干貨！石化廢水處理工藝的分析

石化廢水是指石油化工廠排放的廢水。廢水量大，除生產(chǎn)廢水外，還有冷卻水和其他水；廢水成分復(fù)雜，由于石化產(chǎn)品多，反應(yīng)過程和單元操作復(fù)雜，廢水性質(zhì)復(fù)雜多變。該廢水含有高含量的有機物，尤其是碳氫化合物及其衍生物，并含有多種重金屬。在加快石化工業(yè)發(fā)展的過程中，必須高度重視污染防治，這對石化工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

石化廢水的組成和來源

石化廢水中污染物種類繁多，導(dǎo)致污染成分豐富。根據(jù)不完全檢測，可以知道石化廢水中有油、硫、酚、氰化物、COD、多環(huán)芳烴、芳香胺和雜環(huán)化合物。

1.含油廢水

主要來源:在工藝過程中產(chǎn)生的冷凝水、中水、生成水、洗油水、油船壓載水、循環(huán)冷卻水、油氣冷凝水、焦化除焦廢水和被油污染的地表水。

2.含酚廢水

主要來源:常減壓延遲焦化、催化裂化和苯酚丙酮、間甲酚、雙酚a等生產(chǎn)裝置。

3.含硫廢水

主要來源:煉油廠二次加工裝置、分離罐排水、油氣冷凝分離聯(lián)合裝置、水和芳烴。

4.氰化物廢水

主要來源:丙烯腈裝置、腈綸裝置聚合車間、紡絲車間和回收車間、丁腈橡膠裝置的排水。

5.含醛廢水

主要來源:乙醛裝置、維尼綸拉絲裝置、醋酸乙烯裝置、甲醛裝置等。

6.含苯廢水

主要來源:苯廠、苯乙烯廠、聚苯乙烯廠、乙苯廠、烷基苯廠和乙烯廠的裂解急冷水洗滌廢水。

7.含酸和堿的廢水

主要來源:煉油廠和石油化工廠的洗滌水、成品罐的切割水、鍋爐水處理排水和酸堿汞室的排放水。

石化廢水的危害

石化廢水中含有大量有毒有害物質(zhì)，特別是其中的一些成分能與土壤中的磷、氮元素緊密結(jié)合，導(dǎo)致土壤中磷、氮元素嚴重不足，從而對植物的正常生長造成嚴重的不利影響。石化廢水還含有大量的重金屬元素，如砷、鉻、鎳、鈹?shù)?。水一旦進入人體，會大大增加癌癥的發(fā)病率，對人的健康產(chǎn)生非常嚴重的影響。沒有處理石化廢水排入河道，水中的含氧量會大大降低，對水中動植物的正常生長發(fā)育產(chǎn)生不利影響。而且水中的微生物在降解石化廢水中的有機物時，會大量消耗水中的溶解氧，從而破壞水中的溶解氧平衡，不利于動植物的長期發(fā)展。

石化廢水處理工藝

目前石化、煉油廢水處理工藝根據(jù)/[K31/]原理可分為物理處理、化學(xué)處理和生化處理。

一.物理方法

物理處理法是通過物理作用分離回收廢水中不溶性懸浮污染物(包括油膜和油珠)。常用的方法有油分離、氣浮和超濾。

1.油分離罐

隔油池是石化廢水中常見的處理工藝裝置。根據(jù)沸水中懸浮物相對密度與水不同的特點，去除懸浮物。

這種方法只能去除以較大顆粒為主的水滴或油滴處理，成本低但效率一般。

臥式隔油池和斜板隔油池在我國應(yīng)用廣泛。

2.充氣浮選

氣浮:利用高度分散的微小氣泡作為載體，粘附廢水中的懸浮固體，使其在氣泡升至水面時被去除。其處理對象為乳化油和疏水性細固體懸浮物。

化學(xué)藥劑浮選法:在廢水中加入化學(xué)藥劑，選擇性地將親水性污染物轉(zhuǎn)化為疏水性污染物，然后通過氣浮去除。

在石化廢水處理中，隔油絮凝后往往設(shè)置氣浮，應(yīng)用廣泛。

3.吸附法

吸附是利用固體物質(zhì)的多孔性，使廢水中的污染物附著在其表面并將其去除的方法。常用的吸附劑是活性炭，能有效去除廢水的色度、異味和COD，但處理成本較高，容易造成二次污染。在石化廢水處理中，吸附往往與臭氧氧化或絮凝相結(jié)合。

4.剝離剝離法

通過向廢水中通入載氣，使兩相充分接觸，廢水中的溶解氣體和揮發(fā)性溶質(zhì)通過氣液傳質(zhì)進入氣相，從而去除污染物。

石化廢水中需要汽提和汽提的兩種主要污染物是H2S和氨，主要來源于脫硫、脫氮和加氫過程中破壞的有機氮和有機硫組分處理。

這種方法也能去除苯酚，但效率低于硫和氮。

5.薄膜分離

膜分離是以功能膜為分離介質(zhì)，實現(xiàn)液體或氣體的高度分離和凈化的現(xiàn)代高新技術(shù)，主要包括反滲透、納濾、超濾和微濾。能有效去除廢水的色度和異味，去除多種離子、有機物和微生物。與現(xiàn)有的分離過程相比，膜分離過程在液體凈化、濃縮和分離領(lǐng)域具有獨特的優(yōu)勢。大多數(shù)膜分離過程沒有相變，并且在室溫下操作。并且流程簡單，出水水質(zhì)穩(wěn)定可靠，占地面積小，操作全自動化。號稱“21世紀水處理技術(shù)”，但需要的投資大，需要的污水處理量小。

