炼油污水处理技术 75页

'哈尔演工业大学工程硕士学位论文自目EE■●|E自!■■■■■■■■●■■■■■●■■■■■●EE●E!|!芒i|l■■■■■■■E■!■■■E■■■●■●●■■●■●■■■●■●■■●■■■l摘要随着炼油企业规模的扩大和加工深度的提高，尤其是进口高硫原油加工量的增多，炼油企业的新鲜水用量和污水排放量不断增加。同时目前国60％以上的炼化企业座落于严重缺水地区，水资源短缺已经影响炼油企业的正常生产活动，严重制约着石油化工行业的持续健康发展。因此，以往是以达标排放为目的炼油企业，现在要调整到以水的综合利用为目的，由传统意义上的“污水处理”转变为“污水回用”。基于此，国内的炼油企业对炼油污水处理与回用进行了探讨，采取了多种水处理技术手段，建成了数套回用装置。但从实际运行结果看，还存在回用整体思路不明晰，回用水的用途不明确，片面追求工艺先进、设施全面，结果造成流程复杂、投资大、耗能高和操作困难等问题。本文主要通过研究某炼油厂炼油污水二级处理和直接回用．深度处理循环水回用．深度处理锅炉水回用全套工艺试验和生产实践效果，从管理决策、工程实施和生产运行的角度对炼油污水处理与回用技术进行了探讨。实践运行结果表明，常规二级处理工艺对炼油污水具有较好的处理效果，对污水中COD、挥发酚、矿物油和硫化物等污染物具有较高的去除效果，可使处理后污水达到国家排放标准。然而，二级处理出水一般还不能达到工业水回用标准，难以直接回用，是必要的预处理过程，需要结合后续深度处理技术。深度处理工艺应该根据回用水水质要求而定，实践表明，对于回用于循环系统补水，混凝、沉淀、过滤、活性炭吸附等常规深度处理工艺组合就可以满足要求，无需采用先进的膜处理工艺，增加处理成本和操作难度。而对于水质要求较高的锅炉补给水，由于回用水对水质中氨氮和盐类离子含量要求较苛刻，常规水处理工艺已无法解决。本次试验采用反渗透(RO)膜技术，利用微滤和活性炭吸附作为预处理，形成连续微滤(CMF)．活性炭吸附．反渗透(R0)深度处理组合工艺，中试试验结果表明，该工艺处理效果比较理想，对污水中COD、氨氦、盐类离子和无机物具有很好的去除效果，能够满足锅炉补水水质要求。关键词炼油污水；污水深度处理及回用；生物处理：反渗透 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentoftheoilrefiningenterprise，particularlywiththeincreasingofimportinghighsulphurcrudeoil，thequantityofwaterusedintherefiningprocessisiacreased．Ontheotherhand，about60％ofoilrefiningenterprisesarelocaiedinthewatershortageregion，andthisinfluencethenormalperformanceoftheindustry．Wastewatartreatmentandreusedisthedevelopmenttrend．Manykindsofprocessforwastewatertreatmentandreusedhavebeenadoptedbyoilrefiningenterprise．Butfromdataoftheactualoperating，someproblemsareexistedintheseprocessesandneedtobeovercome．Fromresultsofthepilot—scaleexperimentandacturaloperatingintheoilrefiningfactory，Thispapermainstudythetechniqueofthewastewatertreatmentandfredasuitableprocessfortheoilrefiningwastewatertreatmentandreused．Theexperimentandacturaioperatingofthewastewatertreatmentshowthatthebiologicaltreatmentmanytreattheoilwastewatereffectivelyandtheeffluentfromtheconventionalwatertreatmentprocesscananswerforthenationalcriterion．Thisprocessshouldbethelyre-treatmentforthewastewateradvancedtreatmentandthewastewaterreusedTheeffluentsofthebiologicaltreatmentsystemaredifficulttoreBsebytheoilrefinedfactoryandmustbeadvancedtreated．Theprocessforthewastewateradvancedtreatmentshouldbeselectedaecodingtotheaimofthereusedwastewater．Someconventionalprocess，includingcoagulation,filtering，activecarbonadsorbing，addingchlorine，manybeused嬲thewastewateradvancedtreatmentprocessfortheequipmentrecyclingwaterandthemembranetechniqueisnotsuitableforthisreusedpurposeforthehJ曲prices．Waterusedbyboilerisimportantfortheoilrefiningwastewaterreused，butonlyhigh-qualitywatercouldbeapplicatedforthispurpose．ThoughhighremovalⅡ 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文efficencyofCODandSScallbeobtainedbyconventionaltreatmentprocess，yetsaltthatiSharmfultotheboileriSdifficulttoberemoved．Theninthiscasereverseosmosisisrequiredtol"emovesalt．Inthisstudy,theauthorfoundthatthecombinedtreatmentprocessconsistingofcontinuousrnicrofiltration，activatedcarbonadsorbsion，andreverse(RO)carlreachthewatersupplystandardofboiler．Keywordsoilrefiningwastewater；wastewateradvancedtreatmentandmusedbiologicaltreatment；reverseosmosisIII 哈尔滨工业大学』=程硕士学位论文第1章绪论水是生命的源泉，是基础性的自然资源和战略性的经济资源，水资源的可持续利用，是经济和社会可持续发展的极为重要的保证。因此，世界各国都十分重视水的问题，都在强化水资源管理，积极倡导节约用水工作。1．1水资源状况1．1．1全球水资源状况全球水的总储量为13．86×109km3，其中96．5％在海洋中，约覆盖地球总面积的71％，陆地上、大气和生物体中只占很少一部分，淡水所占比例极少，约为2．53％，仅为3502．992x104km3，且其中88％为固态，储存于两极冰盖、高山冰川、水冻地带和深度750m以上的地下层，其余12％的大部分为地下水，实际上可供人类生活和生产取用的淡水储量仅仅约为地球水总储量的0．014％I卜11】。随着人类社会的进步和经济的发展，工业、农业、城市的日益扩展，特别是世界人口急剧增多，使世界水资源日趋匮乏。据联合国教科文组织统计资料，按全世界人1：3为50--60亿计算，人均占有水量约为8000m3～10000m3。1997年“第一届世界水论坛”报告说，由于世界水资源消费量急剧增加，人均淡水占有量已降到4800m3(1995年为7300m3)。据资料统计：20世纪初，全球水消耗量为5000x109m3／a，到世纪末己增长为50000×109m3／a(增长10倍以上)，其中69％为农业用水，23％为工业用水，生活用水占8％。亚洲、非洲和南美洲以农业用水为主，欧洲、北美和中荚以工业用水为主，而且这些地区内各国的用水量也极不平衡11-9]。水资源的另一个大问题是水质下降，由于水质下降造成的经济损失、生态破坏和健康损害是很严重的。水质下降的主要原因是工业污水和生活污水的排放。全世界年排放污水约4260亿吨，造成5．5×1013m3水体的污染，约40％水体受到污染，10％的河流缺氧30％以上，有一半以上的河流大肠菌类含量较高。2001年3月在海牙召开的“第二届世界水资源论坛”部长级会议上，21世纪世界水事委员会报告说，目前全球有10～11亿人没有用上洁净水，有21亿人没有良好的卫 哈尔滨工业人学工程硕士学位论文生设备，随着世界人口的不断增加，今后20-25年，人类用水量将增加40％左右，世界将面I临水资源的严重危机；到2025年世界新增30亿人口，所需供水缺少20％，加之浪费与污染可达50％以上；据“平衡与人口协会”估计，最近20-30年内缺水人口可达15,--20亿”“⋯。联合国早在1977年就向全世界发出警告：“水不久将为一项严重的社会危机”。近20年，约旦河流域、底格里斯河流域、幼发拉底河流域，以及尼罗河流域的水资源问题已成为国与国之问分歧(冲突)导火线；南亚国际河流水的争端此起彼伏；北美、南美、北非等地，也因国际河流和开发c乖0用)问题产生裂痕。特别是人口的急剧增加，环境同趋恶化，水资源匮乏与需求矛盾日趋尖锐，全球水资源问题，成为各国政府关注和迫切要解决的热点课题。水资源短缺已经成为2l世纪全球面临的最大挑战之一f1,3,19,28J。1．1．2我国水资源状况及其特征我国水资源总量丰富，而人均水资源占有量相对不足。