第十八章 石油化工废水处理技术
石油从地下开采出来,经过脱水稳定处理后进入到集输管线,然后输到炼油厂或油库,在厂内再次进行脱水、脱盐处理,当原油中含水量小于或等于0.5%,含盐量小于5000mg/L后,方可进入到常减压装置。在加热炉内将原油加热到350℃以上,然后进行常压蒸馏、减压蒸馏,分割出汽油、煤油、柴油、润滑油馏分,常压重油和减压渣油作为二次加工的原料。为了提高产品质量及原油的综合利用串,在炼油厂还要进行二次加工,主要装置有催化裂化、铂重整、加氢、糠醛精制、聚丙烯、焦化、氧化沥青等多套装置,由于这些装置均采用物理分离和化学反应相结合的方法,生产过程往往是在高温下进行的,这就需要消耗燃料及冷却介质(水)。
在工艺汽提及注水、产品精制水洗水和机泵轴封冷却水等工艺中,水和油品要直接接触,因而产生含油污水,含酚污水等。
炼油厂原油组分复杂.加工装置多,炼油装置大约有20套;生产基本有机原料的装置约有19套;生产三人合成材料(合成树脂、合成纤维、合成橡胶)的装置约有30套。所以石油化工废水与油田废水、生活污水不同,它具有种类多、成分复杂的特点,因而处理时工艺流程长、占地面积较大,设备多、投资较大。
第一节 石油化工生产过程中主要污染源与污染物
要治理省油化工废水,必须首先了解污染源及其产生的污染物,石油化工厂的污染源分布在各生产装置、原油罐区、供排水车间等,以下选择几个主要装置简单介绍它们的工艺及污染源、污染物。
一、常减压蒸馏装置
(1)工艺简介。
①电脱盐:是脱除原油中无视盐和悬浮固体的丁艺,以减轻加工设备的腐蚀和堵塞,避免加热炉管结
焦,同时,在电脱盐工艺中,还能去除部分易使催化剂中毒的砷及其它重金属杂质。
脱盐过程就是在原油中加入破乳剂和水,然后加热到105~149℃,在高压电场作用下,水很快凝聚沉降分离,盐类及有害物质随水排出。
②常减压:本装置一般包括二个部分:初馏、常压蒸馏、减压蒸馏。
为了防止腐蚀.通常在塔顶注氨、碱、缓蚀剂等。
另外,在产品精制时,还要采用碱洗、酸洗、水洗,于是产生了废水、碱渣、酸渣。
本装置废水污染物主要来自常减压蒸馏塔顶油水分离器排水、电脱盐排水、酸碱洗后的水洗水。这些水都是与油品直接接触后的排水,含污染物质较多。
表11—1是常减压装置排出的废水污染物的含量。本装置的废气主要来自三顶(初馏塔顶、常馏塔顶、减压塔顶),由于不凝气均通入加热炉进行燃烧,可回收利用热能,而不再直接排人大气减少了污染。因此,废气主要来自加热炉烟气。
本装置的皮渣主要来源于汽油和柴油碱洗等排出的碱渣。各厂根据自己的情况,利用碱渣可生产环烷酸、粗酚、硫酸钠等。还有的炼油厂采用加大塔顶注氨量代替汽油碱洗,从而减少了碱酒的排放量。
本装置的噪声主要来源于加热炉、机泵电机、空冷器风机等:(2)污染源分布见图11—1c废水污染物数据见表11—1、表11—2。
二、催化裂化装置
(1)工艺简介。催化裂化工艺是将价值较低的重质馏分油,在高温及催化剂作用下,转化为价值较高6t轻质油品及二次加工的化工原料。它能生产高辛烷值汽油,改善柴油的作六烷值,为石油化工提供丰富的原料,同时还能提供大量的民用液化气。
催化裂化原料,通常以重质馏分油为主,近年来已并发了直接用常压重油作为催化裂化的原料。
催化裂化工艺过程—般分为三部分:①反应与再生部分;②分馏部分:③吸收稳定部分。
(2)本装置废水污染源来自催化分馏塔顶油水分离器切水及富气水洗水含有大量的硫化物、挥发酚、氰化物,COD也较高。
催化裂化装置产生的含酚废水约占炼油厂总酚量的一半以上,它们来自催化分馏塔顶池水分离器排水。许多炼油厂每年从该装置排出几十吨粗酚,很有回收价值。
氰化物主要来自分馏塔顶油水分离器切水和富气洗涤水,这两处氰化物排量约占一个惕油厂总量的一半以上。
每加工1t原料油,催化装置大约排出浓度为2000~4000mg/L的COD0.5~1g,一个100×L04t/a的催化装置,1a即排出COD约1000多吨。污染物排出种类和量见表11—3、表11—4,污染源流程图见11—2。
三、催化重整装置废水的组成
催化重整为炼油厂二次加工工艺,根据生产目的不同,可生产芳烃或者生产高辛烷值汽油。
催化重整装置由四部分组成:预处理、重整、芳烃抽提和芳烃分离。
预处理的目的是将原料切割成适合重整要求的馏分,并脱除对催化剂有害的金属和非金属杂质,如砷、铅、铜和硫、氯化合物等。
重整反应器内,在催化剂作用下,使部分环烷烃、烷烃转变成芳烃。重整装置废水污染源数据见表11—5,表11—6。
本装置废水污染源来自项分馏塔顶、蒸发脱水塔、减压塔及苯塔等塔顶切水,主要排至污水系统处理。
四、延迟焦化装置
(1)工艺简介。
焦化是使重质油品加热裂解、聚合变成轻质油、中间馏分油和焦炭的加工过程。焦化产品中不饱和烃含量较多,产品不稳定,需进一步精制。
延迟焦化是将重质油在管式加热炉中,迅速加热并在炉管中注水,形成高流速,使油品在炉管内短时间里达到焦化反应所需要的温度,进入焦炭塔进行焦化反应。反应生成的热焦经过吹汽、冷焦后,用高压水进行除焦作业。冷焦水分别通过隔油、冷却和沉降、过滤后分别回用。
(2)污染源分布流程见图11—3。
(3)废水污染源数据见表11—7,表11—8。
本装置废水污染源主要来自冷焦和水力除焦过程。排出的含油废水大部分循环使用,有少量含油废水
排至含油废水处理场进行处理。另一主要废水污染来自分馏塔顶排出的含硫废水,一般进合硫废水处理装置进行处理。
延迟焦化生产过程中,生产一塔石油焦需要冷焦水1000t左右,除焦水500t左右。冷焦水中含大量污油,而除焦水中含大量焦粉,均不能直接排放,也不能直接循环使用分别处理后再循环使用。确保只有少量污水排山,以减少对环境的污染。
五、加氢精制装厦
(1)工艺简介
加氢精制是各种油品在催化剂的作用下与氢气进行化学反应,脱除油品中的二烯烃、烯烃、硫、氧、氮的化合物及金属杂质等有害组分,提高油品的安定性,改善石油馏分品质的一种先进的加工工艺。加氢精制的原料是各种轻质油品,也可以是重质油品。
原料油和氢气经升温升压到反应条件后进入反应器,通过催化剂床层。在这里.硫、氧、氮和金属化合物等即变为硫化氢、水和氨,而后被去除。二烯烃被饱和,芳烃被加氢。加氢生成油经过换热和冷却,依次进入高、低压分离器,分出含氢气体。然后进人汽提塔,将残留在泊中的气体及轻馏分汽提出来,塔底即为加氢精制成品。精制产品中的硫化氢采用汽提成分馏塔顶注氨取代碱洗、水洗工艺。
(2)废水污染源数据见表11—9.