二。化學(xué)方法

在污水中加入某種化學(xué)物質(zhì)，通過化學(xué)反應(yīng)將污水中的污染物分離回收。常用的方法有混凝、氧化和電解等。

1.化學(xué)凝聚法

絮凝是在廢水中加入某種絮凝劑，使難沉淀的膠體懸浮顆?；蛉榛廴疚锸シ€(wěn)定性，在相互碰撞作用下，聚集、聚合或重疊形成較大顆?；蛐躞w，使污染物更容易下沉或上浮而被去除的方法?？扇コ腆w懸浮物、膠體、可溶性重金屬鹽、有機物、油和顏色等。混凝處理受廢水的pH值、堿度、污染物數(shù)量、顆粒大小、溫度和攪拌的影響。

在石化廢水處理中，絮凝通常與氣浮或沉淀相結(jié)合，用于生化處理的前置處理或深度處理。

2.電解法

基本原理是在電流的作用下，陽極表面生成具有強氧化性的羥基自由基，將難降解有機物氧化成CO2和H2O。該方法具有氧化能力強、操作簡單、易于控制、無二次污染等優(yōu)點，越來越廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)廢水處理。

利用這種反應(yīng)，污染成分可以生成不溶于水的沉淀物，或者生成的氣體從水中溢出，從而使廢水得到凈化。

3.氧化法

氧化法是通過廢水中的污染物與氧氣發(fā)生反應(yīng)來實現(xiàn)處理石化廢水。其中光催化氧化是目前比較新的處理技術(shù)。通過使用半導(dǎo)體材料作為催化劑，污染物在光照條件下被氧氣氧化還原，然后被有效去除。

三。生物方法和組合工藝

生物法是通過微生物代謝將廢水中的有機污染物以溶液、膠體和微懸浮體的形式轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定無害的物質(zhì)，可分為好氧處理法和厭氧處理法及其各種組合工藝。

1.厭氧生物處理

化工廢水COD高，可生化性差。為了提高后續(xù)處理的可生化性，通常先進行厭氧預(yù)處理處理。厭氧處理具有污泥產(chǎn)量小、運行費用低、生產(chǎn)率高、操作簡單等優(yōu)點，缺點是啟動時間長、運行不穩(wěn)定。

A.升流式厭氧污泥床

升流式厭氧污泥床(UASB)反應(yīng)器具有污泥濃度高、有機負荷高、水力停留時間短、運行費用低、操作簡單等特點。但反應(yīng)器啟動時間長，對顆粒污泥培養(yǎng)條件要求嚴格，常用于高濃度有機廢水處理。

B.厭氧附著膜膨脹床

厭氧附著膜膨脹床反應(yīng)器是一種新型高效厭氧消化裝置。其床層以一定的膨脹率(10% ~ 20%)運行，改善了反應(yīng)器內(nèi)的傳質(zhì)條件。并且載體的粒徑較小，可以為微生物的附著和生長提供巨大的表面積，使反應(yīng)器內(nèi)保持較高的微生物濃度?？疾炝瞬煌瑴囟群退νＡ魰r間下的運行特性。結(jié)果表明處理石化廢水具有良好的處理效果。在一定溫度范圍內(nèi)，提高溫度可以提高反應(yīng)器的有機負荷和去除效果。

C.厭氧固定膜反應(yīng)器

厭氧固定膜反應(yīng)器裝有固定填料，可以截留和附著大量厭氧微生物。在固定填料的作用下，進水中的有機物轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳，可以去除。具有微生物停留時間長、抗沖擊負荷能力強、操作管理方便等優(yōu)點。

2.好氧生物處理

在石化廢水處理中，好氧處理方法較多，但單獨使用好氧生物處理的很少，主要是與厭氧處理相結(jié)合。新開發(fā)的有氧處理方法主要有以下五種。

a.SBR工藝

序批式活性污泥法(SBR法)是一種不同于傳統(tǒng)活性污泥法的廢水處理工藝，按照給定的程序在反應(yīng)器中進行充水、反應(yīng)、沉淀、排水和閑置。工藝系統(tǒng)中的好氧和缺氧狀態(tài)通過曝氣和停氣交替進行。在COD降解的同時，氨氮的硝化和反硝化相繼進行，達到同時脫碳和反硝化的目的。SBR工藝具有結(jié)構(gòu)簡單、運行方式靈活、抗沖擊負荷能力強等一系列連續(xù)流系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點。

