海上油田原油終端廠生產(chǎn)廢水處理中試工藝

　　1、工程概況

　　某原油終端廠主要以原油儲(chǔ)存、穩(wěn)定和處理為主，原油來(lái)自渤海油田，為提高采收效率，聚合物驅(qū)技術(shù)在渤海油田得到廣泛應(yīng)用，采出液含聚合物濃度呈逐漸增大趨勢(shì)。因此，終端廠生產(chǎn)廢水水質(zhì)復(fù)雜，具有高鹽、聚合物含量高、乳化程度高、廢水粘度大等特點(diǎn)，油水分離困難，可生化性差，屬于難處理含聚高鹽含油廢水。

　　目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)聚合物驅(qū)采油廢水的處理主要采用除油除懸不除聚的工藝，該工藝主要目的是回注驅(qū)油，不需要去除聚合物。而終端廠生產(chǎn)廢水處理后需達(dá)標(biāo)排海，排放標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格，處理難度加大。由于含聚生產(chǎn)廢水乳化嚴(yán)重，油水分離難度加大，故選擇適宜的削減聚合物措施，可有效降低聚合物對(duì)除油和微生物降解有機(jī)物干擾。

　　該終端廠生產(chǎn)廢水產(chǎn)生量約2000m3/d，廢水中CODCr質(zhì)量濃度約為1000mg/L、石油類質(zhì)量濃度約為120mg/L、氯離子質(zhì)量濃度約為5000mg/L、TDS質(zhì)量濃度約12000mg/L、聚合物質(zhì)量濃度約為40～100mg/L等?，F(xiàn)有廢水處理系統(tǒng)包括物化除油處理、預(yù)處理和生化處理工段，其中物化除油處理工段由調(diào)儲(chǔ)、粗粒化分離、氣浮、澄清、雙濾料過(guò)濾等單元組成，預(yù)處理工段由冷卻塔、平流式隔油池和溶氣氣浮等單元組成，生化處理工段由MBBR曝氣池、CAST反應(yīng)池和MBR等單元組成。

　　現(xiàn)有生化處理工段運(yùn)行效果較差，出水水質(zhì)(如CODCr、氨氮及石油類等指標(biāo))難以達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)的排放要求，究其原因如下：由于物化除油處理效果不好，且進(jìn)水端缺少有效削減聚合物的措施，導(dǎo)致生化處理效果差。因此，選擇適宜的脫聚工藝及生化處理和深度處理工藝顯得尤為重要。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)中試，達(dá)到驗(yàn)證改進(jìn)后工藝是否可行并為下一步提標(biāo)改造提供優(yōu)化方案的目的。

　　2、中試規(guī)模及設(shè)計(jì)水質(zhì)

　　2.1 中試規(guī)模

　　本中試工藝處理規(guī)模為500m3/d。

　　2.2 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

　　上游物化除油段出水經(jīng)過(guò)冷卻、隔油、調(diào)節(jié)、溶氣氣浮深度除油預(yù)處理后，中試出水進(jìn)入中試裝置處理，中試出水水質(zhì)需達(dá)到遼寧省最新地方標(biāo)準(zhǔn)DB21/1627―2008《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》表1中直接排放限值。中試設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)見(jiàn)表1。

　　3、中試工藝

　　3.1 中試工藝確定

　　針對(duì)現(xiàn)有工藝存在的問(wèn)題以及出水水質(zhì)中CODCr、氨氮等主要指標(biāo)不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題，提出以下具體措施：

　　(1)為降低聚合物包裹對(duì)生化段微生物降解有機(jī)物的影響，增加脫除聚合物措施。脫聚工作原理：脫聚是利用鐵碳微電解工藝產(chǎn)生的二價(jià)鐵離子與形成PAM不溶于水的有機(jī)絡(luò)合物(俗稱鐵泥)，再通過(guò)沉淀和過(guò)濾去除前端反應(yīng)形成的鐵泥。鐵碳微電解工藝是在酸性條件下，利用鐵和碳之間的電極電位差形成微原電池，可以使廢水中污染物質(zhì)去除的工藝。