据统计，我国多年平均降水量约6190km3，折合降水深度648毫米，丽全球陆地平均降水深为834mm，亚洲为740mm，我国的年平均降水明显低于世界和亚洲年平均值。同时，我国人口众多，按照1998年的人口统计，人均水资源占有量只有22210，仅是世界人均占有水量的1／4，相当于美国的1／4，日本的1／2，加拿大的1／44，居世界第100～117位，耕地面积占有水量仅为世界平均水平的80％，是世界上13个贫水国之一。预测至U2030年人口增至16亿时，人均水资源占有量将降至U1760m3。人均占有水资源量的不足，使部分地区的用水紧张情况将长期存在，我国未来水资源形势是严峻的【l啦121。我国绝大部分地区处于季风气候区，受热带、太平洋低纬度上温暖而潮湿气团的影响以及西南印度洋和东北鄂霍茨克海水蒸气的影响，我国水资源时空分布不均的问题十分严重。在空间分布上呈东南多，西北少的趋势。我国降水量从东南沿海向西北内陆递减，若按年降水量400mm等雨量线划分，依次可划分为多雨、湿润、半湿润、半干旱和干旱等五个地带，占国土面积47％的西北干旱和半干旱地区，水资源量只有全国的7％；而占国土面积53％的东南部，其水资源占全国的93％。水资源地区分布不均匀的特点，是使我国北方和西北许多地区出现资源性缺水的根本原卧协12】。 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文我国是用水量最多的国家。据2000年水资源公报，全国总用水量5498亿立方米，人均综合用水量为430立方米，万元国内生产总值(当年价)用水量为610立方米。生活用水占总用水量的10．5％，其中城镇生活用水占5．2％，农村生活用水占5．3％；生产用水占总用水量的89．5％，其中，工业用水占20．7％，农田灌溉用水占63．O％，林牧渔用水占5．8％。目前600多个中等以上城市，不同程度缺水的就达400多个，其中32个百万以上人口的大城市中有30个长期受缺水的困扰，只均缺水量1600万In3。全国一般6年份农田受旱面积为l至34L亩，每年因水资源匮乏影响的工业产值离达2300亿元fl，I”⋯。随着我们国家经济的不断发展，水资源的污染也日趋严重，1999年全国年排放废污水总量606亿吨，其中工业污水占67％，生活污水占33％。根据1999年水质监测资料，对全国11．36万公里河长进行评价的结果，I、II类水河长只占30％，lII类水以上的河长占70％(其中I类水河长占5．5％，n类水河长占24．5％，Ill类水河长占32．4％，IV类水河长占12．．6％，V类水河长占7．8％，劣V类水河长占17．20／0)I【i,ioA4】。水资源的不足，水污染加剧的趋势日益严重，迫使人们寻找节约用水、减少污水排放、保护水环境的方法，为此，污水回用技术应运而生，并逐渐成为节水减排的主要技术手段。1．2污水回用发展状况污水回用是缓解水资源危机、保护水环境的关键途径之一。日本早在1962年开始污水回用技术的开发和应用，70年代已初见规模。随着回用技术的不断发展，再生水成本不断下降、水质不断提高，逐渐成为缓解水资源短缺的主要手段(表1．1是日本水资源利用情况)。1990年日本已建成1369座“中水”工程，东京江东区污水回用量达N13×104m3]d，城北区达3024×104m3／d，它们中的80表1．1日本1965—1995年间水赍源开发利用概况【15-191(106m3，d、 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文％回用于工业用水；濑户内海地区污水回用量已达该地区用淡水总量的2／3，取新水量仅为淡水用量的1／3，大大缓解了该地区的水资源严重短缺矛盾【15-19】。美国是世界上开展污水回用最早的国家之一。20世纪60年代初开始大规模建设污水处理厂，随后开始进行污水回用(主要情况如表1．2所示1。到1980年美国已有357个城市实现污水回用，再生回用点536个。污水主要回用于包括灌溉、景观、工艺、冷却水、锅炉补水、回灌地下和娱乐养鱼等多种用途，回用总量达至1J94×108m3／a，其中用于灌溉达58×108m3／a，占回用总量的60％；回用于工业达28×108m3／a，占总回用总量的30％，其他方面的回用水量不足10％。污水回用在美国经久不衰的实例很多，如城市污水回用的先驱之一，佛罗里达州的圣彼得斯堡，1978年开始将再生水回用于生活杂水，目前已能够向7000多户家庭提供再生水；全美最大的核电站．派洛浮弟核电站，将生物膜处理后的出水经电站深度处理后作为冷却水使用，水的循环次数达15次：西南地区的几个主要发电厂，包括核电厂在内普遍使用处理后的城市污水作为冷却水系统的补水，如拉斯维加斯的科拉拉电厂和森路士电厂，都使用1981年投产、处理规模为24×10Sm3／d的拉颠维加斯市污水厂的外排污水做冷却水系统的补水，还有洛杉矶市长滩地区的电厂，均使用城市外排污水做循环水的补水；马里兰州的伯利恒钢铁厂使用40×104m3，d背河污水厂的外排污水于工业生产和工艺冷却用水已有40年的历史；圣迭戈市有18．5×104r113／d再生水作为饮用水；位于加州的橘县水管理区的21世纪水厂，1965年开始研究将深度处理后的污水回灌地下，1972年兴建工程，1976年投入运行，回注水总量为9．5×104m3／d陋M。表1-2美国1975-2000年问水资源开发利用概况Il⋯(108m3，d)在发达国家将外排工业污水回用工业目的并不多见，无论是文献报道或现场考察，都未找到成功的案例，通过在美国和新加坡的考察发现，环保法规的．4． 哈尔滨工业大学丁程硕士学位论文严格使工业企业十分注重采用节水技术，从源头控制取水总量，因而生产过程产生的污水量少，不具备污水回用规模。新加坡裕廊岛工业园区共有包括60万蚀乙烯生产装置、生产合成气、有机酸、醇类、醛类、酚类、以及聚合物的化工企业在内的12家大型石油化工企业，日排放污水总量仅为7000m3。美国一些工厂产生的工业污水在本厂进行简单处理后进入相关专业化污水处理厂与生活污水按照一定比例混合后进行处理，使难处理的工业污水既易于处理，又降低理费用低。由于工厂产生的少量污水未单独进行处理，因而使工业污水回用技术无水源可用【I““。但是，像新加坡这样严重缺水的国家，目前也正在进行将裕廊岛工业园区产生的外排工业污水回用工业目的的研究。如他们从2002年开始进行处理规模为4～6m3／b_的外排工业污水采用膜技术深度处理的中型试验，中试装置采用微滤．超滤工艺，反渗透设计和运行通过计算机模拟实现，由4组平行运行的膜组件组成(可以同时测试不同型号，不同材料，不同运行方式的膜组件)。用中试方法试验过两座污水厂的水质，发现有机物对膜的污染较严重，处理效果和运行稳定性主要取决于上游生化工艺的运行效果Il””。我国情况与发达国家大不相同，一是工业企业取水量大，排污水多，大型企业都建有独立的工业污水处理系统，有充足的外排污水水源；二是城市污水的处理率不高，并且多数工业企业远离城市。因此，开发和采用工业污水回用技术客观上允许。经过几年努力，我国在工业污水深度处理和回用技术开发和应用方面取得了可喜进展，也积累了一定的经验【17,21]o我国早在20世纪50年代尝试采用污水灌溉农田，80年代探索将城市污水深度处理后回用于生活和工业，首先是大楼污水的再利用。80年代末，随我国大部分城市水危机的频繁出现，促进了污水回用技术的研究和开发。目前，污水回用主要有两种方式：一是中水回用，办公楼、宾馆、饭店和生活小区等较为集中排放的污水就地净化后得到中水，回用于冲厕、洗车、消防、绿地等杂用水，如1982年青岛市将中水作为市政及其他杂用水，缓解了淡水供求矛盾：二是集中处理后回用，将二级处理出水经深度处理后再供给工业生产和城市生活作低质用水。如大连春柳污水处理厂将二级处理污水进行深度处理后回用煤气厂代替新水，这是我国最早进行的示范工程。其后北京、天津等城市也建起了相应的示范工程。但总体上我国污水回用技术不成熟、规模小、推广应用少Il2‘”J。 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文1．3炼油企业污水回用状况1．3．1石油行业的水资源状况国际油价的飙升、国内能源的紧张，使得作为全球第二大石油消费国的中国，将石油价格视为经济生活中重要的话题。随着世界石油和化学工业走向复苏，近年来我国石油和化工行业也获得迅速发展。石油行业分为上游、中游和下游，上游从事的业务包括原油、天然气的勘探、开发，中游主要是油气的存储与运输，下游则涵盖炼油、化工、天然气加工等流程型业务及加油站零售等产品配送、销售型业务f23】。石油行业是一个用水大户，不仅用水量大，而且用水集中，用水的增长速度也快，产生和排出大量的工业污水。同时石油行业的企业大多数处于西北、华北和东北地区，可利用的水资源量非常有限。水资源的这种时间、空间上分布不平衡，水资源的分布与人口分布、经济发展程度的不匹配，己经成为我国石油行业发展的瓶颈，并成为制约21世纪我国石油行业持续发展的重要因素之一。以中国石油天然气股份有限公司所属各炼油化工企业为例，每年用在购买新鲜水和交纳排污费上的资金多达数亿元。所以为实现企业可持续发展、经济效益和环境效益双赢的目标，节水减污工作已经追在眉睫[19-23】。为做好用水优化和节水工作，自2000年以来，中国石油集团公司加大了对节水减排工作的支持和管理力度。其所属炼化企业在污水深度处理回用方面进行了不同程度的工程实际应用，取得了一些进展，利用原有可利用的一部分设施或构筑物，改造和优化污水处理工艺，采用先进实用的处理技术，对污水进行深度处理，达到回用水标准后进行回用。1．3．2炼油生产用水水量分析和水质要求目前，我国加工每吨原油用水量高的约2．5m3左右，水平较好的在1。0～1．5m3左右，平均用水量约2．2m3，与国外先进水平【o．2～1．0m3／(T·油)】相比还有较大差距。在炼油企业的生产过程中，生产装置的用水中，新鲜水约占10％，循环水约占90％，循环水占绝大部分，水的循环使用率较高。而在新鲜水的用户中， 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文动力锅炉补充水为炼油企业第一用水大户，占全部新鲜水用量的45％～55％；循环水场补充水为炼油企业第二用水大户，占全部新鲜水用量的24％,-,32％；动力锅炉及循环水场用水相加占全厂总用水量的69％～89％t19,28,4钔。