申请日2009.12.25
公开(公告)日2011.06.29
IPC分类号C02F9/04; C02F1/72; C02F1/52; C02F1/42; C02F3/10; C02F1/44; C02F1/78
摘要
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种炼油污水的深度处理及回用方法及配套装置。本发明的深度处理及回用方法为：污水处理场出水(压力流)经多介质过滤器进行预氧化絮凝过滤后，入臭氧-生物活性炭单元，利用化学氧化反应原理及生物反应机理，分解、降解去除有机物等污染物;之后进入UF-RO脱盐系统;再进入常规阴阳离子交换床系统后继续回用。经本发明的方法处理后，出水满足回用水的各项指标，同时减少了酸碱废水的处理费用，延长了树脂的使用寿命，在经济效益和环境效益上的优势非常明显，特别是对缺水地区，社会效益更加显著。
权利要求书
1.一种炼油污水的深度处理及回用方法，包括如下步骤：
1)预处理：采用预氧化混凝过滤-臭氧及生物活性炭工艺对炼油污水进行预处理;
2)后处理：采用超滤-反渗透-离子交换除盐工艺对预处理后的炼油污水进行后处理。
2.如权利要求1中所述的炼油污水的深度处理及回用方法，其特征在于，所述预处理包括如下步骤：
a)预氧化及混凝过滤：在炼油污水中加入絮凝剂和氧化剂后进行脱稳和凝聚处理，经多介质过滤装置中进行预氧化絮凝及过滤处理;
b)臭氧及生物活性炭处理工艺：经预氧化及混凝过滤后的污水进入臭氧处理装置进行臭氧处理，臭氧气体和污水在臭氧处理装置中接触后，一起进入生物活性炭过滤装置，利用化学氧化反应原理及生物反应机理，在生物活性炭罐中对炼油污水进行分解、降解去除有机物等污染物。
3.如权利要求2中所述的炼油污水的深度处理及回用方法，其特征在于，所述步骤a)中，所述絮凝剂为碱式氯化铝，其加入量范围为：3～10ppm;所述氧化剂为次氯酸钠，其加入量为：1～5ppm。
4.如权利要求2中所述的炼油污水的深度处理及回用方法，其特征在于，所述步骤b)中臭氧投加量为3～10ppm，臭氧接触塔中接触时间大于20min。
5.如权利要求2中所述的炼油污水的深度处理及回用方法，其特征在于，所述步骤b)中的生物活性炭罐的滤速为6～10m/h。
6.如权利要求2中所述的炼油污水的深度处理及回用方法，其特征在于，所述步骤b)中的生物活性炭为孔系发达且亚甲蓝值高的活性炭。
7.如权利要求1中所述的炼油污水的深度处理及回用方法，其特征在于，所述后处理包括如下步骤：
A)超滤处理：将经过预处理的出水在超滤装置中经超滤膜进行超滤处理;
B)超滤处理后的出水进入中间水池，然后从中间水池进入精密过滤器中进行精密过滤;
C)精密过滤后的出水经高压泵压入反渗透装置，经反渗透膜进行反渗透处理;
D)反渗透处理后的出水进入纯水池，然后进行离子交换除盐处理。
8.如权利要求7中所述的炼油污水的深度处理及回用方法，其特征在于，所述步骤A)中，在进行超滤处理之前，还需要将污水在自清洗过滤装置中进行自动清洗过滤处理。
9.如权利要求7中所述的炼油污水的深度处理及回用方法，其特征在于，所述步骤A)的超滤膜为抗污染复合超滤膜。
10.如权利要求7中所述的炼油污水的深度处理及回用方法，其特征在于，所述步骤B)中，还需要在精密过滤器中加入还原剂和阻垢剂。
11.一种炼油污水的处理配套装置，该装置包括依次连接的原水池、预处理装置和后处理装置，其中，所述预处理装置包括依次连接的管道混合装置、多介质过滤装置、臭氧处理装置和生物活性炭过滤装置;所述后处理装置包括依次连接的超滤装置、反渗透装置、纯水池和阴阳离子交换床。
说明书
一种炼油污水的深度处理及回用方法及配套装置
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种炼油污水的深度处理及回用方法及配套装置。
