CASS_BAF工艺在炼油污水处理中的应用.pdf

山东某石油化工厂以杂质原油深度加工为主， 原有常减压装置、催化裂化装置、重油催化裂化装 置、 气分装置、 重交沥青等炼油装置。现新建加氢改 质装置、 焦化裂化装置、 硫磺回收装置和酸性水汽提 等装置。 厂内原有 50 m3 h -1污水处理场已无法满足 炼油装置产生的污水处理需求，需新建 300 m3 h -1 污水处理场。 炼油装置排出污水的主要特点为： 污水 的 ph 波动较大， 水温较高， 一般在 38以上； 污水 中含油量大， 乳化油份多， 且重油在油相中所占比例 高； 有机污染物尤其烃类及其衍生物含量高； 由于该 炼厂主要以杂质原油为原料，污水中高分子量有机 污染物较多， 采用传统活性污泥法生化处理难度大。 为了创建环境友好型企业，探索炼油污水处理的新 型工艺显得尤为重要。 1废水水质 考虑远期发展，该炼油厂污水设计流量为 300 m3 h-1， 经处理后， 污水排放水质达到污水综合排放 标准 （gb89781996）二类污染物一级标准。进水 水质及排放指标见表 1。 2污水处理工艺 2.1工艺流程 炼油污水处理通常经历 3 个阶段： 第 1 阶段采用 重力沉降分离除油和气浮除油， 称为 “物化段” ； 第 2 阶段采用生物活性污泥法、 生物膜法等来降解有机污 染物， 称为 “生化段” ； 第 3 阶段采用污泥脱水处理物 化段和生化段产生的油泥、 浮渣及剩余污泥， 称为 “3 泥段” 。结合该炼油厂污水的特点， 通过与国内已运 行的炼油污水处理工艺横向比较， 最终确定了物化段 以平流斜板隔油+1 级涡凹气浮+2 级溶气气浮工艺组 合为中心，生化段以 cass （循环式活性污泥法）+ baf （曝气生物滤池）为核心， 3 泥段采用污泥浓缩+ 机械脱水。工艺流程详见图 1。 2.2主要构筑物设计参数 （1）调节除油罐。调节除油罐首先对污水集水 池提升后的污水调节和均质。罐内污水上升流速很 cass+baf工艺在炼油污水处理中的应用 张铁刚 1， 隋许英2， 苏升坚1， 郭聘婷1 （1.中国石油天然气华东勘察设计研究院， 山东 青岛 266071； 2.青岛翔远市政设计有限公司， 山东 青岛 266071） 摘要：炼油厂高含油污水难于处理。通过对山东某炼油厂污水处理的设计探讨表明， cass+baf 处理工艺可保证 出水达到污水综合排放标准 （gb 89781996）二类污染物一级标准， 为类似石油炼厂的污水处理提供了新途径。 关键词：含油污水； 水解酸化； cass； baf； 污水处理 中图分类号：x742文献标识码：b文章编号：1000-3770(2010)02-0126-03 收稿日期： 2009-04-20 作者简介： 张铁刚 （1979）， 男， 硕士， 工程师； 主要从事石油化工污水处理及给排水系统设计 联系电话： e-mail： zhangtiegang 表 1进水水质及排放标准 tab.1characteristics of wastewater and emission standard 项目cod/mg l-1bod5/mg l-1(ss)/mg l-1(石油类)/mg l-1(氨氮)/mg l-1(硫化物)/mg l-1(挥发酚)/mg l-1ph 进水水质 排放标准 8001 400 60 300400 20 50100 70 6001 200 5 6080 15 30 1 50 0.5 69 69 图 1污水处理工艺流程 fig.1flow chart of wastewater treatment ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 第 36 卷 第 2 期 2010 年 2 月 水处理技术 technology of water treatment vol.36 no.2 feb.,2010 126 小， 充分利用污水在罐内的停留时间， 依靠重力沉降 将污水中的浮油、 固体颗粒及水 3 项分离出来。污水 在罐内平均停留 8 h 后， 出水中油分降至 200 mg l-1。 同时， 利用该地上式钢制调节除油罐的静水压力， 确 保物化段后续处理过程均为重力流。 （2）平流斜板隔油池。平流斜板隔油池主要由 前段平流隔油池和后段斜板隔油池组成，其作用是 去除污水中的浮油和固体颗粒。