炼油生产用水量主要集中在循环系统和锅炉系统的补水上，所以炼油企业污水回用工作的重点应该放在利用回用水作为循环系统和锅炉系统的补充水。炼油生产用水的循环系统补充水水质标准和锅炉系统补充水水质标准分别见表1．3、表1．4。表1．3炼油生产循环系统补充水水质标准[19,28j1．3．3炼油企业污水回用现状1．3．3．1达标排放污水直接回用炼油企业最初的污水回用技术，是将经过一定处理，能够达到国家排放标准的污水直接与新鲜水混合，然后应用于循环系统补充水。石科院与镇海炼化合作开发的强腐蚀性炼油厂外排污水回用循环水系统的技术已连续工业化运行25个月，工业试验期间的外排污水水质和污水回用后的运行效果分别见表1．5和表1．6。从表1。5可以看出外排污水COD、BOD、氨氮等都较低，但硫酸根离子和氯离子较高，在回用时必须与新鲜水混合使用。表1．6 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文表1-4炼油生产锅炉系统补充水水质标准119,2s1序号项目指标1pH值6．50．52石油烃(mgrt．)≤l3硫化物(mg／L)04挥发酚(rag]L)05氰化物(rag／L)06悬浮物(me／L)≤57CODodm(rag／L)428BOD5(m班)429氨氨(rag／L)4210浊度(rag／L)≤511总碱度(以CaC03计)(mg／L)≤7512总硬度(以Ca(303计)(rag／L)48013钙离子(以CaC03计)(mg，L)≤6514氯离子(mg／L)42015游离氯(mg几)40．116铁离子(rag／L)≤O。317硫酸根(mg，L)48518重碳酸根(以CaC03计)(mgrL)45519总固体(mg／L)415520可溶固(mg／L)≤10021电导率(．tts／cm)<一20022总阳离予(mg，L)≤85丝。璺塑塑王塑g型至!塑结果表明，经过8个月连续运行，循环水系统平均腐蚀速率为0．034mm／a、粘附速率16．2mcm、细菌总数4．4x104个／mL，处理效果均优于考核指标，满足生产装置运行的要求。工业试验成功后于2003年2月推广到第四循环水系统应用。在开展外排污水回用循环水系统的工作中，中石油化工北方某炼油厂1999年进行过生活污水回用于气分厂循环水的工业化试验，试验断断续续进行了近两年。回用的生活污水水质虽然较好，但因循环水处理技术未过关，运行中不能有效控制循环水微生物繁殖，生物粘泥大量滋生，影响生产装置运行，最终未坚持运行。中原某炼油厂在1999年开始进行外排污水回用循环水试验，炼油外排污水 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文经过活性炭处理后的水质较好，试验中污水按照总补充水量20％-40％进入循环水系统，采用现场发生的二氧化氯为杀菌剂，经过一段时间的运行发现，循环水微生物繁殖和生物粘泥滋生较快，未实现连续、离比例污水回用。表1-5镇海炼化新鲜水和外排污水对比pH值6．996．86浊度(Fad)o．526-49电导率GtS／cm)110．01053-0溶固(rag／L)79949总碱度(cac03)(rag／L)17．7713．39ca2+(COC03)(mg，L)15．6262．48C1一(mg／L)10．7472．25S042"(rag／L)9．67241·68总铁(mg／L)O．130．51CODcr(rag／L)0．6462．87BOD5(mg／L)一一10·5NH3-N(rag／L)0．177．20So(mg／L)0O．022挥发酚(mg／L)一0．05塑堕堕墼地竺二二一——二里兰L——一表1-6污水回用于循环冷却水工业应用试验结果工业应用试验腐蚀(mm速率／a)簟黧挈(羁黝(藏孔第1轮O．06515．569．5X10’O．01第2轮0．01817．382．2x10’0．25第3轮0．03015，202．6X10’0．24第4轮0．02713．328．2Xlo"0．35第5轮0．03918．92l，4×10’0．23第6轮0．03816．351．5×10’0．25第7轮0．02215．944。8×l矿0．11第8轮0．03717．201．2×10"1．30平均0．03416，234．4×l旷0．34外排污水回用循环水必须与新鲜水混合，降低水中的污染物含量后才能回用，只能够节约部分新鲜水，污水回用比例较低。而且循环水中微生物繁殖和生物粘泥滋生较快，导致设备腐蚀和结垢，无法实现连续运行。．9． 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文1．3．3．2炼油污水深度处理回用于循环水由于外排污水直接回用于循环水总体效果不理想，所以各企业把研究的重点转移到污水深度处理后回用于循环水方面。炼油污水深度处理工作开展比较早的东北某炼油厂，1999年开始采用“混凝沉淀．精密过滤．臭氧氧化一石英砂过滤．活性炭过滤．中空超滤”组合工艺，对炼油厂外排污水进行深度处理，2001年8月出水水质见表1．7。分析结果表明，COD已从进水的120mg／L降低到64．2mgrL，去除率达到50％；出水氨氮浓度仍较高，为112，4toga_．，但该炼厂循环水补水对氨氮指标不考虑，可以满足循环水补水要求。表1．7东北某炼油厂深度处理山水主要水质数据(2001年8月)天津某炼油厂采用“二级曝气．絮凝气浮，石英砂过滤-生物活性炭滤池一消毒”组合工艺对炼油厂外排污水进行深度处理，建成一套处理规模为500m3m的深度处理装置，2002年10胃工业水处理装置投产，实际处理量250m3／h，出水水质见表1-8。从表1．8可以看出，出水COD和氨氮分别为26mg／L和2mg／L，另外，浊度和悬浮物浓度也低于10mg／L以下，运行较平稳。表1-8天津某炼油厂深度处理污水主要水质中石油某炼油厂采用“生物滤池．混凝沉淀．加氯．纤维素过滤一活性炭过滤”建成一套㈣400m3／h的深度处理装置处理炼油厂外排污水，2002年9月底-10- 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文投产，投产后实际处理量约300m3／h，出水水质见表1—9。结果显示出水cOD基本稳定在2肚30m∥L，氨氮d、：：f：3mg／L，出水水质受外排污水水质的影响较大。表1-9中石油某炼油厂再生水水质数据湛江东兴炼油厂、镇海炼化和茂名石油化工等企业外排污水水质较好，COD和氨氮等主要指标能够稳定达到国家一级排放标准。对外排污水均采用与石科院合作开发的“杀菌．过滤”工艺进行深度处理，使处理后的污水中微生物、悬浮物等符合回用要求，并使污水中的异味得到较彻底去除，处理后的外排污水直接进入循环水系统使用。其中东兴炼油厂自2000年8月开始进行工业试验，2002年10月通过中国石化总公司技术鉴定；镇海炼化2002年4月开始进行工业试验，2003年2月通过中国石化总公司的技术评议；茂名乙烯公司2002年11月开始在乙烯循环水系统进行工业试验，2003年12月通过中国石化技术鉴定。1．3．3．3炼油污水深度处理回用于锅炉水炼油生产中的第一用水大户是锅炉系统补水，并且锅炉系统补水水质标准较高，只有能够实现污水深度处理回用于锅炉补水，才能真正达到污水回用的目的。污水深度处理回用于锅炉补水的主要问题在于水中氨氮和离子物质的去除，经过多年的研究，能够达到标准的处理工艺成本都较高。近年来随着膜分离技术制造工艺的提高，运行寿命改善，经济性越来越好，膜技术在炼油污水深度处理中的地位开始提高，反渗透膜技术成为炼油污水深度处理回用于锅炉补水的主要技术。反渗透膜技术用于炼油污水深度处理工作正在进行中。南方某炼油厂在2003年建成一套处理能力为300m3／h的炼油厂污水深度处理装置。该装置采用 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文“预过滤一微滤膜，反渗透膜”工艺，同年10月投入运行，但出水只作为循环冷却水系统的补水。在投产运行的2个多月中，运行负荷逐步提高，并逐渐趋于平稳。在其他行业2002年西部某钢铁公司建成了一套处理能力为70000m3／d的钢铁厂生产和生活产生的外排污水深度处理装置。该装置采用典型的双膜工艺，同年底投入运行，运行平稳，能够满足设计要求。1．4研究内容我国虽然对水资源不足、水环境污染严重性认识较晚，直到20世纪90年代末才将节约用水、减少污水外排提到工作日程，但要求迫切，发展快。如何适应新形势的发展要求，开发和采用先进、可靠、经济适用的污水回用技术就成为人们十分关心的问题。为降低石油化工企业水耗、减少污水外排，积极稳妥开发和推广污水回用技术，避免因采用技术不当而达不到目的和造成经济损失，对污水回用技术进行深人调查和分析，具有重要的现实意义和战略意义。中国石油某炼油厂自1998年开始进行污水回用的研究，并建设了一套污水回用工程，初步实现了污水回用于循环水，几年来为工厂带来了一定的经济效益。自2004年以来又进一步开展了污水回用于锅炉水的研究，经过各类方案的比选，在2005年初完成了双膜法污水回用锅炉水的中试试验，现已完成了工程设计，预计在2005年年底前可以建成并投入使用。本论文研究内容主要包括：某炼油厂炼油污水常规处理；炼油污水处理与回用的合理技术方案；常规混凝沉淀和过滤的组合工艺对炼油污水深度处理后应用于循环水补水的技术和经济性研究；超滤．活性炭吸附-反渗透工艺对炼油污水深度处理后回用于锅炉补水的技术和经济性研究；双膜工艺炼油污水深度处理回用于锅炉补水的工艺设计。．12． 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文第2章某炼油厂炼油污水常规处理由于生产加工的特性，炼油企业产生的污水中油、硫化物、COD及：氨氮含量都较高，尤其是因为污水中含有大量的油泥，这就使得炼油企业的污水不能够直接排放，而且其指标与排放指标标准相差很大。因此含油污水必须经过一定处理后才能够达到排放标准‘19-28]。2．1某炼油厂炼油污水常规处理工艺2．1．1处理工艺流程中石油某炼油厂炼油污水常规处理工艺流程见图2．1。图2—1某炼油厂炼油污水常规处理工艺流程图 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文各生产装置在生产工艺过程中产生的污水经过全厂的排水系统汇集到集水池中，由提升泵提升到隔油池(平流式隔油池)。