摘要：含油污水由各裝置排出的含油污水、廠區生活污水、循環水場旁濾罐反洗水、煤制氫裝置低溫甲醇洗污水及自備電站所排的低濃度生產、生活污水組成。此污水含油量較高，COD及其他污染物濃度不高，水中陰、陽離子的組成與新鮮水相似，本工程采用除油及生化工藝處理后，出水可以達到污水回用指標要求。
　　關鍵詞：煤制油污水處理含油污水工程設計
　　
　　1、工程概況
　　煤制油含油廢水包括來自煤液化廠內的各裝置塔、容器等放空、沖洗排水，機泵填料函排水，圍堰內收集的雨水、循環水場旁濾罐反洗水、煤制氫裝置低溫甲醇洗污水及廠區生活污水，還包括自備電站所排的低濃度生產及生活污水。污水設計出水水質要求達到《中國石油化工集團公司暨股份公司工業水管理制度中推薦回用作循環冷卻系統補充水的水質標準（試行）》中的相應指標。
　　本污水處理工程服務于2006年在內蒙古自治區建成的第一條年產成品油100萬噸的煤制油生產線。其污水的特點是“污水水量大、處理難度大、國內首例，處理后水要求全部回用”，因此，工藝選擇和確定具有較高的難度，國內外沒有類似的污水處理經驗可借鑒，加之污水回用的要求，增加了污水處理的難度。
　　2、設計規模及進出水水質
　　2.1設計規模
　　本工程設計規模為204m3/h。
　　2.2設計污水來源和水質
　　含油污水由各裝置排出的含油污水、廠區生活污水、循環水場旁濾罐反洗水、煤制氫裝置低溫甲醇洗污水及自備電站所排的低濃度生產、生活污水組成。此污水含油量較高，COD及其他污染物濃度不高，水中陰、陽離子的組成與新鮮水相似。
　　水質分析數據如表1所示：
　　表1含油污水的水質參數
　　水質項目 單位 設計水質
　　COD mg/L 500
　　石油類 mg/L 500
　　氨氮 mg/L 20~30
　　pH值  6.0~9.0
　　TSS mg/L 100~200
　　硫化物 mg/L 20~30
　　揮發酚 mg/L 30
　　此污水含油量較高，COD及其他污染物濃度不高，水中陰、陽離子的組成與新鮮水相似，經過除油及生化處理后出水可以達到污水回用指標。
　　2.3設計出水水質
　　煤液化項目要求污水處理后大部分回用于循環水補充水。
　　污水設計出水水質標準根據《中國石油化工集團公司暨股份公司工業水管理制度中推薦回用作循環冷卻系統補充水的水質標準（試行）》中的指標確定，具體水質見表2
　　表2回用于循環水系統的凈化污水水質
　　水質項目 單位 回用污水水質
　　CODcr mg/L 50.0
　　BOD5 mg/L 10.0
　　石油類 mg/L 5.0
　　氨氮 mg/L 5.0
　　懸浮物 mg/L 10.0
　　硫化物 mg/L 0.10
　　酚 mg/L 1.0
　　pH  6.59.0
　　氯離子 mg/L 250
　　硫酸根離子 mg/L 300
　　總硬度(以CaCO3計) mg/L 50300
　　總堿度(以CaCO3計) mg/L 50300
　　濁度 NTU 10.0
　　3處理工藝流程
　　3.1含油污水處理工藝流程的選擇
　　：含油污水各項污染物數值均不高，必須保證經處理后能夠達到污水回用于循環水指標。根據現有煉油廠污水處理場的運行數據看，如僅采用一級生物處理，正常情況下其出水COD值可能降到80mg/L左右，再經混凝沉淀及過濾處理后，應可以滿足回用要求；當來水水質波動時，其出水COD值可能達到100mg/L以上，很難回用。因此，本次設計中利用高濃度污水BAF生化池的處理余量作為含油污水的二級生化處理，可以保證出水水質更加穩定。
　　系統工藝流程圖如下：
　　
　　圖1含油污水處理工藝流程圖(點劃線框內表示與高濃度污水一起處理)
　　3.2流程概述
　　含油污水包括含油污水和生活污水。含油污水經機械格柵后自流進入含油污水吸水池，用潛水泵提升后進入5000m3含油污水調節罐，以保證后續處理水量、水質的穩定，防止產生大的沖擊。含油污水調節罐出口增加調節閥，以保證生化系統進水的穩定。調節罐內設有旋流分離收油器，對含油污水進行初步隔油。調節罐出水自流至油水分離器。考慮到現場冬季溫度很低，為保證達到除油效果，在油水分離器中設蒸汽盤管，將含油廢水加熱至30℃左右。油水分離器內設平行波紋板組。當液體流過，油滴被波紋板迅速捕獲，即會聚集在波紋板上，并與水分離開來。由于聚集器的原理，小顆粒的油滴會逐步聚集成為大油滴，油滴沿著波峰移動到其隆起部分的頂部。波形板頂部開著直徑為12mm的小孔，通過這些小孔，較大顆粒的油滴根據Stokes原理，迅速浮到油水分離器的表面，使油水徹底分離，出水中含油量控制小于100mg/L。油水分離器配置有一臺油料位探測儀和一臺自吸式油料抽吸泵，根據油料位探測儀監測油層厚度控制自吸式油料抽吸泵啟停，油料抽吸泵啟動時將油水分離器中的油提升送入污油脫水罐。為防止污油凝固，設有蒸汽加熱管道。
