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石化廢水深度處理回用應用研究

發布時間:2019-6-26 10:13:04  中國污水處理工程網

  石化企業用水量較大, 每提煉 1 t 原油需要消耗水量約為 30~50 t,產生的廢水水質極為復雜,一般含有高有機物和高有毒有害物質〔1〕。 往往經過生化處理后,COD 仍然高于 GB 31570—2015《石油煉制工業污染物排放標準》規定的 50 mg/L 的限值,而且廢水量較大,若可以通過處理后回用,不僅提高了廢水的重復利用率,還起到了節約水資源和保護環境的目的。筆者對山東某石化廠污水車間已生化處理后的污水利用臭氧高級氧化+多介質過濾器+超濾(UF)+反滲透(RO)工藝對其進行深度處理并回用為二級RO 進水,經過連續運行,考察了處理效果并分析了系統運行的穩定性。

  1 原水及生化出水水質指標山東省某石化廠污水處理的工藝為: 原水→調節池→提升→氣浮池→AO 氧化池→沉淀池。 該公司原水以及生化處理后出水水質指標見表 1。

  由表 1 可知,生化處理后的出水水質不達標。該廠生化出水必須經過后續處理才能達到排放標準,但生化出水的可生化性極差,B/C 僅為 0.11,采用生物處理法是較為困難, 需要進行高級氧化等方法處理。

  2 處理工藝

  2.1 工藝流程

  原水為山東某石化廠生化出水, 生化處理規模為 500 t/h,深度處理工藝流程見圖 1。

  2.2 臭氧氧化

  通過臭氧產生的羥基自由基來對 污水中難降解的大分子污染物進行開環斷鏈,同時臭氧還能直接氧化一些有機物成為 CO2、H2O。 臭氧接觸池接觸時間控制為 120 min,保證臭氧與污水的充分接觸反應時間。系統采用微孔曝氣盤投加臭氧, 曝氣盤安裝在接觸池池底但高于導流墻的最低位置以避免氣泡被引流到反應池中,在接觸池中被處理水由上向下流,而臭氧氣體由下向上反向流以達到最好的接觸效果。反應后臭氧尾氣通過加熱破壞處理。臭氧氧化后出水 COD<50 mg/L。 臭氧單元選用青島國林公司生產的設備。

  2.3 多介質過濾器

  系統設置 5 臺直徑 3 200 mm 的立式多介質過濾器,正常運行時每臺產水量為 72.5 m3/h。 多介質過濾器主要去除水中的懸浮物、膠體等雜質。 經過臭氧氧化處理的水通過供水泵加壓后進入多介質過濾器,多介質過濾器內為濾板結構,濾板上部裝填 1~2 mm 粒徑的石英砂濾料和 1~2 mm 粒徑的無煙煤濾料,過濾精度在 20 μm 以下, 過濾器出水直接進入 UF 系統,另一部分出水通過自動閥門進入反洗水箱進行反洗。

  2.4 UF 裝置

  UF 采用膜天膜科技股份公司所產外壓式聚丙烯中空纖維 UF 膜,單只膜過濾面積為 56 m2,截留分子質量(MWCO)為 100 000 u,處理后產水 SDI<3,滿足反滲透進水要求。 系統設置 2 套 UF 裝置,每套凈產水量為 125 m3/h,運行膜通量≤40 L/(m2·h),反洗膜通量為 100 L/(m2·h)。 UF 運行方式為錯流運行。 運行時,控制進水壓力恒定為 0.1 MPa 左右,設定每 30 min 進行反洗,以減少膜表面污染物沉積。

  2.5 RO 裝置

  系統設置 2 套產水量為 87.5 m3/h 的 RO 裝置,并聯運行,由于進水有機物含量高,選用陶氏品牌寬流道的抗污染聚酰胺復合膜, 設計回收率為 70%,平均膜通量≤17.8 L/(m2·h)。 每套 RO 裝置配置 138根膜組件,放置在 23 根 6 芯壓力容器內,按 15∶8 排列。 高壓泵前設置 5 μm 保安過濾器,RO 進水中添加阻垢劑、還原劑和非氧化殺菌劑,分別用來抑制無機鹽結垢、防止 RO 膜氧化和微生物污染。具體聯系污水寶或參見http://www.backsn.live更多相關技術文檔。

  3 處理效果

  生化出水經過臭氧氧化+多介質過濾+UF+RO處理后,水質情況見表 2。

  由表 2 可知,UF 之前工藝對離子基本無去除效果; 臭氧氧化對有機物去除效果明顯,COD 去除率為 67.0%;UF 對懸浮物去除效果顯著, 懸浮物去除率為 83.3%; 而 RO 出水對離子和有機物去除效果均極為顯著,電導率降低至 86 μS/cm,硬度去除率為 98.1%, 氯離子去除率為 95.1%,COD 去除率為98.3%,總磷、氨氮、懸浮物基本完全去除,RO 產水指標完全滿足二級 RO 進水要求。

  4 運行穩定性分析

  4.1 UF 穩定性分析

  UF 作為 RO 的預處理,考察了其產水量變化情況, 結果表明,UF 在運行初期,UF 膜產水量基本維持不變, 這是因為 UF 系統每運行 30 min 后進行反沖洗,此時附著在膜表面的污染物可基本消除。但隨著時間累積, 一部分污染物不能通過反洗清除徹底導致產水量緩慢下降, 當產水量下降到不足以滿足RO 系統運行時,需要進行化學清洗。

  4.2 RO 穩定性分析

  RO 系 統 連 續 運 行,為了維持一定的產水量,RO進水壓力和濃水壓力都有所增長,進 水 壓 力 從0.80 MPa 上升到 1.00 MPa,濃水壓力從 0.62 MPa 上升到0.80 MPa,但進水壓力和濃水壓力的壓差基本穩定在 0.2 MPa 左右,說明未出現結垢現象,造成壓力上升的原因可能是水中有機物含量稍高所造成的,但尚在允許范圍內,不影響設備連續運行,當進水壓力持續上升至 1.5 MPa 后,考慮化學清洗以恢復膜通量。

  5 成本分析

  系統成本包括動力能耗、藥劑費用、設備折舊費 用。 深 度 處 理 計 算 基 數 按 進 水 280 t/h,年 運 行8000 h。 深度處理總裝機容量約為 750 kW,運行容量為 530 kW,電費平均按 0.70 元/(kW·h)計,則電費為 530×0.70÷280=1.33 元/t,藥劑費用包含超濾加藥系統、反滲透加藥系統和化學清洗加藥系統費用,約 0.75 元/t,設備折舊費用約 0.70 元/t。 故運行成本為 2.78 元/t。

  6 結論

  通過規模化連續運行表明: 針對生化處理后的石化廢水,利用臭氧氧化+多介質過濾器+UF+RO 處理工藝,系統運行穩定,RO 對離子去除效果和有機物去除效果均極為顯著, 電導率降低為 86 μS/cm,硬度去除率為 98.1%,氯離子去除率為 95.1%,COD去除率為 98.3%,總磷、氨氮、懸浮物基本完全去除,RO 產水指標完全滿足二級 RO 進水要求,運行成本為 2.78 元/t,達到了水資源循環利用的目的。(來源:工業水處理)

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