B.高效好氧生物反應(yīng)器

高效好氧生物反應(yīng)器(HCR)是第三代生物反應(yīng)器，結(jié)合了高速射流曝氣、強化相轉(zhuǎn)移和湍流剪切等技術(shù)，具有深井曝氣和污泥流化床的特點。有學(xué)者將其用于處理石化廢水的中試研究。結(jié)果表明，HCR具有啟動快、氧利用率高、抗沖擊負荷能力強、去除效果穩(wěn)定可靠、BOD去除率達75% ~ 85%等優(yōu)點。但由于HRT較短，氨氮去除率不高，且由于石化廢水的特殊性，反應(yīng)器中的污泥容易出現(xiàn)非絲狀菌膨脹，污泥沉降性能較差。與普通活性污泥法相比，HCR工藝的能耗較高，但在較短的HRT下，BOD去除率較高，適用于預(yù)處理工藝。

C.生物接觸氧化

接觸氧化是在生物濾池基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種生物膜工藝。它兼有生物濾池和活性污泥法的特點。適應(yīng)負荷變化能力強，不發(fā)生污泥膨脹，污泥產(chǎn)量少，占地面積小，模式靈活處理運行管理方便。但負荷不宜過高，要采取防堵沖洗措施，產(chǎn)生大量原生動物(如輪蟲)，容易造成生物膜瞬間脫落，影響出水水質(zhì)。

D.膜生物反應(yīng)器

膜生物反應(yīng)器是將膜分離技術(shù)與生物處理技術(shù)相結(jié)合而發(fā)展起來的一種新型污水 處理裝置。這種處理方法的實質(zhì)是讓細菌和真菌、原生動物和后生動物等微型動物在填料或某些載體上生長繁殖。污水中的有機污染物作為營養(yǎng)物質(zhì)被生物膜上的微生物吸收，污水得到凈化，微生物自身得到增殖。

廣泛用于中水回用和工業(yè)廢水處理。用MBR裝置處理石化廢水，試驗表明BOD、SS、濁度去除率達到98%，COD去除率達到91%，石油類、氨氮、磷的處理效果也優(yōu)于常規(guī)二級污水處理，穩(wěn)定性好。

E.懸浮填料生物反應(yīng)器

懸浮生物反應(yīng)器是一種新型的生物膜反應(yīng)器，其核心是一種能在反應(yīng)器中保持懸浮狀態(tài)的特殊填料。該反應(yīng)器操作簡單，曝氣透水性好，具有碰撞和氣泡切割功能?？梢詮娀⑸?、污染物和溶解氧的傳質(zhì)，提高氧的利用效率，對曝氣和布水無特殊要求。夏四清等人利用其處理石化廢水。試驗結(jié)果表明，懸浮填料生物反應(yīng)器具有較強的充氧能力和抗負荷沖擊能力。當填料投加量為50%時，在與普通曝氣池相同的條件下，反應(yīng)器的充氧能力可提高到無填料反應(yīng)器的兩倍以上，污染物去除效果好，出水水質(zhì)穩(wěn)定。當填料投加量為50%，水力停留時間為8h時，COD、氨氮、濁度和SS的去除率分別為75.0%、85.2%、85.7%和86.2%。多級懸浮填料生物反應(yīng)器處理石化廢水可以進一步提高污染物尤其是氨氮的去除效果。

3.組合工藝

石化廢水具有污染物種類多、生物抑制物質(zhì)多、水質(zhì)復(fù)雜的特點。采用單一的好氧或厭氧處理很難滿足排放要求，厭氧(或缺氧)與好氧工藝處理的組合是有效的，應(yīng)用廣泛。

A.采用A/O工藝 A/O1、O2工藝處理石化廢水新組合，系統(tǒng)由膜缺氧、污泥好氧和膜好氧組成。

B.UASB反應(yīng)器和曝氣池處理石化廢水厭氧-好氧組合工藝運行穩(wěn)定，污染物去除率高。

C.采用HOBAF工藝處理石化廢水結(jié)合水解酸化-好氧生物處理-曝氣生物濾池，處理效率高，出水水質(zhì)好，COD和氨氮的去除率分別為92.8%和73.4%，油

D.采用缺氧-兼氧-好氧二級生物處理工藝處理石化廢水。缺氧采用水解酸化，兼氧采用投加高濃度活性污泥法，好氧采用接觸氧化法。運行效果穩(wěn)定可靠。

總結(jié):

化工廢水成分復(fù)雜，污染物濃度高，難降解，嚴重污染環(huán)境。單處理工藝幾乎不能滿足水質(zhì)排放要求。在實際應(yīng)用中，油分離、氣浮、絮凝、厭氧、好氧、吸附和膜分離等方法被廣泛應(yīng)用，它們的組合是高效實用的。一般采用物化預(yù)處理處理和厭氧+好氧二級處理。如果要再利用，要結(jié)合吸附、膜分離等深度處理。高效、經(jīng)濟、節(jié)能處理技術(shù)的研究和不同工藝有效組合的系統(tǒng)開發(fā)是石化廢水處理技術(shù)研究的主要內(nèi)容和發(fā)展方向。

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