典型石化废水处理工艺优化研究

孙理密，唐　震，朱　丽，刘珊珊

（1.山东建筑大学环保工程设备中心，山东济南250014；2.山东省环境科学研究院环境工程有限公司，山东济南250014；3.山东建筑大学市政与环境工程学院，山东济南250101）

典型石化废水处理工艺优化研究

孙理密1，唐震2，朱丽3，刘珊珊3

（1.山东建筑大学环保工程设备中心，山东济南250014；2.山东省环境科学研究院环境工程有限公司，山东济南250014；3.山东建筑大学市政与环境工程学院，山东济南250101）

针对山东某石化公司废水处理的特点及处理系统运行现状，以节能减排为目标，提出了3个工艺优化方案，并以方案实施前后的实际运行监测数据评价了优化方案的实施效果。结果表明，污水厂优化方案实施后吨水处理电耗仅为实施前的23.4%，同时不再消耗地表原水和淀粉，出水酚浓度实现达标。

石油化工废水；工艺优化方案；实施；评价

石油化工废水具有废水水量大、污染物成分复杂、含有较多难降解有机污染物、可生化性差等特点〔1〕；据相关统计，石化废水的排放量已经占到整个工业污水排放总量的10%以上，废水中有机酸、醇、胺、酚等有机物以及硫化物、氮、磷等无机物，直接排放或不达标排放均会对水体造成严重污染，必须严格控制向环境的排放〔2〕。目前石化废水处理虽然开始重视废水污染物源头的削减，但仍主要依靠末端控制来减少对环境的不利影响〔3〕，现实中运行的石化废水处理设施多采用“老三套”隔油、浮选、生化的工艺，吨废水处理成本较高，给企业带来沉重的经济负担〔4〕。因此，对石化废水处理工艺进行优化改造，实施节能减排、减少运营成本是十分必要的。

针对山东某石化公司的典型石化废水处理所存在的问题，提出以节能降耗为目标的优化方案，为石化行业废水处理的清洁生产提供一定的借鉴。

1　山东某石化公司废水处理简介

山东某石化公司是一家以石油化工为主业，集石油炼制与后续加工为一体的大型民营企业，为中国化工500强企业。2012年公司年加工原油87.33万t，主要产品有沥青、加氢柴油、汽油、液化气、石油焦、石脑油、丙烯等石油制品。

2013年公司废水总产生量为914 779 t/a，其中工业废水产生量为901 347 t/a，污染物产生量分别为：COD 772.89 t/a，石油类63.61 t/a，挥发酚48.48 t/a，硫化物为38.54 t/a。各车间生产废水就地预处理后回收有价值物料后均排放至污水处理厂集中处理。污水处理厂包括石化废水预处理系统、综合污水处理系统和深度处理系统。其中综合处理系统除接纳石化预处理系统的出水外，还有石化公司的生活污水以及邻近造纸企业（没有制浆工艺）的造纸白水，水量占综合处理水量的33%。

石化废水预处理工艺为：石化废水→调节→隔油→气浮→厌氧→好氧→沉淀→出水。

综合和深度处理工艺：混合废水→旋流沉砂→水解酸化→曝气→沉淀→混凝→臭氧氧化→生物接触氧化→过滤→出水。

2　处理系统存在的主要问题识别

工艺优化以节能减排为目标，通过对各单元的物耗、能耗水平分析，找出物耗、能耗高，优化潜力大的环节。各子系统的物耗、能耗和水量、水质监测结果如表1所示。

表1　　各单元物耗、能耗和出水水质情况统计

根据表1数据，识别出各处理系统存在的问题，汇总如下：

（1）物耗和能耗最大的是石化预处理系统，分别占整个污水厂药剂与碳源消耗的80.7%和能耗的58.2%，所以节能的重点在石化预处理系统，同时出水酚质量浓度较高，达到64.97 mg/L，不能满足综合处理系统要求酚质量浓度≤10 mg/L的标准，最终导致深度处理出水酚超标11倍（排放标准0.5 mg/L）。

（2）水资源消耗占比最大的是综合处理系统，消耗的是地表原水（引自黄河），主要目的是用以应急稀释水质较差的进水，以满足工艺进水水质要求，2013年消耗地表原水62万m3。

3　工艺优化方案

根据现有工艺运行中的问题，优化方案的重点是石化预处理系统和综合处理系统，进而针对每一处理系统的各个环节进行深入分析，提出优化的关键技术方案。

3.1优化应急补水方案

综合处理系统接收多股废水，水质波动较大。当进水水质较差时，需要用地表水进行稀释以避免对后续生化构筑物的冲击。优化方案为以深度处理滤池反冲洗出水替代地表原水对进水进行稀释，节约地表原水62万m3/a，减少水资源费62万元/a，需要投资费用为0。