　　油水分離器出水自流進入一級氣浮，采用渦凹氣浮工藝。在進水端投加聚合鋁（PAC）及聚丙酰胺（PAM），在混合反應設備內與進水充分反應后，進入氣浮分離段。微氣泡吸附油珠，將油珠托起，達到油水分離的目的。內設有鏈條式刮沫機，刮除表面浮渣。一級氣浮出水自流進入二級氣浮，采用部分回流多級溶氣釋放工藝（DAF）。進水前投加混凝劑聚合鋁（PAC）進行破穩凝聚，去除污水中的乳化油和細分散油。含油污水經過隔油、兩級氣浮去除大部分分散油、乳化油及部分COD值，其出水含油量要求小于20mg/L，COD的總去除率在30%左右。
　　二級氣浮出水自流進入一級生化處理，采用A/O生化池工藝。來自全廠系統的生活污水經過機械隔柵后自流至污水處理場內生活污水吸水池，經泵提升與含油污水混合進入A/O生化池，污水先進入缺氧區，然后再進入好氧區，在好氧區出口，含有硝酸鹽的混合液部分循環被送至缺氧區入口。借助原水中被同化的碳，在缺氧池中對循環的混合液進行反硝化，其回流比為300%。出水自流進二次沉淀池進行泥水分離，污泥由回流泵提升，回流量為100%，并設置氣動閥根據迸水量自動調整。二次沉淀池出水自流進入二沉池吸水池，在高濃度污水有處理余量的情況下，經泵提升至二級生化池（BAF）。兩組五級并聯運行。底部設置排泥管。池內裝填高效生物載體，載體高度2.5m，上下各設濾網，氣水比40：1。一、二級生化池內共均設9組溶解氧（DO）在線儀表，控制DO<2~3mg/L，以保證好氧生物處理的效果。生化池（BAF）出水進入混凝沉淀池。
　　混凝沉淀池出水自流進含油污水過濾吸水池，由提升泵加壓進入含油污水多介質過濾器+生物炭過濾器。該設備管路介質控制采用氣動蝶閥，現場PLC控制。可通過設定迸出口壓差或時間周期實現自動反沖洗。
　　經過濾器處理后的出水投加二氧化氮，消毒滅菌后作為循環水場的補充水。不合格水切換進入不合格水排放水池，用泵提升送至渣場蒸發處理。
　　3.3主要設計參數
　　1) 含油污水吸水池：
　　規格：6000×4000×8000mm，容積按一期水量考慮。
　　2) 含油污水調節罐：
　　規格：Φ20000×17820mm，V=5000m3，容積按一期水量考慮
　　3) 油水分離器
　　處理水量：204m3/h設備尺寸：4900×3500×3200mm；
　　設備布置方式：地面布置（殼體為碳鋼，內涂環氧玻璃鋼防腐）；
　　處理后水質指標：水中含油量＜50mg/L
　　4) 油料抽吸泵：
　　型號：KCB18.3，1臺
　　流量：1.1m3/h壓力：P=1.45Mpa，功率：P=1.5Kw
　　5) 渦凹氣浮：
　　設備規格為：15000×2438×2413mm，地上式鋼結構。
　　處理水量204m3/h，停留時間17min。
　　6) 加壓溶氣氣浮：
　　設備規格為：Φ2400×8100mm，地上式鋼結構。
　　處理水量204m3/h，溶氣水量40~45m3/h，停留時間15min
　　7) 生活污水吸水池：
　　規格：4000×8000×8000mm，容積按一期水量考慮。
　　8) A/O生化池：規模按一期水量考慮
　　35000×24000×6500mm，半地下式鋼混結構，有效水深5.5m，有效容積為4620m3，總停留時間22h。單廊道規格為：35000×6000×6500mm，四廊道串聯運行；其中A段一廊道停留時間5.5h，溶解氧（DO）控制小于0.5mg/L，采用2臺潛水攪拌器；0段為三個廊道，停留時間16.5h，溶解氧（DO）控制小于2-3mg/L；進水COD=350mg/L，出水COD≤80mg/L，處理規模204m3/h，污泥回流比50-100%，硝化液回流比不小于300%。出水中堿度控制大于50mg/L（以CaC03計）。
　　9) 二次沉淀池：規模按一期水量考慮
　　規格：Φ25000×3900
　　處理量204m3/h表面負荷0.4m3/m2.h
　　有效水深3.5m停留時間4.1h
