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高酸重質原油加工廢水處理工藝

2021-07-16 11:27:42 13

  高酸重質原油屬于環(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|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原油加工污水處理設施流程為:調節(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、高酸重質原油加工污水水質特點

  1.1 原油性質

  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、膠質含量高,屬于環(huán)烷中間基油質,油質分析結果見表1。

污水處理設備__全康環(huán)保QKEP

  1.2 污水水質特點

  高酸重質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)、油質量濃度高、鹽質量濃度高、環(huán)烷酸質量濃度高的特點,污水水質分析見表2。

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  污水GC-MS譜圖解析結果見表3。

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  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。

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  由圖1可知,含鹽污水經(jīng)隔油池后進入調節(jié)罐,在罐內設有浮動環(huán)流收油器,實現(xiàn)污水的第一次除油;調節(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)泵提升至內循環(huán)RBF,池內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、膠質瀝青質和動植物油。

  (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。

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  2.2.2 改造后的主要構筑物和設備參數(shù)

  (1)調節(jié)水罐。2座,碳鋼內襯防腐涂層,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。碳鋼內襯防腐涂層,直徑20m,高17.82m,容積約5000m3。控制參數(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

  采用新工藝對高酸重質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,出水水質分析結果見表5。

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  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、結論

  (1)惠州某公司通過在污水處理工藝中增加內循環(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)

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