申请日2019.11.22
公开(公告)日2020.02.18
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明涉及一种石油化工RO浓盐水处理系统及其方法，包括沿浓盐水流动方向依次连通的用于除硬除悬浮物的第一高效沉淀单元、臭氧催化氧化单元、吹脱单元、反硝化单元、MBBR好氧单元和用于除磷除悬浮物的第二高效沉淀单元，所述第一高效沉淀单元连接有进水管，所述第二高效沉淀单元连接有第一出水管，所述吹脱单元包括吹脱池，所述吹脱池内设置有用于向吹脱池内浓盐水通入氮气的吹脱件;其处理方法包括:除硬、混凝、絮凝、沉淀分离、臭氧氧化、氮气吹脱、MBBR处理和除磷沉淀。本发明具有可以对RO浓盐水进行处理，降低RO浓盐水中COD、总磷、硬度、碱度以及总氮，使其可以达标排放，尤其可以显著降低浓盐水的硝态氮，使得排放浓盐水总氮≤10mg/L的优点。
权利要求书
1.一种石油化工RO浓盐水处理系统，其特征在于：包括沿浓盐水流动方向依次连通的用于除硬除悬浮物的第一高效沉淀单元(1)、臭氧催化氧化单元(2)、吹脱单元(3)、反硝化单元(4)、MBBR好氧单元(5)和用于除磷除悬浮物的第二高效沉淀单元(6)，所述第一高效沉淀单元(1)连接有进水管(111)，所述第二高效沉淀单元(6)连接有第一出水管(7)，所述吹脱单元(3)包括吹脱池(31)，所述吹脱池(31)内设置有用于向吹脱池(31)内浓盐水通入氮气的吹脱件。
2.根据权利要求1所述的一种石油化工RO浓盐水处理系统，其特征在于：所述吹脱件包括设置在所述吹脱池(31)底部的氮气曝气管(32)，所述氮气曝气管(32)连接有氮气源，所述氮气曝气管(32)上端面设置有若干过气孔，所述吹脱池(31)上端连接有与大气连通的通气管(33)。
3.根据权利要求1所述的一种石油化工RO浓盐水处理系统，其特征在于：所述第一高效沉淀单元(1)包括沿着浓盐水依次连通的除硬反应池(12)、混凝池(13)、絮凝池(14)以及沉淀分离池(15)，所述除硬反应池(12)内设置有碱物质投加管( 121)，所述混凝池(13)内设置有混凝剂投加管(131)，所述絮凝池(14)内设置有絮凝剂投加环(141);
所述沉淀分离池(15)的底部中心部设有集泥斗(151)，所述沉淀分离池(15)设置有用于将底部污泥刮入集泥斗(151)的刮泥机(152)，中部设置有斜管分离区(159)，上部架设有若干出水槽(153)，所述出水槽(153)连通有出水渠(154)，所述出水渠(154)与臭氧催化氧化单元(2)连通;
所述集泥斗(151)连通有污泥循环管(155)和污泥排放管(156)，所述污泥循环管(155)连接有污泥循环泵(157)且与所述絮凝池(14)连通，所述污泥循环泵(157)处于所述集泥斗(151)与所述絮凝池(14)之间，所述污泥排放管(156)连接有污泥排放泵(158)。
4.根据权利要求1所述的一种石油化工RO浓盐水处理系统，其特征在于：所述臭氧催化氧化单元(2)包括沿着浓盐水流动方向依次连通的若干臭氧接触池(21)、臭氧催化氧化池(22)以及臭氧分解池(23)，所述臭氧接触池(21)和臭氧催化氧化池(22)底部均设置有臭氧曝气盘(24)，所述臭氧催化氧化池(22)的臭氧曝气盘(24)上方还设置有催化剂层(221)，所述臭氧分解池(23)上端连通有尾气破坏器(26)。
