某環(huán)保科技有限公司設(shè)計(jì),原設(shè)計(jì)采用當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)外新工藝、新設(shè)備、新材料,滿足安全、衛(wèi)生、節(jié)能、環(huán)保要求。主要包括:格柵、調(diào)節(jié)罐、隔油、1級(jí)氣浮(CAF)、2級(jí)氣浮、生物膜法、生化厭氧、生化好氧、沉淀、BAF等生產(chǎn)工藝流程。
經(jīng)裝置處理后的污水達(dá)到國(guó)家GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》2類1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)后部分排入城市污水管網(wǎng),部分廠內(nèi)回用。該裝置1級(jí)氣浮為渦凹?xì)飧∠到y(tǒng),2級(jí)氣浮為溶氣氣浮。其渦凹?xì)飧∠到y(tǒng)具有充氣量高、自動(dòng)內(nèi)回流、不設(shè)回流泵、能耗低等特點(diǎn),污水經(jīng)該設(shè)備處理后自流進(jìn)2級(jí)氣浮,裝置采用部分污水回流溶氣氣浮,氣浮藥劑混凝劑采用聚合氯化鋁鐵,絮凝劑采用聚丙烯酰胺,利用加藥裝置通過(guò)隔膜計(jì)量泵進(jìn)行投加,級(jí)混合機(jī)械攪拌反應(yīng)進(jìn)入分離段,污水中細(xì)分散油和部分乳化油得到進(jìn)一步去除,使其出水含油量≤20 mg/L。300 m3/h污水處理裝置工藝流程見(jiàn)圖1。
圖1 污水處理裝置工藝流程
污水處理廠自投運(yùn)以來(lái),各單元設(shè)施運(yùn)行正常,處理后污水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)2類1級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
2017年7月1日《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB31570-2015)頒布,污水處理廠需執(zhí)行新標(biāo)準(zhǔn),其COD、氨氮等各項(xiàng)指標(biāo)均嚴(yán)于現(xiàn)執(zhí)行排放限值,同時(shí)2017年榆林煉油廠關(guān)聯(lián)單位油煤新技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目裝置正常投入運(yùn)行,其裝置排放的污水設(shè)計(jì)依托300 m3/h污水廠處理。
因排放污水COD、氨氮等污染物含量高,導(dǎo)致污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)超出原設(shè)計(jì)指標(biāo),對(duì)污水處理廠的平穩(wěn)運(yùn)行造成不利影響,最終排污水難以滿足新的石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。
新舊標(biāo)準(zhǔn)主要控制指標(biāo)部分對(duì)比見(jiàn)表1。
表1 新舊標(biāo)準(zhǔn)主要控制指標(biāo)對(duì)比/(mg·L-1)
新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)污水處理過(guò)程的要求更高,排放控制指標(biāo)更苛刻。油煤新技術(shù)項(xiàng)目投用前后污水進(jìn)水水質(zhì)變化情況見(jiàn)表2。
由表2統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出,油煤公司投用后污水進(jìn)水水質(zhì)COD、氨氮含量發(fā)生變化,并超原設(shè)計(jì)控制指標(biāo),對(duì)污水達(dá)標(biāo)排放帶來(lái)沖擊,特別是滿足新標(biāo)準(zhǔn)的排放標(biāo)準(zhǔn)帶來(lái)困難,需進(jìn)行技術(shù)改造。
表2 油煤新技術(shù)投用前后的進(jìn)水水質(zhì)對(duì)比/(mg·L-1)
針對(duì)以上問(wèn)題,為確保煉化混合污水達(dá)標(biāo)排放,必須進(jìn)行技術(shù)改造。為確保生化池進(jìn)水水質(zhì)合格,充分掌握相關(guān)污水處理技術(shù)工藝,2017年12月至2018年1月,應(yīng)用微/納米汽浮進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)中試試驗(yàn),比較“微/納米氣浮”和“渦凹—溶氣”2級(jí)氣浮的處理效果。
微/納米氣泡主要由直徑在10~50 μm的微米氣泡和直徑<200 nm的納米氣泡組成[4]。微/納米氣泡的特性:(1)尺寸小,水中滯留時(shí)間長(zhǎng);(2)界面帶電特性,有助于懸浮物的粘附除去;(3)在破滅時(shí)產(chǎn)生超高壓、超高溫與羥基自由基,有一定的氧化作用[5,6]。
