石油化工污水处理及回用

镇海炼化公司达标外排污水回用前适度处理实例

1. 概况
   回用污水用作循环冷却水系统的补充水，最具有影响因素的污染物分别为SS(悬浮物)、COD和NH3-N。随着高效缓蚀、阻垢剂、高效杀菌剂和粘泥控制等循环冷却水水质化学处理技术的发展，循环冷却水系统的补充水水质可根据筛选的高效配方而有所放宽，使达标排
   放的污水仅需通过低成本的适度处理，即可达到回用要求。加之，污水生物处理技术也在不断发展，使外排污水的净化深度和稳定度有较大幅度的提高，特别是镇海炼化公司外排污水的水质远远优于达标值，主要污染物COD、NH3-N、石油类的浓度已达到或接近回用水的水质要求，悬浮物(SS)的浓度值一般在15-35mg/L。因此，充分利用外排污水水质好这一优势，把回用水处理的重点放在去除SS(悬浮物)和降低浊度上，不再进行常规的深度处理，可以大幅度地降低回用污水的处理成本。
   外排污水回用前的适度处理，以过滤为主体设备，配以加药和投氯等设施，处理能力为300m3/h。经适度处理后的回用水水质指标见表。

   回用水适度处理装置设计出水水质指标

   水质项目及单位	指标	水质项目及单位	指标
   CODcr/(mg/L)	≤50	浊度/(NTU)	≤5
   NH3-N/(mg/L)	≤15	硫化物/(mg/L)	≤0.1
   石油类/(mg/L)	≤5	余氯/(mg/L)	~0.2
   悬浮物/(mg/L)	≤10	pH值	7.0-8.0

   
2. 处理流程及特点
   (1)处理工艺流程
   氧化塘内的达标排放污水，经潜水泵提升进高位水箱。溶药槽内的絮凝剂由计量泵加入高位水箱并经混合、反应后，以重力流进入六台P型流砂过滤器。过滤器出水进集水池，并在集水池的入口处投加液氯，使集水池内水保持一定的余氯量。最终由潜水泵提升去循环水场作补充水。反冲洗的洗砂污水进污水池。
   (2)特点
   目前，国内对达标污水经处理后回用的技术和流程的研究取得了不小进展，提出了沉降→过滤→活性炭吸附→离子交换；混凝沉降→化学氧化→过滤→活性炭吸附；混凝沉降→过滤→臭氧氧化→生物炭→离子交换等多种技术组合流程。但因受到处理技术的局限性和经济性稳定性的限制，上述组合流程不仅流程长、单体设备庞大、一次性投资高，而且操作烦琐，运行成本也高。因此，均没有得到普遍推广应用。镇海炼化公司充分利用运行成本相对低廉的生化设施的净化能力，提高外排污水的净化深度和稳定度，降低外排污水主要污染物COD、NH3-N和石油类的浓度至符合回用水的要求。所以把污水回用前的处理定位为微污处理--适度处理，选用高效、自动化程度高的过滤设施进一步降低外排污水的悬浮物和浊度。
   目前，去除悬浮物和降低浊度可以采用的技术有混凝澄清、砂滤、离心分离、多介质过滤、微孔精密过滤、袋式过滤、纤维过滤等。不少企业在污水回用方面普遍选用高效纤维束过滤器。纤维束过滤虽然具有过滤速度快、截留效果好等优点，但存在着过滤器工作周期短、出水不稳定、滤料易沾污、反冲洗难度大、操作频繁等缺点。美国麦王环保能源(上海)有限公司引进美国专利设备--移动床向上流连续过滤器(Sandflo filter system，简称流砂过滤器)，较好地克服了上述过滤器存在的缺点，配合投加PAC聚合氯化铝药剂，过滤效果更趋稳定，缩短适度处理的流程，从而把适度处理设施运行成本和操作难度降到最低程度。
   