背景技术
我国人口众多，水资源紧缺。作为用水量巨大的炼油企业，节水减排已被政府部门及企业所高度重视;也因此，如何将污水加以针对性地处理后达到工艺生产要求以实现资源回用，业已成为当前所研究的热点问题之一。
石化厂在事故状态时污水处理场出水的油和有机物会超标，对反渗透膜的损害是毁灭性的，这也是这类污水用膜系统处理无法正常运行的主要原因。我国的主要石油主产区原油质量问题，炼油生产过程中所排放的污水水质较复杂，难降解污染物浓度高，污水中的含盐量较高，这些都是炼油污水回用技术所面临的难点。另外，为了贯彻节水减排工作、实现吨水指标达到国外发达国家水平，一般需要对污水进行脱盐处理，而污水脱盐技术的难度更大。
目前，以多介质过滤-双膜法(超滤-反渗透)为主导的污水脱盐工艺已渐趋成熟，其中多介质过滤及超滤为除盐的预处理工艺，使污水经处理后达到反渗透除盐工作时的水质要求。在水质要求更为严格时，后端衔接离子交换深度除盐系统。上述工艺系统在实际应用过程中，经常出现超滤膜及反渗透膜污堵严重、甚至无法运行的情况——如国内某大型石化集团已建的近十套再生水装置中，仅有两套能正常运转，其中的一套由于汇入了其它水体而水质条件较好，另外一套则是采用了本项技术。同时，现有技术中一般使用地下水作为锅炉补充水源水，直接经过砂滤-阳床-阴床工艺后提供给锅炉系统。每年大量的取水泵站电费、酸碱采购费用、酸碱废水处理费用、树脂更换费用等使处理的成本非常高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种炼油污水的深度处理及回用方法及配套装置。
本发明的深度处理及回用方法为：污水处理场出水(压力流)经多介质过滤器进行预氧化絮凝过滤后，入臭氧-生物活性炭单元，利用化学氧化反应原理及生物反应机理，分解、降解去除有机物等污染物，保障后续脱盐系统的稳定正常运行;之后进入UF-RO脱盐系统;为确保UF-RO系统的正常运行，前设杀菌系统、精密过滤及自动清洗过滤系统;再进入常规离子交换系统，企业现有流程可以满足要求，继续回用。
本发明采用如下技术方案解决上述技术问题：
一种炼油污水的深度处理及回用方法，包括如下步骤：
1、预处理：采用预氧化混凝过滤以及臭氧+生物活性炭(O3+BAC)工艺对炼油污水进行预处理;
2、后处理：采用超滤(UF)——反渗透(RO)——常规离子交换除盐工艺对预处理后的炼油污水进行后处理。
所述炼油污水来自炼油厂生产过程中的污水，优选为经过了除油、传统生化以及深度生化处理并且达到《污水综合排放标准》(GB8978-96)石化一级排放标准的上述炼油污水。
所述预处理包括如下步骤：
a)预氧化及混凝过滤：在炼油污水中加入絮凝剂和氧化剂后进行脱稳和凝聚处理，经多介质过滤装置中进行预氧化絮凝及过滤处理，以去除污水中的悬浮物及胶体物质，稳定后续装置的运行;
b)臭氧及生物活性炭处理工艺：经预氧化及混凝过滤后的污水进入臭氧处理装置进行臭氧处理，臭氧气体和污水在臭氧处理装置中接触一定时间后，一起进入生物活性炭过滤装置，利用化学氧化反应原理及生物反应机理，在生物活性炭罐中对炼油污水进行分解、降解去除有机物等污染物。
优选的，所述步骤a)中，絮凝剂具体为碱式氯化铝，其加入量范围为：3～10ppm;氧化剂具体为次氯酸钠，其加入量为：1～5ppm。
优选的，所述步骤b)中臭氧投加量为3～10ppm，臭氧接触塔中接触时间大于20min，优选为20～40min。
优选的，所述步骤b)中的生物活性炭罐的滤速为6～10m/h。
优选的，所述步骤b)中的生物活性炭为孔系发达且亚甲蓝值高的活性炭，进一步优选为粒状果壳活性炭。
