申请日2005.10.27
公开(公告)日2006.06.14
IPC分类号C02F9/14; C02F3/02; C02F1/52; C02F1/28; C02F1/44
摘要
本发明涉及对有机污染物含量偏高、而油及悬浮物含量偏低的炼油及化工污水进行回收和利用的方法和设备，该方法包括：生物化学处理和过滤、精密过滤和生物降解吸附，其中总进水直接进入多级配生物滤池3进行生化处理和过滤;该设备包括：多级配生物滤池3、清水池4、精密过滤器5、射流器6、臭氧发生器7、混合器8、中间水池9、生物活性炭过滤器10及净水池11。另外，还提供了对污染程度较轻的炼油及化工污水进行回收的设备，其包括：混合反应槽1、防堵气浮池2、清水池4、精密过滤器5、射流器6、臭氧发生器7、混合器8、中间水池9、生物活性炭过滤器10、净水池11及中空超滤膜或微滤膜和反渗透膜(12，13)和脱盐水池。
权利要求书
1.一种用于对炼油及化工污水进行回收的方法，该方法包括下述步骤：生 物化学处理和过滤、精密过滤和生物降解吸附，其中，所述生物化学处理和过 滤步骤包括下述工序：总进水直接进入多级配生物滤池(3)内进行生化处理和 过滤，由多级配生物滤池(3)流出的水进入清水池(4)内。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述生物化学处理和过滤步骤 还包括下述工序：根据水质情况投加臭氧(O3)，衰减期后进入多级配生物滤 池(3)，进行生物化学处理和过滤作用。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述精密过滤步骤包括下 述工序：由清水池(4)流出的水经泵提升进入到精密过滤器(5)内进行过滤， 出水进入到射流器(6)内;在射流器(6)内加入臭氧发生器(7)所产生的O3 后，进入到混合器(8)进行混合反应，反应后的出水进入中间水池(9)。
4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所述生物降解和吸附 步骤包括下述工序：中间水池(9)的出水进入生物活性炭过滤器(10)进行再 次生物降解和吸附，然后其出水进入净水池(11)内。
5.根据权利要求1至4之一所述的方法，还包括脱盐处理步骤，该步骤包括 下述工序：净水池(11)的出水进入到中空超滤(UF)或微滤(MF)膜组和反 渗透膜装置(12，13)进行除油和继续降低悬浮物，然后经升压至RO反渗透膜 组(13)进行脱盐。
6.根据权利要求1至5之一所述的方法，还包括化学混凝步骤，所述化学混 凝步骤包括下述工序：经二级处理的炼油、化工污水(总进水)在进入多级配 生物过滤池(3)内之前先进入到混合反应槽(1)内，与所加的药剂充分混合 反应生成矾花后，进入气浮池(2)内进行分离，分离后的水进入多级配生物过 滤池(3)内，出水进入清水池(4)内。
7.一种用于对炼油及化工污水进行回收的方法，该方法包括下述步骤：化 学混凝、精密过滤和生物降解吸附，其中，所述化学混凝步骤包括下述工序： 经二级处理的炼油、化工污水(总进水)进入混合反应槽(1)内，与所加的药 剂充分混合反应生成矾花后，进入气浮池(2)内进行分离，分离后的水进入清 水池(4)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述精密过滤步骤包括下述工 序：由清水池(4)流出的水经泵提升进入到精密过滤器(5)内进行过滤，出 水进入到射流器(6)内;在射流器(6)内加入臭氧发生器(7)所产生的臭氧 (O3)后，进入到混合器(8)进行混合反应，反应后进入中间水池(9)。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述生物降解和吸附步骤 包括下述工序：中间水池(9)的出水进入生物活性炭过滤器(10)进行再次生 物降解和吸附，然后其出水进入净水池(11)内。