加氢精制反应过程中生成硫化氢和氨,为防止硫氢化铵在冷却过程中结晶而堵塞工艺管线及设备.需在过程的特定部位注人工艺冲洗水,因而造成大量含疏、氨废水从高、低压分离器排出。
加氢精制是含硫废水的主要来源之一,其中高、低压分离切水含有大量的油、硫、酣和COD。为提高产品质量,有些油品需用碱洗后再水洗,因而产生碱渣。
六、糠醛精制装置
(1)工艺简介。
糠醛精制装置是用糠醛作为溶剂,用常减压装置切割出来的经过(或末经过)酮苯脱蜡的馏分润滑泊及丙烷脱沥青后的残渣润滑油为原料,根据糠醛对润滑油中非理想组分(多环短侧链的芳焊和环烷焊、胶质、硫和氮的化合物等)溶解能力强,而对润滑油的理想组分溶解能力差等特点,将润滑油中非理想组分与理想组分分离,以达到精制润滑油的目的,从而改善润滑油的粘温性、抗氧化安定性和油的色泽等,并可降低酸值和残炭。
本装置分为抽提系统和溶剂回收系统。抽提系统:糠醛和原料油在抽提塔内逆流接触,由于密度不同,糠醛和溶解于糠醛中的非理想组分往下沉降c原料中的理想组分含少量糠醛向上流动,在塔内沉降段分为两相,即抽众液和抽出液,再分别进入溶剂回收系统,从而得到精制的润滑油。
溶剂回收系统:用加热、减压汽提、蒸发的方法,去除油中的糠醛,并循环使用:
(2)废水污染源数据见表11—10。
本装置废水污染源主要是含糠醛废水。来自脱水塔排出的废水,真空泵排水。各炼油厂操作木问,则糠醛损失也有所不向,一般糠醛含量不低于1kg/t原料油。
七、氮化沥霄装置
(1)工艺简介
氧化沥青是用常减压装置来的减压渣油或丙烷脱沥青装置来的半沥青,在一定温度(260~280℃)下.与空气中的氧反应,生成胶质、沥青质的过程,以生产各种道路、建筑、电极沥青。
氧化沥青装置有釜式和塔式两种。塔式生产连续、生产自动化、操作简便。对塔式装置可分原料加热、氧化、成型包装等三个主要过程。原料经加热进入氧化塔,鼓入空气进行氧化。为了取走热量需分层注水,馏出油和气体经冷却回收,沥青则注入水冷槽中进行成型。
(2)废水污染源数据见表11—11。
(3)氧化沥青装置用水经过改革,有以下几个方面(图11—4):
①装置内水的循环。
成型机冷却水、沥青池用水经过设置循环热水的凉水塔,水温下降10℃。沥青的输送采取水冲,避免了用吊车转动沥青,每年可节约电23×104kw·h。
②氧化釜顶水封不用新鲜水。
结合沥青民气的多级分油或干法尾气预处理,水封用水大为减少。
连续塔式氧化沥青装置,空气耗量为300~320m3/t渣油.除利用空气中的部分氧气外,剩余气体随反应分解物质的釜顶排出,是一种乳白色恶奥浓烟,在大气中形成油气溶胶,对人和环境造成严重的危害。
八、乙烯、丙烯装置
(1)工艺简介。
乙烯、丙烯是以轻柴油、石脑油、天然气、炼厂气及油田气等为原料,通过高温裂解与深冷分离而制取。
裂解气深冷分离工艺主要包括两大部分c第一部分为裂解气的预处理,分为裂解气压缩、酸性气体脱除、干燥、炔烃的脱除等步骤。第二部分为裂解气的分离精制。
当然,不同的工艺技术,在裂解炉和废热锅炉结构上有一定差异。在脱除酸性气体和干燥过程的方法选择上也有不同。在分离顺序上,除顺序流程外,还有前脱丙烷流程C2加氢除炔烃,也有前加氢和后加氢之分等。所有这些区别,都是由于在追求乙烯收率高、原料范围广泛、热分布均匀,以降低能源与原料的消耗,最终达到最佳的经济效益。
(2)废水污染源数据见表11—12。
从表11—12中可以看出,乙烯生产装置正常情况下,污染物主要是废水(含酚废水f含硫废水)、废碱液。废气是火炬排放气。这些污染物按现行的工艺是不可避免的。只是日着控制水平的高低,其排放量和
组成有所不同。
九、丙烯腈
(])工艺简介。本装置系用丙烯、氨氧化法(Sohio法)生产丙烯腈,副产氢氰酸、乙腈和硫铵。主反应如下:
本工艺使用了C—41催化剂,选择性好,副反应少,水、电、汽消耗定额低。在废水工程上采取了一些措施,压缩了废水生成量。
国内大多数厂家采用Sohio法生产丙烯腈。上海、抚顺、淄博、大庆等地均有丙烯脂装置。国内生产丙烯脂已有多年经验,但多数装置规模不大,单耗、能耗和“三废”处理成本较高。个别新建丙烯腈生产装置规模较大,使用了较新型的(C—49)催化剂,工艺比较先进,“三废”处理成本也低。
(2)废水污染源数据(5×104t/a丙烯腈装置)见表11—13。
本装置废水:一是反应系统的硫铵废水,目前采用烷却处理,今后将回收制取固体硫酸铵,这种方法从经济上可能不合算,但从资源综合利用还应考虑。二是回收系统废水,叫—含量较高,高浓度溶液进行燃烧处理后,低浓度废水采用生物处理。
十、聚丙烯腈
(1)工艺简介。丙烯腈聚合工艺分为水相悬浮聚合(二步法)和溶液聚合(一步法)两大类。本装置为硫脂酸钠(NaSCN)一步法工艺。聚丙烯腊是由丙烯腈(AN)、丙烯酸甲酯(MA)、甲基丙烯磺酸钠(MAS)等单体聚合而成。反应式为;
国内除山西榆次化纤厂用二甲亚砜(DMSO)溶剂湿法纺丝外,所有各厂都用NaSCN一步法生产。其它方法目前处于中试阶段。
从环境保护看,采用有机溶剂对设备腐蚀少,回收容易,“三废”量也少,但溶剂泄漏易造成大气污染。
(2)废水污染源数据4.7×104t/a丙烯腈聚合装置)见表11—14。
第二节 石油化工厂废水处理的一般方法及流程
石油化工废水种类繁多.除含油废水采用一般治理方法外,对于特殊废水应有针对性地进行治理。
一、石油化工废水的分类及特点
(1)分类:炼油厂及石油化工厂废水分类见表11—15。
(2)炼油厂废水的特点:
①废水排故量大。例如,炼油厂目前平均每加工Lt原油的废水排放量为0.3~3.5t,石油化丁厂(含化肥厂、化纤厂)日前万元产:值废水排放量平均为150~550t;一座30×104t/a乙烯的工厂,每年废水排放量约900×104t(实际废水量300~1500X104t/a)。每逢生产装置开停工和检修期间,水量变化则更大。
②废水组成复杂。炼油及石油化]废水除含有油、流、酚、氰化物、COD外,还含有多种有机化学产品,如多环芳烃化什物、芳香胺类化合物、杂环化合物等。废水中的主要污染物,一般可概括为烃类和可溶解的有机与天机组分。其中可溶解的无机组分主要是硫化氢、氯化合物及微量的重金属;可溶解的有机组分大多能被微生物所降解,亦有小部分难以生物降解。
废水中所含氮、磷等营养成分扫:往不均衡。
废水水质随加工原油的性质及工艺过程和方法不同而变化很大。正常生产排放的水质与开、停工初期及检修期间排放的水质差别较大。
二、废水治理的依据和基本原则
根据《个国环境与发展十大对策》、《国家环境“九五”计划和2010午远景目标》,我国友环境保护小将重点实施《污染物排放总量控制讨划》棚《跨世纪绿色工程规划》。2010年远景目标及一系列环保法规将是企业治理污染的政策依据;
废水治理的基本原则足:
(1)实施清洁生产的原则,采用先进工艺,变“末端治理”为“全过程控制”,做到减少排污或不排污。
(2)贯彻“总量控制”的原则,所有污染物做到达标排故。
(3)走可持续发展的道路,节约资源,变废为宝;提高水的重复利用率.废水处理后回用。
(4)搞好预处理,在必要时装置应建立隔油回收设备,以保证污水处理场正常运行。
(5)消污分流,合理划分排水系统。
例如高含酚废水经过萃取预脱酚后排人废水系统;高含硫废水经过汽提脱硫或空气氧化脱硫之后排入废水系统;锅炉软化水站的酸碱废水进行酸碱中和处理后排放;机修电镀废水进行六价铬处理后排放;焦化含粉焦废水进行沉淀后回用。
全厂性废水系统主要根据废水水质及处置方法来划分,例如含油废水系统(或工艺废水系统)、含油雨水系统、假定净水系统、生活污水系统等u假定净水是指水质达标、基本上没有被污染的工业废水。含油雨水指的是受油品污染的雨水。合油废水指的是以含油为主,即十含有低浓度酚、硫、氰等污染物的废水。生活污水是指厕所和盥洗间的排水。
实行清污分流的日的是保证不问的污染物质容易处理并便于回收,同时能提高最终处理的效果,减少处理费用。
(6)加强废水的集中处理,确保达标排放在炼油厂和石油化工厂,刘于共性的废水设置集中的废水处理场(厂),往往比分别处理在技术经济上更趋合理。废水通过集中处理,可以确保排放水质符合要求。