　　具體操作流程：經(jīng)過(guò)濾器后的廢水加酸調(diào)節(jié)pH值至4.5～5.5后進(jìn)入脫聚反應(yīng)塔，利用填充在塔內(nèi)的鐵碳填料自身產(chǎn)生的電位差對(duì)廢水進(jìn)行微電解，產(chǎn)生二價(jià)鐵離子，其與帶微負(fù)電荷的PAM異性相吸生成不溶于水的有機(jī)絡(luò)合物(俗稱鐵泥)，反應(yīng)后的廢水加堿調(diào)節(jié)pH值至7～8后進(jìn)入脫聚分離塔，塔內(nèi)上層設(shè)有斜板，在此利用淺層沉淀原理去除廢水中形成的鐵泥，下層設(shè)有過(guò)濾，在此去除廢水中殘留的鐵泥。

　　(2)為提高生化段對(duì)CODCr和氨氮的去除效果，對(duì)比分析和調(diào)研該領(lǐng)域現(xiàn)有常規(guī)生化工藝技術(shù)后，確定采用泥法和膜相結(jié)合的A/O工藝作為中試生化工藝。

　　(3)為提高出水水質(zhì)，在生化段后增加深度處理段，經(jīng)生化處理后水中剩余有機(jī)物基本上屬于難降解大分子有機(jī)物，為加強(qiáng)大分子有機(jī)物斷鏈反應(yīng)，并為降解有機(jī)物的微生物提供載體，擬采用高級(jí)氧化與生物碳組合工藝。

　　綜合以上分析，確定采用脫聚-生化處理-高級(jí)氧化-生物碳作為中試工藝，具體流程見(jiàn)圖1。

　　3.2 新增及改造構(gòu)筑物主要設(shè)計(jì)參數(shù)

　　上游物化除油段出水經(jīng)過(guò)冷卻、隔油、調(diào)節(jié)、溶氣氣浮深度除油預(yù)處理后，出水500m3/d進(jìn)入中試裝置。新增構(gòu)筑物主要設(shè)計(jì)參數(shù)：

　　(1)過(guò)濾器1(新增)。2座，尺寸為φ2.0m×3.8m，單臺(tái)處理能力為25m3/h，濾速為8.0m/h。設(shè)有反洗水泵2臺(tái)，流量180m3/h、揚(yáng)程20m、功率15kW。

　　(2)脫聚反應(yīng)塔(新增)。2座，尺寸為φ2.0m×10.0m，單臺(tái)處理能力為25m3/h。設(shè)有加酸設(shè)備1套，反應(yīng)塔進(jìn)水調(diào)節(jié)pH值為4.5～5.5。

　　(3)脫聚分離塔(新增)。2座，尺寸為φ2.0m×10.0m，單臺(tái)處理能力為25m3/h。設(shè)有加堿設(shè)備1套，分離塔進(jìn)水調(diào)節(jié)pH值為7～8。

　　(4)脫聚調(diào)儲(chǔ)塔(新增)。1座，尺寸為φ2.0m×6.0m，處理能力為25m3/h。

　　(5)A/O池(原CAST池改造)。1座，尺寸為28.0m×5.5m×5.8m，有效水深5.2m，總水力停留時(shí)間為32.0h，污泥濃度為3.0g/L，CODCr容積負(fù)荷為0.09kg/(m3?d)，污泥回流比為100%。設(shè)有潛水推流器2臺(tái)，功率為4.0kW;設(shè)有鼓風(fēng)機(jī)2臺(tái)，Q=20m3/min、H=58.8kPa、N=45kW。