污水在池内平均停 留时间为 2 h， 通过平流及斜板两阶段隔油后， 出水 中的油分降至 60 mg l-1以下。 （3）1 级涡凹气浮池。 1 级涡凹气浮池主要去除 水中乳化油。 涡凹气浮除油的基本原理是： 通过设在 池底叶轮高速转动形成真空区，将水面上部空气通 过中空管道抽至液下。叶轮快速旋转产生的多向剪 切力把空气粉碎成微气泡。 在絮凝剂作用下， 污水中 微细油粒粘结成较大絮体。絮体表面附着微气泡浮 至水面形成浮渣， 通过刮渣达到除油目的， 出水中油 分约为 2030 mg l-1。 （4）2 级溶气气浮池。 2 级溶气气浮采用部分污 水回流加压溶气气浮，即 30%40%二级气浮池的 出水加压至 0.4 mpa 回流进入溶气罐。罐中加压后 的污水夹带空气回流到气浮池分离段，通过压力释 放器将压力流污水和空气转变为水和微细气泡混合 物。 分散的乳化油和悬浮物形成絮凝状漂浮物， 微气 泡粘附在絮体表面， 在浮力作用下浮出水面， 出水中 油分降至 1020 mg l-1。 （5）水解酸化池。污水进入生化段后首先需要 水解酸化。 在厌氧状态下， 通过微生物的水解酸化作 用，将污水中非溶解态的高分子有机污染物降解为 较小分子物质， 提高污水的可生化性。同时， 在池中 投加 na2co3溶液调整污水的 ph，为后续的好氧生 化处理创造条件。 （6）循环式活性污泥系统 （cass）。循环式活 性污泥系统 （cass， cyclic activated sludge system） 是该炼油厂污水处理的首要核心构筑物。cass 工 艺是序批式活性污泥法 （sbr）的改进形式。 该工艺 在不设缺氧混合阶段的条件下，能高效地进行硝化 和反硝化， 达到深度去除氮的目的。cass 池前段为 生物选择区，后段为主反应区，集曝气和沉淀于一 体。在主反应区末端设置可升降的滗水器， 4 座 cass 并联周期运行， 实现了连续进水、 连续排水工 况。 安装在主反应区侧壁的水力推进器， 促使污水以 推流方式前进，确保消化反硝化和生物除磷同步 进行。同时， cass 池采用部分污泥回流至生物选择 区， 经过生物选择器后污泥的沉降性能明显提高。 cass 池共设 4 座，主要设计参数为：污泥的 bod5容积负荷 0.13 kg kgmlss-1 d-1；污泥的 cod 容积负荷 0.24 kg kgmlss-1 d-1。 运行时控制供氧强度以及曝气池中溶解氧浓 度，保持活性污泥絮体的外周处于好氧环境进行硝 化过程。 由于控制池中溶解氧浓度， 氧在污泥絮体内 部的渗透传递作用受到限制，而较高的硝酸盐浓度 （梯度）则能较好地渗透到絮体的内部， 因此在絮体 内部能有效地进行反硝化过程。国内已建 cass 池 的运行监测数据也证明硝化和反硝化同步作用1。 （7） 曝气生物滤池 （baf）。曝气生物滤池 （biological aerated filter， baf） 是该炼油厂污水生 化处理的又一核心构筑物。baf 池是生物接触氧化 法的特殊形式。在池内填充高比表面积的生物陶粒 填料， 为生物膜提供附着载体。baf 池以化能异养 菌为主2， 集生物氧化、 过滤、 吸附截流悬浮固体于 一体， 可同步实现硝化与反硝化3， 易于均匀布水， 反冲洗阻力小，出水在不设置二沉池的情况下仍然 可达标， 水质稳定。该工程中采用上向流 baf。 baf 池共设 4 座， 滤料层深度 3.0 m， 主要设计 参数为： nh3-n 去除容积负荷 1.18 kg m-3 d-1； cod 去除容积负荷 0.89 kg m-3 d-1； bod5去除容积负荷 0.31 kg m-3 d-1； 上向流水流速度 1.84 m h-1， 反冲洗 水流速度 20 m h-1； 曝气时空气流速 9 m h-1， 反冲空 气流速 40 m h-1。 baf 池采用气气水联合水 3 步反冲洗方 式， 每步冲洗时间为 5 min。 通过 baf 池后的污水， 设计出水水质达到污水 综合排放标准（gb 89781996）二类污染物 1 级 标准， 无需增加沉淀设施。 （8）离心脱水机。该工程 3 泥段采用先污泥重 力浓缩， 再离心机脱水， 在絮凝剂的作用下， 使污泥 含水率降至 80%左右后外运。 2.3主要构筑物规格 该含油污水处理场除了以上构筑物外，还包含 集水池、 中间缓冲池及监测出水池等常规构筑物， 主 要构筑物具体参数见表 2。 