(7)制订“和健全管理制度,提高管理水平如果没有先进的管理,即使再好的处理设施也不能发挥作用。为此在炼油厂和石油化工厂应L分重视废水的管理。废水处理装置应和工艺生产装置一样,有一套完整的管理制度,把废水管理的指标纳入:I:艺卡片来考核;向时运用经济手段对污染源及各单元处理实行分级控制管理;井在行政、调度和环保巡检二方面加强监督;使废水管理纳入标准化的生产管理轨道。在条件允许情况下,可采用计算机监控。
三、废水治理流程
(一)废水治理流程的选择
在第一章表1—8,图1—4,图1—5中已介绍过废水处理常用的方法及加工大庆原油和加工胜利油田原油的含油废水的工艺流程。炼油厂含油废水的处理过程由四部份组成:隔油、气浮、生物处理和后处
理(如过滤等),各部分的主要方法及功能见表11—16。
在生物处理中,为了提高COD及NH3-N的去除率,有的炼油厂采用厌氧-好氧相结合的流程,即A-O流程。有的炼油厂还采用SBR或BSBR序批式活性污泥法。
除含油废水处理系统外,假定净水一般直接排放。
未被油污染的雨水通过雨水沟渠排放。含油雨水经隔油后排放。
循环水排污系统:此部分废水可以不经生物处理,只需经隔油、气浮和砂滤或混凝沉淀处理即可排放。如果循环水排污与其它含盐污水合并组成含盐废水泵统,处理流程和含油废水相似,只是处理后的废水只能排放,不能回用。
局部处理系统:如含硫废水汽提,酸碱废水中和等,该系统主要针对某种污染物进行处理,然后排入其它系统。
除了上述废水处理系统外,炼油厂废水处理流程还包括污泥处理和处置及污油的回收。油泥、浮渣和剩余活性污泥一般分别经浓缩、脱水后送综合利用或焚烧;污油一般经加热脱水后回收。
图11—5为某石油化工联合企业废水综合处理流程示意图。
图11—6为某石油化工厂废水及污泥处理流程示意图。
(二)废水处理场(厂)的位置选择及总体布置
炼油厂和石油化工厂废水处理场(厂)的位置选择,通常结合工厂总平面布置和排水工程的总体规划统一确定。一般应符合下列条件;
(1)在工厂所在区域天然水体的下游;在夏季主导风向的下风侧。
(2)在厂区地形的低点,且不易受洪水淹没;排水及交通方便。
(3)与居民区或工厂办公区应有良好的隔离带,留有扩建的可能。废水处理场(厂)的占地应按远期规划一次确定,分期建设。目前国内炼油厂和石油化工厂废水处理场(厂)(废水且在300t41以上的)一般占地面积为2~5hm2左右。
废水处理场(厂)内的总体布置包括平面布置和樊向布置。对于所有的处理设备、构(建)筑物、辅助设施、管道、道路和绿化,设计师首先要有一个总体的统筹考虑,不仅是要考虑工艺设备、管道的布置,同时还包括土建的基础、管沟、管墩、管架的布置.仪表的设置,仪表电缆和动力、照明电缆的布置,变配电设施.采暖通风设施,地面排水设施,供水设施,消防设施以及防雷、防静电设施等的综合考虑。布置应尽量紧凑协调,既要节省基建投资和运行费用,又要方便操作和维护,并且力求美观。
废水处理装置的布置,可按流程或操作单元分区。例如可分为:中和、调节、均质区;隔泊、气浮区;生物处理区;砂滤、活性炭后处理区;污泥处理区;污油回收区。各区的布置要求紧凑,做到塔器共平台,池子共壁.管渠兼设。
为节省能耗,废水处理的高程布置十分重要,一般宜尽量减少提升,按重力流布置。应充分利用地形,保证自流排水顺畅。
管道布置应避免迂回穿梭;宜采用管架敷设,并注意防冻设施。
绿化面积应不小于20%。从环保和卫生的要求出发,所有处理的构筑物宜采取密闭设施,特别是有挥发性污染气体产生的池子,要加盖板,防止空气污染。对于卫生条件较差的岗位,例如污泥贮存他、泥饼缩放场和污泥焚烧装置等,宜尽量布置在废水处理场(厂)的边角隐蔽处,并设置边门,以便污泥、泥饼及灰渣的输送。
第三节 含油废水的处理方法
一、隔油
(一)概述前已述及,隔油是重力分离方法的一种,其原理是在重力作用下,使废水中所含的油及其它悬浮杂质根据不同的相对密度自行分离,相对密度小于1的上浮,相对密度大于1的则下沉。隔油可以使废水中的浮泊和粗分散油与水分离,且回收油品。
油在废水中的上浮速度是隔油池设计的主要依据,一帮可由斯托克斯公式求出:
式中,V1为油粒贮浮速度(cm/s);
水女为废水的容重(g/cm3);油为由泊的容重(g/cm3);μ为废
水绝对粘滞系数(即绝对粘度)(Pa*s);g为重力加速度(cm/s2);d为油粒直径(cm)。
由于此式是在理论上求得的,即在下例四个假定条件下推导而得:(1)进水断面上各点的水流速度相同。(2)油料在上浮过程中(不含其它悬浮物)等速上浮。(3)油粒上升的水平速度等于水流速度。(4)上浮到池面或下沉至池底的颗粒即去除。
实际应用此公式时,尚需作些修改c在实际工程设计中.可取下列修正公式:
式中,V为设计的油颗粒上浮速度(cm/s);VI为按斯托克斯公式求得的油粒亡浮速度理论值(cm/s);β为浑浊水小油品上浮速度降低系数(考虑污水中含悬浮物颗粒时油品浮升速度的影响)(通常采用0.9~0.95);Φ为考虑水流不均匀等因素的修正系数(迈常采用
1.35~1.50);为综合系数(通常取0.6~0.7)。
对于炼油厂废水,上述计算中的油品颗粒的容重一船可采用0.85~0.92g/m3,油品的粒径一般为100~150μm.据国外资料介绍上浮油珠的最小设计粒径可取50~90μm。
从上述斯托克斯定律可以看出:油粒上浮速度主要取决于粒径的大小、油品的相对密度和粘度。当袖粒粒径越大,油品和水的相对密度差越大,污水粘度越小时,则隔油效果越好。
(二)隔油池的构造
国内目前常用的隔油池有下列三种型式:
(1)平流式隔油池(API).其构造如图3—22所示。
(2)斜板隔油池(CPI、PPI),其构造如图3—23所示。
(3)平流加斜板组合式隔油池,其构造如图11—7所示
隔油池的构造特点见表11—17。
平流式隔油池常用的刮油刮泥机见表11—18。隔油池的排污方式见表11—19。斜板隔油池的集油罩及板体清污设施示意见图11—8。
斜板隔油池设置气水搅动设施对板体进行清污是十分必要的。一般先用风吹再用水冲。例如上海炼油厂污水处理场的斜板隔油池设有这种清污设施,先由自备罗茨鼓风机供风搅动,然后再用处理后的污水或新鲜水冲洗保证该池使用效果良好。
(三)隔油池的操作条件、处理效果及技术经济指标
1.平流式隔油地的操作条件
(1)进入污水的pH值应为6.5~8.5。
(2)污水进入隔油池前应避免剧烈搅动。宜自流进入隔油池。需要提升时,宜采用容积式泵,不宜采用离心泵。因为离心泵的搅动不仅使油珠粒径变小,而且使油珠形成水包油的乳化液。据国内研究单位试验表明:经离心泵提升拨动后,直径40μm以下的油珠的数量出34%上升到66%。
(3)平流隔油池应能去除粒径大于或等于150μm的油珠。
(4)污水在隔油池中的停留时间一般为1.5~2h暴雨瞬时停留时间不小于40min。于循环水隔油池和防洪沟系统的雨水阴油池停留时间可取40min~1h。
(5)平流隔油池内的水平流速一般采用2—5mm/s.最大不得超过10mm/s。据国外资料推荐水平流速不应大于t5倍上浮速度。
(6)为了保证较好的水力条件,要求池内有效水深一般不大于2.2m,一般采用1.5~2m,有效水深与池宽之比一般为0.3~0.5。超高不应小于0.4m。有效水深与隔油池有效长度之比一般采取1/10左右。
(7)为了排泥顺畅,排泥阴及排泥管的直径不宜小于Φ200mm,坡度大于或等于1%,并且在排泥管的起始端应设置压力水冲洗设施。
(8)刮油刮泥机的刮板移动速度一般不大于50mm/s。以免搅动造成紊流,影响油水分离
(9)收油宜分间操作。为了收油的方便利减少收油时挟带水量,集油管串联不宜超过4根。
2.斜板隔油他的操作条件
(1)应能去除60μm以上粒径的泊珠。
(2)表面负荷一般为0.6~0.8m3/n2·h,相当于平流隔油池的4—6倍。
(3)污水在斜板间的流速一般为3—7mm/s。通过布水栅的流速一般为10—20mm/s。
(4)污水在斜板体内的停留时间一般为5—10min。