10.根据权利要求7至9之一所述的方法，还包括：脱盐处理步骤，所述脱盐 处理步骤包括下述工序：净水池(11)的出水进入到中空超滤(UF)或微滤(MF) 膜组装置(12，13)进行除油和继续降低悬浮物，然后经升压至RO反渗透膜组 (13)进行脱盐。
11.根据权利要求7至10之一所述的方法，还包括：生物化学处理和过滤步 骤，该步骤包括下述工序：总进水在进入混合反应槽(1)内之前，首先进入到 多级配生物过滤池(3)内进行生物化学处理和过滤，处理后的出水进入混合反 应槽(1)。
12.根据权利要求7至10之一所述的方法，还包括：生物化学处理和过滤步 骤，该步骤包括下述工序：由气浮池(2)流出的水进入多级配生物滤池(3) 内进行生化处理和过滤，由多级配生物滤池(3)流出的水进入清水池(4)内。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于：所述生物化学处理和过 滤步骤还包括下述工序：根据水质情况投加臭氧(O3)，衰减期后进入多级配 生物滤池(3)，进行生化处理和过滤作用。
14.一种用于对炼油及化工污水进行回收的设备，该设备包括下述以机械方 式连接在一起的装置：清水池(4)、精密过滤器(5)、射流器(6)、臭氧发 生器(7)、混合器(8)、中间水池(9)、生物活性炭过滤器(10)、净水池 (11)，其特征在于：该设备还包括用于进行生物化学处理和过滤作用的多级 配生物滤池(3)。
15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于：所述多级配生物滤池(3) 包括进气口、进水口(反冲洗进气口、反冲洗进水口)和至少两个填料层。
16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于：所述至少两个填料层中的填 料具有不同的比重。
17.根据权利要求14或15所述的设备，还包括：中空超滤膜或微滤膜和反渗 透膜装置(12，13)。
18.根据权利要求17所述的设备，其特征在于：所述中空超滤膜或微滤膜与 反渗透膜装置(12，13)的中空超滤膜或微滤膜(12)与反渗透膜(13)以串 联方式连接在一起。
19.根据权利要求17或18所述的设备，还包括：混合反应槽(1)和防堵气 浮池(2)。
20.根据权利要求19所述的设备，其特征在于：所述混合反应槽(1)入水 口与总进水管道相连接，其出水口与防堵气浮池(2)的入水口相连接，防堵气 浮池(2)的出水口与多级配过滤池(3)的入水口相连接，多级配过滤池(3) 的出水口与所述清水池(4)相连接。
21.根据权利要求19所述的设备，其特征在于：所述多级配过滤池(3)的 入水口与总进水管相连接，其出水口与所述混合反应槽(1)的入水口相连接， 所述混合反应槽(1)的出水口与防堵气浮池(2)的入水口相连接，防堵气浮 池(2)的出水口与清水池(4)的入水口相连接。
22.一种用于对炼油及化工污水进行回收的设备，该设备包括下述以机械方 式顺序连接在一起的装置：混合反应槽(1)、防堵气浮池(2)、清水池(4)、 精密过滤器(5)、射流器(6)、臭氧发生器(7)、混合器(8)、中间水池 (9)、生物活性炭过滤器(10)、净水池(11)，其特征在于：该设备还可包 括中空超滤膜或微滤膜和反渗透膜装置(12，13)。
23.根据权利要求22所述的设备，其特征在于：所述中空超滤膜或微滤膜与 反渗透膜装置(12，13)的中空超滤膜或微滤膜(12)与反渗透膜(13)以串 联方式连接在一起。