5.根据权利要求3所述的一种石油化工RO浓盐水处理系统，其特征在于：所述第二高效沉淀单元(6)包括除磷反应池(61)，所述除磷反应池(61)连接有用于投加絮凝剂的所述絮凝池(14)，所述絮凝池(14)连通有用于泥水分离的所述沉淀分离池(15)，所述除磷反应池(61)设置有用于投加除磷药剂的除磷药剂加入管(611)，所述第二高效沉淀单元(6)的出水渠(154)与所述第一出水管(7)连通，除磷反应池(61)、絮凝池(14)和沉淀分离池(15)沿着浓盐水流动方向依次连通。
6.根据权利要求5所述的一种石油化工RO浓盐水处理系统，其特征在于：该系统还包括与第二高效沉淀单元(6)连通的碳滤罐，碳滤罐一端与第二高效沉淀单元(6)的出水渠(154)连通，另一端连接有用于浓盐水流出的第二出水管。
7.一种石油化工RO浓盐水处理方法，其采用权利要求6所述的一种石油化工RO浓盐水处理系统实现，包括以下步骤：
除硬：RO浓盐水进入第一高效沉淀单元(1)的除硬反应池(12)内，向除硬反应池(12)内投加碱性物质去除RO浓盐水中的钙离子和镁离子，降低RO浓盐水的硬度;
混凝：向混凝池(13)内投加混凝剂，除硬步骤中形成的碳酸钙沉淀、氢氧化镁沉淀以及浓盐水中的污染物和悬浮物与混凝剂混合后形成小矾花，进入第一高效沉淀单元(1)的絮凝池(14)内;
首次絮凝：向第一高效沉淀单元(1)的絮凝池(14)内投加絮凝剂，絮凝池(14)内携带小矾花的浓盐水聚集形成密实的大矾花后进入第一高效沉淀单元(1)的沉淀分离池(15)内;
首次沉淀分离：首次絮凝后携带大矾花的浓盐水进入斜管分离区(159)进行泥水分离，清水从出水渠(154)流出进入臭氧催化氧化单元(2)，大矾花形成污泥落在该沉淀分离池(15)底部，在刮泥机(152)的作用下进入集泥斗(151)内;
臭氧催化：浓盐水进入臭氧催化氧化单元(2)与臭氧接触，将浓盐水中的难降解有机物转化为易降解有机物;
氮气吹脱：浓盐水进入吹脱池(31)内，向吹脱池(31)内的浓盐水中通入氮气，降低水中的溶解氧;
MBBR处理：经过氮气吹脱后的浓盐水进入反硝化单元(4)利用反硝化菌进行反硝化，然后进入MBBR好氧单元(5)利用好氧菌去除有机物;
除磷沉淀：浓盐水首先进入除磷反应池(61)，向除磷反应池(61)内投加除磷药剂去除浓盐水中的磷，然后浓盐水进入第二高效沉淀单元(6)的絮凝池(14)内进行絮凝，然后进入第二高效沉淀单元(6)内的沉淀分离池(15)进行泥水分离，清水通过出水渠(154) 从第一出水管(7)流出。
8.根据权利要求7所述的一种石油化工RO浓盐水处理方法，其特征在于：氮气吹脱步骤中，控制通入氮气与浓盐水的气水比为(1-5)：1。
9.根据权利要求8所述的一种石油化工RO浓盐水处理方法，其特征在于：除硬步骤中：向除硬反应池(12)内投加碱性物质，保持除硬反应池(12)内的pH值在10.0以上，控制除硬反应池(12)内浓盐水反应时间为2-3min;
混凝步骤中：向混凝池(13)内投加混凝剂，保持混凝池(13)内混凝剂浓度为30-100mg/L，控制混凝池(13)内浓盐水反应时间为2-3min;
首次絮凝步骤中：向第一高效沉淀单元(1)的絮凝池(14)内投加絮凝剂，保持该絮凝池(14)内絮凝剂的浓度为0.5-2.0 mg/L，控制该絮凝池(14)内浓盐水反应时间为6-12min;