　　(6)二沉池(原CAST池改造)。1座，尺寸為6.0m×6.0m×5.6m，有效水深4.5m，表面水力負(fù)荷為0.88m3/(m2?h)。設(shè)有出水泵2臺(tái)，流量為25m3/h，揚(yáng)程為20m，功率為4.0kW。

　　(7)過(guò)濾器2(新增)。1座，尺寸為φ2.0m×H3.8m，處理能力為25m3/h，濾速為8.0m/h。

　　(8)高級(jí)氧化池(新增)。1座，尺寸為3.0m×3.0m×6.5m，有效水深6.0m。設(shè)有空氣源臭氧發(fā)生器1套，臭氧產(chǎn)量為3kg/h、功率為30.0kW;過(guò)氧化氫加藥設(shè)備1套。

　　(9)生物碳池(新增)。2座，尺寸為3.0m×3.0m×6.5m，有效水深為5.5m，填料層厚3.0m。

　　(10)過(guò)濾器3(新增)。1座，尺寸為φ2.0m×3.8m，處理能力為25m3/h，濾速為8.0m/h。

　　3.3 水質(zhì)分析

　　為分析中試裝置運(yùn)行效果，表2列出了2016年4～5月中試裝置進(jìn)水和出水水質(zhì)數(shù)據(jù)，并與現(xiàn)執(zhí)行的廢水外排標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了綜合對(duì)比分析。

　　通過(guò)分析可知，中試裝置出水中的CODCr和石油類均為1～2d超標(biāo)，氨氮全部達(dá)標(biāo)，總氮基本不達(dá)標(biāo)。原因分析如下：原預(yù)處理工段調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)能力不足，不符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求，進(jìn)水水質(zhì)不穩(wěn)定可能導(dǎo)致出水CODCr和石油類個(gè)別天數(shù)超標(biāo);另外，本套中試工藝缺少去除總氮的有效措施。

　　3.4 工藝優(yōu)化

　　針對(duì)中試裝置近2a運(yùn)行中存在的主要污染物(COD和石油類)不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)和總氮不達(dá)標(biāo)問(wèn)題，提出以下優(yōu)化措施：

　　(1)現(xiàn)有的調(diào)節(jié)池水力停留時(shí)間僅為10.6h，遠(yuǎn)達(dá)不到規(guī)范要求，建議增大調(diào)節(jié)容量。

　　(2)中試裝置生化段采用厭氧+好氧工藝，缺少對(duì)總氮的去除措施。建議采用厭氧+缺氧+好氧工藝，強(qiáng)化生化段對(duì)CODCr和總氮的去除，減輕后續(xù)深度處理段的壓力。

　　4、工程投資及運(yùn)行成本

　　工程總投資為220萬(wàn)。運(yùn)行費(fèi)用為9.6元/m3，不含設(shè)備折舊費(fèi)，其中輔助材料費(fèi)用為2.1元/m3，燃料動(dòng)力費(fèi)用為3.8元/m3，人工費(fèi)用為1.2元/m3，污泥處理費(fèi)用為2.3元/m3，其他費(fèi)用為0.2元/m3。

　　5、結(jié)語(yǔ)

　　終端廠含聚高鹽含油廢水首先進(jìn)入上游物化除油段，出水經(jīng)過(guò)冷卻、隔油、調(diào)節(jié)、溶氣氣浮深度除油預(yù)處理后，出水500m3/d進(jìn)入中試裝置，采用脫聚-生化處理-高級(jí)氧化-生物碳中試工藝處理，進(jìn)一步去除CODCr、石油類、聚合物和懸浮物等污染物。針對(duì)中試裝置運(yùn)行中存在的主要污染物(CODCr和石油類)不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)和總氮不達(dá)標(biāo)問(wèn)題，有針對(duì)性地提出優(yōu)化措施，如增大調(diào)節(jié)池容量、生化段增加脫氮措施，并適當(dāng)降低生化段有機(jī)污染物污泥負(fù)荷。(來(lái)源：中海油石化工程有限公司)