3. 主要设备及控制系统
   ①P型高效流砂过滤器
   本工程选用的流砂过滤器，与以往固定床过滤器不同，无需每天停机1至2次，进行反冲洗。原水由过滤器底部进入滤床，并向上流动与滤床充分接触。所含悬浮物被截留在滤床上，清水由顶部的出水堰溢流排出。截留污染物的滤料(石英砂)通过底部的气提装置提升到顶部的洗砂装置中进行清洗。由于空气、水、砂子在压缩空气的作用下剧烈摩擦，使砂子截留的杂物洗脱。洗净后的砂靠重力自上而下补充到滤床中；洗砂水则通过单独的排污管排放，完成整个洗砂过程。
   流砂过滤器与一般的连续过滤器不同，操作人员可以直接观察洗砂过程，并根据运行情况进行调节，以达到最佳过滤效果。维护管理简单，且高度比其他过滤器低，操作方便。该装置的设备构造，见图7-2P型流砂过滤器。
   a.单台设备主要技术参数
   处理水量 55m3/h
   过滤面积 5.5㎡
   设备高度 6110mm
   筒体直径 2650mm
   使用空气量 0.18Nm3/min
   压力范围 0.4-0.7MPa
   水头损失 ≤1.2m
   b.过滤过程
   原水从进水管进入到锥型的引水道(IN-LET CHANNEL)，再进到滤床(FILTERATE AREA)。过滤面积小的过滤器只需1个槽、面积大的则需2-3个槽用来供应原水。原水经过滤床时悬浮物被砂子截留后变成干净的过滤水经过滤水经过溢流堰，由出水管流出过滤器外。
   原水的种类及性质不同，过滤器选用的砂子也将有所不同。通常用有效直径0.9mm，均匀系数1.4的均质石英砂。含油污水或含有易黏结的原水，则用有效直径1.2mm，均匀系数1.4的均质石英砂，相应提砂泵所需空气量亦要增加1.5-2倍。
   c.洗砂过程
   被悬浮物污染的砂子，通过锥形的砂分配器(SAND DISTRIBUTE CONE)与过滤器的倾斜面形成的通道，下到集砂箱(SAND COLLECTING BOX)。被集砂箱收集的砂子由提砂泵(SAND LIFT PUMP)输送到上部洗净槽(UPPER WASHING TANK)的洗砂装置中(LABYLINTH)。被污染的砂子在提升过程中先与水和空气剧烈摩擦，空气分离器(AIR SEPARATOR)中空气与砂、水分离，砂子则因重力通过洗砂装置的通道下降，清洗水(部分过滤水)则通过清洗水管从洗砂装置的下部流到通道内。两者相对接触，砂子被洗净。干净的砂子重新均匀分布到滤床中央，洗净后的排水通过排水装置排出。洗净排水量可通过上下调节排水装置的调节堰，使其达到最适合的量。
   由于操作员可以直接观察洗净后的砂子(回到滤床上部的)，因此，洗砂过程进行及管理都很及时、方便。滤床表面的砂子曲度实测值通常是32°-33°。而自然存在的天然砂的曲度约35°，但因过滤砂的均匀系数为1.4，且入角均一，很容易滑脱。
   d.设备特点
   该设备在机械结构、选用的材料等方面主要有以下几个特点：一是石英砂提升泵和洗砂器采用耐磨损的超高分子量的材料制造，使用寿命长；二是洗砂装置内的砂与水、空气接触剧烈且时间长，用较少的水量就可以取得较好的洗砂效果；三是过滤器可以连续运转，不需要反复冲洗，无专门的反冲洗工序，截污能力强；四是特殊的锥体石英砂分离器能使滤料在滤床中均匀分布并与原水接触过滤，过滤效果好且稳定；五是较低的设备费用和运行费用，除开、停车外，无需专人操作；六是对微絮凝过滤的运行反应要求低。可以缩短反应时间，减少或不投加药剂。流砂过滤器所具备的功能，符合微污处理工艺要求。
   ②整个处理系统采用PLC控制，实现集中显示和控制
   主要有流量、液位、机泵运转的适时检测，pH值、浊度、余氯的在线分析检测，集水池水位、外输管道压力与提升泵的自动变频控制和开停泵联锁。自动液氯投加系统，包括电子秤信号远传和声光报警系统。
   