除磷沉淀步骤中：向除磷反应池(61)内投加除磷药剂，控制除磷反应池(61)内浓盐水反应时间为2-3min，向第二高效沉淀单元内的絮凝池(14)内投加絮凝剂，维持该絮凝池(14)内絮凝剂的浓度为0.5-2.0 mg/L，控制该絮凝池(14)内浓盐水滞留时间为6-12min。
10.根据权利要求9所述的一种石油化工RO浓盐水处理方法，其特征在于：该方法还包括活性炭过滤步骤，若除磷沉淀步骤中第二高效沉淀单元(6)的出水渠(154)流出处理后浓盐水的COD值达标，直接从第二高效沉淀单元(6) 的出水渠(154)排出;若除磷沉淀步骤中第二高效沉淀单元出水渠(154)流出处理后浓盐水的COD值未达标，则除磷沉淀步骤中第二高效沉淀单元(6) 的出水渠(154)流出后浓盐水进入碳滤罐进行活性炭过滤后从第二出水管排出。
说明书
一种石油化工RO浓盐水处理系统及其方法
技术领域
本发明涉及浓盐水处理的技术领域，尤其是涉及一种石油化工RO浓盐水处理系统及其方法。
背景技术
目前RO处理技术已经广泛应用于电子、化工、海水淡化等诸多领域，具有不可替代的优势，采用RO工艺处理浓盐水和废水，会产生约1/3的浓盐水，浓盐水中多含有危害人类健康和生态环境的难生物降解有机物质，其浓度超过排放标准，因此浓盐水的处理成为RO广泛使用的关注热点。
尤其是石油化工类RO浓盐水具有氯离子高、难以降解的COD高、总氮(主要是以硝态氮为主，氨氮较少)、总磷、硬度较大以及碱度较大等特点，是比较难处理的浓盐水之一。自2015年4月16日，环保部发布了《石油炼制工业污染物排放标准》(GB31570-2015)，水污染物排放限值中增加了对总氮的要求，即2017年7月1日起执行,总氮排放要求≤40mg/L，自该标准执行后，石化行业的公司浓盐水处理场均对生化段开始改造，对RO浓盐水进行处理以改善浓盐水中的COD、总氮、总磷以及硬度等从而达到排放标准。虽然现在生化段改造完成后，浓盐水达标排放设施的监测池出水TN浓度逐渐降低到30 mg/L以下，但与天津市地方标准《城镇浓盐水处理厂污染物排放标准》(DB12/599-2015)A标准(总氮排放要求是≤10mg/L)依然存在较大的差距。
因此，有必要提供一种针对于石油化工类RO浓盐水的处理系统及其方法，可以对RO浓盐水进行处理，使得处理后的RO浓盐水COD、总磷、硬度、碱度以及总氮达到排放标准，尤其是使得最终浓盐水排放时的总氮≤10mg/L。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种石油化工RO浓盐水处理系统，其具有可以对RO浓盐水进行处理，降低RO浓盐水中COD、总磷、硬度、碱度以及总氮，使其可以达标排放，尤其可以显著降低浓盐水的硝态氮，使得排放浓盐水总氮≤10mg/L的优点。
本发明的第二个目的在于提供一种石油化工RO浓盐水处理方法，其具有通过本发明提供的方法可以对RO浓盐水进行处理，降低RO浓盐水中COD、总磷、硬度、碱度以及总氮，使其可以达标排放，尤其可以显著降低浓盐水的硝态氮，使得排放浓盐水总氮≤10mg/L的优点。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案，一种石油化工RO浓盐水处理系统，包括沿浓盐水流动方向依次连通的用于除硬除悬浮物的第一高效沉淀单元、臭氧催化氧化单元、吹脱单元、反硝化单元、MBBR好氧单元和用于除磷除悬浮物的第二高效沉淀单元，所述第一高效沉淀单元连接有进水管，所述第二高效沉淀单元连接有第一出水管，所述吹脱单元包括吹脱池，所述吹脱池内设置有用于向吹脱池内浓盐水通入氮气的吹脱件。
