申请日2015.11.25
公开(公告)日2016.03.02
IPC分类号C02F9/14; C02F3/30; C02F101/16; C02F101/30; C02F103/34
摘要
本发明涉及一种炼油厂废水综合处理工艺，首先是碱渣废水预处理：将二氧化碳废气与碱渣废水在气-液两相反应器内充分混合，并发生中和反应和沉淀反应，得到改性碱渣废水;然后是炼油厂废水处理：炼油厂废水顺序通过缺氧生物处理池与好氧生物处理池处理，改性碱渣废水通入好氧生物处理池，作为碳酸盐碱度与重碳酸盐碱度补充物质。与现有技术相比，本发明用二氧化碳预处理后的碱渣废水替代碳酸盐碱度/重碳酸盐碱度补充物质，用炼油废水直接稀释碱渣废水后达到同时强化这三种废弃物处理的目的。本发明同时处理了碱渣废水，二氧化碳废气和炼油废水，使得各类废水废气得到了充分的二次利用，减少了药剂投加，使得运行成本大大降低。
权利要求书
1.一种炼油厂废水综合处理工艺，其特征在于，包括以下步骤
碱渣废水预处理：将二氧化碳废气与碱渣废水在气-液两相反应器内充分混合，并发生中和反应和沉淀反应，得到改性碱渣废水;
炼油厂废水处理：炼油厂废水顺序通过缺氧生物处理池与好氧生物处理池处理，改性碱渣废水通入好氧生物处理池，作为碳酸盐碱度与重碳酸盐碱度补充物质。
2.根据权利要求1所述的一种炼油厂废水综合处理工艺，其特征在于，所述的二氧化碳废气满足以下条件：二氧化碳的含量不低于80v/v%，难降解和高毒性的有机物的含量不超过10ppm，其余成分为易生物降解物质或对活性污泥无毒的成分。
3.根据权利要求1所述的一种炼油厂废水综合处理工艺，其特征在于，所述的碱渣废水满足以下条件：pH大于10，COD值介于10000mg/L到100000mg/L之间，氨氮含量为300～1500mg/L，总氮含量为500～3000mg/L，所述的碱渣废水内有毒有害有机物浓度不超过10ppm，无法被二氧化碳沉淀的有毒有害金属离子和非金属离子不超过1ppm。
4.根据权利要求1所述的一种炼油厂废水综合处理工艺，其特征在于，在气- 液两相反应器内，二氧化碳废气与碱渣废水对流混合并发生反应，产生的化学沉淀和改性碱渣废水一起进入高密度沉淀池，高密度沉淀池沉淀时间控制在5～10min。
5.根据权利要求1所述的一种炼油厂废水综合处理工艺，其特征在于，二氧化碳废气通气量满足改性碱渣废水出水pH介于7～8之间。
6.根据权利要求1所述的一种炼油厂废水综合处理工艺，其特征在于，所述的二氧化碳废气在气-液两相反应器内通入模式采用微孔扩散模式，曝气头安装间距0.4-0.6m;
当处理碱渣废水量较大时采用多个气-液两相反应器并联的方式进行处理。
7.根据权利要求1所述的一种炼油厂废水综合处理工艺，其特征在于，所述的炼油厂废水满足以下条件：碳酸盐碱度和重碳酸盐碱度之和为50～150mg/L，COD 值为500～2200mg/L，氨氮含量为60～120mg/L，总氮含量为80～200mg/L。
8.根据权利要求1所述的一种炼油厂废水综合处理工艺，其特征在于，在好氧生物处理池中，改性碱渣废水与炼油厂废水的进水配比由以下公式确定：
改性碱渣废水流量/炼油厂废水流量=(硝化消耗碱度-进水碱度-反硝化释放碱度+出水碱度)/改性碱渣废水碱度;
进水碱度指的是炼油厂废水进入好氧生物处理池时的碱度，出水碱度指的是炼油厂废水离开好氧生物处理池时的碱度。
上述碱度均是指碳酸盐碱度与重碳酸盐碱度之和。
9.根据权利要求1所述的一种炼油厂废水综合处理工艺，其特征在于，改性碱渣废水通入到好氧生物处理池内的方式为多点通入，沿程均匀布置3-6个通入点;改性碱渣废水通入点浸没于好氧生物处理池液面以下，距好氧生物处理池液面高度为液面总高度的30%-50%。
10.根据权利要求1所述的一种炼油厂废水综合处理工艺，其特征在于，缺氧生物处理池的水处理条件为：溶解氧不超过1mg/L，温度为10～40℃，水力停留时间为2～6h;好氧生物处理池的水处理条件包括：溶解氧为2～4mg/L，温度为 10～40℃，水力停留时间为8～16h。
说明书
炼油厂废水综合处理工艺
技术领域
本发明涉及一种水处理工艺，尤其是涉及一种炼油厂废水综合处理工艺。
背景技术