(5)斜板板间水流条件应满足雷诺数小于500,弗洛德数大于10-5。
(6)斜板板体应定期清污,采用气水搅动吹扔时,风压不小于0.025Wa,0.2MPa。
3.操作注意事项
(1)要及时调节进水阀(或闸板)及出水调节堰板,保证各间他处理水量均匀。
(2)要及时收油,一般控制水面油层的厚度不超过30mm。收油时,注意调节集油管的旋转角度或调节水位,让油徐徐流人集油管,防止大量挟水。有的工厂根据经验确定定期收油,一般不超过24h要收一次油。
(3)注意根据各厂的经验确定自己的排泥时间和排泥周期:
4.处理效果及技术经济指标隔油他的处理效果一般决定于下列三个因素:(1)池体构造:(2)操作管理;(3)处理水量及水质。对于同一隔油池,在同样的操作管理水平下,其处理效果主要决定于进水的水量和水质。
由于隔油池的主要功能是占除浮油和粗分散油,对于细分散油(油珠粒径小于50μm)的处理效果则很
差,对于乳化油和溶解油则几乎不能去除。因此以含油量来表示隔油他的处理效果时,与油品在水中存在的状态,即油珠粒径的分布状态有很大的关系,一般当乳化油和溶解油在低浓度(乳化油小于30mg/L,溶解油小于10mg/L)时,隔油池对废水的含油量有明显的去除效果。
据国内一些炼油厂的调查,隔油池的一般处理效果如表LL—20所示;隔油池所能去除的油珠粒径范围如表11—21所示。
隔油他的技术经济指标:按国内目前常用的重力式阴油池、斜板隔池池及进水提升来考虑,基建投资为600~800元/t废水;电耗大约为0.05kw·h/t废水;蒸汽消耗大约为0.7kg/t人废水。
(四)经常出现的问题及对策
在隔油他的操作中,经常出现的问题及对策见表11—22。
二、气浮
(一)概述
由于隔油池只能去除含油废水中的浮油和粗分散油,对于细分散泊、乳化油去除效果很差,所以隔油后进行气浮处理。
气浮法作为一种废水处理技术,对于分离相对密度接近于水的悬浮物质,例如油类、纤维、活性污泥等,特别有效。与传统的沉淀法相比,它可以提高处理效果,大大缩短处理时间。
气浮法的关键是在水中通人或产生大量的微细气泡。气浮过程有下列三个步骤;(1)首先向废水中投加气浮剂(凝聚剂),位细小的油珠及其它微细颗粒凝聚成疏水的絮状物。(2)使废水中产生尽可能多的微细气泡。(3)使气泡与废水充分接触,形成良好的气泡—絮状物的结合体,成功的与水分离。
(二)加压溶气气浮法(W)
1.原理及流程
加压溶气气浮法是用水泵将废水送入溶气罐,加压到0.3~0.55MPa以同时注入主气.使其在压力下溶解于废水;一般溶气时间在1~3mtn。然后废水通过释放器进人气浮池,由于骤然减压,便形成许多微细气泡选出,从而实现上浮分离。
溶气气浮法与其它气浮法相比的主要优点是气泡直径小,一般为30~120μm。因此,在供气量相同的情况下.气泡的总表面积大,吸附能力大;同时气泡上浮的速度慢,与被吸附杂质的接触时间延长;从而提高气浮效果。
加压溶气气浮法的处理流程主要有下列三种:
(1)全部废水加压溶气气浮流程。
(2)部分废水加压溶气气浮流程。这种流程是将一部分废水(例如30%—50%)加压溶气,其余废水直接进气浮分离池的混合室,勺溶气水在混合室内充分混合,然后分离,属气泡接触型的气浮分离。
(3)部分回流出水加压溶气气浮流程,如图11—9所示。
这种流程是将气浮处理后的一部分水(一般为处理量的30%~50%)回流加压溶气;而全部废水经加药絮凝进入气浮池的混合室,在混合室与溶气水充分接触混合,同气泡接触型气浮分离。
几种处理流程的比较见表11—23。
目前常用的是部分回流出水加压溶气气浮流程。根据处理水质的要求也可以采用二级串联气浮。
2.工艺参数及主要设备
(1)凝聚剂的选择及其溶解、投加和混凝。通过大量的试验和生产运行的实践证明,采用气浮法处理含油废水剂的处理结果对比如表11—24所示。
从表11—24可以看出:投加凝聚剂(无机凝聚剂)对分散油的去除率在70%左右;而不投加凝聚剂,分散油的去除率为40%左右。
目前,常用的无机絮凝剂聚合铝,投加量为15—35mg/L。有机高分子絮凝剂为聚丙烯酰胺,投加量为2~5mg/L。废水泥凝视理见第四章。
(2)溶气及主要设备。溶气是溶气气浮法的核心。所谓溶气指的是在一定压力下使水中尽量多地溶入空气。据亨利(Henry)定律:
式中,G为理论溶解空气量(mL空气/L水)5p为镕气罐(管)中的绝对压力(atm);KT为与温度有关的溶解系数。
温度与溶解系数的关系见表11—25。
可见溶解空气量与压力是成正比的,但是压力太高的话,能耗太大。因此核心问题是在选择一定的压力下提高溶气的效率。所谓溶气效率是指在一定压力下实际溶解的空气量与乏论溶解空气量的比值;
式中η为溶气效率;G1为实际溶解空气量;G为理论溶解空气量。
一般溶气压力选择在0.3~0.55MPa,溶气时间为1—3min,溶气效率为60%在溶气压力和时间相同的情况下,应加强气水接触,使溶气效率提高到90%左右。
溶气设备包括废水加压设备,产气设备及把空气充分溶解于水中的设备。
污水加压设备一般选用扬程为40~60m水校的Sh型离心泵,扬量根据处理水量确定。
产气设备一般选用压力为0.5~0.7MPa,风量为溶气水量的5%~8%的空气压缩机;或采用文丘里式射流器来吸气。由于工厂系统风的压力不稳定,无保障,一般不宜采用系统风供气。
把空气充分溶解于水中的设备主要是溶气罐,罐内压力维持在0.5~0.5MPa。如果采取文丘里喷射吸气,其后的倒U型管或溶气罐保持余压0.1~0.3MPa。溶气时间一般为1~3min。溶气耀(管)内宜有使气水充分混合的措施。
常用溶气罐有图11—10所列的几种型式。其中溶气效率最高的为喷淋填料式溶气罐,废水从上部咳淋而下经过填料层,境料常用拉希瓷环或塑料环.规格为Φ25×25×3mm或Φ50×50×5mm;罐内液位采取恒控,始终保持液位在填料层下,并不被抽空;罐壁设置压力指示和液面指示。
在实际应用中欲测实际溶解的空气量可用溶解空气量测定器(图11—11),先用清水充满溶解空气测定
管,同时倒空水量测定管,将乳胶管接至溶气罐(管)的取样口,放水排尽管内积气,则可接通测定器的人口,随着进水,水中释放出的空气在空气测定管内即行分离,进水量则贮存于水量测定管内;分别读出空气测定管和水量测定管上部的刻度线即是空气量和水量值(mL),这时的空气量是在该水温下,从溶气罐(管)的压力值(绝对压力)降至常压(1atm)时所释放出的溶解空气量,即为溶气罐(管)表压值的溶解空气量。
根据亨利定律,压力下降时,原溶解在水中的空气就要释放,设在某个压力P(绝对大气压)下水中的溶解空气且为G1,在常压(1个绝对大气压)下水中的溶解空气量力G2,理论释放的空气量应为:
而P-1=P(表压值)
故
即释放出来的空气量等于表压值下的溶解空气量。
(3)微细气泡的形成及主要设备。微细气泡的形成(亦称释放)是溶气气浮法的关键。要求气泡的粒径为30~120μm。
国内气浮法的释放设备目前有老式释放器和新型释放器两种,日趋被新型释放器所代替。
所谓老式释放器由减压阀、管道和穿孔管或帽罩式挡板三部分组成。
这种释放器由于泄压过早,主要减压靠减压阀(约占总消能的95%以上),因此在阀后释放出大量的微细气泡,经过管道和穿孔管或帽罩式挡板会使空气泡集聚变大,致使在释放口的有效微气泡量仅仅只能占
总释放量的50%左右,甚至更低一些。
新型释放器是近几年来国内研制的高效率释放器,有TS—78型和YW—81型等。
常用释放器的结构特点及使用效果见表11—26。
新型释放器释放出来的气泡明显细密肉眼可见全池水呈乳白,气泡粒径为25~70μm占大多数,处理效果明显提高。
(4)油粒等杂质的分离。
分离是指油粒等杂质的絮凝颗粒在微纫气泡的作用下与水分离。一般在分离池内完成对于气泡析出型的全部废水加压溶气气浮流程来说、存在着在池内均匀分配的问题。而对气泡接触型的部分废水加压沼气气浮流程和部分回流出水加压溶气气浮流程来说,首先存在着溶气水与废水的充分混合问题,在进入分离他之前或在分离他的前端,要设置混合室,混合室的容积可按停留时间3min考虑。然后直接进入分离池。
