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原油终端厂生产废水处理研究

 论文?#25913;?废水处理论文     更新时间:2019/3/28 17:15:10   

摘要:某海上油田原油终端厂生产废水具有高盐、聚合物含量高、乳化程度高等特点,油水分离困难,属于难处理含聚高盐含油废水。采用脱聚-生化处理-高级氧化-生物碳工艺进行中试处理,出水水质除CODCr、石油类个别天数和总氮超标外,其余指标均可稳定达标。在中试工艺分析的基础上,提出增大调节池容量、增加总氮去除措施。

关键词:原油终端厂;脱除聚合物;生化处理;高级氧化;生物碳

1工程概况

某原油终端厂主要以原油储存、稳定和处理为主,原油来自渤海油田,为提高采收效率,聚合物驱技术在渤海油田得到广泛应用,采出液含聚合物浓度呈逐渐增大趋势[1]。因此,终端厂生产废水水质复杂,具有高盐、聚合物含量高、乳化程度高、废水粘度大等特点,油水分离困难,可生化性差,属于难处理含聚高盐含油废水。目前,国内外对聚合物驱采油废水的处理主要采用除油除悬不除聚的工艺[2],该工艺主要目的是回注驱油,不需要去除聚合物。而终端厂生产废水处理后需达标排海,排放标准更严格,处理难度加大。由于含聚生产废水乳化?#29616;兀?#27833;水分离难度加大[3],故选择适宜的削减聚合物措施,可有效降低聚合物对除油和微生物?#21040;?#26377;机物干扰。该终端厂生产废水产生量约2000m3/d,废水中CODCr质量浓度约为1000mg/L、石油类质量浓度约为120mg/L、氯离子质量浓度约为5000mg/L、TDS质量浓度约12000mg/L、聚合物质量浓度约为40~100mg/L等。现有废水处理?#20302;?#21253;括物化除油处理、预处理和生化处理工段,其中物化除油处理工段由调储、粗粒化分离、气浮、澄清、双滤料过滤等单元组成,预处理工段由冷?#27492;?#24179;流式隔油池和溶气气浮等单元组成,生化处理工段由MBBR曝气池、CAST反应池和MBR等单元组成。现有生化处理工段运行效果较差,出水水质(如CODCr、氨氮及石油类等指标)难以达到新标准的排放要求,究其原因如下:由于物化除油处理效果不好,且进水端缺少有效削减聚合物的措施,导致生化处理效果差。因此,选择适宜的脱聚工艺及生化处理和深度处理工艺显得尤为重要。通过现场中试,达到验证改进后工艺是否可行并为下一?#25945;?#26631;改造提供优化方案的目的。

2中试规模及设计水质

2.1中试规模本中试工艺处理规模为500m3/d。

2.2设计进出水水质

上游物化除油段出水经过冷?#30784;?#38548;油、调节、溶气气浮深度除油预处理后,中试出水进入中试装置处理,中试出水水质需达到辽宁省最新地方标准DB21/1627—2008?#27573;?#27700;综合排放标准》表1中直接排放限值。中试设计进出水水质见表1。

3中试工艺

3.1中试工艺确定

针对现有工艺存在的问题以及出水水质中CODCr、氨氮等主要指标不达标的问题,提出以下具体措施?#28023;?)为降低聚合物包裹对生化段微生物?#21040;?#26377;机物的影响,增?#27833;?#38500;聚合物措施。脱聚工作原理:脱聚是利用铁碳微电解工艺产生的二价铁离子与形成PAM不溶于水的有机络合物(俗称铁泥),再通过沉淀和过滤去除前端反应形成的铁泥。铁碳微电解工艺是在酸性条件下,利用铁和碳之间的电极电位差形成微原电池,可以使废水中污染物质去除的工艺[4-7]。具体操作流程:经过滤器后的废水加酸调节pH值至4.5~5.5后进入脱聚反应塔,利用填充在塔内的铁碳填料自身产生的电位差对废水进行微电解,产生二价铁离子,其与带微负电荷的PAM异性相吸生成不溶于水的有机络合物(俗称铁泥),反应后的废水加碱调节pH值至7~8后进入脱聚分离塔,塔内上层设有斜板,在此利用浅层沉淀原理去除废水?#34892;?#25104;的铁泥,下层设有过滤,在此去除废水中残留的铁泥。(2)为提高生化段对CODCr和氨氮的去除效果,对比分析和调研该领域现有常规生化工艺技术后,确定采用泥法和膜相结合的A/O工艺作为中试生化工艺。(3)为提高出水水质,在生化段后增加深度处理段,经生化处理后水中剩余有机物基本上属于难?#21040;?#22823;分子有机物,为加强大分子有机物断链反应,并为?#21040;?#26377;机物的微生物提供载体,拟采用高级氧化与生物碳组合工艺。综合以上分析,确定采用脱聚-生化处理-高级氧化-生物碳作为中试工艺,具体流程见图1。