炼油厂废水一般具有以下特点：一是有机物浓度较高，COD在几千毫克每升以上;二是成分复杂，有机物以硫化物、芳香族化合物和杂环化合物居多，还多含有氮化物、重金属和有毒有机物;三是碳酸盐碱度/重碳酸盐碱度较低(一般在几十到几百毫克每升)。这些特点会给生物处理带来不利影响，重金属和有毒有机物对活性污泥具有抑制、毒性和阻碍传质等问题，不利于生物降解，缺乏碳酸盐碱度 /重碳酸盐碱度会抑制生物处理过程中的好氧硝化，造成出水总氮偏高。对于此类废水，A/O法等生物处理方法较为常用，人们一般通过调整工况参数(污泥龄和生物负荷)的工程措施，即通过保持活性污泥高泥龄、低生物负荷，以实现对难降解复杂有机物的有效去除，通过投加碳酸钠、碳酸氢钠等碱度补充物质来补充碳酸盐碱度/重碳酸盐碱度，强化硝化效能。但这类方法并不能长期维持理想的污泥性状，而且也增加运行成本。为了优化处理效能，应结合炼油厂废水的水质特性，探求 A/O生化处理过程的关键限制因素，从以废治废角度进行考虑。
炼油厂除了一般废水，还有几类特殊的废水，性质略有不同，其中炼油厂的碱渣废水即是其中一种。碱渣废水pH一般大于13，并且COD含量在上万毫克每升，和一般炼油废水不同的是，其碳酸盐碱度/重碳酸盐碱度非常高。目前对于此类废水处理方法都需要经过调节pH这一环节，还需要进行湿式氧化等处理后才能生化处理。此类方法已经得到了较为广泛的运用，其运行效果尚可，但是也存在着一些不容忽视的问题：第一是pH调节阶段需要酸液对碱渣废水进行酸碱中和，因此需要投加酸液，增加了运行成本;第二是湿式氧化阶段需要高温高压，因此能耗较高，考虑到炼油工业在我国的体量巨大，这部分能耗和酸液投加所造成的资源投入不容忽视。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种炼油厂废水综合处理工艺，本发明在炼油废水的好氧生物处理过程中，利用碱渣废水与二氧化碳废气来作为碳酸盐碱度与重碳酸盐碱度补充物质，整体工艺难度低，成本低，环保清洁。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种炼油厂废水综合处理工艺，包括以下步骤：
碱渣废水预处理：将二氧化碳废气与碱渣废水在气-液两相反应器内充分混合，并发生中和反应和沉淀反应，得到改性碱渣废水;
炼油厂废水处理：炼油厂废水顺序通过缺氧生物处理池与好氧生物处理池处理，改性碱渣废水通入好氧生物处理池，作为碳酸盐碱度与重碳酸盐碱度补充物质。
本发明中，所述的二氧化碳废气满足以下条件：二氧化碳的含量不低于 80v/v%，难降解和高毒性的有机物的含量不超过10ppm，其余成分为易生物降解物质或对活性污泥无毒的成分;所述的二氧化碳废气来源为炉气和制氢装置外排气等，优选地，由制氢装置外排的气体提供。
对于制氢装置外排二氧化碳中含有少量甲醇(CH3OH<500ml/m3)，甲醇可以为微生物的生长提供所需碳源，促进好氧池内细菌生长，有利于活性污泥菌胶团的形成，提高有机物去除效能。
本发明中，所述的碱渣废水满足以下条件：pH大于10，COD值介于10000mg/L 到100000mg/L之间，氨氮含量为300～1500mg/L，总氮含量为500～3000mg/L。所述的碱渣废水内有毒有害有机物浓度不超过10ppm，无法被二氧化碳沉淀的有毒有害金属离子和非金属离子不超过1ppm。
本发明中，在气-液两相反应器内，碱渣废水自上向下流动，二氧化碳废气自下向上流动，经交叉混合后，在气-液两相反应器内发生酸碱中和反应和沉淀反应，反应后的低浓度二氧化碳废气排放，反应后产生的化学沉淀和改性碱渣废水一起进入高密度沉淀池，由于盐类沉淀和水密度差异较大，因此沉淀时间较短即可满足沉淀效果，一般的，沉淀时间控制在为5min～10min，出于沉淀池体积大小的考虑，优选为5min～8min，在满足分离效果的情况下，较短的沉淀时间可有效降低沉淀池体积。
其中，产生的化学沉淀主要为碳酸钙等，能与碳酸根反应的金属离子作为沉淀从碱渣废水中析出，并可以吸附部分固体悬浮物(SS，suspendsolid)，对于碱渣废水中部分有毒有害重金属离子也具有沉淀作用，最高去除可达70%的重金属离子，可大大降低管道阻塞概率，并缓解或解决微生物被毒害问题。