通过采用上述技术方案，对RO浓盐水进行处理的时候，RO浓盐水首先进入第一高效沉淀单元内，对RO浓盐水进行除硬，除硬操作后，浓盐水后续处理中的产泥量较少，而且也可以减少后续臭氧催化氧化单元中的结垢现象，提高臭氧利用率，同时，第一高效沉淀单元内还对浓盐水中的悬浮物进行去除，经过高效沉淀后的浓盐水进入臭氧催化氧化单元，以臭氧为氧化剂将浓盐水中的难降解有机物转化为易降解有机物，从而提高浓盐水的可生化性，并且可以降低部分COD，然后进入吹脱池，吹脱池内的吹脱件向吹脱池内的浓盐水通入氮气，将浓盐水中的溶解氧从浓盐水中汽提处理，快速降低水中的溶解氧，满足反硝化单元的溶氧需求，然后再进入反硝化单元，去除浓盐水中的硝态氮，然后再进入MBBR好氧单元，好氧单元能够有效去除反硝化单元中投加的剩余的碳源以及水中原来存在的COD，有效去除水中的COD，然后进入到第二高效沉淀单元，第二高效沉淀单元对浓盐水进行除磷并再次去除悬浮物，经过上述处理后的浓盐水中COD、总磷、硬度、碱度以及总氮显著降低，尤其是总氮≤10mg/L，满足排放要求。
本发明进一步设置为：所述吹脱件包括设置在所述吹脱池底部的氮气曝气管，所述氮气曝气管连接有氮气源，所述氮气曝气管上端面设置有若干过气孔，所述吹脱池上端连接有与大气连通的通气管。
通过采用上述技术方案，设置有过气孔的氮气曝气管的设置向吹脱池内通入氮气，起到降低溶解氧的作用，吹脱池内通入氮气实现溶解氧的汽提后，氮气和氧气从通气管排向空气中。
本发明进一步设置为：所述第一高效沉淀包括沿着浓盐水依次连通的除硬反应池、混凝池、絮凝池以及沉淀分离池，所述除硬反应池内设置有碱物质投加管，所述混凝池内设置有混凝剂投加管，所述絮凝池内设置有絮凝剂投加环;
所述沉淀分离池的底部中心部设有集泥斗，所述沉淀分离池设置有用于将底部污泥刮入集泥斗的刮泥机，中部设置有斜管分离区，上部架设有若干出水槽，所述出水槽通过出水渠与臭氧催化氧化单元连通;
所述集泥斗连通有污泥循环管和污泥排放管，所述污泥循环管连接有污泥循环泵且与所述絮凝池连通，所述污泥循环泵处于所述集泥斗与所述絮凝池之间，所述污泥排放管连接有污泥排放泵。
通过采用上述技术方案，RO浓盐水首先进入除硬反应池，通过碱物质投加管加入碱，去除浓盐水中的钙离子和镁离子等，达到除硬的目的，然后进入混凝池内，通过混凝剂投加管向混凝池内投加混凝剂，浓盐水中的污染物以及悬浮物进行脱稳、电中和、吸附架桥等复杂的过程，形成很多细小的矾花，浓盐水和细小的矾花进入絮凝区内，通过絮凝剂投加环向絮凝池内投加絮凝剂，在絮凝剂的作用下，细小的矾花迅速聚集形成较大的密实的大矾花，接着浓盐水携带大矾花进入沉淀分离池内进行泥水分离，清水从出水渠进入臭氧催化氧化单元，较重的矾花形成污泥落入沉淀分离池的底部，通过刮泥机将污泥刮入沉淀分离池底部设置的集泥斗内，然后通过污泥循环泵将污泥一部分回流至絮凝区利用，剩余部分通过污泥排放泵进行排放。