经过隔油处理后的污水直流进入到调节池中，调节池的水力停留时间为10小时，对水质、水量进行调节，同时向池中通入工业风进行预曝气，对硫化物、挥发酚、氨氮等挥发性污染物有很强的去除能力。经过调节池处理后的水由提升泵提升到浮选池中进行浮选处理(平流式加压溶气浮选)，污水在进行浮选处理的过程中投加絮凝剂．聚合氯化铝，同时向污水中加入压缩空气，使污水中的比重接近1．0的乳化油上升到水面形成浮渣，利用刮沫系统加以去除。经过浮选处理的污水到生化曝气池内进行生化处理，利用活性污泥法对污水中的有机污染物加以去除，最后达到国家规定的排放指标。2．1．2常规处理工艺各单元特征2．1．2．1隔油池的工艺原理所采用的隔油池为平流式隔油池。污水在隔油池内以缓慢状态流动，这样污水中的大颗粒油就借助油水比重差与水进行分离，浮至水面，通过收油设旄回收利用，比重大于1的颗粒沉于池底，通过排泥设施定期排除【23441。平流式隔油池一般可以去除150微米以上的油珠，水平流速为0．004m／s，污水在隔油池内停留时间为2～3小时。汇集到集水池的污水中油含量为500～1000mg／L，经隔油池处理后，出水油含量为50～lOOmg／L。影响隔油池处理效果的主要因素有：(1)进水量不均匀；f2)可浮油层过厚，收油不及时；(31池内积泥过多，长期不检修。污水场拥有两座隔浊池，根据生产情况可以并联，也可以串联，每座最大设计处理量300m3／h，最小设计流量200m3／h。隔油池内装链条式刮油机，浮油通过定时收油收到污油罐内，池底泥通过排泥阀排至集沫池内，利用提升泵送到晒泥场。2．1．2．2浮选池的工作原理浮选池采用的是加压溶气浮选，就是指污水在加压 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文的情况下将空气溶于水中并达到饱和状态，然后通过六组释放器降至常压状态，使溶于水中的空气以微小气泡的形式从水中析出，污水中的乳化油附着在气泡上，随气泡升到水面，形成浮沫，用刮沫机刮到集沫槽内去除。加压溶气浮选分为全部加压溶气浮选、部分加压溶气浮选、部分回流加压溶气浮选。实际装置采用的是全部加压溶气浮选，其特点是：(1)水中空气的溶解度比较大，能提供足够的气泡；(2)经释放后产生的气泡粒径比较小，粒径均匀，上升速度慢，反应效果好；(3)设备流程相对比较简单，维护管理方便。加压溶气浮选可以去除水中的乳化油，为了提高去除效果，需投加混凝剂，目前采用的混凝剂是聚合氯化铝，投加量为25～40mgm。混凝剂作用是破坏乳化油的化学稳定性，将微小的悬浮物聚合成大的颗粒的悬浮物，使其易于沉淀或上浮，提高气浮效果。浮选处理用泵加压，溶气罐压力为0．30MPa左右，所用空气为系统风，污水在溶气罐内停留1~2分钟，在浮选池内停留2～3tj,时【2“驯。2．12．3生化曝气池的工作原理曝气池采用的是活性污泥法对污水进行生化曝气处理。曝气池的工作原理是在有氧的环境下，利用水中由微生物形成的活性污泥，氧化分解水中的有机物，从而使污水得到净化【3“”。在生化处理中，活性污泥是起主要作用的。所谓活性污泥即是指向污水中通入空气进行曝气，持续一段时间后，污水中就会生成一种絮凝体，这种絮凝体主要是由大量繁殖的微生物群所构成，并且不断的进行新陈代谢，氧化分解水中的有机物和部分有害物质，易于沉淀分离，使污水得到净化处理。活性污泥由四个部分组成：(1)具有活性的微生物群体(耗氧菌、真菌、放线菌、酵母菌、原生动物、后生动物等)；(2)微生物自身氧化的残留物；(3)惰性有机物i(4)原水带入的无机物质。活性污泥有一定的增长规律，即微生物的增长规律。规律如下：适应期：适应新环境、BOD、COD、等污染指标：对数增长期：高速增长，分解有机物，但絮凝、吸附、沉淀效果欠佳。．15． 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文减数增长期：增长和死亡趋于平衡，絮凝体已经形成，絮凝、吸附、沉淀性能提高，出水水质好，并比较稳定；内源呼吸期；活性污泥量减少‘3川j。2．1．3常规处理工艺构筑物规格常规处理工艺中构筑物的规格见表2．1。表2—1某炼油厂炼油污水常规处理构筑物规格表2．2某炼油厂污水来源及水量水质特征2．2．1污水的来源石油炼制是将原油经过物理分离或化学反应工艺过程，按其不同沸点分馏成不同的石油产品。炼油加工过程中的注水、汽提、冷凝、水洗及油罐脱水等生产过程是污水的主要来源，此外，污水还来源予化验室、动力站、空压站及循环水场等辅助设旋，以及食堂、办公室等生活设施。表2．2所示为炼油厂污水的来源及分类128,45i。(1)含油污水这是炼油加工及储运等过程中排放量最大的一种污水，含油污水主要来自装置凝缩水、油气冷凝水、油品油气水洗水、油泵轴封、油罐切水及油罐等设备洗涤水、化验室排水等。水中主要含有原油，成品油、润滑油及少量的有机溶剂和催化剂等，水中的油多以浮油、分散油、乳化油及溶解油的状态存在。 堕玺鎏王、业盔兰三堡竺主兰竺笙兰表2-2炼油厂污水来源及分类(21含硫污水含硫污水主要来自炼油厂催化裂化、催化裂解、焦化、加氢裂解等二次加工装置中塔顶油水分离器、富气水洗、液态烃水洗、液态烃储罐脱水以及叠合汽油水洗等装置的排水。该股污水排水量虽然不大，但污染物浓度较高。污水中除含有大量硫化氢、氨、氮外，还含有酚、氰化物和油类污染物，并且具有强烈的恶臭，对设备有极强的腐蚀性。当pH值低较时，硫化物易分解，放出硫化氢气体，污染周围环境。该股污水不宣直接排入集中处理场，应进行汽提预处理。(3)含碱污水污水来自常减压、催化裂化等装置中柴油、航煤油、汽油碱洗后的水洗水以及液态烃碱洗后的水洗排水。污水含有游离状态的烧碱，石油类及少量的酚和硫等。(4)含盐污水主要来自原油电脱盐脱水罐排水及生产环烷酸类的排水。污水中含盐量高，含油量大且含有其他杂质，油类污物乳化严重，不易处理。(5)含酚污水主要来自常减压、催化裂化、延迟焦化、电解精制及叠合等生产装置。其中催化裂化装置分馏塔顶油水分离器排出的污水含酚很高，约占炼厂外排污水总酚鹭的一半以上，其余各装置排出的污水酚浓度相对较低，但污水排放量较大。该污水如不经过处理直接排放，将对人体、农作物、自然水体会带来严重影响。(6)生产污水主要来源于循环水场冷却水排污、锅炉水排污、油罐喷淋冷却水及无污染的地面雨水等，该类污水受污染度较低，一般COD值小于60mg／L，符合国家或地方排放标准的要求。(7)生活污水主要来源于生活辅助设施的排水，如办公楼卫生间、食堂 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文等，通常排入污水处理场进行统一处理。2．2．2污水的主要污染物特征表2．3为石油炼制生产装置及辅助设施产生的污水水质及特征，随炼油工艺、加工过程的不同而异。表2-3污水排放量及主要成分一览表从表中可以看出炼油污水中的油、硫化物、挥发酚、COD、氨氮和盐类离子含量均较高。2．2．3炼油生产用水量某250×104t／a：燃料型炼厂的用水情况见表2．4。表2-4某炼油厂全厂用水量表六套生产装置用水量为13．3m3／h，占总用水量的2．6％，动力锅炉用水量291．7m3／h，占总用水量的56．1％(含发电部分)，循环水场补充水126m3／h，占总用水量的24．2％，其余生产辅助设施用水量89m?／h，占总用水量的17．1％。·j8- 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文全厂新鲜水量用量为520m3／h，用水单耗为1．6m3f(t·油)，力Hq-1吨原油总用水量为14．5mj，其中新鲜水用量1．6m3／(t·油)，循环水用量12．9m3／(t·油)，分别占11．1％和89．9％。从上述的用水分析来看，可归纳为以下特点：(1)生产装置的用水中，新鲜水约占10％，循环水约占90％，循环水占绝大部分，水的循环使用率较高。(2)动力锅炉为全厂第一用水大户，占全厂新鲜水用量的45％～55％。(3)循环水场补充水为厂新鲜水用量的24％～32％。(4)动力站及循环水场用水相加占全厂总用水量的69％一89％。2．3某炼油厂炼油污水常规处理运行状况2．3．1矿物油的去除效果及分析各单元矿物油的去除效果见图2．2。908070o60奎50罴40葚3020lO0】23456789lO运行时间(天)图2-2各处理单元矿物油随时间变化曲线从图2-20-I见，由于炼油生产的波动，污水处理装置进水中的矿物油含量波动很大，从26．2～75．2mg／L，但通过常规处理后水中矿物油的含量比较稳定，波动较小，保持在6．5mg／L以qr，去除效果较好。一19． 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文IIIIIlll各处理单元中，隔油池的处理效果随运行时间增加而减低，到第8天时降至最低，第9天时又增大，这是因为隔油池在运行的前几天没有及时收油，造成效率降低，第8天收油后处理效率也随之增大。由于进水波动较大，浮选池投药量不易确定，造成浮选池的处理效果不是特别平稳。而曝气池是生物处理，虽然进水有一定波动，但出水中矿物油的含量还是比较稳定。2．3．2硫化物的去除效果及分析污水池、隔油池硫化物的去除效果见图2。3，浮选池与曝气池硫化物的去除效果见图2—4。从图2—3可见，由于生产的波动，装置进水中的硫化物含量波动也很大，从73．3～212mg／L，但从图2．4可见，通过常规处理后水中矿物油的含量比较稳定，波动较小，保持在0．5mg／LpA下，从进水和出水的对比可以看出，常规工艺对硫化物的去除效果较高，可以去除污水中绝大部分的硫化物。由于污水中的部分硫化物溶解于矿物油之中，虽然隔油池的主要作用是去除水中的矿物油，但随着通过隔油池后水中所含矿纺浊的去除，隔油池对硫化物也有一定的去除效果。可以看出，几个处理单元中浮选池对硫化物的去除作用最大，可以使矿物油降低到1．6mg／L以下，但还是有一定的波动，再经过瀑气池的生化处理后，硫化物含量进一步降低，并且使出水中硫化物比较稳定。o瓷占雾搴撂123456789lO运行时间(天)图2．3污水池、隔油池硫化物随时间变化曲线一20-咖啪m啪m姗mm∞粥的∞ 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文2456789运行时间(天)图2。