寧信道 李琪蓉

（中國石油烏魯木齊石化公司）

煉化污水是原油煉制、加工及油品水洗等過程中產(chǎn)生的一類廢水，污染物的種類多、濃度高，對環(huán)境的危害大［1］。二十世紀六、七十年代以來，國內煉化廠大多采用“隔油→浮選→生化”工藝（即“老三套”工藝）處理污水，外排水含有一定濃度的污染物且顏色較深，無法直接回用［2］。九十年代以后，我國的缺水矛盾突出，污水處理和回用的研究及應用日益廣泛。中國石油烏魯木齊石化公司是集煉油、化肥、化纖于一體的綜合石油化工企業(yè)，隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，煉油能力和加工深度逐年提高，對環(huán)境的污染也日益嚴重。提高工業(yè)污水處理和回用的效率，建立有效的污水處理和回用工程已成為當務之急。

本研究的目的是處理公司各生產(chǎn)廠所排放的污水，使污水經(jīng)過深度處理從而作為回用循環(huán)水和回用鍋爐補水［3］。

1 煉化污水調查

生產(chǎn)區(qū)污水主要來自煉油、化肥、化纖、熱電廠等幾大生產(chǎn)廠，包括生產(chǎn)、生活污水及部分雨水。煉油污水處理場包括含油及含鹽兩套污水處理系統(tǒng)。含鹽污水系統(tǒng)處理能力為500m3／h，設計采用了具備脫氮功能的A／01／02工藝，目前實際污水量約200～250m3／h；含油污水系統(tǒng)處理能力720m3／h，目前實際污水量約300～400m3／h。兩座污水處理場的出水水質均達到了GB 8978－2002《污水綜合排放標準》中的二級排放標準［4－5］。目前，一部分二級處理出水經(jīng)簡單的沉淀、過濾處理后，夏季用于化纖及煉油廠綠化，其余的排入公司排污干管，最終排進污水庫［6］。

2 煉化污水深度處理技術路線選擇

污水經(jīng)過二級處理，剩余COD、BOD5有50%～60%為不可生物降解部分，有時甚至達到80%左右。二級處理一般采用懸浮態(tài)生物處理法，微生物的生物相和生物活性不易控制，不同生長時期，微生物所分泌代謝產(chǎn)物的量與質也不相同。在污水處理過程中，微生物產(chǎn)生的溶解性代謝產(chǎn)物使出水帶有淡黃紅的顏色，影響水的觀感及可使用性。所以，要在回用水處理工藝中盡可能降低水的色度及濁度，并且二級處理對氮、磷去除有一定的限度，特別是化肥污水為未處理的污水含氮量較高。為進一步去除進水中的氮、磷，回用水工藝中也必須考慮相應的技術手段以減少后續(xù)設備的再生、清洗頻率，提高生產(chǎn)效率，減少排污、能耗及化學藥品消耗。根據(jù)污水特點及回用要求，采用的污水處理流程見圖1［7］。

2.1 超濾的工藝選擇

目前，較為成熟的除鹽工藝有離子交換除鹽法和反滲透除鹽法。離子交換法對水質的要求較高，特別是鹽含量的要求。用此種方法處理高含鹽水，離子樹脂的再生頻率高、酸堿消耗大、成本高，方法的優(yōu)點是除鹽效率高（經(jīng)過陰、陽床及混床后出水的電導率一般小于5μS／cm）；反滲透法的除鹽則不消耗酸堿，對進水的水質要求較低，但除鹽效率較低（一級反滲透除鹽出水電導率一般在50μS／cm左右）。根據(jù)水質特點及污水或中水回用至鍋爐補給水的處理的工程經(jīng)驗，認為應采用反滲透除鹽。工藝路線有以下兩種：工藝一：中水→ 壓力式超濾→反滲透→回用水工藝二：中水→ 浸沒式超濾→反滲透→回用水

以上兩種工藝的比較如表1所列。

由表1可得出以下結論：兩種工藝只在超濾部分有所區(qū)別，工藝一為壓力式超濾，工藝二為浸沒式超濾。后面的脫鹽工藝均為反滲透。在超濾出水水質方面，浸沒式超濾和壓力式超濾的出水均可滿足反滲透的進水要求。浸沒式超濾耐沖擊負荷能力強，但投資和占地均比壓力式超濾大。在采用備用水源（自來水）時，兩種工藝方案相當。