本发明中，二氧化碳废气通量大小依据碱渣废水性质和二氧化碳废气的纯度而定，需要满足改性碱渣废水出水pH介于7～8之间。
强调提高二氧化碳在从气相到碱渣废水的转移效率时，所述的二氧化碳废气在气-液两相反应器内通入模式采用微孔扩散模式，曝气头安装间距0.4-0.6m;
当处理碱渣废水量较大时，单个气液两相反应器处理能力有限，反应器虽然可以放大设计，但是会引起传质不均，因此处理量过大时，采用多个气-液两相反应器并联的方式进行处理。
本发明中，所述的炼油厂废水满足以下条件：碳酸盐碱度和重碳酸盐碱度之和为50～150mg/L，COD值为500～2200mg/L，氨氮含量为60～120mg/L，总氮含量为 80～200mg/L。
由于炼油厂废水缺乏碳酸盐碱度/重碳酸盐碱度，导致在好氧生物处理池中因碱度不足而限制硝化过程，进而导致缺氧池的反硝化脱氮也受阻，因此，在好氧生物处理池中，通过加入改性碱渣废水来提高碱度，以强化好氧生物处理池的硝化效能;改性碱渣废水与炼油厂废水的进水配比由以下公式确定：
改性碱渣废水流量/炼油厂废水流量=(硝化消耗碱度-进水碱度-反硝化释放碱度+出水碱度)/改性碱渣废水碱度;
其中，硝化消耗碱度为单位浓度氨氮转化为硝态氮所消耗的碱度，理论上硝化 1mg/L氨氮为硝态氮消耗7.14mg/L碱度，计算方法就是用炼油厂废水进出好氧生物处理池时氨氮的变化值乘以7.14即可;反硝化释放碱度为单位浓度硝态氮转化为氮气所释放的碱度，理论上反硝化1mg/L硝态氮为氨氮释放3.57mg/L碱度，计算方法就是用炼油厂废水进出好氧生物处理池时氨氮的变化值乘以3.57即可。这两个概念是已知的，多本教科书内有相关内容。
进水碱度指的是炼油厂废水进入好氧生物处理池时的碱度，出水碱度指的是炼油厂废水离开好氧生物处理池时的碱度。
上述碱度均是指碳酸盐碱度与重碳酸盐碱度之和，其中，碳酸盐碱度、重碳酸盐碱度是本领域的常规概念，可以通过盐酸滴定得到，具体可以参考《水和废水监测分析方法(第四版)》第120-124页。
本发明中，改性碱渣废水通入到好氧生物处理池内的方式为多点通入，沿程均匀布置3-6个通入点，优选为5-6个通入点，布点间距优选为1m，加强混合和补充碱度的效果;改性碱渣废水通入点浸没于好氧生物处理池液面以下，距好氧生物处理池液面高度为液面总高度的30%-50%。通过均匀布点和液面下进水，可逐段充分补充碳酸盐碱度/重碳酸盐碱度，并且不会出现单点进水造成的进水口处污染物浓度过高影响微生物活性的问题。
本发明中，缺氧生物处理池的水处理条件为：溶解氧不超过1mg/L，温度为 10～40℃，水力停留时间为2～6h;好氧生物处理池的水处理条件包括：溶解氧为 2～4mg/L，温度为10～40℃，水力停留时间为8～16h。
本发明中，利用二氧化碳废气与碱渣废水反应得到的改性碱渣废水pH呈中性，为碳酸盐碱度/重碳酸盐碱度较高的混合液，是很好的碳酸盐碱度/重碳酸盐碱度补充物质，将其按比例加入到缺乏碳酸盐碱度/重碳酸盐碱度的炼油废水好氧生化池内，一来可以补充池内碱度，二来可以稀释碱渣废水本身高达几万毫克每升的COD 以及其他污染物浓度，使其可和炼油废水一起被处理掉。因此用该混合液补充因缺乏碳酸盐碱度/重碳酸盐碱度而处理效果较差的炼油厂废水，提高了好氧池内硝化效能，降低了碳排放，还可低成本处理掉需要高温高压湿式氧化才可以处理的碱渣废水。
综上所述，本发明采用二氧化碳废气替代酸液，用二氧化碳预处理后的碱渣废水替代碳酸盐碱度/重碳酸盐碱度补充物质，用炼油废水直接稀释碱渣废水后达到同时强化这三种废弃物处理的目的。与之前的工艺相比，本发明同时处理了碱渣废水，二氧化碳废气和炼油废水，使得各类废水废气得到了充分的二次利用，减少了药剂投加，使得运行成本大大降低。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
一是节约了处理碱渣废水时的酸液投加量和处理缺乏碳酸盐碱度/重碳酸盐碱度的炼油厂废水时投加的碱度补充物质;二是对碱渣废水直接生化处理，取消了湿式氧化环节，节约了能源;三是炼油厂废水碳酸盐碱度/重碳酸盐碱度得到了补充，硝化效能得以强化;四是二氧化碳废气得到了吸收和处理，削减了二氧化碳排放。
本发明的其它特征和优点在具体实施方式部分予以详细说明。