　　10) 中間水池：
　　規格：5000×3000×3900mm，容積按一期水量考慮。
　　11) BAF池：
　　停留時間6h，二組五級并聯運行。
　　進水COD=100mg/L，出水COD=60mg/L，處理水量204m3/h，
　　COD容積負荷N=0.16KgCOD/m3.d，氣水比為40：1。
　　12) 混凝反應池：
　　規格：10600×2700×3900mm，容積按一期水量考慮。
　　混合階段設機械混合攪拌機1臺；
　　漿葉直徑1000mm，漿葉寬度200mm，攪拌機轉速51rpm，功率2.2KW
　　漿葉外緣線速2.14m/s，攪拌器中心離池底750mm。
　　反應階段設三臺板框式反應攪拌機；
　　每間反應池容積2200×2200×3000V=14.5m3
　　反應時間T=4.3min
　　反應攪拌機設計參數：
　　一級Ф1700×2300n=8r/min線速度V=0.71m/s
　　二級Ф1700×2300n=5.2r/min線速度V=0.47m/s
　　三級Ф1700×2300n=3.4r/min線速度V=0.31m/s
　　13) 混凝沉淀池：
　　規格：Φ25000×2900，容積按一期水量考慮
　　處理量204m3/h表面負荷0.42m3/m2.h
　　有效水深2.5m停留時間1.5h
　　14) 含油污水過濾吸水池
　　規格：12000×6500×6500mm，容積按一期水量考慮。
　　15) 含油污水多介質過濾器
　　多介質過濾器（Φ3000×5500）3個
　　濾速為9.5m/h，反洗時間小于10~15min，氣水共洗。
　　16) 含油污水生物炭罐
　　生物炭罐（Φ3600×5500）5個
　　濾速為4.0m/h，反洗時間小于10~15min，氣水共洗。
　　3.4含油污水處理效果預測
　　處理效果預測表單位：mg/L
　　項目  S2- 氨氮 油 揮發酚 COD
　　進水水質  30 30 500 30 500
　　隔油+
　　二級氣浮 出水 10 30 10 20 350
　　 去除率% 67  98 31 30
　　A/O生化池 出水 0.5 30 5 1 80
　　 去除率% 95 90 50 95 77
　　沉淀池 出水 0.5 3 5 1 80
　　 去除率%     
　　混凝沉淀池 出水≤ 0.2 3 3 0.5 60
　　 去除率%≥ 60  40 50 25
　　過濾+生物炭過濾 出水≤ 0.1 3 1 0.1 50
　　 去除率%≥ 50  67 80 17
　　小計 總去除率%≥ 99.7 90 99.8 99.7 90
　　注：*要求A/O生化池出水總氮≤10mg/L。
　　
　　4工藝特點
　　4.1充分考慮了水量、水質的變化。
　　含油污水設2個調節罐，用來均衡調節水量、水質和水溫等的變化，降低來水不均勻性對后續處理設施的沖擊。調節罐出水設置調節閥，保證出水水量穩定，減少對后續設備的沖擊。
　　4.2強化油的去除效果，確保生化進水油含量不超標
　　含油污水調節罐安裝浮動旋流除油設備，可以有效收取大量浮油而減輕氣浮處理的負荷。
　　含油污水采用了兩級氣浮工藝，一級氣浮采用渦凹氣浮技術，具有充氣量高、自動內回流，不設置回流泵，占地省，能耗低的特點；二級氣浮采用部分回流加壓溶氣氣浮，充分發揮氣泡細微特點，可降低乳化油及溶解油的含量氣浮加藥充分考慮污水的特點，設置了絮凝劑、助凝劑投加設施，保證除油效果，又可降低COD值，減輕生化池負荷。
　　4.3加藥裝置自動化程度高，可根據水量自動調整加藥量。
　　加藥裝置采用先進的全自動加藥系統，包括干粉自動吸入系統、干粉投加機、混合裝置及加藥泵自動變頻控制，可根據進水量自動控制藥劑投加，自動化程度高。
　　4.4采用先進的控制技術，有效解決生物處理及混凝沉淀過程的控制參數。
　　4.5處理出水采用二氧化氯殺菌消毒，具有高效、快速的殺菌效果，能有效地破壞酚、硫化物、氰化物和其它有機物，安全可靠的特點。
　　4.6各處理建筑物及設備之間的連接管道上設置跨線，操作更加靈活，檢修方便。
　　[參考文獻]
　　[1]張繼武,張強.浮選技術在含油污水處理中的應用進展[B].工業用水與廢水2001Vol.32No.6P.11-13.
　　[2]宋紅偉,葉萬東.煉油廠含油污水處理工程設計[B].工業用水與廢水,2009Vol.40No.5P.80-82