因此,在污水處理過(guò)程中,可以去除有機(jī)污染物、懸浮物,實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈化。微/納米氣泡用于污水的預(yù)處理,能夠顯著提高生化進(jìn)水要求,有利于微生物的活性保持,提升污水處理效率[7]。此次微/納米試驗(yàn)設(shè)備具有產(chǎn)生的氣泡粒徑?。ㄎ?納米級(jí)),能耗低,操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合“全流程氣浮”+“共凝聚氣浮”的最新設(shè)計(jì)理念,制作了“微/納米氣泡氣浮除油”應(yīng)用裝置,其工藝流程見(jiàn)圖2。
圖2 混凝—微/納米氣浮工藝流程
污水與除油劑A(PAC)經(jīng)管道混合器后,進(jìn)入微/納米氣泡發(fā)生器中產(chǎn)生含大量納米氣泡的絮體,絮體礬花與除油劑(B)PAM混合后進(jìn)入氣浮池中進(jìn)行油、水分離,其中清水達(dá)到下游污水處理系統(tǒng)排放指標(biāo)后排放進(jìn)行再處理;上層的油(含油浮渣)送至渣罐。油水分離裝置主要包括:自動(dòng)加藥系統(tǒng)、管道混合器、微/納米氣泡發(fā)生器、氣浮池、渣罐、清水罐等。
(1)對(duì)調(diào)節(jié)罐出水進(jìn)行處理,降解污水中的油份、COD,改善污水水質(zhì);
(2)針對(duì)同股污水,比較微/納米氣浮和“渦凹—溶氣”2級(jí)氣浮的處理效果;
(3)充分掌握微/納米氣浮處理技術(shù)工藝,為項(xiàng)目改造收集技術(shù)數(shù)據(jù)。
(1)試驗(yàn)地點(diǎn):微/納米汽浮設(shè)備(電壓380 V,功率2 kW)用貨車運(yùn)至場(chǎng)地,不卸車,停放在2具罐中罐之間的空地上,進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn);
(2)試驗(yàn)對(duì)象:污水處理裝置罐中罐出水;
(3)試驗(yàn)處理量:2 t/h;
(4)考察因素:在PAC及PAM加劑量相同的情況下,對(duì)比1氣、2氣出水與微/納米氣浮出水水質(zhì),考察微/納米氣浮運(yùn)行優(yōu)勢(shì)及穩(wěn)定性。
(5)試驗(yàn)方式:采用自流方式,罐中罐液位應(yīng)大于2.5 m;用軟管連接罐中罐取樣口和試驗(yàn)設(shè)備污水槽,軟管與罐中罐取樣口的連接方式采用管卡連接,通過(guò)罐中罐取樣口閥門(mén)調(diào)節(jié)水量;
(6)藥劑投加:PAC、PAM,2種藥劑皆用于300 m3/h污水處理裝置。
試驗(yàn)采用微/納米氣泡曝氣的方式直接處理污水處理廠罐中罐污水,對(duì)比原預(yù)處理單元以1級(jí)氣?。u凹?xì)飧。?級(jí)氣浮(溶氣氣?。┨幚砗笪鬯|(zhì),通過(guò)對(duì)比微/納米氣浮出水與原1氣、2氣出水中的COD及石油類去除效果作為考察指標(biāo),驗(yàn)證微/納米氣浮處理技術(shù)效果。
原1、2氣浮進(jìn)水為隔油池出水,經(jīng)隔油池除油后再進(jìn)入1、2級(jí)氣浮進(jìn)一步除油,微/納米氣浮進(jìn)水為罐中罐進(jìn)水。
1氣、微/納米氣浮進(jìn)水COD在500~600 mg/L,石油類在30~50 mg/L。1氣、微/納米氣浮2者出水COD在300~450 mg/L,石油類在5~25 mg/L。對(duì)比1氣、微/納米氣浮進(jìn)出水,微/納米氣浮進(jìn)水COD含量、石油類含量比1、2級(jí)氣浮進(jìn)水COD含量、石油類含量水質(zhì)相對(duì)較差,但出水COD含量、石油類含量比1、2級(jí)氣浮水質(zhì)相對(duì)較優(yōu)。
試驗(yàn)結(jié)果表明:在混凝劑添加比例相同的情況下(PAC劑量:70×10-6,PAM劑量:2.5×10-6),對(duì)比1、2級(jí)氣浮與微/納米氣浮出水水質(zhì),微/納米氣浮技術(shù)占優(yōu)。
針對(duì)罐中罐出水,注入相同藥劑量的PAC和PAM(PAC劑量:70×10-6,PAM劑量:2.5×10-6),“微/納米氣浮除油設(shè)備”的油含量和COD值去除效率為70%左右,“渦凹?xì)飧 軞鈿飧 钡奶幚硇蕿?0%左右,可見(jiàn)微/納米氣浮除油設(shè)備的效果優(yōu)于渦凹?xì)飧 軞鈿飧〉奶幚硇?。但?納米氣浮除油設(shè)備的微/納米氣泡發(fā)生器存在容易堵塞的問(wèn)題。微/納米氣浮除油設(shè)備在煉油、化工混合污水預(yù)處理系統(tǒng)試驗(yàn)成功,可為其他混合性污水處理提供技術(shù)改造參考,并已指導(dǎo)了該廠300 m3/h污水處理廠的技術(shù)升級(jí)改造,同時(shí)發(fā)現(xiàn)微/納米發(fā)生器存在堵塞的情況需進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)。