24.根据权利要求23所述的设备，其特征在于：所述净水池(11)的出水分 为两个管路，其中一个管路与所述中空超滤膜或微滤膜与反渗透膜装置(12，13) 的进水口以串联方式连接在一起，另一管路与工业管网相连接。
25.根据权利要求24所述的设备，其特征在于：所述中空超滤膜或微滤膜与 反渗透膜装置(12，13)的出水口与脱盐水池(14)连接在一起。
说明书
膜法炼化污水回收利用方法及设备
技术领域
本发明涉及炼油及化工污水回收利用的方法及实施该方法所用的设 备，属污水深度处理后回用的范畴。
背景技术
目前全球有近50个国家严重缺水，我国被联合国确认为严重缺水国 家之一。但我国每年约有几百亿吨经深度处理可以利用的污水没有利用被 排放掉，造成了水资源的浪费，其中炼油、化工行业是用水大户，同时， 也是污染大自然环境的大户。因此，实现污水资源化已是当务之急。本发 明的目的在于将排放污水经深度处理后加以回收利用，使废水资源化，同 时减少对自然环境的污染。
所谓“污水”的形成，是由新鲜水经过生产过程被污染而成。我们要 利用污水就必须把污水中污染物尽可能地去除，污染物主要有：油、有机 物、悬浮物、有机盐等。本发明与原发明专利，其专利号：ZL 99112689.0， 《膜法炼油污水回收利用方法及设备》，都是以去除污水中这些污染物为 宗旨，把这些污染物降解到工业使用能接受的范围加以回用。
原发明专利，其专利号ZL 99112689.0已经成功地在哈尔滨石化分公 司(原哈尔滨炼油厂)、抚顺石化分公司石油二厂和锦州石化分公司得以 实施。使污水得以回收利用，减少了排污，收到了较好的经济效益和社会 效益。
原专利ZL 99112689.0方法流程为：(图一)
经生产过程发现原发明专利有些不足之处。例如流程中，有“沉淀池” 还有“气浮池”两种水处理池，这两种池都属于加药后絮凝分离过程，所 能去除的有机物的分子量范围是一致的，也就是说都是几百道尔顿至几千 道尔顿之间，经试验发现用“多级配生物滤池”来代替“沉淀池”效果好 得多;另外“中空超滤装置”属膜分离技术范畴。膜分为具有脱盐性质的 膜和不具有脱盐性质的膜。如果工业污水的污染物有无机盐类污染，需全 部脱盐或部分脱盐以后再回用，而中空超滤膜属不脱盐膜类，在原流程中 需增加脱盐膜才能够适应回用。
发明内容
所以本发明中采用“曝气生物滤池”(即多级配生物滤池)取代现有 技术中的“沉淀池”，或/和采用“中空超滤(微)滤膜和反渗透膜装置” 替代现有技术中的“中空超滤装置””，具体如下文所述。
本发明的方法流程图见图二
从图一和图三的对比上可以看出本发明就是在原有专利ZL 9912689.0 的基础上用“多级配生物滤池”代替原专利中的“沉淀池”;用“中空超 (微)滤膜和反渗透膜装置”取代了原来的“中空超滤装置”。另外，还 可根据工程需要而采用膜法脱盐，也可以不脱盐。
技术方案说明：
本发明的总体目的在于提供能够去除污水中的污染物并使其达到工业 使用能接受的污染范围(也就是说达到所需水质指标)的污水回收利用方 法和设备。就污染物来讲主要的污染物有：(1)悬浮物、(2)油、(3)有 机物(4)、氨氮、(5)无机盐类等几大类。回用水的主要用途有以下几种： 一、不脱盐的工业用水，如循环水补水或并入工业水管网。二、经脱盐后 去化学水处理车间或去与不脱盐的净化水勾兑后形成低含盐量循环水补 水。三、浇花、洒地、冲厕、洗车等，其水质要求不高，水量用量又不大， 在这里不做论述。
根据上述的用途我们可以得知，无论是做循环水补水或进工业水管 网，还是进锅炉的化学水处理车间，对污水中污染物：悬浮物、油、有机 物都是要求控制很严的，因它们超标会造成生产装置的运行不正常，尤其 是有机物。所以本发明的方案流程正是基于这一特点而加以考虑和制定 的。本发明的设备和方法分述如下。
