高酸重質(zhì)原油加工廢水處理工藝

　　高酸重質(zhì)原油屬于環(huán)烷中間基類原油，密度大、黏度大、殘?zhí)扛?、酸值高、乳化重、脫鹽困難，加工時需要添加大量的破乳劑?；葜菽彻炯庸じ咚嶂刭|(zhì)原油產(chǎn)生的廢水成分復雜，COD為3500～4500mg/L、氨氮為80mg/L、總氮為100～120mg/L，難生物降解有機酸類占有機污染物總量的60.26%。這類含油污水乳狀液油水難以分層，水中含油量大，導致污水處理場生化系統(tǒng)的水面易產(chǎn)生大量泡沫，污水回用設施運轉(zhuǎn)不正常，處理效果降低，處理難度變大。排放污水中含油量超標，嚴重污染了環(huán)境，還造成了大量油品的損失。

　　惠州某公司原高酸重質(zhì)原油加工污水處理設施流程為：調(diào)節(jié)罐―油水分離器―渦凹氣浮―溶氣氣浮―A/O生化池―MBR―臭氧活性炭，此工藝處理后的出水COD(二級生化MBR出水)仍為260mg/L左右，無法達到GB31570―2015《石油煉制工業(yè)污染物排放標準》的排放標準要求(COD≤50mg/L)，需調(diào)和部分達標含油污水(COD≤30mg/L)才能達標排放。另外，工藝中需消耗大量的活性炭，增加了處理成本，造成了二次污染。

　　為解決高酸重質(zhì)原油加工污水處理設施存在的問題，本研究根據(jù)污水水質(zhì)特點對污水處理設施進行了改造，在處理工藝中增加了生物曝氣濾池(RBF)、水解酸化罐和臭氧催化氧化工藝，停用了原工藝中的活性炭吸附工藝，改造后的污水處理設施出水COD為40mg/L左右，達到污水排放標準要求，解決了出水長期無法達標的現(xiàn)狀。

　　1、高酸重質(zhì)原油加工污水水質(zhì)特點

　　1.1 原油性質(zhì)

　　惠州某公司加工的原油主要來自蓬萊19-3油田，密度大、酸值高、膠質(zhì)含量高，屬于環(huán)烷中間基油質(zhì)，油質(zhì)分析結(jié)果見表1。

　　1.2 污水水質(zhì)特點

　　高酸重質(zhì)原油加工廢水主要由電脫鹽排水、原油罐切水排水、循環(huán)水排污水、烷基化排水、除鹽水站酸堿中和水等組成。與其他原油加工產(chǎn)生的廢水相比，具有廢水中表面活性劑含量高(使用破乳劑導致)、油質(zhì)量濃度高、鹽質(zhì)量濃度高、環(huán)烷酸質(zhì)量濃度高的特點，污水水質(zhì)分析見表2。

　　污水GC-MS譜圖解析結(jié)果見表3。

　　2、改進措施及處理效果

　　2.1 原處理工藝存在的問題

　　2.1.1 原工藝流程

　　原處理工藝流程見圖1。

　　由圖1可知，含鹽污水經(jīng)隔油池后進入調(diào)節(jié)罐，在罐內(nèi)設有浮動環(huán)流收油器，實現(xiàn)污水的第一次除油;調(diào)節(jié)罐出水經(jīng)泵提升至油水分離器，實現(xiàn)懸浮物及大部分浮油去除后，自流至渦凹氣浮，通過與投加的聚合氯化鋁(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)反應去除部分乳化油、懸浮物;污水再自流至溶氣氣浮，進入氣浮前投加PAC和PAM，在氣浮池中分散油和懸浮物與微氣泡結(jié)合形成氣浮體，通過刮渣的方式去除;氣浮出水進入A/O生化池，生化池在好氧、厭氧、兼性微生物的作用下，完成炭化、硝化、反硝化反應，將污水中的有機污染物、氨氮去除;生化出水進入MBR膜池，經(jīng)MBR膜泥水分離后提升至臭氧氧化塔和活性炭塔，通過臭氧進一步氧化污水中的污染物，之后通過活性炭塔吸附，廢水流入監(jiān)控池后加次氯酸鈉外排或回用。

　　2.1.2 原污水處理工藝存在的問題

　　經(jīng)分析，導致原處理工藝出水無法直接達到排放或回用水質(zhì)標準的原因，主要有以下幾個方面：

　　(1)原油脫水使用的破乳劑，使污水乳化嚴重，油水難以分離，生化系統(tǒng)進水的B/C很小，對污水處理的生化系統(tǒng)影響較大;

　　(2)污水中高濃度環(huán)烷酸導致曝氣池水面產(chǎn)生大量的泡沫，污泥沉降比降低，處理后的廢水攜帶大量懸浮污泥進入MBR，污泥覆蓋在生物膜的表面，阻礙氧的傳遞和生化作用的進行，導致MBR處理效率下降;

　　(3)污水處理系統(tǒng)進水量變化大，超過了調(diào)節(jié)罐的承受能力，緩沖能力差，不易穩(wěn)定運行;