气浮分离池可采用矩形分离池或圆形分离池,国内多采用矩形分离他。一般取分离速度为2M/3左右,矩形分离池内水平流速不大于15mm/s心分离区的长宽比宜大于3:1;有强水深一般取1.5~2.5m;分离时间一般为40—60mln(对于全部废水加压溶气气浮流程一彤取60min,对于部分回流溶气气浮流程一般取40min)。
在气浮分离池内一般设置出水调节堰板和刮渣机。刮渣的方向可以逆水流而刮也可顺水流而刮c常用刮渣机的规格见表11—27。
3.处理效果及技术经济指标溶气气浮法对于废水中的分散油和悬浮物处理效果十分明显,对于其它污染物质也有定的处理效果(表11—28)。
溶气气浮法的主要技术经济指标见表11—29。
(三)吸气气浮装置(IAF)美国韦姆柯(WEMCO)公司制造的“喷嘴型”IAF装置,如固11—12所示。“喷嘴型”W装置是继“叶轮型”IAF之后发展起来的新型装置。这种装置利用池外的出水循环水泵升压,通过特殊喷嘴吸人空气并分散成微小气泡扩散到液体中。
美国CHEVRON公司在炼油厂废水处理工艺设计中,除油设施采用两级,第一级为API平流隔油地第二级为“喷嘴型”W装置;此装置为两个并联的韦姆克120型净化器。为了达到最好的除油效果,设置了调整pH和投加有机聚合电解质的设施。该公司采用“喷嘴型”IAF装置作为二级除油步骤,性能很好。浮箔收集到沉降罐中,进行油、水分离。他们认为IAF(吸气气浮)工艺较之DAF(溶气气浮)工艺有如下优点:
(1)投资少,占地面积小;维修容易。运转性能较好,且不用无机凝聚剂。
(2)气浮出来的油,不含有无机凝聚剂,易回收和回用。
(3)该装置为密封型,油气气味少,对大气污染小。
喷射气浮法是利用高速喷射的废水来吸入空气,同时利用高速水流的剪切作用形成微细气泡的一种气浮法。国内目前采用的喷射气浮法,不但利用高速水流的剪切作用形成微细气泡,同时还保持一定的余压来溶解空气。
(四)机械气浮法机械气浮法是利用安装在池内的高速旋转的叶轮(转子)将空气吸人废水系统中,同时利
用高速旋转的剪切作用,通过分散器而形成微细气泡的—种分散空气气浮法.亦称转子吸气气浮法。
美国WEMCO公司制造的“叶轮型”IAF装置是典型的机械气捐法。该装置及其构造分别如图11—13和图11—14所示。
该装置一股采用四级串联,月留时间为3—6m吨除油效率可达40%以上。需要投加有机高分子凝聚刑。
该装置适用于油田废水、原招罐区废水、装卸油台废水、油轮只舱废水等处理。在美国该产品已是系列化生产,有WEMCO—44、5666、76、84、120、120x、144等型号,处理量为34—1115m3/h。国内在茂名石油工业公司和辽河油田分别引进WEMCO—56型和WEMCO—76型,处理量分别为68m3/h和150m3/h。
三、均衡(调节和均质)调节和均质的原理及设施在第二章已述;在炼油化工厂,由于:废水来源广,水质复杂.往往水质和水量波动大,特别是当原油性质改变,工艺方法变更时,或者装置开停工初期和检修期间,废水水旦和水质变化很大,因此,在废水处理场设置均衡他十分必要。
均衡的作用是:(1)缓冲进水量峰值;(2)均匀废水中的污染物(COD、BOD、SS等);(3)调节pH值;(4)对暴雨水量提供储存容量。
均衡池(罐)的位置打串联型(即全部流量都通过均质池)和并联型(即仅仅是超过正常流率的多余水量才进入均质他)两种。常用申联型。
均衡池—极放在隔油处理后气浮处理前,或放在气浮处理后生物处理的,后者采用较多。
四、聚结(粗粒化)
(一)概述
聚结法除油技术是利用油、水两相对策结材料亲合力相差悬殊的特性,当含油废水通过填充着聚结材料的床层时,油粒被材料捕获而滞留于材料表面和孔隙内,随着捕获油粒的增加,油粒问会产生变形,从而合并聚结成较大的油粒。内斯托克斯公式可知,油粒在水中的浮升速度与油粒直径的平方成正比,聚结后较大的油粒则易于从水小被分离。
聚结法除油可概括为二个步骤,(1)膜的生成阶段。关键在于油滴向材质的扩散利材质对油粒的截留作用,其机理与过滤类似,主要与聚结材料的大小,表面粗糙程度有关。(2)膜增厚阶段。油粒附着于聚结材料主要依赖于聚结材料对油的亲合力及油附着时的延伸亲合力。(3)膜脱落阶段。聚结泊和凝聚油被水力推着向前缘临近区域延伸的再传递过程,主要家水的紊流作用。
(二)聚结材料
聚结法除油技术的关键是聚结材料。对聚结材料的选择不但要对材料的疏水性,表面进行测定,还必须对材料的除油效果进行考察。
1、聚结材料的除油效果—些聚结材料的除油试验效果见长11—30。从表可知,聚结材料的疏水件(比润湿度)和表面积在聚结过程中起主导作用
2、聚结材料疏水性考察表11—3l所示为几种聚结材料改变其疏水性时除油效果。
从表11—31中看,有的材料经整理后改变其表面疏水性,除油效果有较大改变,而FDB—206由于本身就属于疏水—亲油性,故经改质后从除油效果看无显著差异。另外,材料的粒度,几何结构和表面粗糙度对油粒附着都有较大影响,详见表11—32。
从表N—32中数据看出,球形和柱形材料相比除油效率有差异,对于相同重量材料仅从几何形状看柱形材料较好。(三)聚结法的处理流程和效果(2)聚结法的处理流程见闻11—15。聚结法院油流程简单,不需要复杂的操作程序。易于掌握,易于管理。装置紧凑,占地面积小,为自动化控制创造了有利条件。
同时,与气浮法除油比较,聚结法不需要投加混凝剂,因而减少了近70%废渣。另外也减少丁油类对大气的污染。但是.当废水中含油量较大时,容易产:生堵塞而降低了处理效果。
(2)聚结法处理效果比较见表11—33。
五、过滤
(一)概述
1.过滤机理在第五章中已介绍了工业废水的过滤法,木节主要涉及石油化[废水的过滤。内石油化工废水处理流程可知,含油废水经隔油一气浮—生化处理后,在排放前,还需过滤。
过滤主要去除污水中的悬浮固体和油,其机理主要有以下二个作用:
(1)滤料的拦截作用。污水中的悬浮固体和油的较大颗粒在滤料的表面上被拦截,较小的颗粒,则被悬浮固体堵塞滤料形成的小孔隙“筛网”截留下来。
(2)滤料的凝聚作用。污水中的悬浮固体和油与滤料碰撞接触时,由于分子引力的作用,被吸附于滤料表面或滤料表团的絮凝物上。凝聚作用在过滤中起主导作用。
2.过滤的作用
过滤作为生物处理的前处理或后处理,主要去除污水小的油、悬浮固体或活性污泥。通过过滤,污水中的油和悬浮物的去除率分别为60%一70%,同时对污水中的硫、酚、COD等污染物也有一定的去除效率,去除率平均在20%一30%左右。后过滤要求出水含油量和悬浮固体的含量分别低于10mg/L。
关于过滤的类型,滤料的组成见第五章。
(二)过滤的操作过滤单元对污水的达标排放很重要,有的厂过滤单元运行正常,则外排水质好;而有的厂操作不当,使过滤单元常年闲置,因而外排水水质不能达到国家要求。反冲洗操作是完成过滤周期重要的环节。
1.正常过滤的反冲洗
当滤科的截污量达饱和之后,必须对滤池进行反冲洗。
过滤池反冲洗基本方式有:水冲洗,水冲洗加表面冲洗以及空气一水冲洗。炼油污水处理多采用空气一水冲洗;对于生物处理的后过滤,由于污水含油量较低,一般小于20mg/L可不用热水冲洗。在北方地区应备有热水反冲洗设施;反冲洗含油污水的热水温度一般为60℃;可根据滤料被油沾污的情况,采用完
全或定期用热水冲洗的方法。
(1) 反冲洗强度。
用于废水处理滤池的反冲洗强度一般采用12—15L/s*m2(适用于水温20℃,若水温每增减1℃,反冲洗强度亦相应增减1%)。如采用混合滤料,反冲洗强度一般为16-18L/(s·m2)。R前国内炼油厂的滤池一般采用空气一水冲洗,反冲洗强度可减至9-12L/s·m2。
(2)反冲洗时滤池的最佳膨胀率滤料膨胀后增加的厚度与静止时滤料厚度之比称为膨胀率。滤料的膨胀率与滤料的密度、粒径和冲洗强度有关,膨胀率过小冲洗效率差.大滤料容易流失,耗水量大。行水处理单层砂滤料滤他的膨胀率一般为40%。滤料的最佳膨胀率可用下式表示:
式中,em为滤料的最佳膨胀率(%);εo为膨胀前滤料的孔隙率(%)。