3工艺特点 结合该炼油厂含油污水的含油量大、乳化油分 多和 cod 高的特点，该污水处理场的设计具有以 张铁刚等， cass+baf 工艺在炼油污水处理中的应用127 下特点： （1）采用了 “调节除油罐+平流斜板隔油+1 级 涡凹气浮+2 级溶气气浮” 多种手段去除水中浮油、 分散油、 乳化油及非溶解性有机颗粒， 将物化段出水 中油分控制在 1020 mg l-1， 减轻生化段去除有机 物的负荷。 （2）cass 池起到了活性污泥降解有机污染物 的关键性作用。在水解酸化池将非溶解态的高分子 有机污染物降解为可溶性小分子有机污染物的前提 下， cass 池硝化反硝化共同作用， 去除水中绝大 部分有机物， 同时达到脱氮除磷的目的。 （3）baf 作为该污水处理核心构筑物， 对处理 后水水质达标起到了把关作用。cass 池的出水在 baf 池进行接触氧化和过滤后， 水中悬浮颗粒和难 降解有机物得到进一步去除， 确保水质达标。 4运行效果 该污水处理场已于 2008 年底进水， 2009 年 4 月调试完成， 系统运行良好， 自动化程度较高， 操作 简便。监测出水池水质采用在线与人工检测相结合 的方式。4 月 154 月 30 日连续检测出水池水质， 出水水质见表 3。 出水池水质均优于污水综合排放标准 （gb8978 1996）二类污染物一级标准， 排出炼厂。 为了节约用 水， 炼厂将建回用水处理站， 处理后水将进行回用处 理， 用作循环水场的补充水及炼厂的绿化用水。 5技术经济分析 该工程占地面积 19 800 m2，总投资约 2 170 万 元。污水处理场正常运行电耗为 440 kw，电费按 0.65 元 kwh-1计算， 污水处理电量单耗为 0.95 元 m-3 污水； 药剂单耗费用为 0.28 元 m-3污水； 人员编制 为 20 人， 工资及福利等为 0.24 元 m-3污水， 总运行 费用为 1.47 元 m-3污水。 6结论 对于乳化油分多、 cod 高的炼油厂污水，在物 化段高效除油的前提下， 生化段采用 cass+baf 为 核心的处理工艺，既能保证出水达到污水综合排放 标准 （gb 89781996）二类污染物一级标准， 又简 化了生化段工艺流程。该炼油厂污水处理的具体工 艺流程，对类似石化炼油厂含油污水处理也有一定 的借鉴意义。 参考文献： 1魏永, 闪红光.循环式活性污泥法 （cass）的研究进展j.辽宁 城乡环境科技,2004,24(4):7-10. 2钟华文, 廖艳, 张均正, 等. 两段 baf 工艺处理炼油废水研究 j.环境科学与技术,2004,27(2):84-86. 3张文艺, 翟建平, 郑钧, 等. 曝气生物滤池污水处理工艺与设计 j.环境工程,2006,24(1):9-13. 表 2主要构筑物规格 tab.2specification of main structures 构筑物数量规格 lbh/m有效容积 /m3 污水集水池 调节除油罐 平流斜板隔油池 1级涡凹气浮池 2级溶气气浮池 水解酸化池 cass池 中间缓冲水池 baf池 监测出水池 油泥浮渣池 污泥浓缩罐 1座 2座 4座 2座 3座 2座 4座 1座 4座 1座 1座 2座 10.06.05.5 h19.011.5 25.04.53.0 13.52.412.5 12.783.72.3 10.013.06.0 50.012.06.0 10.010.04.0 7.07.06.0 7.07.06.0 5.05.03.0 h3.27.6 150 3 000 300 150 100 600 3 000 350 150 350 100 40 applicationofcassandbafforrefinerywastewatertreatment zhang tiegang1, sui xuying2, su shengjian1, guo pinting1 （ 1.cnpc eastchina design institute, qingdao 266071, china; 2.qingdao xiangyuan municipal design co. ltd., qingdao 266071, china） abstract:the high oily wastewater from refinery is difficult to be treated. by design of wastewa