表1 兩種工藝的技術比較分析Table 1 Technical comparisons between process 1 and process 2

出于投資和減少占地面積的目的，選擇“中水→壓力式超濾→反滲透→回用水”作為本次的工藝方案。超濾是以壓力為推動力，利用超濾膜不同孔徑對液體進行分離的物理篩分過程，其切割相對分子質量一般為6 000到50×104，孔徑為100nm。超濾是一種膜分離過程，原理是利用一種壓力活性膜，在外界推動力（壓力）作用下截留水中膠體、顆粒和相對分子質量相對較高的物質，而水和小的溶質顆粒透過膜的分離過程。通過膜表面的微孔篩選可截留相對分子質量為1×104～3×104的物質。當被處理水借助于外界壓力的作用以一定的流速通過膜表面時，水分子和相對分子質量小于300～500的溶質透過膜，而大于膜孔的微粒、大分子等由于篩分作用被截留，從而使水得到凈化。也就是說，當水通過超濾膜后，可將水中含有的大部分膠體除去，同時可去除大量的有機物等［8－10］。

2.2 反滲透

反滲透系統(tǒng)主要去除水中溶解鹽類，同時去除一些有機大分子和前階段未去除的小顆粒等。預處理產(chǎn)水進入反滲透膜組，在壓力作用下，大部分水分子和微量其他離子透過反滲透膜，經(jīng)收集后成為產(chǎn)品水，通過產(chǎn)水管道進入后續(xù)設備；水中的大部分鹽分和膠體、有機物等不能透過反滲透膜，將殘留在少量濃水中，由濃水管排出。在反滲透裝置停運時，自動沖洗3～5min，以去除沉積在膜表面的污垢，使裝置和反滲透膜得到有效保養(yǎng)［11］。

3 試驗內容和方法

表2給出了測試的樣品名稱、分析項目與分析方法。

表2 測試的樣品名稱、分析項目與分析方法Table 2 Test items and methods

4 試驗結果與討論

4.1 系統(tǒng)運行效果

由于反滲透系統(tǒng)是一套相當成熟的工藝，所以僅進行了超濾單元段的試驗，表3對各工段進水水質指標要求標準以及各工段實際進出水進行了比較［12］。

表3 各工段進出水水質指標要求標準和各工段實際進出水的比較Table 3 Quality difference of influent and effluent between standards and actual operations of each unit

4.1.1 系統(tǒng)整體運行條件下COD去除效果分析

系統(tǒng)工藝對COD去除情況如圖2所示。進水的COD值最高時能達180mg／L以上，最低時為60 mg／L，波動較大，但是前端處理工段和超濾工段有效地保證了出水達標。出水中，數(shù)據(jù)小于10mg／L的有2個，數(shù)據(jù)在10～15mg／L的有15個，數(shù)據(jù)大于15mg／L的有3個，最大值為19.3mg／L。而其中系統(tǒng)進水有12個數(shù)據(jù)在100mg／L以上（有7個數(shù)據(jù)高于130mg／L），在此種進水情況下，系統(tǒng)出水仍能達到15mg／L以下，說明系統(tǒng)對COD的去除效果比較理想，系統(tǒng)裝置運行正常平穩(wěn)。

4.1.2 系統(tǒng)整體運行條件下氨氮去除效果分析

系統(tǒng)工藝對氨氮去除情況如圖3所示。從圖3可以看出，二級出水NH3－N波動幅度較大，氨氮的進水質量濃度為6.17～21.3mg／L，出水質量濃度為0.3～2mg／L，最高去除率為98.7%。由于進水負荷的波動沒有一定的規(guī)律，所以這考驗著生物濾池的抗負荷能力，當進水NH3－N有較大波動時，出水NH3－N仍然穩(wěn)定在3mg／L以下，可見生物濾池有很強的抗負荷波動能力。