(3)反冲洗时间。
汽水过滤反冲洗时间一般为10~15min,如采用空气一水反冲洗,总的时间为12~20min。
(4)空气—水反冲洗。
用于废水过滤的滤池,由于滤料截污量大,要彻底洗净滤料,在反冲洗时常辅以空气反冲洗。
正向滤池的空气一水反冲洗步骤
①开底部排水阀放水.直至水位降至滤料表面以上300~500mm
②送入压缩空气冲洗5min(压缩空气强度1m3/min.m2);
③然后空气一水同时冲洗5min
④最后水冲洗5min,反冲洗结束。
反向滤池的空气一水反冲洗步骤:
①开底部排水阀放水,直至水位降至滤料表面以上200~300mm;
②送入压缩空气冲洗3min;
③水冲洗5min;
④再送入压缩空气冲洗3min
⑤再进行水冲洗5min,反冲洗结束。
最后静止10mm,再将前5mln初滤水排掉,然后正式运转。
反问滤池反冲洗水强度12~14L/(s·m2),压缩空气强度为lm3/(min*m2)。
当采用双层滤料或混合滤料过滤时,为防止滤料流失,建议反冲洗采用以下步骤:
①停止进水,并降低水位至滤料水面以上50~120mm;
②单独用空气冲洗3~10mm(空气损度为0.7~1.7m3/(min*m2));
③通入少量反洗水(水的强度为1.35L/(s·m2)),同时通入空气.至水位升至距反冲洗排水槽顶200~300mm,然后关闭空气
④再用水反冲洗(水的冲洗强度为6~7L/(s·m2)),直至滤池冲洗干净为止,对混合滤料,则在反冲洗周期将要结束时,以8~11L/(s·m2)较大的反冲洗强度冲洗.以使滤料获得正确的分级。
(5)表面冲洗
滤池运行一段时间后,有时会在滤料表面形成出滤料颗粒、悬浮固体和其它粘性物质构成的泥球.这样将增加滤池的起始水头损失、缩短过滤周期。
当采均双层或混合滤料时,由于无烟煤具有亲油疏水的性质,滤料左面很容易结成油膜,油膜又容易吸附水中的空气,所以当采用双层或混合滤料时,如采用空气一水冲洗方式,很容易造成无烟煤滤料的流失,建议采用表面辅助冲洗的方式。
正常情况下,表面冲洗衣反冲洗开始前lmin开始,并齐反冲洗终止前1—2min结束。
2.安装或更换滤料时的反冲洗
一般在铺装滤料完成后,都要进行用水反洗,在反冲洗停止前肢逐渐降低冲洗强度,以完成有效的水力分层,使轻的杂质和粉末滤料集中于表层,以便刮除。
3.助滤剂的投加
投加助滤剂的原理足利用助滤剂的电荷中和及其架桥作用,来增强污水小絮凝物的强度,以免穿透滤
床。同时,内于污水午的油和其它胶体一般均带负电荷,而所仑的滤料包括无烟煤、砂和奋榴石也都带负电荷,如不经化学预处理,这些酒染物由于互相排斥而容易穿透滤料,所以投加助滤剂可压缩油或胶体颗粒的双电层,使汕和胶体聚集并有足够的强度来克服水力再分散力。
总之,投加助滤剂的目的足电荷中和及其要增加絮凝物的抗剪切强度,井刁;是要增加絮凝物的粒径,如增加絮凝物的粒径会导致过滤周期的缩短,所以过滤投加助滤剂是利用微絮凝的机理,一般电位控制在±2~3mv以上即可。
助滤剂的投药量要通过滤出水的悬浮固体浓度和过滤水头损失曲线来确定,最佳投药量要通过使过滤期最终水头损失和出水悬浮固体浓度穿透同时到达终点来控制。投加药剂对过滤水头损失的影响情况见图11—16。
投加助滤剂的几种方法:
(1)投加硫酸铝。
在低投药量的情况下非常有效,投药量一般为5~10名mg/L,药液的浓度一般配制成1%~3%;微絮凝的最佳PH控制范围为5.5~6.8。当滤速高或水温非常低时,往往会增加过滤对絮凝的剪切力,所生
成的氢氧化铝絮凝很容易被剪碎而带出出水,这时往往需投加0.1mg/L的阴离子型高分子絮凝剂,以增加氢氧化铝絮凝的抗剪切强度。硫酸锅的投药点一般在滤池前6m处,而高分子絮凝剂一般投在滤池前2m处。
(2)投加阳离子型高分子絮凝剂:
一般投加分子量为5Xl04—7xl04的阳离子型高分子絮凝剂,投药量一般为1~6mg/L,药液的浓度一般配制成0.2%~0.5%,分子过量高的阳离子型高分子絮凝剂会导致过滤水头损失过快而使过滤周期大大缩短。较高的投药且一般用于废水中含硫化物和酚类化合物高的场合。
(三)过滤的技术参数和处理效果
1.普通快滤池
(1)单层滤料滤速一般为8—12m/h,双层滤料滤速一般为12—16m/h。强制滤速:当一个滤池进行检修时,在保证设计流量情况下,此时其它几个滤池增加后的滤速为强制滤速。单层滤料的强制滤速达12—14m/h。
(2)滤池的个数不应少于2个,滤他的平面形状可为方形或矩形.其长宽比可参见表11—34。
滤他超高取0.25~0.3m,水深一般取1.5~2.0m,滤料厚度:单层为700~800mm,双层为800~1100mm,承托层厚度一般为400~600mm。
(3)快滤池一般采用大阻力集水系统。反冲洗多采用空气一水冲洗方式,反冲洗水为滤后水,在有条件的情况下,应优先考虑设置高位冲洗罐代替反洗水泵直接冲洗,高位水蹈冲洗流量控制较方便,压力稳定,操作较简便。
(4)快滤池处理效果。单层滤料滤池:油的去除率为30%,COD的去除率在20%左右,悬浮固体去除率为60%~70%。
2反向滤池
(1)在滤料层亡表面100mm处设置一个格栅网,格栅的宽度为10mm,高度和间绥为75mm,材质要求耐腐蚀并有一定的强度。格栅网的截面积应小于滤池面积的10%。当过滤水内下而上通过时,格栅网可形成一个坚固的拱门,用以阻止滤料的膨胀,从而可使滤速成倍增加。
(2)滤速为10~20m/h,反冲洗强度为12~14L/s·m2。
(3)根据国内反向滤池处理效果统计,当用于生物处理的后过滤时,滤速为15~20m/h,过滤周期为14h,对油和悬浮物的去除率为50%,对硫化物和酚的去除率分别为30.71%和20.17%。
3.压力滤罐压力滤罐一般允许水头损失达6m,压力滤罐处理效果见表11—35。
六、活性炭吸附
(一)概述
在有机废水处理中,活件炭吸附法不仅可作为三级(深度)处理的个单元操作,足去除微量有机物(如酚类、苯类、石油类、氰化物以及产生色度的钉机物等)的有效方法,而且可作为预处理和二级处理手段,占除废水个大量难以降解的有机污染物(如友面活性剂、农药、石油化工产品等)。一般情况下,活性炭对废水中COD、BOD、TOC等综合指标去除率可达70%~90%。近年来,国内外将活性炭吸附法作为处理石油炼制、石油化I:、食机合成等工业废水的重要手段。
(二)活性发的种类与特性
1.活性炭的种类
根据原料、形状及制造方法,其分类见表11—36。
2.活性炭的特性
由于粒状活性炭的应用具有工艺简单,操作方便,再牛后可重复使用等优点,因此,—般工业废水处理中多采用粒状活性炭。国内外几种常用于废水处理的粒状活件炭的特性列:表11—37。
(三)吸附装置的类型与选择
活性炭吸附装置可采用塔或池,根据活件炭在吸附装置中的状态,可将吸附操作分为固定床、移动床及流化床三种方式。
1.固定床
固定床是废水处理活性炭吸附工艺中最常用的一种方式.在一个运转周期内,活性炭在吸附装置中基本是固定不动的。固定床吸附操作可分为升流式和降流式.以及单塔式和多塔串联式。其结构示意见图11—17。
2.移动床
当废水三级处理规模较大时,多采用移动床式吸附装置,原水从塔底进入与活性炭层逆流接触,处理后的水从塔顶流出;饱和活性炭从塔底连续或间歇地卸出,送往再生装置;同时从塔顶补充等量的新活性炭或再生活性炭。移动床吸附操作设备简单、占地面积小、操作管理方便。其结构示意见图11—18。
3.流化床
活性炭在吸附装置中保持流动状态,与水逆流接触。图11—19为多思流化床吸附塔,该装置每层上的活性炭保持流动状态,但在整个塔内活性炭由最上层技次序移动到最下层。分隔每层的多孔板的开7L率、7L径、分布型式及层问活性炭下落管的大小,是影响多层流化床运转的重要因素。
吸附装置型式的选择,要划对处理对象的性质及处理规模,进行必要的条件试验。根据试验结果(A口所选定的活性炭种的吸附等温线、接触时间、活性炭层高度等参数)结合使用地点的具体情况,经过技术经济比较,选择最适宜的吸附装置型式,打时还要与预处理和后处理结合起来考虑,综合考虑基建费及运转管理费用。不同床型吸附装置特性的比较见表11—38。