3.2优化石化预处理缺氧池碳源方案

利用石化车间产生的废甲醇替代外购淀粉作为缺氧池反硝化外加碳源，每月替代淀粉用量3.0 t。节约淀粉购置费12万元/a，需要投资费用为0。

3.3石化预处理曝气池生物增效方案

由于炼制原油的结构发生变化，掺进一定比例渣油，使废水中酚浓度大大增加，导致石化预处理生化池无法将高浓度的酚降至综合处理系统进水水质要求，因此曝气池引入韩国产的FK耐酚菌种进行生物增效，投加量为0.7 t，提高除酚能力，减少后续系统曝气电耗35万kW·h，节约曝气能耗费用为26万元/a，需要投资费用为55万元。

3.4综合处理厂曝气系统改造方案

以射流曝气方式代替原旋混曝气模式，曝气装置更换为低能耗的LIMPIO曝气管，减少能耗30万kW·h/a，节约电费 22.5万元/a，需要投资费用为133万元。

4　优化方案实施效果评价

4.1石化曝气池引入FK耐酚菌种的效果

石化曝气池投加FK菌种运行正常后，于2013 年11月20日～11月30日，隔日取样监测进出水的COD和挥发酚浓度，工程验收监测结果如表2所示。

表2　　投加FK菌种的处理效果统计

由表2可见，当进水COD≤5 000 mg/L和挥发酚≤1 000 mg/L条件下，投加FK耐酚菌种后，出水COD低于500 mg/L，酚质量浓度均低于10 mg/L，去除率均在90%以上，保证了深度处理出水酚浓度达标，而投加前的酚去除率为60%～70%。同时，设施处理能力由100 m3/h提高到150 m3/h，除酚能力不受影响，这表明装置的处理能力提高了1.5倍，可以承受较大的水力负荷冲击。

4.2综合处理系统曝气系统改造的效果

企业2013年4月～6月（方案实施前）和2013 年10月～12月（方案实施后）监测统计数据如表3所示。

表3　　优化方案实施前后的COD和NH3-N去除效果

由表3可见，方案实施后，氨氮的去除率提高较为显著，达到6.8%～13.7%，COD去除率提高幅度范围为4.3%～10.4%。

4.3优化方案实施效果总体评价

方案实施前后的能耗对比如表4所示。

表4　　方案实施前后的能耗比对

由表4可见，优化方案于2013年7月～9月实施后，污水厂电耗大幅度减少，应急补水不再消耗地表原水，外加碳源以废甲醇代替淀粉，经济、环境效益可观。方案实施后吨水处理电耗仅为实施前的23.4%。

5　结语

通过工艺优化及方案实施，该石化公司污水处理厂能耗大幅度降低，不再消耗地表水和外购淀粉作为补充碳源，同时石化预处理系统的处理能力提高了1.5倍，深度处理出水酚浓度达标，每年可节约运行费用130万元，同时实现了节能、节水、减排的目标，经济和环境效益可观。

［1］殷永泉，邓兴彦，刘瑞辉，等.石油化工废水处理技术研究进展［J］.环境污染与防治，2006，28（5）：356-359.

［2］张超，李本.石油化工污水处理技术的现状与发展趋势［J］.工业用水与废水，2011，42（4）：6-11.

［3］卜淑君.石油化工企业清洁生产措施分析［J］.石油化工安全环保技术，2010，26（6）：1-2.

［4］刘继凤.石化废水深度处理回用工艺设计［J］.环境科学与管理，2007，32（3）：131-132.

Study on the optimization of treatment process of typical petrochemical wastewater

Sun Limi1，Tang Zhen2，Zhu Li3，Liu Shanshan3
（1.Environmental Engineering Equipment Center，Shandong Jianzhu University，Ji'nan 250014，China；2.Environmental Engineering Co.，Ltd.of Environmental Science Academy in Shandong Province，Ji'nan 250014，China；3.School of Municipal and Environmental Engineering，Shandong Jianzhu University，Ji'nan 250101，China）

In the light of the characteristics of the wastewater treatment of a petrochemical company in Shandong，and the running status of its treatment system，three schemes have been proposed，taking energy-saving and emissionreduction as its target.The implement effects of the optimized project are evaluated by the monitoring data of actual operation before and after the scheme implementation.The results show that after the scheme is carried out，the electricity consumption per ton is only 23.4%of that before the implementation scheme.In addition，it no longer consumes surface raw water and starch，and the standard of effluent phenol concentration is achieved.

petrochemical wastewater；process optimization scheme；implementation；evaluation

X703

B

1005-829X（2016）01-0106-03

孙理密（1970—），本科，工程师。E-mail：237811912@ qq.com。通讯联系人：朱丽，博士，副教授。E-mail：525932901@qq.com。

2015-11-27（修改稿）