4. 运行数据及分析
   (1)回用水适度处理装置设计运行数据见表。

   项目名称	设计值		运行值
   	进水	出水	进水范围/均值	出水范围/均值
   CODcr/(mg/L)	符合国家污水综合排放标准一级指标	≤50	30.3-50.0/42.2	25.4-44.6/34.9
   NH3-N/(mg/L)		≤15	1.6-9.2/4.2	1.0-8.3/3.36
   石油类/(mg/L)		≤5	0.29-1.97/0.81	0.31-0.84/0.51
   SS(悬浮物)/(mg/L)		≤10	13.5-33.3/19.5	1.56-29.1/9.8
   浊度/NTU		≤5	5.13-25.2/10.3	1.56-9.2/3.15
   余氯/(mg/L)		＞0.2		0.2-0.6/0.38
   pH值		7.0-8.0
   硫化物/(mg/L)		≤0.1	0.008-0.02/0.015	0.008-0.02/0.015

   (2)实际运行中出水指标不稳定的项目主要是SS和浊度，由于受过滤滤料石英砂粒径大小的限制，无法去除活体藻类物质，因此，在夏季藻类物质大量繁殖期间需投加杀藻剂。
   
5. 处理构筑物及主要设备、仪表见表。

   处理构筑物及主要设备仪表

   序号	名称	单位	数量	型号规格	技术参数	生产单位	备注
   1	流砂过滤器	台	6	P-50型	处理水量55t/h	上海麦王公司	配套高位水箱
   2	集水井	座	1		6*3*4		混凝土
   3	回用水池	座	1		18*9.6*5.5		混凝土
   4	溶药槽	座	1		1*1*5		配套搅拌机
   5	提升泵	台	4	C3201.180	Q=178m3/h，H=~0.32Mpa	ITF FLYGT	进口潜水泵
   6	提升泵	台	1	C3170.180	Q=90m3/h，H=~0.32Mpa	ITF FLYGT
   7	计量泵	台	2	DS500/72	Q=250L/h，H=	布朗卢比	进口
   8	搅拌机	台	2		2*0.75kW		国产
   9	加氯机	套	1	Fx4803C3	10kg/h	美国首都公司	包括电子秤
   10	浊度仪	台	1	AC1000P2	0-30NTU	GL	进口在线仪
   11	pH计	台	1	APM	0-14	GL	进口在线仪
   12	余氯仪	台	1	720A	0.1-2.0mg/L	GL	进口在线仪
   13	流量计	台	1	HMS2500	0-360m3/h	LC
   14	液位计	台	1	BM-100A		上海敬邦机电设备有限公司
   15	氯气浓度仪	台	1	EC-572A	0-2mg/m3	中国电子进口总公司上海理研公司

   注：按600m3/h考虑。其余按300m3/h考虑。
6. 处理效果及存在问题
   本工程运行处理效果能够达到和优于设计值，出水符合回用要求。主要存在问题是夏季藻类大量繁殖时，影响流砂过滤器的正常运行。因此，在夏季7-9月过滤器进水前需投加杀藻剂。
   
7. 消耗指标及成本
   消耗指标及成本见表。

   消耗指标及成本

   序号	名称	数量	价格		备注
   			单价	总价
   1	电/kW	约(37+37+25)kW/h	0.5元/kW/h	396000	8000h
   2	非净化风/Nm3	65Nm3/h	0.1元/Nm3	52000	8000h
   3	絮凝剂/t	4.5kg/h	1200元/t	43200	8000h
   4	液氯/t	3kg/h	2500元/t	60000	8000h
   5	人工工资/元		40000元/人	40000
   6	折旧费/元		200000元/人	200000
   7	总运行费用/万元			79.12

   回用水处理系统按每小时300t出水量，年运行时间按8000h计算，年回用水量：
   300t/h*8000h=2400000t
   回用水处理成本计算：
   79.12*10^4/12400000=0.329元//t

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