3.2新增及改造构筑物主要设计参数

上游物化除油段出水经过冷?#30784;?#38548;油、调节、溶气气浮深度除油预处理后,出水500m3/d进入中试装置。新增构筑物主要设计参数?#28023;?)过滤器1(新增)。2座,尺寸为φ2.0m×3.8m,单台处理能力为25m3/h,滤速为8.0m/h。设有反洗水泵2台,流量180m3/h、扬程20m、功率15kW。(2)脱聚反应塔(新增)。2座,尺寸为φ2.0m×10.0m,单台处理能力为25m3/h。设有加酸设备1套,反应塔进水调节pH值为4.5~5.5。(3)脱聚分离塔(新增)。2座,尺寸为φ2.0m×10.0m,单台处理能力为25m3/h。设有加碱设备1套,分离塔进水调节pH值为7~8。(4)脱聚调储塔(新增)。1座,尺寸为φ2.0m×6.0m,处理能力为25m3/h。(5)A/O池(原CAST池改造)。1座,尺寸为28.0m×5.5m×5.8m,有效水深5.2m,总水力停留时间为32.0h,污泥浓度为3.0g/L,CODCr容积负荷为0.09kg/(m3·d),污泥回流比为100%。设有潜水推流器2台,功率为4.0kW;设有鼓风机2台,Q=20m3/min、H=58.8kPa、N=45kW。(6)二沉池(原CAST池改造)。1座,尺寸为6.0m×6.0m×5.6m,有效水深4.5m,表面水力负荷为0.88m3/(m2·h)。设有出水泵2台,流量为25m3/h,扬程为20m,功率为4.0kW。(7)过滤器2(新增)。1座,尺寸为φ2.0m×H3.8m,处理能力为25m3/h,滤速为8.0m/h。(8)高级氧化池(新增)。1座,尺寸为3.0m×3.0m×6.5m,有效水深6.0m。设有空气源臭氧发生器1套,臭氧产量为3kg/h、功率为30.0kW;过氧化氢加药设备1套。(9)生物碳池(新增)。2座,尺寸为3.0m×3.0m×6.5m,有效水深为5.5m,填料层厚3.0m。(10)过滤器3(新增)。1座,尺寸为φ2.0m×3.8m,处理能力为25m3/h,滤速为8.0m/h。

3.3水质分析

为分析中试装置运行效果,表2列出了2016年4~5月中试装置进水和出水水质数据,并与现执行的废水外排标准进行了综合对比分。通过分析可知,中试装置出水中的CODCr和石油类均为1~2d超标,氨氮全部达标,总氮基本不达标。原因分析如下:原预处理工段调节池调节能力不足,不符合设计规范要求,进水水质不稳定可能导致出水CODCr和石油类个别天数超标;另外,本套中试工艺缺少去除总氮的有效措施。

3.4工艺优化

针对中试装置近2a运行中存在的主要污染物(COD和石油类)不能稳定达标和总氮不达标问题,提出以下优化措施?#28023;?)现有的调节池水力停留时间仅为10.6h,远达不到规范要求,建议增大调节容量。(2)中试装置生化段采用厌氧+好氧工艺,缺少对总氮的去除措施。建议采用厌氧+缺氧+好氧工艺,强化生化段对CODCr和总氮的去除,减轻后续深度处理段?#38590;?#21147;。

4工程投资及运行成本

工程总投资为220万。运行费用为9.6元/m3,不含设备折旧费,其中辅助材料费用为2.1元/m3,燃料动力费用为3.8元/m3,人工费用为1.2元/m3,污泥处理费用为2.3元/m3,其他费用为0.2元/m3。

5结语

终端厂含聚高盐含油废水首先进入上游物化除油段,出水经过冷?#30784;?#38548;油、调节、溶气气浮深度除油预处理后,出水500m3/d进入中试装置,采用脱聚-生化处理-高级氧化-生物碳中试工艺处理,进一步去除CODCr、石油类、聚合物和悬浮物等污染物。针对中试装置运行中存在的主要污染物(CODCr和石油类)不能稳定达标和总氮不达标问题,有针对性地提出优化措施,如增大调节池容量、生化段增?#27833;?#27694;措施,并适当降低生化段有机污染物污泥负荷。

参考文献:

[1]徐文江,戴照辉,温哲华,等.海上典型注聚油田产出液处理问题及措施研究[J].工业水处理,2016,36(8):93-96.

[2]苏长?#28023;?#26041;健.渤海油田含聚废水回注处理研究进展[J].广州化工,2017,45(5):7-9.

[3]刘光成.斜管对含聚污水?#26576;?#27833;效率研究[J].工业水处理,2014,34(5):76-78.

[4]郭冀峰,夏四清,逯延军,等.物化生化联合工艺处理难?#21040;?#26377;机化工废水[J].给水排水,2006,32(8):40-43.

[5]常海荣,张振家,王欣泽,等.铁屑还原法预处理糖精钠废水[J].中国给水排水,2004,20(2):51-53.

[6]鲁风芹,于江波,孙文.铁碳微电解深度处理橡胶工业废水的试验研究[J].工业用水与废水,2011,42(2):33-35.

[7]郭冀峰,付少杰,黄宇华,等.铁碳微电解/膜生物反应器工艺在煤制油废水处理中的应用[J].工业用水与废水,2016,47(1):36-38.

作者:孙喜鹏 单位:中海油石化工程有限公司

  • 参考文献:
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