污水深度处理在石化企业中的应用

张 梅

(中国石化上海石油化工股份有限公司，上海200540)

工业化应用

污水深度处理在石化企业中的应用

张 梅

(中国石化上海石油化工股份有限公司，上海200540)

为进一步深化节水减排工作，减少外排污水量和外排污染物总量，中国石化上海石油化工股份有限公司根据污水含盐量情况，采取污污分流改造:含盐量较高的污水采用“气浮-臭氧氧化-曝气生物滤池”的工艺进行提标改造，达到上海市《污水综合排放标准》(DB 31/199—2009)一级标准要求后排放;含盐量较低的污水采用“A/O+膜生物反应器”工艺处理，实现污水回用。

污污分流 提标改造 污水回用

为深入推进杭州湾区域水环境综合治理，改善杭州湾生态环境，2015年5月4日上海市环境保护局发布《上海市环境保护局关于本市尾水直排杭州湾工业企业执行标准有关要求的通知》(沪环保自(2015)200号)，提出“自2017年7月1日起，本市尾水直接排放杭州湾的工业企业(含工业污水处理厂)，其第二类水污染物排放执行DB 31/199—2009《污水综合排放标准》一级标准”的要求。

中国石化上海石油化工股份有限公司(以下简称上海石化)高度重视区域环境质量改善，污水处理装置采用低浓度污水深度处理回用、高浓度污水稳定达标排放的理念进行改造，改造后外排污水符合DB 31/199—2009规定的一级标准的要求[1]，在保护环境的同时，减少企业排污费，节省工业水用量，具有良好的环境和经济效益。

1 改造前污水处理情况

上海石化污水处理系统负责处理本企业生产和生活污水，同时承担企业所在地部分其他企业废水及生活区生活污水的处理。污水收集主要利用现有的1#含油污水管线(送至1#含油污水预处理装置)、2#含油污水管线(送至2#含油污水预处理装置)、废碱液专用管线、南线污水管线和中线污水管线。

含油污水管线收集的废水经1#和2#含油污水预处理装置进行除油处理，废碱液专用管线收集的废水经废碱液污水预处理装置处理，然后同南线污水管、中线污水管污水一并送1#和3#污水处理装置生化处理达标后排放。1#和2#含油污水预处理装置采用“隔油+一级涡凹气浮(CAF)+溶气气浮(DAF)”处理技术，废碱液湿式氧化装置采用德国林德公司的“低温低压湿式氧化”技术，1#污水处理装置采用“推流曝气+三槽式氧化沟”工艺，2#污水处理装置采用“两级曝气(AB法)”处理工艺，均为活性污泥法。改造前污水处理流程见图1。

图1 改造前污水处理流程

经上述处理后可稳定达到DB 31/199—2009规定的二级标准排放限值要求，但因生产装置排放的含盐、含油污水未完全分流，在管网混合后造成排入污水处理装置的废水中含盐量较高，污水回用率低，且无法满足DB 31/199—2009规定的一级标准排放限值的新要求。为达到国家和地方废水新标准及主要污染物总量减排要求，上海石化需对污水进行深度处理，进一步提高污水回用量，降低排水中污染物浓度。

2 污水深度处理改造

经过对企业污水水质特点分析，1#含油污水管线中的污水大部分为低盐度污水，2#含油污水管线中的污水大部分为高盐度污水。因企业建设年代较久，有少量生产装置的高盐度污水混入1#含油污水管线，少量生产装置的低盐度污水混入2#含油污水管线，故进行了部分管线改造。管线改造后将含盐量较高的污水进行提标改造处理，达标后排放，将含盐量较低的污水进行污水深度处理后回用[1]。改造后污水处理流程见图2。

图2 改造后污水处理流程

2.1 污水管网污污分流改造

依照污水含盐量不同，将污水分别纳入低盐污水管线和高盐污水管线，具体改造内容为：

(1)乙烯装置含油污水(低盐)由原2#含油污水管线改为接入1#含油污水管线，经1#含油污水预处理装置处理；

(2)乙烯装置中和池污水(高盐、低油)由原1#含油污水管线改接至中线污水管网；

(3)常减压装置含油污水(高盐)由原1#含油污水管线改为接入2#含油污水管线，经2#含油污水预处理装置处理；

(4)硫磺装置、渣油加氢装置、延迟焦化装置、2#炼油装置集水池、3#炼油联合装置等含油污水(低盐)由2#含油污水管线改为接入1#含油污水管线，经1#含油污水预处理装置处理。