　　(4)普通臭氧氧化塔處理效果欠佳。

　　2.2 改造后污水處理工藝及效果

　　2.2.1 污水處理工藝改進措施

　　根據(jù)原工藝存在的問題及原因分析，對污水處理工藝進行了如下改造。

　　(1)在溶氣氣浮后新建1套RBF(處理水量為200m3/h)，氣浮出水經(jīng)泵提升至內(nèi)循環(huán)RBF，池內(nèi)裝有大比表面的高效生物填料，有效去除了大部分有機酸、醛酮類有機物、膠質(zhì)瀝青質(zhì)和動植物油。

　　(2)將氣浮單元的混凝劑由PAC改為聚合氯化鋁鐵(PAFC)，利用鐵鹽與環(huán)烷酸生成環(huán)烷酸鐵沉淀使其大部分在氣浮單元去除。

　　(3)將均質(zhì)罐T-102A/B、事故罐T-101D改造成水解酸化罐(處理水量為300m3/h)，RBF出水經(jīng)水解酸化罐分解部分酯類有機物，并將雜環(huán)類化合物開環(huán)斷鏈，揮發(fā)性脂肪酸(VFA)大幅上升，為后續(xù)A/O生化工藝創(chuàng)造有利條件，提高污水的可生化性。

　　(4)普通臭氧氧化、活性炭吸附塔改進為臭氧催化氧化工藝，提高了臭氧利用率，同時提高了有機物的礦化度。

　　改造后的污水處理工藝流程見圖2。

　　2.2.2 改造后的主要構筑物和設備參數(shù)

　　(1)調(diào)節(jié)水罐。2座，碳鋼內(nèi)襯防腐涂層，每座直徑20m，高17.82m，容積約5000m3。

　　(2)油水分離器。2臺，6061#環(huán)氧樹脂玻璃鋼碳鋼內(nèi)襯，每座長90m，寬6.01m，深6.3m，容積680m3。

　　(3)渦凹氣浮機。2臺，碳鋼內(nèi)襯防腐涂層，主要設備包括：曝氣裝置、氣浮裝置、鏈條刮泥機、固體排放機等。每座長11.1m，寬2.4m，深1.9m，容積150m3。

　　(4)溶氣氣浮機。2臺，碳鋼內(nèi)襯防腐涂層，主要設備包括：溶氣罐、儲氣罐、空壓機、高壓泵、氣浮槽、刮泥機等。每座長4.28m，寬3.84m，深4.27m，容積150m3。

　　(5)RBF池。1座，鋼筋混凝土結(jié)構，長95.5m3，寬14.9m，深4.25m，容積6000m3。HRT為14h;循環(huán)比為20%~30%。

　　(6)水解酸化罐。碳鋼內(nèi)襯防腐涂層，直徑20m，高17.82m，容積約5000m3?？刂茀?shù)：氧化還原電位(ORP)為-100～300mV；DO≤0.5mg/L；HRT為32h。

　　(7)A/O池。A池，2座，鋼筋混凝土結(jié)構，每座長17.5m，寬17m，深6m；A池ORP為-100～0mV；DO≤0.5mg/L；O池，2座，鋼筋混凝土結(jié)構，每座長22.3m，寬10.9m，深6m；O池DO為2.0～4.0mg/L，O池MLSS為4000～6000mg/L。

　　(8)二級好氧生化池。2座，鋼筋混凝土結(jié)構，每座長19.5m，寬37.5m，深6m，HRT為24h。

　　(9)MBR膜組件。采用簾式PVDF中空纖維膜，長2.08m，寬0.81m；膜通量為12L/(m2?h)；運行溫度為5～40℃；過膜壓差≤50kPa；單片膜面積30m2。

　　(10)臭氧催化氧化。催化劑為非均相金屬負載型催化劑，臭氧投加量為100g/t。

　　2.2.3 改造后污水處理出水水質(zhì)

　　采用新工藝對高酸重質(zhì)原油加工污水進行處理，出水COD≤50mg/L，達到了DB4426―2001《廣東省地方污水排放標準》和GB31570―2015《石油煉制工業(yè)污染物排放標準》排放要求，出水水質(zhì)分析結(jié)果見表5。

　　3、成本分析

　　工藝改造前，污水處理綜合成本為7.295元/t，其中包括：動力費(水、電、汽、風)4.60元/t，水處理用化學品費用2.2元/t，人工費0.495元/t；工藝改造后，污水處理綜合成本為5.053元/t，其中包括：動力費(水、電、汽、風)3.73元/t；水處理用化學品費用1.068元/t；人工費0.255元/t。工藝改造后，不僅使處理后的污水達到排放或回用標準，還顯著降低了運行成本，污水處理成本降低2.242元/t，每年節(jié)約運行費用914.88萬元。

　　4、結(jié)論

　　(1)惠州某公司通過在污水處理工藝中增加內(nèi)循環(huán)RBF、水解酸化罐、臭氧催化氧化工藝，并將氣浮混凝劑由PAC改為PAFC，大大提高了高酸重質(zhì)原油加工污水處理的處理效率。出水滿足GB31570―2015《石油煉制工業(yè)污染物排放標準》的排放要求，改變了原工藝出水長期不達標的狀況，取得了良好的環(huán)保效益。

　　(2)停用活性炭吸附工藝以及部分達標污水的回用，可年節(jié)約運行費用900余萬元，取得了顯著的經(jīng)濟和社會效益。(來源：中海油惠州石化有限公司，西北大學化工學院)