4浮选池、曝气池硫化物随时间变化曲线23．3挥发酚的去除效果及分析各单元挥发酚的去除效果见图2．5。504540456789lO运行时间(天)图2-5各处理单元挥发酚随时间变化曲线从图2-5可见，由于生产的波动，装置进水中的挥发酚含量波动也很大，从19．O~44．2mg／L，但通过常规处理后水中的挥发酚基本能够全部去除，波动较小，-21．28642l86420L10O(1／暑3霹薯龉一1／∞占盘越辙长丑鼎F壁，划处4弘3筋2垢●帖踮∞巧∞巧加0O(1高5盘越砉f簧习爨舞匪，*姆 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文保持在0．04m扎以下，从进水和出水的对比可以看出，常规工艺对挥发酚的去除效果较高，可以去除污水中绝大部分的挥发酚。隔油池处理单元对挥发酚没有什么去除作用，说明挥发酚主要溶解在水中，浮选对挥发酚的去除有一定作用，曝气池的去除作用较大，可见生化处理对挥发酚的去除效果明显，并且比较稳定。2．3．4COD的去除效果及分析各单元COD的去除效果见图2—6。从图2-6可见，装置进水的COD含量较高，最高达977mg／L，最低也有627m#L，通过常规处理后水中的COD含量达到97～125mg，L，去除效果比较稳定。各处理单元中隔油池对COD的去除作用不是很大，通过隔油池后COD含量有一些降低，主要是随矿物油的去除使得COD有所减少。浮选池去除作用比较明显，在图中显示对COD的去除作用较大，但出水中COD含量不是很稳定，还有一定的波动。生物处理对COD的去除有较好的效果，从图中可以看到通过曝气池处理后的出水不但COD含量降低很大，而且出水中的COD含量比较稳定，在图中曝气浊出承COD含量基本接近于一条直线。l23456789lo运行时间(天)图2_6各处理单元COD随时间变化曲线-22，姗㈣善；咖瑚㈣喜}枷枷咖啪。一1／∞县坦Bu 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文2．3．5氨氮的去除效果及分析各单元氨氮的去除效果见图2，7。250230210罩190鲎170趔150案1301109070JZ04b6，8H10运行时间(天)图2．7各处理单元氨氮随时间变化曲线从图2-7可见，装置进水中的氨氮含量也较高，最高达227．stag&，最低也有163．2mg／L，通过常规处理后水中的氨氮含量达到98．7M72mg／L，去除效果不稳定。各处理单元中隔油池对氨氮的去除基本没有作用，在多年的生产运行中曝气生化处理对氨氮对氨氮的去除一直也没有多大作用，经多次调整也没有多大效果，浮选池在整个系统中对氨氮的去除起主要作用。整个系统出水的氨氮含量与进水氨氮含量关系较大，由于进水氨氮含量波动很大，出水的氨氮含量波动也很大，极不稳定。2．3．6pH值的变化特征各单元pH值的变化特征见图2．8。从图2-8可见，在处理过程中需要添加化学药剂，同时还有生物和化学反应发生，曝气处理过程使得pH值降低，总体来说出水的pH值较进水要低，出水的pH值保持在6．5—8．5之间。一23． 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文109·598-5捌8黾7．576．562345678运行时间(天)图2-8各处理单元pH值随时间变化曲线2．3．7各处理单元的各种污染物去除率对比搏褂篮稍各处理单元的各种污染物的去除率见图2．9、图2．10。隔油池浮选池曝气池总去除率处理单元图2-9各处理单元矿物油、硫化物和挥发酚去除率对比从图2-9、图2-10可见，隔油池主要对污水中的大颗粒油具有去除作用，在．24．协∞∞鲫阳∞册如∞加加0 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文污水中油含量较少时去除效果并不明显。由于炼油污水中的主要污染物都与污水中的油溶解在一起，浮选池在去除矿物油时将污水中的其他污染物也同时去除，对各种污染物都有较强的去除效果。生物曝气池对污水中的COD、矿物油、硫化物和挥发酚的去除起到了保障作用，而且去除效果比较稳定。毋槲篷啪隔油池浮选池曝气池总去除率处理单元图2．10各处理单元COD和氨氮去除率对比整套装置对COD、矿物油、硫化物和挥发酚具有较强的去除效果，COD去除率可达86．77％，矿物油去除率可达91．61％，硫化物去除率可达99．75％，挥发酚去除率可达99．91％。对氨氮的去除效果不明显，去除率只有31．77％。炼油生产的特性决定炼油污水中的各类污染物都与污水中的污油有很大关系，通过分析可以看到，随着污水中油类物质含量的降低，污水中的各类污染物含量都有较大幅度的减低，炼油污水处理首先必须解决污水中的油类物质。2．4本章小结炼油污水污染物含量较大，必须经过处理后才能够达到排放标准，进而进行深度处理及回用。实践表明，采用隔油．浮选-生物处理流程处理污水，对COD、矿物油、硫化物和挥发酚具有较好的去除效果，COD总去除率可达86．77％，矿物油去除率可达91．61％，硫化物去除率可达99．75％，挥发酚去除率可达99。91％a对氨氮的去除效果不明显，去除率只有31．77％。经过处理后的污水能够达到排m∞∞印阳∞∞如鲫加加0 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文放标准。常规处理能够去除炼油污水中的大量污染物质，但处理后的出水还不能达到回用标准。炼油污水中的污染物含量波动较大，而常规处理后的出水水中污染物含量比较平稳，用来作为炼油污水深度处理的进水比较合理。．26— 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文Ill第3章某炼油厂污水深度处理回用循环水在炼油生产中循环系统补水量占到全部新鲜水用量的24％～32％，循环水补水的水质要求也低于锅炉补水的水质要求，中国石油某炼油厂，于98年建设了炼油污水回用工业化装置，用于循环水补水。于98年4月初进行安装至7月20日总体安装结束，98年7月22日产出合格水，并交付使用[4244】。3．1炼油污水深度处理回用于循环水工艺流程某炼油厂炼油污水深度处理回用于循环水的工艺流程见图3-1。图3-1某炼油厂炼油污水深度处理回用于循环水工艺流程图污水回用装置按处理量4000m3／d，有两套平行装置独立运行，每套处理量2000m3／d以A：。装置占地面积约540m2，上下两层立体建筑(沉降池和清水池在地下，过滤设备在地上)。污水处理场出水进入絮凝沉降池，加入聚合铝、聚丙烯酰胺絮凝剂，去除．27． 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文SS、COD，并加入杀菌剂(避免过滤器细菌繁殖)后，用泵提升至内装纤维束的一级过滤器，然后依次进入内装石英砂的二级过滤器及内装活性碳的三级过滤器，进～步去除COD、油、ss、浊度等，其出水直接进入循环水系统作为循环水补水144-60l。3．2深度处理回用于循环水装置构筑物和主要设备3．1。本套炼油污水深度处理回用装置所需构筑物和主要设备的规格数量见表表3-1污水处理装置构筑物和主要设备设备袁33深度处理回用于循环水装置运行状况本套炼油污水深度处理回用装置fi99年7,月22B开始投入正常运行，这期间除有24小时因污水处理场受冲击而停开外，均处于正常开工状态。运行期间出水量均达到设计能力4000ma／d以2z，水质台格。3．3．1矿物油的去除效果及分析各单元矿物油的去除效果见图3．2。从图3·2可见，加入药剂进行化学反应然后再絮凝沉淀对矿物油有很好的去除效果，透过絮凝沉淀水中的矿物油就能够大量去除。纤维过滤和石英砂过滤对矿物油也有一定的去除效果，活性炭过滤对矿物油的去除效果更强，通过装置处理后水中的矿物油基本能够全部去除，从生产运行结果可以看到。除了第4天外，其余几天出水中矿物油都未检出。矿物油足以乳化油的细微油滴状态存在于炼油污水之中，所以通过加入药．28． 哈尔滨工业大学丁程硕士学位论文剂使其凝聚，然后再通过过滤、吸附等物理手段就可以去除。876拿5童4羹。b21O2345678运行时间(天)图3-2各处理单元矿物油随时间变化曲线3．3．2pH值的变化特征各单元pH值的变化特征见图3—3。98．58趔7．5毛76．5623456运行时问(天)图3-3各处理单元pH值随时间变化曲线-29． 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文从图3-3可见，原水和7kpH值的变化不大，总体来说出水的pH值更平稳，出水的pH值波动在7．O～8．5之间。本套装置主要是利用过滤、吸附等物理手段进行处理，所以对污水PH值的影响不大。3-3-3硫化物的去除效果及分析各单元硫化物的去除效果见图3．4。l23456789i0运行时间(天)图3-4各处理单元硫化物随时间变化曲线从图3—4可见，絮凝沉淀、纤维过滤和石英砂过滤对硫化物的去除效果有限，硫化物的去除主要依靠活性炭吸附过滤，活性炭过滤对硫化物的去除效果明显，从图中可见，通过活性炭吸附过滤处理后水中的硫化物基本能够全部去除，10天中有7天出水中未检出硫化物。3．3．4挥发酚的去除效果及分析各单元挥发酚的去除效果见图3．5。从图3．5可见，挥发酚在二级处理过程中的去除效果较好，最高只有0．0391mg，L，深度处理装置对挥发酚有一定的去除效果，絮凝沉淀、纤维过滤和石英砂过滤单元对挥发酚的去除效果不高，挥发酚的去除主要依靠活性炭吸附过滤，65432lO0—1／窘m—S晕髂 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文活性炭吸附过滤对挥发酚的去除有一定作用，通过装置处理后的出水中挥发酚含量可以控制在0．OlmpJL以内。0．050．04毫0．03赛o．02鞋O．01012345678910运行时间(天)圈3-5各处理单元挥发酚随时间变化曲线3．3．5COD的去除效果及分析各单元COD的去除效果见图3．6。从图3-6可见，通过常规处理后的进水中cOD的含量在9弘125m∥L之间，深度处理装置各处理单元对COD均有一定的去除效果，其中絮凝沉淀和活性炭过滤单元对COD的去除效果比较明显，纤维过滤单元对COD的去除没有太明显的作用，通过装置处理后的出水中COD含量平均在40mg／L以内，可以满足循环水补水的要求。