(四)饱和活性炭的再生方法
用活性炭处理时,活性炭使用一定时间后,吸附能力下降以致完全丧失,这时的活性炭称为“饱和活性炭”。饱和活性炭如不再生即行废弃,必将造成资源的浪费与新的污染。
所谓再生,即用特殊的方法(物理或化学),将吸附在活性炭上的污染物从微孔中去除民尽量不破坏活性炭本身的结构,恢复其吸附性能,达到重复使用的目的。
活性炭的再生方法见表11—39。
(五)活性炭吸附法在石油化工废水处理中的应用
1.活性炭吸附法处理石油化工废水的流程
(1)活性炭吸附法作为二级处理的流程;隔油一气浮一过滤一活性炭吸附;沉淀一过滤一活性炭吸附。
处理出水水质(油、硫、酚、COD、BOD等)指标可达到排放标准。
(2)活性炭吸附法作为深度处理的流程:活性炭吸附法作为深度处理时,多以生物二级处理出水作为进水,一般流程为:隔油一气浮一生物曝气一过滤一活性炭吸附。处理出水力质(酚、COD、油等)指标可接
近地面水标准。
(3)吸气池中投加粉末活性炭(PACT法);曝气池中投加粉末活性炭.有利于改善二级出水水质,消除曝气池中的泡沫,使系统抗有机负荷的能力提高;控制污泥膨胀,以及提高污泥的沉降性能等。粉末活性炭的投加量曝气池进水水质有关,一般投加量在200~1000mg/L。
2.吸附装置及技术参数
吸附装置及技术参数见表11—40。
3.再生装置及技术参数
再生装置及技术参数,见表11—4t和表11—42。
4.运转管理
用活性炭处理石油及石油化工废水时,由于废水的温度较高(30—40℃),pH值在7~8之间,且含有微生物生长所需的碳、氮、磷等有机物,当吸附塔进水中溶解氧含量较低(<4mg/L)、BOD较高、
SO2-4—
含量较高或炭层有悬浮物堵塞时,特别在夏季高温季节.塔内炭层中易有厌氧菌繁殖,这种厌氧菌可使
SO2-4—还原成H2S,使吸附塔出水中硫化物增高,并有异(臭)昧;当出水遇到氧时又会使H2s氧化成肢体硫,使出水白浊化。
为防止上述现象的发生,一方面应在设计时采取必要的措施,降低吸附塔进水BOD5负荷、提高进水溶解氧含量。另一方面,一旦吸附塔出水水质发生K2s及白浊化,可采用增加反洗次数(移动床不能反洗),加氯杀菌,但最有效的消除措施是:当进水BOD<100mg/L时,在吸附塔进水中投加4~5mg/LNO3-N。
七、臭氧氧化
(一)概述
臭氧具有很高的氧化还原电位(E.=—2.07V),是一种极强的氧化刑和消毒剂。因此,在废水处理中的应用日益广泛。奥氧氧化反应的特点是:反应快,投量少,在低浓度下也可进行反应,在水中不产生持久性残余,无二次污染问题。臭氧的主要物理性质见表11—43。
臭氧氧化在炼油废水与石油化工废水处理工艺中常用于深度处理,配合其它处理单元过程使废水处理后能达到循环,回用于生产。
臭氧与废水中污染物的反应可划分为两种类型,见表11—44。
(二)臭氧氧化法处理炼油及石油化工废水的工艺流程
炼油或石油化工废水经过一级、二级处理后,出水水质可达到或接近排放标准。为了提高出水水质、使其达到生产系统中循环或回用的目的.可以再采用具氧氧化法进行深度处理。流程见图11—20。
各个工艺系统的作用及组成:
(1)空气净化与干燥处理系统。包括无油空气压缩机、冷却器、冷冻、冷凝装置、过滤净化及稳压装置、空气吸附干燥及干燥剂再生装置、空气减压装置等。
(2)臭氧发生系统。制造臭氧以供水处理使用。包括臭氧发生器,供电设备(调压器、升压变压器、电气控制设备等),发生器冷却设备(水泵、热交换器等)。
(3)臭氧一水的接触反应系统。用于水的臭氧氧化处理,包括臭氧-水的接触反应装置及其尾气的回收利用或处理后的排放装置。
(三)主要设备及操作参数
1.接触反应装置及设计参数
(1)接触反应装置的分类及特点。水处理过程中常用的接触反应装置的类型及其性能比较见表11过程应选用与其相适应的接触反应装置,见表11—46。
目前国内不少厂家生产接触反应装置。
①鼓泡塔:上海菜厂定型生产YHT系列鼓泡塔,塔径Φ300mm时为塑料塔,处理水量为1t/h,Φ500—1500mm时为碳钢制造,内涂防腐层,处理水量为3~30t/h小。
②管式固定螺旋混合器,某大学设备厂等生产QGH—75型固定(螺旋)混合器,并可根据需要研制其它规格。QGH—5固定螺旋混合器的直径为Φ75mm,合金铝材料总长度7.5m.重60kg,处理水量250~700m3/d。
③蜗轮注入器,北京某厂有定型产品可供选用。
(2)接触反应装置的设计参数。
为了使处理反应效果良好和装置选型合理,在选型后应进行必要的试验,以确定相应的奥氧投加量、反应时间、接触反应高度、臭氧浓度等设计参数。
接触反应装置的主要设计参数见表11—47。
目前国内外奥氧发生器采用的原料气多为经过净化和干燥处理的空气(有时采用富氧空气或氧气)。在原料气进入臭氧发生器前所经过的处理工艺流程见图11—21。
原料空气经处理后应达到无尘、无油、无水、无有机物及其它气体污染的要求,经深度十燥处理后干空气的露点应达到-50℃以下(空气中含湿量少于0.032g/m3空气)。干燥吸附柱中的硅胶和分子筛吸附剂在运行一段时间后需要再生(电加热或变压吸附无热再生)。
2.臭氧发生装置
臭氧发生装置包括臭氧发生器及其供电设备(调压器、变压器等)、电气控制、测量设备等。臭氧发生装置的主要设备为奥氧发生器。臭氧发生器分为卧管式、立管式、卧板式和立板式:目前国内外生产的臭氧发生器以卧管式为主。这种型式的臭氧发生器生产1kg臭氧耗电为16~20kw*h,生产的臭氧化气浓度可高达20~25g/m3。
由表11—47看出,含酚废水经臭氧氧化处理后效果较好,酚的去除率为90%~99%;对炼油废水中硫化物、石油类去除率次之为94%;对废水中COD的去除率仅为40%,这是因为臭氧将大分子有机物、环状有机物氧化后,生成链状的小分子化合物所致,废水中的有机物数量仍然存在,故COD值未减小。另外,臭氧对废水及循环水中杀菌灭藻效果很好,有的文献报道,臭氧还具有缓蚀、除垢功能。
八、活姓污泥法
(一)概述
在第八章中,对活性污泥法已作了详细介绍,本节中,主要介绍石化废水的活性污泥处理。
活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法c活性污泥法是向废水个连续通入空气.经定时间店因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。其亡栖息着以菌胶团为主的微生物群,具有很强的吸附与氧化有机物的能力。
活性污泥法的应用,已有80年的历史。近30年来,该法会了很大的发展:当今我国石化废水和炼油废水二级处理多数采用此法。
(二)设计运行参数
活性污泥的主要设计运行参数有:
(1)混合液悬浮固体(MLSS),一般为3~5g/L。
(2)BOD负荷,有污泥负荷与容积负荷两种。污泥负荷,即BOD—SS负荷,一般为0.2~0.5kgBOD5/(kgMLSS*d)。我国石化厂和炼油厂,目前常用BOD—SS负荷作设计运行参数。
(3)污泥龄(ts)与污泥负荷有关,一般为2—15d。
(4)污泥沉降比(Pv),l5%一40%,以小于30%为好。(5)污泥体积指数(SVI)、简称污泥指数。一般认为:SVI<100污泥沉降件能好;100<SVI<200污泥沉降性能一般;SVI>200污泥沉降性能不好:
几种活性污泥法的主要设计参数见表11—48。
(五)曝气的方法及设备
曝气除将空气中的氧强制溶解到混合液中外.还起搅拌混合作用。通常采用的曝气方法有鼓风曝气法和机械曝气法两种。有时以鼓风曝气法供应氧气,而用机械进行搅拌提高充氧能力,这适用于浓度较高的废水。常用曝气方法的氧转移效率(EA)和动力效率(EP)值见表11—51。
我国石化系统采用的完全混合式表面曝气池所用的曝气设备,基本上为泵(E)型叶轮。推流式曝气油所用的扩散装置,过去多为穿7L管,现为螺旋曝气器,并且有厂较多的应用。高效的微孔曝气器,国内最近儿年研制成功,已引起广泛关注。
(六)活性污泥法常见问题及其对策