本发明的一个目的在于提供一种用于对有机污染物含量偏高、而油及 悬浮物含量偏低的炼油及化工污水进行回收和利用的方法，该方法包括下 述步骤：生物化学处理和过滤、精密过滤和生物降解吸附，其中，所述生 物化学处理和过滤步骤包括下述工序：总进水直接进入多级配生物滤池3 内进行生化处理和过滤，由多级配生物滤池3流出的水进入清水池4内。
根据该方法的一种优选方式，生物化学处理和过滤步骤还包括下述工 序：根据水质情况投加臭氧(O3)，衰减期后进入多级配生物滤池3，进行 生物化学处理和过滤作用。
根据该方法的另一种优选方式，精密过滤步骤包括下述工序：由清水 池4流出的水经泵提升进入到精密过滤器5内进行过滤，出水进入到射流器 6内;在射流器6内加入臭氧发生器7所产生的O3后，进入到混合器8进行混 合反应，反应后的出水进入中间水池9。
根据该方法的又一优选方式，生物降解和吸附步骤包括下述工序：中 间水池9的出水进入生物活性炭过滤器10进行再次生物降解和吸附，然后 其出水进入净水池11内。
根据该方法的再一优选方式，还包括脱盐处理步骤，该步骤包括下述 工序：净水池11的出水进入到中空超滤(UF)或微滤(MF)膜组12进行除 油和继续降低悬浮物，然后经升压至RO反渗透膜组13进行脱盐。
根据该方法的另一优选方式，当水质较差时，该方法还包括化学混凝 步骤，该化学混凝步骤包括下述工序：经二级处理的炼油、化工污水(总 进水)在进入多级配生物过滤池3内之前先进入到混合反应槽1内，与所加 的药剂充分混合反应生成矾花后，进入气浮池2内进行分离，分离后的水 进入多级配生物过滤池3内，出水进入清水池4内。
根据该方法的又一优选方式，当水质较差时，该方法还包括：生物化 学处理和过滤步骤，该步骤包括下述工序：总进水在进入混合反应槽1内 之前，首先进入到多级配生物过滤池3内进行生物化学处理和过滤，处理 后的出水进入混合反应槽1。
本发明的另一目的在于提供一种用于对有机污染物含量偏高、而油及 悬浮物含量偏低的炼油及化工污水进行回收和利用的设备，该设备包括下 述以机械方式连接在一起的装置：用于进行生物化学处理和过滤作用的多 级配生物滤池3、清水池4、精密过滤器5、射流器6、臭氧发生器7、混合 器8、中间水池9、生物活性炭过滤器10及净水池11。
根据该设备的一种优选方式，多级配生物滤池3包括进气口、进水口 (反冲洗进气口、反冲洗进水口)和至少两个填料层。
根据该设备另一优选方式，至少两个填料层中的填料具有不同的比 重。
根据该设备的又一优选方式，还包括：中空超滤膜或微滤膜和反渗透 膜(12，13)。
根据该设备的再一优选方式，中空超滤膜或微滤膜与反渗透膜(12， 13)以串联方式连接在一起。
当水质较差时，根据该设备的另一优选方式，还可包括：混合反应槽 1和防堵气浮池2。
根据该设备的又一优选方式，混合反应槽1入水口与总进水管道相连 接，其出水口与防堵气浮池2的入水口相连接，防堵气浮池2的出水口与多 级配过滤池3的入水口相连接，多级配过滤池3的出水口与所述清水池4相 连接。
根据该设备的再一优选方式，多级配过滤池3的入水口与总进水管相 连接，其出水口与所述混合反应槽1的入水口相连接，所述混合反应槽1的 出水口与防堵气浮池2的入水口相连接，防堵气浮池2的出水口与清水池4 的入水口相连接。
本发明的又一目的在于提供一种用于对污染程度较轻的炼油及化工污 水进行回收的方法，该方法包括下述步骤：化学混凝、精密过滤和生物降 解吸附，其中，所述化学混凝步骤包括下述工序：经二级处理的炼油、化 工污水(总进水)进入混合反应槽1内，与所加的药剂充分混合反应生成 矾花后，进入气浮池2内进行分离，分离后的水进入清水池4。