絮凝沉淀单元对COD的去除主要是通过去除水中的乳化油和悬浮物来实现，矿物油和悬浮物在加药后絮凝沉淀，直接使得此部分所含COD去除。活性炭主要是依靠其吸附作用来使水中的COD减少。3．3．6氨氮的去除效果及分析各单元氨氮的去除效果见图3．7。 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文l2345678910运行时间(天)图3-5各处理单元COD随时间变化曲线从图3．7可见，本深度处理工艺对氨氮没有多大的去除效果，絮凝沉淀、纤维过滤、石英砂过滤和活性炭过滤单元对氨氮的去除效果均不高，但由于某炼油厂对循环水补水中氨氮含量的要求不考虑，因此还是能够满足循环水补水的要求的。200180160吾140删120腻脯100806012345678910运行时间(天)图3—7各处理单元氨氮随时间变化曲线·32-如加∞如(1★5趔80 堕玺鎏三些盔兰三堡堡圭兰垡兰苎3．3．7各处理单元的各种污染物去除率对比水褂凿稍各处理单元的各种污染物的去除率见图3—8、图3．9。霉斛篮斗}{絮凝沉淀纤维过滤石英砂过滤活性炭过滤总去除率处理单元闺3-8各处理单元矿物油、硫化物和挥发酚去除率对比絮凝沉淀纤维过滤石英砂过滤活性炭过滤总去除率处理单元图3-9各处理单元COD和氨氮去除率对比从图3—8、图3—9可见，本深度处理装置对coD、矿物油、硫化物和挥发酚一33．加∞叩∞弛∞∞如∞加m0加∞舌；∞加∞∞∞∞加mO 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文的去除率较高，有明显的去除效果。其中，矿物油的去除率可以达至JJ98-85％，硫化物的去除率可以达至t]98．88％，挥发酚的去除率可以达到71．89％，COD的去除率可以达到66．82％。氨氮的去除率不高，只有12．16％。在整套装置中活性炭过滤起着主要作用。本套装置主要是通过化学、物理方法对污水进行处理，其中混凝沉淀的混凝过程是利用化学方法进行处理，沉淀过程和纤维过滤、石英砂过滤、活性炭吸附过滤是利用物理方法进行处理[28．291。各处理单元中起主要作用的是混凝沉淀和活性炭吸附单元，纤维过滤和石英砂过滤主要是对活性炭单元起保安作用，用来去除混凝沉淀后水中的油类物质和各种颗粒状物质，避免活性炭处理单元的负担过大，延长活性炭的更换周期。3．4效益分析以下为本套污水深度处理回用装置运行费用实际标定值。(1)装置能耗；清水泵、潜水泵等耗电2380度，O．51元／度，电费1213．8元／天；(2)蒸汽消耗5．2吨／天，费用130元／天；(3)混凝剂、助剂、液碱等666元／天；(4)工资250元／天(按五人每人每年1．8万元计)；(5)设备折IEl715元，天；(6)压缩风1920m3／天，192元／天；(7)填料消耗：134元／天；合计消耗：3300．8元／天。每天回收水量为4022吨，吨水成本为0．82元。新鲜水费用1．65元／吨，污水回用装置每天获经济效益3338．26元，每年经济效益110万元(按330天计)。另外节约排污费0．46YfJ吨，每年61YY元。3．5本章小结本炼油污水深度处理回用装置的如水可以满足该炼油厂循环水的补水要求。一34． 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文本污水回用装置出水氨氮较高，装置没有考虑去除氨氮的功能。该技术仅对SS、COD、石油类、氨氮、细菌和浊度等有去除功能，不能去除离子物质。炼油污水深度处理回用于循环水相对来说比较容易，通过混凝沉淀、过滤和活性炭吸附处理等常规组合工艺就可以实现。凝沉淀、过滤和活性炭吸附处理等常规组合工艺处理后的回用水并不能满足锅炉系统补充水的要求。．35． 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文第4章炼油污水双膜法深度处理实验在炼油生产中锅炉系统补水量为第一用水大户，用水量占到全部新鲜水用量的45％～55％，同时锅炉补水的水质要求也较高，接近于新鲜水。只有回用水达到满足锅炉补水的水质要求，才能够充分实现节水减排的目的，找到一个经济、合理的炼油污水深度处理回用于锅炉补水的工艺方案就成了我们当前的目标【61】。4．1方案选定上一章所述常规组合工艺技术成熟可靠，处理成本较低，对去除COD、BOD、ss和浊度均十分有效，但对污水中的氨氮和盐类离子的去除效果并不理想，不能够提供锅炉补充水。现在的关键就是降低污水中氨氮和盐类离子的含量，以使回用水可以达到锅炉补水等优质回用水的标准。通过对各种回用技术处理效果的对比，反渗透膜技术可以有效地降低污水中氨氮和盐类离子的含量【61删。近年来，膜分离技术因流程短、出水水质好、占地小而得到广泛的关注和应用，另外随着膜分离技术制造工艺的提高，运行寿命改善，经济性也越来越好。用于外排污水深度处理的膜技术主要有膜生物反应器(MBR)、微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤0妤)、反渗透(RO)””。在生产优质再生水方面有以下工艺组合可选择：多介质精密过滤+反渗透(DMF+RO)、微滤+反渗透(MF+RO)、超滤+反渗透(I】F+R0)、膜生物反应器+反渗透(MBR+l㈣等163删。反渗透(R0)是在渗透压的原理上得出的，当用一个半透性膜分离不同浓度的水溶液时，膜仅允许水分予通过。由于浓溶液中水的化学势能低于它在稀溶液中的化学势能，稀溶液中的水分子会自发地透过半透膜向浓溶液中迁移。如果向浓溶液一侧旅加压力，浓溶液中水分子的化学势能将高于稀溶液中水分子的化学势能，水分子将通过半透膜向稀溶液迁移，与自发的趋势相反，即为反渗透(Ro)【7¨¨。微滤似F)是一种与常规的粗滤十分相似的膜过程。微孔滤膜具有比较整齐、均匀的多孔结构，孔径范围为0．05一lOlzm，微滤的基本原理属于筛网过滤，在-36_ 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文静压差作用下，小于膜孔的粒子通过滤膜，大于膜孔的粒子则被截留到膜面上，使大小不同的组分得以分离，操作压力为0．07加．7MPa。除此以外，还有膜表面层的吸附截留和架桥截留，以及膜内部的网络中截留【63-731。根据上述我们选择了连续微滤+反渗透(CMF+R0)双膜工艺对炼油污水进行深度处理回用到锅炉补充水，并于2005年2月进行了中试试验，现已取得成功，已进入工程实施阶段。实验是以炼油厂常规生化处理并经过混凝沉淀后的污水为水源，采用先进的CMF*∞深度处理工艺。通过本次试验要达到以下目的[61,67,69,85,86l。(1)验证CMF+RO工艺应用于炼油污水深度回用的可行性；(21确定最优方案及设计参数以降低一次投资及运行成本；(3)验证该工艺对污水中各种物质的去除率。4．2实验工艺流程简述实验工艺流程见图4-1。图4-l双膜法炼油污水深度处理实验工艺流程图-37． 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文本实验总进水量为282吨，总出水量为139吨，CMF产水量为1．2t／h，一级RO产水量为O．75t／h，本实验系统总回收率为50％实验连续运行时间为10天共235个小时，设备控制形式为PLC自动控制及手动控制。以炼油厂常规生化处理并经过混凝沉淀后的污水为CMF的进水水源，在经过混凝沉淀的污水进入CMF之前，增设一套石英砂过滤设备，以对污水中未完全沉降的悬浮物及各类大分子胶体进行去除，经过石英砂过滤器去除悬浮物及各类胶体后的水进入原水箱，经原水泵打入CMF系统，CMF系统运行经过三个阶段：即：运行产水，气水同时反冲，及单独用水反洗为一个运行周期，周而复使，连续运行。经过CMF的出水进入中间水箱，中间水箱的水经过增压泵进入活性炭系统然后经过精密过滤器进入一级反渗透系统，经过一级反渗透系统的出水已经可以达到回用水水质要求。4"3实验设备的选用(1)实验的预过滤设备选用一台规格为中300x1650mm的石英砂过滤器。(2)选用一台活性炭过滤器，其规格为巾300x1650mrn。(3)中间水箱和供水箱为容积lm3的PE水箱。(4)增压泵和高压泵规格为CH2—30，流量2m3／h，扬程30m。(5)保安过滤器型号为SDR．200，规格0200×680mm。(6)CMF装置选用3只美国陶氏4040膜组件，膜材质为PVDF，单只膜通量0．5t／h，单只膜面积为7m2；(7)反渗透装置选用3只美国陶氏反渗透膜组件，单只膜通量O．27t／h，单只膜面积为12II，。(8)实验选用PLC设备控制形式。能够实现自动控制及手动控制；4．4实验数据分析4．3．1COD的去除效果及分析各单元COD的去除效果见图4．2。．38． 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文12345678910运行时间(天)图4-2各处理单元COD随时问变化曲线从图4．2可以看出，进水COD值在40～170mg／L之间浮动时，出水COD值在0～lSmg／L之间变化，由于采用COD快速测定的化验方法对这么小的COD值会产生较大误差，出水COD实际值更小。各处理单元对COD均有较好的去除效果，其中CMF处理单元和RO处理单元的去除效果比较高。各处理单元的去除原理均为物理方法，从图中可以看出各处理单元出水的COD含量与进水含量波动相关，由于在试验期间该厂生产出现波动，造成本次试验的进水COD含量波动很大，在正常情况下进水的COD含量在100mg／L左右，这样出水COD可以稳定在lmg／L以下。4．3．2氨氟的去除效果及分析各单元氨氮的去除效果见图4，3。从图4．3可以看出，进口氨氮值在68．8---99．8mg／L之间浮动时，出水在3．98—7．5lmg／L之间变化。其中CMF处理单元和活性炭处理单元对氨氮的去除效果不明显，R0处理单元的去除效果比较明显，整套装置对于氨氨的去除主要是RO处理单元在起作用。从图上看，出水氨氮含量基本成一条直线，正常情况整套装置出水氨氮含量在2mg／L左右变化。·39．差耄瑚㈣㈨啪姗∞∞如加。一《M占姆吕u 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文2345678运行时间(天)图4．3各处理单元氨氨随时间变化曲线4_3．