所述“化学氧化反应原理及生物反应机理”的含义为：由于臭氧的强氧化性，可以使水中些原来不易生物降解的有机物变成可生物降解的有机物。此外，水中溶解臭氧的浓度很低，自分解速度又快，活性炭对溶解臭氧有催化分解作用，因此不会抑制床中微生物的生长，这时在活性炭炭床中就产生了好氧微生物，充分发挥了它们对有机物的分解作用，显著地提高了出水水质，并延长了活性炭的使用周期，由于这种活性炭具有明显的生物活性，后来被称之为生物活性炭(BAC)。
臭氧可氧化水中的有机物质，其氧化产物为易生物降解的小分子有机物，由于细菌主要生长于活性炭的巨孔和表面，其分解作用使活性炭的使用周期延长，而微生物的降解作用又使出水水质显著改善。
所述后处理包括如下步骤：
A)超滤处理：将经过预处理的出水在超滤装置中经超滤膜进行超滤处理;
B)超滤处理后的出水进入中间水池，然后从中间水池进入精密过滤器中进行精密过滤;
C)精密过滤后的出水经高压泵压入反渗透装置，经反渗透膜进行反渗透处理;
D)反渗透处理后的出水进入纯水池，然后进行离子交换除盐处理。
优选的，所述步骤A)中，在进行超滤处理之前，还需要将污水在自清洗过滤装置中进行自动清洗过滤处理。
优选的，所述步骤A)的超滤膜为抗污染复合超滤膜，进一步优选的，所述超滤膜为聚偏氟乙烯(PVDF)材料制得的外压式中空纤维膜，可长期耐受高浓度氧化剂，充分抑制微生物繁殖，其膜丝外径为1.3mm，且该膜的纯水透水率(25℃)≥160L/m2·h·bar。
优选的，所述步骤B)中的精密过滤器的过滤精度为5～10μm。
优选的，所述步骤B)中，在精密过滤器中还需要加入还原剂和阻垢剂，且进一步优选的，所述还原剂为亚硫酸氢钠，且其加入量范围是3～10ppm，所述阻垢剂的型号为FLOCON135(一种成分为有机磷酸的水溶液)，且其加入量范围是2～5ppm。
优选的，所述步骤C)中的反渗透膜为低压、抗污染的聚酰胺复合膜，其脱盐率≥96%，回收率≥75%，进一步优选的，所述聚酰胺复合膜由三层结构组成，第一层为约120μm厚的聚酯材料增强无纺布，第二层为约40μm厚的聚砜材料多孔中间支撑层，最外一层为约0.2μm厚的超薄分离层，化学组成为全芳香高交联度聚酰胺。
优选的，所述步骤C)中，反渗透装置的产品水管出水进入纯水池，浓水管出水进入浓水池，所述浓水池中的水可作为多介质过滤器和生物活性炭过滤装置的冲洗用水，从所述多介质过滤器和生物活性炭过滤装置中的冲洗后出水可直接外排。
优选的，所述步骤D)中，离子交换除盐处理使用阴阳离子交换树脂进行。
本发明的炼油污水的深度处理及回用方法中，所述离子交换处理后的出水可以作为锅炉补充水进行回用;所述生物活性炭过滤后的出水可直接进入除焦水储罐作为除焦水或者绿化用水进行回用;或者将生物活性炭出水与纯水池中的出水根据出水水质和要求的水质标准进行混合作为循环水冷却水进行回用;所述中间水池的出水可以用于冲洗超滤装置，冲洗超滤装置后的冲洗水可以直接排至冲洗排水池，冲洗排水池中的冲洗水可以再次返回处理系统。
本发明第二方面，公开了一种炼油污水的处理配套装置，该装置包括依次连接的原水池、预处理装置和后处理装置，其中，所述预处理装置包括依次连接的管道混合装置、多介质过滤装置、臭氧处理装置和生物活性炭过滤装置;所述后处理装置包括依次连接的超滤装置、反渗透装置、纯水池和阴阳离子交换床。
优选的，所述预处理装置和后处理装置之间还设有自清洗过滤装置。
优选的，所述超滤装置和反渗透装置之间设有精密过滤装置。
优选的，所述超滤装置和精密过滤装置之间还设有中间水池。
优选的，所述臭氧处理装置由空气源臭氧发生器、空气处理系统、臭氧接触塔和电源系统组成。
优选的，所述臭氧处理装置和生物活性炭过滤装置之间还设有炭滤给水池。
优选的，所述配套设备还设有冲洗排水池和浓水池，其中，所述冲洗排水池与超滤装置连通，所述浓水池与反渗透装置和多介质过滤装置连通。
优选的，所述精密过滤装置和反渗透装置之间设有高压泵，所述原水池和管道混合装置之间设有提升泵，所述中间水池和精密过滤装置之间设有提升泵;所述炭滤给水池和臭氧处理装置之间还设有超滤水泵;所述纯水池和阴阳离子交换床之间设有纯水泵，所述中间水池和超滤装置之间还设有反冲洗泵，用于将中间水池中的水为超滤装置提供反冲洗水。