本发明进一步设置为：所述臭氧催化氧化单元包括沿着浓盐水流动方向依次连通的若干臭氧接触池、臭氧催化氧化池以及臭氧分解池，所述臭氧接触池和臭氧催化氧化池底部均设置有臭氧曝气盘，所述臭氧催化氧化池的臭氧曝气盘上方还设置有催化剂层，所述臭氧分解池上端连通有尾气破坏器。
通过采用上述技术方案，臭氧曝气盘的设置使得臭氧从臭氧曝气盘中出来与浓盐水混合，利用臭氧的强氧化性去除浓盐水中很小一部分COD，还能够使得水中难降解的COD进行开环断链，变成下一步微生物能够可降解的COD，可以减少反硝化单元的碳源投加量。臭氧催化氧化池内催化剂层的设置使得臭氧催化氧化池内的臭氧利用率更高，效果更好，然后浓盐水进入臭氧分解池，臭氧分解池提供必要的反应时间，使得臭氧可以有充足的时间分解，多余的臭氧进入尾气破坏器内。
本发明进一步设置为：所述第二高效沉淀单元包括除磷反应池，所述除磷反应池连接有用于投加絮凝剂的絮凝池，所述絮凝池连通有用于泥水分离的沉淀分离池，所述除磷反应池设置有用于投加除磷药剂的除磷药剂加入管，除磷反应池、絮凝池和沉淀分离池沿着浓盐水流动方向依次连通。
通过采用上述技术方案，浓盐水从MBBR好氧单元进入除磷反应池内，通过除磷药剂的添加去除浓盐水中的磷，保证出水总磷达标，然后再进行絮凝和沉淀分离，去除浓盐水中的悬浮物。
本发明进一步设置为：该系统还包括与第二高效沉淀单元连通的碳滤罐，该碳滤罐一端与第二高效沉淀单元的出水渠连通，另一端连接有用于浓盐水流出的第二出水管。
通过采用上述技术方案，碳滤罐的设置可以对经过第二高效沉淀单元内浓盐水除磷除悬浮物之后进行过滤，去除浓盐水中难以降解的COD，保证出水COD满足排放标准。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案，一种石油化工RO浓盐水处理方法，其采用所述的一种石油化工RO浓盐水处理系统实现，包括以下步骤：
除硬：RO浓盐水通过进水管进入除硬反应池内，向除硬反应池内投加碱性物质去除RO浓盐水中的钙离子和镁离子，降低RO浓盐水的硬度;
混凝：向混凝池内投加混凝剂，除硬步骤中形成的碳酸钙沉淀、氢氧化镁沉淀以及浓盐水中的污染物和悬浮物与混凝剂混合后形成小矾花，进入第一高效沉淀单元的絮凝池内;
首次絮凝：向第一高效沉淀单元的絮凝池内投加絮凝剂，絮凝池内携带小矾花的浓盐水聚集形成密实的大矾花后进入第一高效沉淀单元的沉淀分离池内;
首次沉淀分离：首次絮凝后携带大矾花的浓盐水进入斜管分离区进行泥水分离，清水进入进水槽，然后汇合从出水渠流出，进入臭氧催化氧化单元，大矾花形成污泥落在该沉淀分离池底部，在刮泥机的作用下进入集泥斗内;
臭氧催化：浓盐水进入臭氧催化氧化单元与臭氧接触，将浓盐水中的难降解有机物转化为易降解有机物;
氮气吹脱：浓盐水进入吹脱池内，向吹脱池内的浓盐水中通入氮气，降低水中的溶解氧;
MBBR处理：经过氮气吹脱后的浓盐水进入反硝化单元利用反硝化菌进行反硝化，然后进入MBBR好氧单元利用好氧菌去除有机物;
除磷沉淀：浓盐水首先进入除磷反应池，向除磷反应池内投加除磷药剂去除浓盐水中的磷，然后浓盐水进入第二高效沉淀单元的絮凝池内进行絮凝，然后进入第二高效沉淀单元内进行泥水分离，清水从该沉淀分离池的出水渠流出。
MBBR处理后的浓盐水进入第二高效沉淀单元，向第二高效沉淀单元内投加除磷药剂和絮凝剂，去除浓盐水中的磷和悬浮物，然后进行泥水分离，泥水分离后的清水从第一出水管流出。