根据该方法的一个优选方式，精密过滤步骤包括下述工序：由清水池 4流出的水经泵提升进入到精密过滤器5内进行过滤，出水进入到射流器6 内;在射流器6内加入臭氧发生器7所产生的臭氧(O3)后，进入到混合器8 进行混合反应，反应后进入中间水池9。
根据该方法的另一优选方式，生物降解和吸附步骤包括下述工序：中 间水池9的出水进入生物活性炭过滤器10进行再次生物降解和吸附，然后 其出水进入净水池11内。
根据该方法的又一优选方式，还可包括：脱盐处理步骤，该脱盐处理 步骤包括下述工序：净水池11的出水进入到中空超滤(UF)或微滤(MF) 膜组12进行除油和继续降低悬浮物，然后经升压至RO反渗透膜组13进行脱 盐。
本发明的再一目的在于提供一种用于对污染程度较轻的炼油及化工污 水进行回收的设备，该设备包括下述以机械方式顺序连接在一起的装置： 混合反应槽1、防堵气浮池2、清水池4、精密过滤器5、射流器6、臭氧发 生器7、混合器8、中间水池9、生物活性炭过滤器10、净水池11及中空超 滤膜或微滤膜和反渗透膜(12，13)和脱盐水池。
根据该设备的一个优选实例，该中空超滤膜或微滤膜与反渗透膜(12， 13)以串联方式连接在一起。
根据该设备的另一优选实例，净水池11的出水分为两个管路，其中一 个管路与所述中空超滤膜或微滤膜与反渗透膜(12，13)组件的进水口以 串联方式连接在一起，另一管路与工业管网相连接。
根据该设备的又一优选实例，所述中空超滤膜或微滤膜与反渗透膜 (12，13)的出水口与脱盐水池14连接在一起。
下面对本发明之设备的各个部件分别进行解释说明。
1、防堵气浮池
本气浮池采用部分回流高压溶气气浮，其溶气压力偏高，释气头采用 防堵结构。配合以加药絮凝可对油、悬浮物及大分子有机物有明显地去除 作用。采用药剂根据水质来选用，可采用聚合氯化铝(PAC)和水解后的 聚丙稀酰胺(PAM)或其它絮凝剂。
2、多级配生物滤池(或普通单填料生物滤池)
多级配生物滤池取代原发明专利：ZL99112689.0中的“沉淀池”的原 因：一是“沉淀池”与“气浮池”全都是利用加药絮凝的原理来分离污染 物，其作用原理基本相同，在同一流程中重复。二是多级配生物滤池的作 用有生物降解有机物作用，具备生化和过滤两种功能为一体。
本专利采用多级配生物滤池，其正常运行是水从下部进，经过填料层 向上流的，由上部出水口流出，见图四。其中填料分为两大类：一类是比 重重于水的填料，沉积在水底部，见图五。另一类是比重略轻于水的填料， 填料浮在水面上，见图四。所谓多级配是指填料的比重有差异，即采用两 种以上比重的填料，从过滤角度讲纳污量可以增大，反冲洗间隔时间可以 增长，这样可节约反冲洗量。根据水质，也可采用单一填料的生物滤池， 该多级配生物滤池运行一定时间后，阻力增大，须进行反冲洗。反冲洗采 用水和空气混合冲洗。见图四及图五
3、高效精密滤器
所谓高效精密滤器是指该过滤器较常规的单一滤料的颗粒过滤器的效 率高，并且出水的精度也较常规颗粒过滤器的精度高。其用的滤料有纤维 丝或纤维球滤料，也有的由几种不同比重和不同粒度的滤料组成的滤料， 其出水可达到较高效率和精密的过滤程度，其填料耐酸碱腐蚀。
污水经由防堵气浮池、多级配生物滤池，再经高效精密滤器三级处理 后油、悬浮物、非溶解性有机物基本上得以去除，易生物降解的有机物在 生物滤池也基本被降解掉。尚存的有机物基本是溶解性的难降解有机物， 必须用强氧化剂O3来把这些有机物进行强氧化，使其分子结构发生变化， 把环状有机物氧化成链状有机物，把长链有机物氧化成短链有机物，把大 分子有机物氧化成小分子有机物，使其能在后序的生物活性炭中被生物降 解掉，剩余的部分有机物能适应活性炭的吸附范围而被吸附掉。
下面介绍流程中后几部分：