3C1一的去除效果及分析各单元Cl的去除效果见图4_4。180160140o120誉100一划801骞604020O345678运行时间(天)图44各处理单元c1-随时间变化曲线从图4-4可以看出，CMF处理单元和活性炭处理单元对c1。的去除基本没有．40-∞∞加∞∞鲫伯∞∞∞旨}加mO—J／丑县靼酶撼 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文效果，Cl‘的去除主要是依靠RO处理单元，整套系统出水的Cl一含量比较稳定，cl。可以完全去除，试验的lO天中有7天出水C1"检测不到。4．3．4SS的去除效果及分析各单元SS的去除效果见图4．5。120100—80≤560迥器4020Ol2345678910运行时间(天)图4-5各处理单元ss随时间变化曲线从图4-5可以看出，SS进水值在22～103mg／L之间浮动时，出水在1--4mg]L之间变化。各处理单元对ss均有较好的去除效果，其中CMF处理单元去除效果比较高，系统可以满足锅炉水回用的要求。污水中的悬浮物对于反渗透膜有较大的危害，会沉积在反渗透膜的表面，对反渗透膜造成污染，降低膜通量，降低反渗透装置的处理效果。而从图中可以看出，对于悬浮物，CMF装置有较好的去除效果，所以利用CMF装置作为RO装置的预处理很有必要。4．3．5电导率的去除效果及分析各单元电导率的去除效果见图4．6。电导率是衡量水中离子含量的一个重要指标，从图4-6可以看出，系统对 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文电导率的去除具有较高效果，进水电导率值在917---1123p,s／cm之间浮动时，出水稳定在50Its／cm之下。各处理单元中CMF处理单元和活性炭处理单元对电导率的去除基本没有作用，对电导率去除主要是RO处理单元在起作用。从图中可以看到实验进水的电导率波动较大，但经过反渗透装置处理后出水电导率含量比较平稳，出水电导率含量变化曲线基本呈水平直线状。童之3褂曲删12345678910运行时间(天)图4缶各处理单元电导率随时间变化曲线4．3．6矿物油的去除效果及分析各单元矿物油的去除效果见图4．7。由于实验装置的进水是经过二级生化处理后的，污水中的矿物油已经大部分被去除，实验进水中的矿物油含量就已经较低，在1．64~7．62mg／L之间浮动。从图4．7可以看出，CMF处理单元和活性炭处理单元对矿物油的去除具有较好效果，尤其是CMF处理单元的去除效果明显。但通过实验过程来看，对膜系统必须及时进行反清洗，第4天数据采样时间正好在CMF装置进行反清洗之前，从图中就可以看出在那个时间CMF处理单元的去除效果就有所降低。RO处理单元对矿物油的去除效果不明显，但整个系统的矿物油出水含量比较稳定，保持在2mg／L之下。．42．蜘咖啪咖鼢枷狮。 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文108一毫68羹ab2O2345678运行时间(天)图4．7各处理单元矿物油随时间变化曲线4．3．7硫化物的去除效果及分析各单元硫化物的去除效果见图4．8。0．140．120．1窖0．08嚣0．06增0040．02O2345678运行时间(天)图4-8各处理单元硫化物随时间变化曲线从图4-8可以看出，硫化物进水值在0．0231～0．1llmg／L之间浮动时，出水．43． 哈尔滨工业火学工程硕士学位论文在肛O．00349mg／L之间变化。其中CMF处理单元对硫化物的去除效果比较高，经过CMF单元处理后水中的硫化物含量就已经在0．02mg／L以下，再经过活性炭吸附过滤和RO处理后，水中的硫化物含量进一步降低，出水的硫化物含量变化曲线有多点己经几乎与坐标轴相交。4．3．8总硬度的去除效果及分析各单元总硬度的去除效果见图4．9。总硬度是对锅炉用水有很大影响的一项指标，许多污水深度处理装置都是因为总硬度的处理不过关造成回用水达不到锅炉补水的标准。从图4—9可以看出，实验装置中CMF处理单元和活性炭处理单元对总硬度的去除效果不高，总硬度的去除主要是依靠RO处理单元，总硬度进水在107～140mg／L之间变化时，系统出水的总硬度可以达到啦!4．4mg／L之间，不但去除效果较高，而且去除效果比较稳定。123456789】0运行时间(天)图4-9各处理单元总硬度随时间变化曲线4．3．9pH值的变化特征各单元pH值的变化特征见图4．10。*44．∞们加∞印∞们加0—1／旨一世瞪蹿 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文10-5109—59趔8。5毫87·576．5】2345678910运行时间(天)图4．10各处理单元pH值随时间变化曲线从图4．10可见，原水的pH数值较高，最低为7．7，最高达N9．76。由于系统对离子具有较好的去除效果，出水的pH值更平稳，出水的pH值在7．0～8．0之间，系统@RO处理单元对pH值的影响较大。锅炉补水对水的pH值要求较严格，在工程设计中应该考虑在RO处理单元之前增加酸碱调节系统对系统出水的pH值进行调整。4．3．10各处理单元的各种污染物去除率对比各处理单元的各种污染物去除率见图4．11、图4-12。可以看到，除了矿物油的去除率只有60．51％外，系统对其他污染物的去除率都在90％以上，尤其是RO处理单元对氨氮、cl离子、电导率和总硬度等离子类物质具有极强的处理效果。从各处理单元中各种污染物的去除率对比可以看到，对于矿物油、ss和COD活性炭处理单元和CMF处理单元有一定的去除效果，但对于氨氮、c1离子、电导率和总硬度则没有太大的作用。RO处理单元对不管是离子物质还是胶体和固体物质都有较好的去除作用，但我们都知道，胶体和固体物质在反渗透膜表面容易产生沉积，造成污染，所以必须在反渗透之前将这些物质尽可能地过滤掉，使反渗透系统主要应用在氨 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文氮和离子物质的去除上，这样才能使整个系统起到较好的处理效果。cMF出水活性炭出水RO出水总去除率处理单元图4．11各处理单元COD、氮氮、矿物油和硫化物去除率对比cMF出水活性炭出水RO出水总去除率处理单元图4一12各处理单元总硬度、Cl’、Ss和电导率去除率对比4．5实验运行情况经过10天连续运行实验，我们总结出以下几点注意事项：CMF连续运行．．46．∞∞∞∞如鲫∞如∞加m0女瓣逝讯m∞∞∞∞∞的如∞加加0#料逝悄 40分钟，气水冲洗60秒，水单独反洗40秒：一级RO连续运行8小时，浓水阀全开一次对膜进行物理冲洗；每天反渗透系统开机、关机也应保证浓水阀全开进行物理冲冼。雨广——百丽r二二二垂匦匾二】巫歪1pH值5．uo～～2石油类(m㈣0‘34兰3CODtM．，)(mg／L)001．66荔4BOD57mgrL)“‘”o、‘5氨氮(m朗01．25≤26硫化物(mg／L)O7。悬浮物(mg几)2,2≤58总氰化物(mg，L)009挥发酚(rag／L)07．13钙离裂嚣钙计，㈣，们‰：嚣14总铁离子(mg／L)u．u”“～。15，盒熙物㈣’二’<<10155016滔譬罂型物革(rag／L)一4谳17詈鬟“(rasg／cm、／L)42<。一20”018电导率(肚m)⋯zz苎翟塑(⋯mg／L)二蒜通过表4．1中所列水质全分析数据平均值与锅j；户补水水厌栎7匪划儿叫队倡．47． 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文出，实验装置出水各项水质指标除pH值之外都能够满足锅炉补水水质标准。pH值超标问题在工程实际设计和实施过程中可以通过在RO系统之前增加酸碱调节系统对系统出水的pH值进行调整，满足锅炉补水水质要求。4．7本章小结通过CMF+RO双膜工艺以常规二级生化处理出水为水源进行污水深度处理实验研究，通过对各种实验运行参数的分析研究、比较，得出以下结论：(1)从实验数据可以看出，以炼油厂二级生化处理并经过混凝、反应、沉淀后的污水为水源，经过双膜工艺深度处理后的出水完全可以达到新鲜水水质标准。(2)经过10天连续运转实验可知，出水水量和出水水质没有变化，如果长时间连续运行(理论分析6个月左右)，产水水量发生下降趋势，但当出水水量下降10．15％时，对设备进行化学清洗后，水通量是可以恢复到起始水通量水平：所有设备出水水质保持衡定，未有变化。(3)经过lO天连续运转实验可知，双膜工艺完全可以应用于炼油污水深度处理回用于锅炉补水。(4)反渗透膜对污水中的COD、氨氮、盐类离子和无机物具有很强的去除效果，如果回用水要作为锅炉补水这样的高标准水源，必须在系统中应用反渗透膜。(5)随着国内水资源的不断匮乏，该工艺在水资源再生领域有着非常广阔的前景。．48． 哈尔滨__J=业大学工程硕士学位论文第5章双膜法炼油污水深度处理工程设计一个成功的污水处理与回用项目，不但需要选择可靠的技术，还需要根据所加工的污水性质、工艺过程、环境管理方法及水污染过程的具体情况，准确地把握水质，优化系统划分，选择可靠的设备。下面是双膜法炼油污水深度处理回用与锅炉水的工程设计。5．1设计任务和原则工程设计系统进出水水质标准见表5—1。本工程位于某炼油厂供排水车间，工程设计系统进水量130rn3／h，设计系统产水量不小于80m3／h。设计迸水即二沉池出水首先提升至污水回用一期工程的混凝沉淀池，通过加药絮凝沉淀去除部分有机物和悬浮物，再经微絮凝过滤迸一步去除水中有机物和悬浮物，然后经连续微滤(CMF)通过微孔截留作用去除更多的有机物和悬浮物，之后进入活性炭过滤器，通过活性炭吸附作用去除部分有机物和色度及sS，再通过RO膜去除水中剩余的有机物、悬浮物和氨氮等无机盐，RO出水达到锅炉用水要求供至锅炉新鲜水罐[28,61,88J。企业自动化水平是企业现代化的重要标志，装置的测量及控制系统的设计必须符合工艺过程的要求，保证水处理系统安全稳定运行，降低能耗，提高系统的产水率。依据水处理系统的规模、工艺流程特点及操作要求，结合本行业计算机应用的成功经验，并考虑国内外新型仪表的发展和实际应用，设置了较完善的检测、自动控制系统及必要的信号联锁保护系统，确定采用PLC系统对系统过程进行监控。5．2设计流程的确定结合实际情况、来水水质和出水要求、中试结果、技术设备及在类似工程中的经验，确定本工程工艺流程见图5．1。．．