改造后，高盐污水来自2#含油污水预处理装置出水、废碱液污水预处理装置出水和中线污水，其电导率约3 500 μS；低盐污水来自1#含油污水预处理装置出水和南线污水。

2.2 高盐污水深度处理提标改造装置

深度处理常用于去除水中的微量难生物降解有机污染物，石化企业深度处理多采用微电解、催化氧化、混凝沉淀、稳定塘等技术。

常用于深度处理的预处理工艺有溶气气浮和多介质过滤器。溶气气浮可以去除悬浮固体和胶体，为后续处理提供保障，且设备数量少、工艺相对简单。多介质过滤器工艺设备数量多，运行成本略高。

常用于深度处理的高级氧化工艺有臭氧氧化和芬顿氧化。臭氧氧化可实现开环断链调整污水可生化性以及脱色的作用，且流程简单、药剂投加量少，富余的氧气可以为后续的生化处理提供溶解氧。芬顿氧化是以Fenton试剂为主的催化氧化，用于较大规模的废水处理时，药剂消耗较大，药剂储存运输较为困难，储存和投加系统对设计、施工及操作要求很高，且该工艺投资、占地和能耗均较大。

常用于深度处理的生物处理工艺有曝气生物滤池和生物活性炭。曝气生物滤池具有操作量小且运行费用低的特点；而生物活性炭工艺投资大、运行成本高、运行维护复杂，会产生危险废物，处置费用较高。

根据对污水水质水量情况、排放标准要求及现有装置运行情况的研究和分析，采用“气浮-臭氧氧化-曝气生物滤池”工艺进行深度处理，设计处理能力为2 500 m3/h。臭氧具有很强的氧化性，可有效提高废水可生化性，曝气生物滤池具有占地面积小、出水水质好、产污泥量少，结构模块化、自动化操作等特点，符合改造要求，采用化学预氧化和生物处理组合工艺大大提高了污水深度处理的效率[2-3]。

2.2.1 工艺流程改造

1#污水处理装置出水由泵提升至气浮池，废水中的悬浮物和生物膜碎片等在絮凝剂的作用下产生的矾花逐步长大形成大的絮团，在溶气泡的浮力和上升水流的双层作用下，上升至水面外排至沉淀浓缩池，处理后的污水进入臭氧氧化池[2]。

臭氧氧化池采用高级氧化工艺，氧气作为臭氧发生器的原料气进入臭氧发生器，以无声放电的方式(低温等离子体)将原料气中的氧气转化为臭氧。由臭氧发生器出来的臭氧通过管道输送到臭氧氧化池底部，进行曝气释放臭氧，对水中的有机物进行氧化，改善废水的可生化性，同时去除水中的色度。多余的臭氧经收集送至臭氧破坏装置进行破坏，避免影响环境[2]。

臭氧氧化池出水由提升泵提升至曝气生物滤池，进行有机物的降解，并进一步截留固体悬浮物，经处理后的合格污水外排。在曝气生物滤池填装球型轻质多孔生物滤料，运行时通过鼓风曝气，利用滤料上生长、附着的微生物的繁殖代谢作用，好氧吸附、降解污水中的有机物和氨氮。生物滤池处理后的出水进入清水池，部分回流至曝气生物滤池，对曝气生物滤池进行反冲洗，系统产生的少量污泥通过滤池的反冲洗过程排出[2]。

污水深度处理提标改造装置工艺流程见图3。

图3 污水深度处理提标改造装置工艺流程

2.2.2 装置运行情况

2016年9月，上海市环境监测中心委托上海宝钢工业技术服务有限公司对本装置进行项目竣工环保验收监测，监测结果见表1。数据表明污水深度处理提标改造装置出水符合DB 31/199—2009规定的一级标准排放限值的要求，并于2016年12月28日通过上海市环境保护局验收。

表1 深度处理提标改造装置处理数据 mg/L

注：数据源自外排污水提标改造项目竣工环境保护验收监测报告。

2.3 污水深度处理回用装置

我国淡水资源相对匮乏，工业企业水资源利用水平偏低，淡水资源供需矛盾成为抑制我国经济发展的瓶颈之一。石化企业是用水和排水大户，将二级生化处理后生产污水进一步深度处理后，回用作生活用水、直流冷却水或循环冷却系统补充水，对企业节水减排有实质性意义。