通过采用上述技术方案，通过除硬步骤去除RO浓盐水中的钙离子和镁离子，降低RO浓盐水的硬度，通过混凝、首次絮凝以及首次沉淀分离步骤去除浓盐水中的悬浮物，降低浓盐水SS，然后经过臭氧催化步骤将浓盐水中的难降解有机物转化为易降解有机物，去除COD，然后通过氮气吹脱步骤降低浓盐水中的溶解氧浓度，进入MBBR处理步骤，首先进入反硝化单元利用反硝化菌进行反硝化，然后再进入MBBR好氧单元，利用好氧菌去除浓盐水中的有机物，最后再进行除磷沉淀步骤，首先去除浓盐水中的磷，降低浓盐水总磷，然后再进行絮凝和泥水分离，去除水中的悬浮物，最终处理后浓盐水的总氮、总磷、SS、硬度以及碱度都能达标排放。
本发明进一步设置为：氮气吹脱步骤中，控制通入氮气与浓盐水的气水比为(1-5)：1。
本发明进一步设置为：除硬步骤中：向除硬反应池内投加碱性物质，保持除硬反应池内pH值在10.0以上，控制除硬反应池内浓盐水反应时间为2-3min;
混凝步骤中：向混凝池内投加混凝剂，保持混凝池内混凝剂浓度为30-100mg/L，控制混凝区内浓盐水反应时间为2-3min;
首次絮凝步骤中：向第一高效沉淀单元的絮凝池内投加絮凝剂，保持该絮凝池内絮凝剂的浓度为0.5-2.0 mg/L，控制该絮凝区内浓盐水反应时间为6-12min;
除磷沉淀步骤中：向除磷反应池内投加除磷药剂，控制除磷反应池内浓盐水反应时间为2-3min，向第二高效沉淀单元内的絮凝池内投加絮凝剂，维持该絮凝池内絮凝剂的浓度为0.5-2.0 mg/L，控制该絮凝池内浓盐水滞留时间为6-12min。
本发明进一步设置为：该方法还包括活性炭过滤步骤，若除磷沉淀步骤中第二高效沉淀单元出水渠流出处理后浓盐水的COD值达标，直接从第二高效沉淀单元出水渠排出;若除磷沉淀步骤中第二高效沉淀单元出水渠流出处理后浓盐水的COD值未达标，则除磷沉淀步骤中第二高效沉淀单元出水渠流出后浓盐水进行活性炭过滤后排出。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
1、本发明中第一高效沉淀单元的设置可以对浓盐水除硬除悬浮物，臭氧催化氧化单元的设置将浓盐水中的难降解有机物转化为易降解有机物，去除COD，吹脱单元可以降低浓盐水中的溶解氧，进而满足反硝化溶氧需求，反硝化单元对浓盐水进行反硝化，去除硝态氮，MBBR好氧单元去除水中的有机物，最后再进行除磷沉淀步骤，去除浓盐水中的磷和悬浮物，最终处理后的浓盐水中COD、总磷、硬度、碱度以及总氮显著降低，尤其是总氮≤10mg/L，满足排放要求;
2、本发明中吹脱单元的设置可以向吹脱池内浓盐水通入氮气，氮气通入浓盐水中使得浓盐水中的氧分子穿过气液相界面向气相转移，从而实现溶解氧在水中发生逆向传质现象，从而能够将浓盐水中的溶解氧从浓盐水中汽提出来，快速降低水中的溶解氧，且能够快速将水中的溶解氧降低到0.5 mg/L以下，满足反硝化单元的溶氧需求，操作更加便捷、方便且成本更低的同时处理效果更佳;
3、本发明中臭氧催化氧化单元内臭氧曝气盘的设置使得臭氧从臭氧曝气盘中出来与浓盐水混合，利用臭氧的强氧化性去除浓盐水中很小一部分COD，还能够使得水中难降解的COD进行开环断链，变成下一步微生物能够可降解的COD，可以减少反硝化单元的碳源投加量。（发明人王晓阳;巨春燕;汪德罡;郝瀚;谢晓朋;王寿鹤）