49． 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文表5-1设计系统进出水水质标准常规生化处理出水首先提升至污水回用一期工程的混凝沉淀池，通过加药絮凝沉淀去除部分有机物和悬浮物，再经微絮凝过滤进一步去除水中有机物和悬浮物，然后经连续微滤(cMF)通过微孔截留作用去除更多的有机物和悬浮物，之后进入活性炭过滤器，通过活性炭吸附作用去除部分有机物和色度及ss，由于锅炉用水要求pH值6．5～7．5之间，在活性炭出水投加酸碱调节pH值6．5～7．5之间，为防止RO膜表面结垢，投加阻垢剂后进入保安过滤器，保安过滤器出水经高压泵加压后进入RO膜，通过RO膜去除水中剩余的有机物、悬浮物和氨氮等无机盐，RO出水达到锅炉用水要求供至锅炉新鲜水罐。高效流砂过滤器产生的洗砂废水和活性炭过滤器反冲洗水中悬浮物和COD．50． 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文含量较高、水量不大，可以通过混凝沉淀(气浮)、生化的方法去除，考虑污水处理系统还有这部分余量，所以本工程采用回至浮选进水前端均质池的方案。二沉池出水集水池加药混凝池h0排泥H沉淀池+清水池加药提奇泵反应池浓水及反洗水0流沙过滤器0砂滤水池消毒剂f增枣泵·iCMF士微滤水池l化学清洗系统l⋯：兰兰⋯硒伍灰赳碍莆阻垢剂I山酸、碱保安过滤器高虚泵-1Io系统}—一浓水回污水处理●供锅炉新鲜水罐图5-1回用装置工艺流程图连续微滤(cMF)产生的浓水和反洗水中悬浮物和COD含量不高、水量较大 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文可以回至混凝池重新处理回用。在常规生化处理出水各项指标都达到最高值时，RO膜产生的浓水中COD、ss不超标，BOD稍微超标，氨氮的浓度较高，当常规生化处理出水各项指标都在正常值时，RO膜产生的浓水中只有氨氮的浓度超标。浓水去向建议：(1)回至污水处理场浮选进水。(2)如果气提有这部分余量，回至气提进水。(3)从正常情况物料平衡图中可以看出，浓水CODcr、BOD不超标，只是氨氮值超标，最新提供的生化出水的水质中氨氮正常值为30mg／L，按此数据计算，浓水中氨氮最高值为90mg／L，如果其它排水量(氨氮小于30mg／L)超过80m3m，浓水可以和这部分水混合直排。从最新提供的生化出水的水质指标中可以看出，浓水的BOD／COD达到了O．5以上，可以进行生化，并且目前l号曝气池还没有开，常规生化处理还有一定的处理潜力，通过浮选和生化，可以将这部分新增加的污染物大部分消化掉，但经过长时间循环，有可能会在系统内积累大量的难降解的有机物和氨氮的累计，这时可将回用水系统暂时停运，在不超标的情况下通过直排将系统内的污水全部排掉，再恢复回用水系统的运行。系统长时间运行，连续微滤膜(CMF)和RO膜会被有机物污染，当进出水压差超过设计值或产水量和脱盐率降低时，需要对膜进行化学清洗恢复通量，清洗剂主要为柠檬酸、氢氧化钠、次氯酸钠现场稀释至所需的浓度即可。5．3设计装置处理单元描述和设备选择本系统主要有四部分构成：原水的预处理；连续微滤膜(cMF)系统；活性炭吸附过滤；反渗透(Ro)系统。5．3．1原水预处理系统预处理系统采用加药、混凝沉淀和微絮凝过滤的方法【28$71。5．3．¨混凝沉淀混凝沉淀利用原污水回用一期工程的混凝沉淀设施，混凝池为折板反应池，共分为36格，单格尺寸为660x660x4000mm，有效容积为63m3，ll，-52． 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文规范规定反应时间宜为p15分钟，当反应时间为12分钟时，可处理水量为320m3／h。沉淀池为斜板沉淀池，沉淀面积为90In2，规范规定表面负荷一般采用9~1lm3／m2h，当表面负荷为3．5m3／m2h时，处理水量为320m3／h。目前，混凝沉淀进水由两台潜水提升泵提升，流量为325rn‰，可满足一、二期的用水量要求，建议在仓库中备用一台潜水泵。5．3．1，2徽絮凝过滤混凝沉淀出水中还含有一定量的悬浮物及未脱稳的胶体物质，这类物质如果不进一步进行处理，会对后续处理单元的CMF系统造成损伤，降低微滤膜的使用寿命和缩短清洗周期，对这类物质的去除首先必须对胶体类物质及小分子悬浮物进行脱稳，使其由小分子絮凝形成大分子物质，该种污水经过加药、混合絮凝后可实现胶体类物质及小分子悬浮物脱稳过程，药品主要加混凝剂(聚合氯化铝)，污水在进入过滤器之前投加絮凝剂并经反应池絮凝，过滤选用高效流砂过滤器，高效流砂过滤器是传统固定床过滤系统的替代产品，可应用于给水处理、污水处理、污水的深度处理和回用处理。系统采用升流式流动床过滤原理和单一均质滤料，过滤与洗砂同时进行，能够24小时连续自动运行，无需停机反冲洗，巧妙的提砂和洗砂结构代替了传统大功率反冲洗系统，能耗极低。系统无需维护和看管，管理简便，高效流砂过滤器主要是滤除较大的颗粒物及脱稳后的胶体类物质，保护微滤膜，不至于发生物理损伤，同时也可以延长微滤膜的反洗周期，从而延长微滤膜的使用寿命。它具有以下特点：(1)24小时连续运行，无需停机反冲洗及相应设备；(2)系统结构及配置简单，设计、安装方便；(3)可实现无人操作，维护工作极少；(4)均质滤料，过滤效果稳定良好。工程设钢制防腐网格反应池一台2000X7500mm，絮凝反应时间8分钟。设置一台型号为8DR·15混凝剂投加系统，含1个O～50L／h美国米顿罗防爆加药计量泵，一个l000升UPVC药箱(含1个500升溶药箱及1个500升加药箱)。过滤器采用可实现全自动过滤、自动清洗的最新产品——高效流砂过滤器，选用三套，每套处理能力为55m3／h。高效流砂过滤器洗砂废水排至污水处理场重新处理。一53． 堕玺鎏三些盔兰三堡堡圭兰堡笙苎5．3．2连续微滤膜(CMF)系统膜分离过程在常温下进行，无相变，不产生二次污染，是一种高效节能型分离净化技术，采用膜技术的优点之一是可将回收水再利用。其结果是可以大幅度的减少工业污水的排放量，甚至达到零排放。尤其对于中空纤维膜而言，由于其高装填密度和易于在线反洗，在环保领域更具应用潜力。中空纤维滤膜的分离机理是筛孔分离机理，在管壁上有数十纳米至数百纳米的贯通孔，在压力驱动下，尺寸小于膜分离孔径的分子或粒子，可穿过纤维壁，而尺寸大于膜分离孔径的分子或粒子则被纤维壁所截留，从而实现大小粒子的分离。自20世纪90年代初开始，在国外应用于污水处理工程，并可作为反渗透工艺的预处理，大大促进了污水处理行业的发展。由于其技术方面的优越性，短短十年，已成为污水处理方面的主流工艺技术，在美国、日本、欧洲、新加坡、澳大利亚等国已有众多污水处理厂应用此项技术用于处理地表水、受污染的地下水、污水经二级处理后出水的深度处理和海水淡化、苦咸水淡化等领域。中空纤维膜连续微滤系统(CMr)是以外压／内压中空纤维滤膜为中心处理单元，配以特殊设计的工艺管路、阀门、自清洗单元、加药单元和自控单元等，构成的膜自动过滤与在线清洗操作系统[63,s7,别。本工程采用诺为安全环境技术(广州)有限公司的MOD4D型微滤膜柱72根，分四套，每套18根。每套产水量为34m3／h，操作压力O．02．0．2MPa，本工程连续微滤膜系统回收率采用95％。每组按设定的工作周期制水，时间通常在20～40分钟之间。工作周期结束后，膜组自动进入反洗状态，以恢复膜的通量。反洗时间在1~3．0分钟，反洗时分组进行，反洗结束后自动转入制水状态，这样不但能减少泵的尺寸，也避免了对产水量的过大冲击。反洗时其它三组系统连续制水。膜件在工作一定时间后，由于物理及化学的污染等原因，靠反洗不能使膜通量完全恢复，此时需要进行化学清洗，化学清洗周期大约6～8周，化学药品循环清洗，每种化学药品的循环清洗时间在60--00分钟。化学清洗采用手动启停自动运行的方式。常用的化学清洗荆为氯化氢、氢氧化钠和次氯酸钠及附加其它化学药品(根据污染物的不同、清洗剂配方不同，ST程承包方提供配方)。连续微滤膜系统排出浓水和反洗水回至混凝沉淀之前。-54- 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文设置一台型号为SDRl5次氯酸钠加药系统，含1个0～50L／h美国米顿罗防爆加药计量泵，一个500升PE加药箱。5．313活性炭吸附过滤系统活性炭滤器用于吸附原水中的余氯、有机物、部分色素和有害物质，降低COD含量。活性炭广泛应用于生活用水及电子、食品工业、化工等工业用水的净化，由于活性炭的比表面积很大，其表面布满了平均为20～30埃的微孔，因此，活性炭具有很高的吸附能力。此外，活性炭表面有大量的羟基和羧基等官能团，可以对各种性质的有机物质进行化学吸附，以及静电引力作用，因此，活性炭能去除水中对阴离子交换剂有害的腐殖酸、富维酸、木质磺酸等有机物质，还可去除象余氯一类对RO膜有害物质，从而提高了RO膜的寿命及除盐水处理能力。通常能够去除63％～86％胶体物质。50％左右的铁，以及47—60％的有机物质。本系统设置二台直径为3000mm的立式过滤器，过滤器内填精制活性炭，在难常工作情况对，流速10m／hr，滤层高度一般为2000mm，单台最大处理水量为70m3m。配置气动阀门。5．3．4反渗透限o)系统5．3，4．1反渗透RO装置反渗透装置是该项目预脱盐的心脏部分，经反渗透处理的水能去除绝大部分无机盐、有机物、微生物及细菌等。设计的合理与否直接关系到项目的投资费用。整个系统运行经济合理，使用寿命长，操作可靠简便。一级反渗透系统分两套装置，每套装置膜组件为52个，选用的反渗透膜组件为美国DOW的BW30．365FR，膜壳选用4芯装的8040-4，每只膜壳中装4只膜组件，排列组合方式为7：4：2，单只膜的回收率为15％，8只膜串联在一起运行，最大回收率可达到75％，但考虑到污水对膜组件的污染较为严重，为了保证RO系统能长期稳定运行，保证3～5年更换一次膜组件，根据进水水质实际情况，并结合以往同类工程经验，选择RO系统回收率为66．7％。每套反渗一55． 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文透装置安装在一个机架上，并配置控制系统，组合排列形式为一级三段【83，”】。当反渗透装置进水量为60m3／h、水温25℃，TDS为650mg／1左右，SDI<5，余氯