目前，常用的污水深度处理回用工艺有“A/O+膜生物反应器(MBR)”工艺和“A/O+臭氧+曝气生物滤池+砂滤”工艺。前者耐冲击性好、占地面积小、出水水质佳，对悬浮物去除效果明显，且剩余污泥量少，膜清洗产生废水量小；后者不仅出水水质、运行成本、占地面积、运行稳定性等均不及前者，且后者产生反洗废水水量较大，需回到污水处理车间前端处理。

上海石化污水深度处理回用装置的原水是含盐量较低的二级生化出水，污染物浓度较低，从技术性、经济性和运行稳定性等方面进行综合分析，选用了成熟稳定的“A/O+MBR”工艺，设计处理能力为1 000 m3/h。该工艺具有出水水质好、抗冲击负荷能力强、占地面积小、剩余污泥量少、自动化程度高等优点[2]。

2.3.1 装置工艺流程

3#污水处理装置出水通过管道重力自流进入新建进水池，经池内进水泵提升至A/O池缺氧段，在此区域污水中的大部分硝态氮在反硝化菌的作用进行反硝化，同时污水中的部分大分子、长化学链有机物质在池内兼性细菌的作用下降解为易于生化处理的小分子、短链有机物。缺氧区污水自流至好氧区，经风机鼓风曝气，在溶解氧大于2 mg/L的条件下，废水中绝大部分有机物充分生化降解，同时氨氮在硝化菌的作用下转化为硝态氮[2]。

A/O池出水自流至MBR膜分离池，废水中有机污染物进一步降解，通过膜组件过滤实现固液分离，分离出的清水进入清水池，经次氯酸钠消毒后输送至回用水管网，污泥进入污泥池[4]。

污水深度处理回用装置工艺流程见图4。

图4 污水深度处理回用装置工艺流程

2.3.2 装置运行情况

2015年9月，上海市环境监测中心委托上海纺织节能环保中心对本装置进行项目竣工环保验收监测，监测结果见表2。数据表明污水深度处理回用装置出水符合《炼化企业节水减排考核指标与回用水质控制》(QSH 0104—2007)中污水回用于循环冷却水水质指标的要求，并于2015年12月25日通过上海市环境保护局的验收。

表2 深度处理回用装置处理数据 mg/L

注：数据源自污水深度回用工程项目竣工环境保护验收监测报告。

3 结论

(1)上海石化在原有污水处理设施的基础上，进一步实施污污分流和污污分治，新增了污水深度处理提标改造装置和污水深度处理回用装置，实现了低盐污水适度处理回用、高盐污水稳定达标排放的改造。

(2)低盐污水经“A/O+膜生物反应器”处理后，1 000 m3/h废水回用，大大提高了企业的污水回用率。

(3)高盐污水经深度处理后，出水化学需氧量由原来的100 mg/L下降到60 mg/L，出水氨氮由原来的15 mg/L下降到10 mg/L，出水各项指标均符合上海市《污水综合排放标准》(DB 31/199—2009)一级标准的排放限值要求。

[1] 耿承辉，刘春平，刘跃，等.石油化工环保技术进展[M].北京:中国石化出版社，2015.

[2] 方向晨.石油化工企业环境保护技术[M].北京:中国石化出版社，2016.

[3] 王树涛,马军,田海,等.臭氧预氧化/曝气生物滤池污水深度处理特性研究[J].现代化工，2016(11):32-36.

[4] 修长贤,张念华,王春雷,等.MBR处理污水的研究现状及展望[J].齐鲁工业大学学报(自然科学版)，2016，30(5)：35-38.

Application of Depth Treatment of Sewage in Petrochemical Enterprises

Zhang Mei

(SINOPECShanghaiPetrochemicalCo.,Ltd.,Shanghai200540)

In order to further deepen the work of water saving and emission reduction,reduce the amount of external sewage and the total amount of pollutants discharged,SINOPEC Shanghai Petrochemical Co.,Ltd.adopted separate transformation for sewage,according to which the high salt sewage is upgraded with the “air floatation-ozone oxidation-aeration biofilter” process,and discharged when meeting the requirements of Class I Standard of Shanghai Integrated Wastewater Discharge Standard (DB 31/199—2009),and the low salt sewage is treated with “A/O+membrane bioreactor” process to achieve wastewater reuse.

sewage separation,upgrading and reconstruction,sewage reuse

2017-03-02。

张梅，女，1984年出生，2009年毕业于华东理工大学环境科学专业，硕士，现从事建设项目环保“三同时”管理。

1674-1099 (2017)02-0038-05

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