进一步优选的，所述炭滤给水池、中间水池、浓水池和纯水池采用拼装式不锈钢水箱。
进一步优选的，所述与原水池连接的进水管设有油分析仪和COD分析仪。
优选的，所述自清洗过滤装置与超滤装置之间设有油分析仪和COD分析仪。
优选的，所述提升泵、超滤水泵、高压泵以及纯水泵的进出水口管道采用焊接钢管或不锈钢管，空气管采用无缝钢管，排放管采用焊接钢管，高压泵出水管采用不锈钢管进行连接。所述原水池、预处理装置和后处理装置之间，以及预处理装置和后处理装置的各组成部分之间除了上述提升泵、超滤水泵、高压泵以及纯水泵的进出水口管道以外均通过聚氯乙烯管(UPVC管)进行连接。
本发明根据石化行业废水含油浓度高、有机物浓度高、水质条件复杂多变的特点，工程采用O3+BAC-UF-RO为主体的锅炉补充水源水水处理工艺。考虑到工程安全等因素，设置杀菌系统、精密过滤装置等安全保障措施。
在本发明中，炼油污水首先经过预处理，去除污水处理场出水中大部分的油及有机物，避免了在后续处理中油和有机物对于反渗透膜的损害，使得污水用膜系统能够正常运行。在进行预处理以后，采用超滤(UF)——反渗透(RO)——阴阳离子交换除盐(复床)工艺对预处理后的炼油污水进行后处理。在后处理过程中，通过在超滤和反渗透处理之间设置杀菌、自动清洗过滤及精密过滤等步骤，截留了出水中遗留下来的颗粒状杂质，以防损害反渗透膜;然后进入离子交换系统，企业现有流程可以满足要求，继续回用。经过处理后的出水中绝大部分的氨氮化合物、CODCr及油污被去除，处理后出水可以作为锅炉补充水源水、除焦水、绿化用水或者循环水冷却水进行回用。
同时，由于石化厂在事故状态时污水处理场出水的油和有机物会超标，对反渗透膜的损害是毁灭性的，这也是这类污水用膜系统处理无法正常运行的主要原因，因此本发明的配套装置在进水管道上安装油分析仪和COD分析仪，将油含量指标和CODCr指标引入本工程DCS系统。当这两个指标超过设定值时，污水不允许进入整个预处理系统。在超滤膜前再设一道屏障，重点控制油含量指标，超过允许值时，不能进入双膜系统。由于塔河的原油质量问题，污水中的含盐量较高，对管道材质的要求较高，而单纯采用高品质的金属管道会大幅增加造价。本发明中中采用了化工级的聚氯乙烯管(UPVC管)，后端室外供水结合不锈钢管，在一些次要位置采用了焊接钢管和无缝钢管。既节约了成本，又满足了各部分的使用要求。
在回用系统中，一般的中水回用工程均采用室外地下混凝土水池，内贴瓷砖。但是在某些寒冷地区，一年里可以室外施工的时间非常短，室外环境比较差，因此我们选用市政上用的拼装式不锈钢水箱，根据不同水质选用合适的板材，布置紧凑，外形美观，同时节约造价，施工又不受外界条件影响。
现有技术中，一般使用地下水作为锅炉补充水源水，直接经过砂滤-阳床-阴床工艺后提供给锅炉系统。每年大量的取水泵站电费、酸碱采购费用、酸碱废水处理费用、树脂更换费用等使处理的成本非常高。本发明中的处理方法是结合了给水处理中微污染水源水处理技术——臭氧-生物活性炭工艺。经过长时间的摸索，在设计参数方面针对污水的性质进行了细致的调整，在系统设计时采取了相关手段，使这一工艺有效溶入整套水处理系统之中。。使用本发明所述方法处理后的产品水再经过阳床、阴床处理后作为锅炉补充水，每年少采地下水120万吨，每年减少酸碱使用量各约200吨，同时减少了酸碱废水的处理费用，延长了树脂的使用寿命，在经济效益和环境效益上的优势非常明显，特别是对缺水地区，社会效益更加显著。
本发明的配套设备外可采用钢结构厂房，适合大跨度建筑和快速施工要求。实际建成后，完全可以达到设计要求的使用功能，施工快捷，外形美观。克服了现有技术采用框架结构建设周期长，而且对跨度有限制等缺陷。