炼油外排废水回用试验

赵 鹏，莫 魁，卢 姝

（中国石化 北京化工研究院环保所，北京 100013）

炼油外排废水回用试验

赵 鹏，莫 魁，卢 姝

（中国石化 北京化工研究院环保所，北京 100013）

针对某炼油厂的废水场二沉池出水，先后采用曝气生物滤池和超滤工艺进行深度处理。试验结果表明，在曝气生物滤池中投加专性微生物菌种、曝气生物滤池HRT为2 h、COD去除负荷为0.36 kg/（m3·d）、超滤膜通量为50 L/（m2·h）的条件下，出水中的ρ（油）为0.8 mg/L、COD为57 mg/L、ρ（氨氮）为0.2 mg/L。出水水质达到Q/SH 0104—2007《炼化企业节水减排考核指标与回用水质控制指标》，可回用于循环水的补水。

炼油废水；曝气生物滤池；超滤；回用；废水处理

随着经济发展，水资源减少，水在工业生产中的地位越来越重要。石油化工是一个高能耗、高污染的行业，每年要排放大量工业废水。在这种情况下， 将企业的外排废水经深度处理后回收利用， 成为缓解水资源短缺、创造环保效益和经济效益的重要手段［1-3］。

本工作以某炼油厂的废水场二沉池出水为进水，先后采用曝气生物滤池（BAF）和超滤（UF）工艺对废水进行处理。经过100 h的稳定运行，试验结果表明，经该工艺处理后的出水水质可达到循环水补水的要求。

1 试验部分

1.1 废水水质

试验用废水取自某炼油厂的废水场二沉池。废水水质及Q/SH 0104—2007《炼化企业节水减排考核指标与回用水质控制指标》［4］见表1。由表1可见，参照回用水质标准，原水中应主要降低的污染指标为COD、BOD5、浊度和SS。

1.2 设备和仪器

BAF由碳钢制成，直径2 m，高4 m，处理水量7 m3/h。陶粒填装高度2 m，卵石填装高度0.6 m，填料容积4 m3，气水体积比（3～5）∶1。

UF膜组件为M icroza UNA-620A型外压式中空纤维膜，单支膜面积20 m2，膜孔径25～30 nm，设计产水量1.1～2.4 m3/h。

Nicolet 380型FTIR仪：美国Thermo Fisher公司；XL-30型场发射环境SEM：美国FET公司；Turb3555IR型浊度分析仪：德国WTW公司；AA 240FS型电感耦合高频等离子体光谱分析仪（ICP）：美国瓦里安公司。

表1 废水水质及回用水质控制指标

1.3 工艺流程

采用BAF—UF工艺处理二沉池出水。试验为连续式运行。BAF工艺运行条件为：滤速1 m/h，HRT 2 h，COD去除负荷0.36 kg/（m3·d）；UF工艺运行条件：过滤周期1 800 s， 反洗同步空气擦洗60 s，反洗流量3.0 m3/h，反洗时NaClO加入量5×10-6mg/L，正冲洗45 s，正冲洗流量4.0 m3/h，稳定运行膜通量为50 L/（m2·h）。

1.4 分析方法

COD采用重铬酸钾法测定［5］；ρ（氨氮）采用蒸馏—酸滴定法测定［5］；ρ（油）采用红外光度法测定［5］；浊度采用浊度分析仪测定；UF反洗膜面脱落物采用ICP测定；UF膜污染指数及UF膜表面的污染情况采用SEM分析。

2 结果与讨论

2.1 BAF处理效果

该炼油废水中的污染物成分复杂，可生化性差，采用常规生化方法处理难以取得理想效果，而且生物膜难以培养、难形成优势菌群［6-7］。试验中有针对性地选择了能够有效降解烃类有机污染物的专性菌群。这些专性菌繁殖率高，并通过竞争能够在生物群中很快稳定下来，形成优势菌群。BAF中投加专性菌前后的废水处理效果见表2。

表2 BAF中投加专性菌前后的废水处理效果

在BAF中投加专性菌后，COD去除率可从未投加专性菌时的11%提高到31%，TOC去除率从10%提高到30%，油去除率从18%提高到57%，氨氮去除率从38%提高到82%。在BAF中投加专性菌后，出水水质可达到UF膜的进水水质要求，保证了UF膜系统的稳定运行。

2.2 UF处理效果

2.2.1 UF运行压力随运行时间的变化

UF系统采用恒定流量运行模式，通过变频泵改变膜的运行压力以保证系统的产水量恒定［8-9］。UF运行压力随运行时间的变化见图1。由图1可见：系统连续运行100 h，在二沉池出水水质正常的情况下，UF运行压力基本稳定；当二沉池出水水质发生变化时，即COD为104 mg/L、ρ（氨氮）为13 mg/L、SS为44 mg/L时，经BAF后UF运行压力先略有升高，后逐渐平稳。这是由于BAF对有机物具有一定的去除能力，经BAF处理后减弱了废水对UF膜的冲击。因此，BAF对UF系统低压稳定运行起到很大作用。