4.1.3 系統(tǒng)整體運行條件下石油類去除效果分析

系統(tǒng)工藝對石油類去除情況如圖4所示。從圖4可以看出試驗對石油類的去除效果頗為理想。在進水質量濃度較高的情況下，石油類仍可達到較好的去除效果。出水中石油類的質量濃度范圍在0.1～1.92mg／L，最高去除率可達到92%，在該工況中，石油類的平均進水質量濃度為8.69mg／L，平均出水質量濃度為0.86mg／L，平均去除率為90.2%。

4.1.4 系統(tǒng)整體運行條件下懸浮物去除效果分析

系統(tǒng)工藝對懸浮物去除情況如圖5所示。系統(tǒng)進水懸浮物變化較大，經(jīng)分析認為，圖5中4個很高的點可能是試驗誤差造成，因為采用過濾稱重的測量方法，所以不可避免地造成測量上的誤差。從試驗過程來看，在絮凝氣浮池內投加助凝劑聚合鋁和絮凝劑聚丙烯酰氨，可以使水中的懸浮物凝結成團，在氣浮池內進行去除。從觀測的實際情況，氣浮池中出水水質比較清澈，未沉淀的細小懸浮物通過后續(xù)的纖維束過濾器、活性炭過濾器能夠有效截留，完全可以達到處理要求，而后續(xù)的超濾裝置能夠有效地將懸浮物質量濃度降低到1mg／L以下。由于超濾出水中懸浮物質量濃度很低，試驗誤差很大，所以此處對超濾出水用濁度、SDI值進行控制。

4.2 超濾工段運行效果分析

4.2.1 超濾出水SDI值變化情況

如圖6所示，試驗期間超濾出水水質穩(wěn)定，在這些數(shù)據(jù)中，SDI值小于3的有兩次，最低值為1.9，比率為12%；SDI值在2～2.5之間的有19次，比率為76%；SDI值大于2.5的有3次，最高值為2.87，比率為12%?？梢姡鏊甋DI值大部分穩(wěn)定在2～2.5之間，變化范圍不大，而本次試驗的出水SDI值要求標準是3，是對進反滲透水質的要求指標，所以出水完全能夠保證后續(xù)裝置的運行，同時也符合反滲透進水水質要求。

4.2.2 超濾出水濁度

圖7為超濾出水濁度變化曲線。超濾在運行過程中出水濁度基本上很穩(wěn)定，都在0.30NTU左右，在這些數(shù)據(jù)中，濁度小于0.2的有1次，比率為4%；濁度在0.2～0.3之間的有12次，比率為48%；濁度在0.3～0.4之間的有11次，比率為44%；濁度大于0.5的有一次，最大值為0.51，比率為4%。有時，濁度高的原因是取樣點出現(xiàn)問題和操作誤差。從SDI值可以看出超濾出水水質是很穩(wěn)定的，如果是超濾膜出現(xiàn)問題，超濾產(chǎn)水SDI值會很高。本次試驗均滿足反滲透進水要求。

4.2.3 超濾出水pH 值

超濾出水pH值變化曲線如圖8所示。由于在預處理中加有絮凝劑以及本系統(tǒng)加有次氯酸鈉等藥劑，所以系統(tǒng)出水稍顯堿性，pH值變化范圍在7～8之間，不會對后續(xù)工藝產(chǎn)生影響。

5 結論與建議

通過對運行工況的優(yōu)化調整以及對出水水質的分析，結果表明，原廢水通過本系統(tǒng)工藝的處理，COD值、ρ（氨氮）、ρ（懸浮物）、濁度、ρ（石油類）等水質指標均能達到出水目標，工藝的去除效果達到了預期的目標。總體系統(tǒng)工藝具有如下優(yōu)點：工藝成熟可靠、運行穩(wěn)定、出水水質好，完全滿足回用到循環(huán)水水質標準的要求。超濾系統(tǒng)在單通錯流過濾方式下穩(wěn)定運行。推薦操作參數(shù)：過濾周期30min、膜通量20～60L／（m2·h）。超濾產(chǎn)水水質穩(wěn)定，各項指標均可滿足反滲透進水要求。完全達到了國內同類技術的處理水平，為下一步回用到鍋爐水打下了一個很好的基礎，并且運行成本低、運行管理方便、操作簡單、維護方便、勞動強度低。

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