4、O3发生器
O3是一种强氧化剂，它能把水中的有机物氧化为CO2和水。在投加量不 足时可把有机物氧成中间体，这是我们所采用的原理，即把大分子有机物 和环状有机物氧化成小分子有机物和短链有机物，这种有机物易于被生化 降解掉和后序活性炭吸附掉。O3除上述主要作用，还有去味、脱色、杀菌 等作用。
5、生物活性炭滤器
生物活性炭滤器在运行中起两个作用，一是生物氧化作用;二是活性 炭吸附作用。经过O3氧化后的污水中的有机物结构已经改变了，改变成易 生物降解的，在生物炭层得到氧化降解，因这部分水中由于已过O3的半衰 期，所以水中溶有足够的氧供生物降解用，水中有机物经生物降解后的剩 余有机物由活性炭来吸附掉，使出水CODMn值可降解至<3-5mg/L。这种 水，若含盐量不是很高，就可以供生产用水了，可以直接做循环水补水用， 也可以补入生产水网。
到这一步骤，污水回用若无脱盐要求就可以了，无需上膜处理装置。 当污水回用于锅炉或用于脱盐水时，要求对回用水进行脱盐，脱盐后水进 锅炉房的化学水处理车间进行精除盐或后处理。因本发明所采用的脱盐方 法是RO反渗透膜法，能把95%-97%的盐量去除，并无大量酸碱污染，是目 前较先进的一种脱盐手段，且其回用脱盐水经济上合理。
6、中空超(微)滤膜和反渗透膜装置
目前，常用的膜有微滤膜(英文缩写为MF);超滤膜(UF);纳滤膜(NF) 和反渗透膜(RO)。前两种膜(MF)和(UF)不能去离子，也就是不能脱 盐。后两种膜可以脱盐，所以回用水要求去离子时选用RO反渗透。但为 了保护RO膜能长期稳定运行，选中空超滤或微膜和RO膜串联使用。在石 油、化工污水中的油污染是不可忽视的，污水中的油常以浮油、分散油和 乳化油三种状态存在，前两种可以用絮凝气浮、过滤、活性炭吸附等方法 处理掉，而乳化油却难以处理，而中空超滤和微滤(尤其是超滤)却能把 乳化油拦截掉。除此外，它还能拦截细菌和大分子有机物(10万道尔顿以 上)。所以，在本专利中，有脱盐要求时采用中空超滤膜(或微滤膜)与 反渗透膜串联使用。
由以上《技术方案说明》可以看出，工艺流程中所采用的设备都是针 对污染物的去除来设定的，并且以有机污染物为重点。从表一可以看出， 不同的处理过程只能去除不同分子量段的有机物。
工艺过程及说明 表一
本发明的技术效果
我国属严重缺水国之一，我国人均占有水资源量仅是世界人均 占水资源量的1/4。加上我国土地资源辽阔，水资源分布又不均，导 致有些地区由于水资源紧张而制约了可持续性发展。在石油化工系 统国外的吨化工产品耗水量明显低于我国，如加工1吨原油耗水量 国外在0.5吨新鲜水以下，而我国平均在1.5左右。若污水不回用， 把吨原油加工耗水量降至1.0以下是没有可能的。也就是说污水回 用是节水减排，降低吨原油耗水量的必行之路。其经济效益也是十 分明显的，一般城市新鲜水都在2.00元以上，有些地方更高。而污 水回用成本(包括折旧等费用)一般在0.65-0.70元/吨之间(不 脱盐)，一般中型石化厂污水回用水场规模在12000-24000吨/天， 以12000吨/天为例，新鲜水按2.00元/吨减去成本0.70元/吨，为 每吨盈利1.40元/吨，一年可节约水费为613.2万元/年。
以上计算的是未经膜法脱盐的经济效益，若经脱盐后的经济效 益更明显。一般脱盐水为污水总量的70%，那么脱盐水量为12000× 0.70吨/天，这样的回用水成本大约在2.00-2.50元/吨之间，而脱 盐水价在8.50-13.00元/吨之间，以其最低价价格计算：12000×0.70 ×(8.50-2.00)×365=1992.9万元/年。那么，一年将节约近二千 万元。同时每年还减少438万吨的污水排放在江河湖海中去。所以， 本发明实施的经济效益和社会效益是可观的。