摘要：含油污水由各裝置排出的含油污水、廠區(qū)生活污水、循環(huán)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(chǎn)、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(huán)水場旁濾罐反洗水、煤制氫裝置低溫甲醇洗污水及廠區(qū)生活污水，還包括自備電站所排的低濃度生產(chǎn)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(yè)水管理制度中推薦回用作循環(huán)冷卻系統(tǒng)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(qū)建成的第一條年產(chǎn)成品油100萬噸的煤制油生產(chǎn)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(jīng)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(guī)模及進出水水質
　　2.1設計規(guī)模
　　本工程設計規(guī)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(qū)生活污水、循環(huán)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(chǎn)、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(shù)據(jù)如表1所示：
　　表1含油污水的水質參數(shù)
　　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(fā)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(jīng)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(huán)水補充水。
　　污水設計出水水質標準根據(jù)《中國石油化工集團公司暨股份公司工業(yè)水管理制度中推薦回用作循環(huán)冷卻系統(tǒng)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(huán)水系統(tǒng)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(shù)值均不高，必須保證經(jīng)處理后能夠達到污水回用于循環(huán)水指標。根據(jù)現(xiàn)有煉油廠污水處理場的運行數(shù)據(jù)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(jīng)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(wěn)定。
　　系統(tǒng)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(jīng)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(jié)罐，以保證后續(xù)處理水量、水質的穩(wěn)定，防止產(chǎn)生大的沖擊。含油污水調節(jié)罐出口增加調節(jié)閥，以保證生化系統(tǒng)進水的穩(wěn)定。調節(jié)罐內設有旋流分離收油器，對含油污水進行初步隔油。調節(jié)罐出水自流至油水分離器。考慮到現(xiàn)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(jù)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(jù)油料位探測儀監(jiān)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(wěn)凝聚，去除污水中的乳化油和細分散油。含油污水經(jīng)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(tǒng)的生活污水經(jīng)過機械隔柵后自流至污水處理場內生活污水吸水池，經(jīng)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(qū)，然后再進入好氧區(qū)，在好氧區(qū)出口，含有硝酸鹽的混合液部分循環(huán)被送至缺氧區(qū)入口。借助原水中被同化的碳，在缺氧池中對循環(huán)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(jù)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(jīng)泵提升至二級生化池（BAF）。兩組五級并聯(lián)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(wǎng)，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(xiàn)場PLC控制。可通過設定迸出口壓差或時間周期實現(xiàn)自動反沖洗。
　　經(jīng)過濾器處理后的出水投加二氧化氮，消毒滅菌后作為循環(huán)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(fā)處理。
　　3.3主要設計參數(shù)
　　1) 含油污水吸水池：
　　規(guī)格：6000×4000×8000mm，容積按一期水量考慮。
　　2) 含油污水調節(jié)罐：
　　規(guī)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(huán)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(guī)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(guī)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(guī)格：4000×8000×8000mm，容積按一期水量考慮。
　　8) A/O生化池：規(guī)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(guī)格為：35000×6000×6500mm，四廊道串聯(lián)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(guī)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(guī)模按一期水量考慮
　　規(guī)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(guī)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(lián)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(guī)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(shù)：
　　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(guī)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(guī)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(fā)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(jié)罐，用來均衡調節(jié)水量、水質和水溫等的變化，降低來水不均勻性對后續(xù)處理設施的沖擊。調節(jié)罐出水設置調節(jié)閥，保證出水水量穩(wěn)定，減少對后續(xù)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(jié)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(fā)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(jù)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(tǒng)，包括干粉自動吸入系統(tǒng)、干粉投加機、混合裝置及加藥泵自動變頻控制，可根據(jù)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(shù)。
　　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(yè)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(yè)用水與廢水,2009Vol.40No.5P.80-82