图1 UF运行压力随UF运行时间的变化

2.2.2 废水处理效果

UF废水处理效果见表3。由表3可见，经UF工艺处理后，出水中的ρ（油）为0.8 mg/L、COD为57 mg/L，ρ（氨氮）为0.2 mg/L。UF膜对废水的处理过程为物理分离过程［10］，因此对大分子有机物的去除效果明显，SS经UF处理后为0；而对小分子有机物的去除效果较差，COD去除率约为10%。经UF工艺处理后，出水水质可达到Q/SH 0104—2007《炼化企业节水减排考核指标与回用水质控制指标》，可满足循环水的补水要求。

表3 UF废水处理效果

2.2.3 UF膜污染物分析

UF膜反洗水中富集了大量UF膜表面脱落的污染物，因此对UF膜反洗水进行分析可以检测出UF膜表面的主要污染物成分。ICP测定结果表明，造成UF膜污染的主要污染物为有机物及重金属（锰、铜、锌）化合物。

采用孔径为0.45 μm的膜片对UF出水污染物进行富集。富集污染物后UF膜面的SEM照片见图2。由图2可见，富集污染物后UF膜面上有明显的颗粒污染物，表明了UF膜可以截留粒径大于膜孔径的大分子污染物。

图2 富集污染物后UF膜面的SEM照片

UF膜面无机污染物能谱分析结果见表4。由表4可见，C和O元素的含量较大，表明对于该炼油废水，有机物污染是造成UF膜污染的主要原因。因此可选择采用NaClO和NaOH等溶液碱洗的方法对UF系统进行清洗。

2.3 处理成本分析

先后采用BAF和UF工艺处理二沉池出水，处理量为220 t/h，以整套系统的产水率约90%计，则产水量为200 t/h左右，处理成本约为1.2元/t。废水经处理后可作为循环水补充水回用，既减少废水排放量、降低对环境的污染程度，又可产生经济效益，真正达到节水减排的目的。

表4 UF膜面无机污染物能谱分析结果

3 结论

a）鉴于某炼油厂的废水场二沉池出水COD和SS等污染指标偏高、水质不稳定的特点，采用BAF—UF工艺对该废水进行处理。

b）在BAF中投加专性微生物菌种后，COD去除率可从未投加专性菌前的11%提高到31%，TOC去除率从10%提高到30%，油去除率从18%提高到57%，氨氮去除率从38%提高到82%。出水水质达到UF工艺的进水水质要求，保证了UF系统的稳定运行。

c）通过对UF膜反洗水和UF膜片进行分析，认为有机物是造成UF膜污染的主要污染物，因此在采用化学方法清洗UF膜时，可选择NaClO和NaOH溶液碱洗的方法。

d） 二沉池出水先后经BAF和UF工艺处理后，出水中的ρ（油）为0.8 mg/L、COD为57 mg/L，ρ（氨氮）为0.2 mg/L。出水水质达到Q/SH 0104—2007《炼化企业节水减排考核指标与回用水质控制指标》，可回用于循环水的补水。

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［5］ 原国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会. 水和废水监测分析方法［M］. 第4版. 北京：中国环境科学出版社，2002： 210，276，489.

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Reuse of Discharged Refinery W astewater

Zhao Peng，Mo Kui，Lu Shu

（Environmental Protection Research Institute，BRICI，SINOPEC，Beijing 100013，China）

The effluent of the secondary sedimentation tank in a refinery wastewater treatment plant was treated by biological aerated fi lter (BAF) and ultrafi ltration(UF) process. The pilot test results show that under the conditions of adding specific bacteria into BAF， HRT in BAF 2 h，COD loading 0.36 kg/(m3·d) and UF flux 50 L/(m2·h)，the ρ(oil)，COD and ρ(NH4+-N) of the effluent are 0.8，57，0.2 mg/L respectively. The water quality of the effluent can meet the make-up water standards of Q/SH0104-2007 for circulating water system.

refinery wastewater；biological aerated fi lter；ultrafi ltration；reuse；wastewater treatment

X703

A

1006 - 1878（2012）02 - 0164 - 04

2011 - 07 - 22；

2011 - 10 - 22。

赵鹏（1978—），女，辽宁省鞍山市人，硕士，工程师，主要从事膜技术废水回用的研究。电话13520808141，电邮 zhaop.bjhy@sinopec.com。

（编辑 王 馨）