1.污泥上浮二次沉淀池有时会产生污泥k浮的现象。泥腐化。
(1)污泥膨胀。污泥膨胀有丝状体膨胀和非奖状体膨胀两种。多数属前者。丝状体膨胀主要是尔于丝状菌及真菌在污泥中大量繁殖所致,与溶解氧DO)、冲击负荷、进水水质的变化、运行管理及构筑物结构型式等因素有关。其对策是:
①充分曝气,使混合液中的DO一般不少于l~2mg/L
②若BOD:N:P失调,则投加适量的N或P。
活性污泥法运行效果见表11—52。
③在回流污泥中投加漂白粉或液氯以消除丝状细菌。加氯量可按于污泥的0.3%~0.6%计。
④调整pH值。
⑤投加倍性物质,如粉状活性炭、石棉粉、硅藻土、黄泥等。污泥膨胀是污水处理厂较难解决的问题之一,应根据具体情况进行处置,必要时改换新泥如果在曝气池后用气浮池代替沉淀池,则可消除污泥上浮对出水水质的影响。广州石化总厂,经1年多运行,已成功地采用了此种方式。
(2)污泥脱氮。
当曝气时间长或曝气量大时.在曝气池中将发生高度硝化作用而使混合液含有较多的硝酸盐。达时,在沉淀池可能由于反硝化作用所产生的氯气使污泥上浮。其对策是:①增加污泥的回流量或及时排放污泥,以减少沉淀池中污泥的停留时间。②减少曝气且或缩短曝气时间,以减弱硝化作用。③减少沉淀池的进水量,从而减少池中污泥量。
(3)污泥腐化。
由于操作不当,曝气量过小,二次沉淀池污泥可能因缺氧而腐化,即造成厌氧分解,产生大量气体,促使污泥上升。这时应加大曝气量。
出于构筑物设计卜的考虑不周,也会引起污泥上升。对于合建式曝气池,污泥上浮要原因是:①污泥回流缝太大;②导流室断面太小,气水分离较差。
2.活性污泥不增长或减少
活性污泥减少的主要原因是:(1)污泥由于上浮而流失;(2)污泥所需的养料不足,包括废水中有机物含量少。
采取的对策是:(1)提高沉淀效率,防止污泥流失;(2)投入足够的养料,包括增加进水水量;(3)若养料少,则应减少空气量,否则将引起污泥的“过氧化”而使泥量减少。若养料多,则应增加曝气量,使活性污泥迅速增长。
3.泡沫问题
睡气池中泡沫产生的主要原冈是出于废水中存在着大量的合成洗涤剂或其它起泡物质所引起的。其控制办法亩:(1)用自来水或处理过的泼水喷洒;(2)投加除沫剂,如机油、煤油等,但为了节约或为减少新的污染,应尽量少投加。(3)增加吸气池活性污泥的浓度,这是最为有效的办法。但在实际运行中,可能没有
足够的回流污泥来提高曝气他的污泥浓度。
(七)发展方向
近几年来,活性污泥法在我国石化系统有长足的发展。石油二厂已从国外引进氧化沟技术,正在施工建设中,已引进两套纯氧暖气装置,运行效果较好;上海炼油厂的深层曝气装置,已运转多年,效果良好;大庆石化总厂在投菌法方面作了大量共作,已积累了不少的经验;洛阳炼油厂和安庆炼油厂止在试用微孔曝气器;螺旋曝气器已在胜利炼油厂、长岭炼油厂等地获得成功的应用。
活性污泥法是处理石化废水和炼油废水小有机废物的有效力法。但它对丁进水负荷的灾变不易适府,所需设备较为庞大,基建费和远行费都较为昂贵,N此,除设法对现行曝气池进行挖潜改造外,探索新型的处理方法和设备仍是石化厂、炼油厂及设计科研部门当前一个重要的研究课题。
九、纯氧活性污泥法(UNOX系统)
(一)概述
纯氧活性污泥法是在普通话性污泥法基础上发展起来的。采用纯氧代替空气作为微生物氧化分解有机物的氧源,可以增加水中的溶解氧浓度,从而提高废水处理效果,因此近年来发展较快。
纯氧活性污泥有如下特点;
(1)在氧吸收速率很宽的范围内保持最大的有机物占除率。
(2)能在低溶解氧的空气系统中,F/M(食物一微生物比)测定值高的条件下行效的运行。
(3)能增加污泥的沉降速度,从而改善污泥的脱水性能。
(4)能在毛机物浓度很宽的范围内操作,而不会产生缺氧,增加丁整个系统的稳定性。
(5)与普通活性污泥法相比.占地少、处理成本低,对周围环境空气污染少。
(6)产生的剩余活性污泥量少。
(二)工艺流程
该流程系采用密闭多段充氧反应的气液接触系统,见图11—22。
首先将纯氧、废水和回流污泥混合进入暴气池第l段,然后连续流过2、3、4接触段,最后混合液出曝气池到二次沉淀池沉淀后排出。沉淀污泥一部分回流到纯氧曝气池,剩余的送往污泥处理设施。
曝气池各段气液接触混合,是利用表面曝气器(曝气机)来进行的。
UNOX系统所需氧是由PL4制氧装置(或深冷制氧)供给。供氧速率由设置在曝气油第1段的氧气压力控制器根据系统中氧的实际吸收速率按比例自动控制。
UNOX系统是属于封闭状态,基本在245—980Pa微正压下进行。由于密闭性能好,气体泄漏少.尾气由暖气池最后一段直接排出。
为保证曝气他能达到要求的传氧速率.使各段中液体能整体混合,且降低单位溶解氧所需能量,必须使曝气池尺寸和各段造型与水深相配合,方能获得最佳的技术经济效益。
(三)处理效果(1)大律石化公司UNOX系统处理效果见表11—53。
(2)城市污水与化工废水混合处理效果
城巾污水与化工废水混合处理效果比较见表11—54。
(3)池底排泥浓度的比较
池底排泥浓度的比较见表11—55。
从表11—55可看出纯氧暖气法池底污泥浓度高于空气曝气法,有利于污泥脱水。
十、好氧生物膜法
(一)概述
好氧生物膜法又名好气附着型生长物的生物处理法或固定生物膜污水处理法。处理构筑物有:生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池、生物流化床等。
由于生物膜的吸附作用,当废水在填料表面流动时,有机物被生物膜所吸附。同时,空气中的氧也经过废水表面进入生物膜。膜上的微生物在氧的参与下对有机物进行生物氧化分解,使废水得到净化。
(二)塔式生物淀池
塔式生物滤池是从普通和高负荷生物滤池的基础上发展起来的高效处理构筑物。在工艺上与高负荷生物滤池的区别不大.但塔式滤池的水力负荷比高负荷生物滤池大好几倍。塔式滤池可承受14m3/m2d的废水负荷,而高度可达8~24m。滤池的高度与直径之比一般为6~8:1.由于塔身高,使废水、生物膜、空气三者充分接触,水流亲动剧烈,改善了通风条件,氧从空气中经过废水向生物膜内传质过程得到加强。由于废水停留时间短,对有机物成分复杂的工业废水处理不够完全,但它对有机负荷和毒物负荷的冲击适应性强,故宜作为高浓度工业废水的预处理构筑物,从而保证二级生物处理有稳定的效果。塔式生物滤池亦可作为低浓度废水的处理构筑物。实践证明,塔式生物滤池对处理含氰、酚、腈、醛等有毒废水效果较好,处理出水能符合要求。
1.构造
塔式生物滤池的平面呈现圆形、方形或矩形,滤池主要组成包括塔身、填料、布水系统和通风系统c图11—23为塔式生物滤池流程示意图。
2.塔身
主要起围挡填料的作用,一般可砖砌、钢筋混凝土浇注或框架结构镶嵌预制板。池顶通常高出亡层填料表面o.5m左右,以免风吹影响废水的分布。塔身还设有观测孔兼作填料安装和更换的出入孔。
3.填料
它是塔式滤池的主要部分。对填料的选择有以下几点要求。就地取材、加工容易、价格便宜;单位体积填料面积和孔隙要大而适当;填料具有足够强度,能承受一定压力,且本身质轻;能抵抗废水、空气、微生物的侵蚀,且能耐一定的温度;不含对微生物生命活动有影响的杂质。一般采用塑料填料,每层填料层厚度不宜大于2.5m,以便安装与维修。亦有采用焦炭和碎石作填材,费用颇为经济。
4.布水与通风
均匀布水,才能充分发挥全部填料的作用。布水是否均匀,取决于布水设备。塔式滤池的布水设备分
移动式(常用旋转式)布水器和固定式喷嘴布水系统两种。旋转布水器可用电机带动,也可靠水的反作用力转动。喷嘴结构与冷却塔上:所用的相同,固定式布水也有用溅水筛板的。塔式滤池一般用自然通风,塔底部空间的高度不宜小于o.6m,有时为防止有害气体的挥发,亦有采用机械通风。塔式滤池应用实例见表11—56。
(三)生物转盘
生物转盘又称两相接触器,转动生物接触器。
生物转盘是由一系列平行的旋转圆盘、转动横轴、动力及减速装置、氧化槽等部分组成(图11—24)。
生物转盘运行中有生物逐级分层的现象,是该构筑物的主要特点之一。
1.盘材与构造
盘材是生物转盘的主要组成,盘材的材质、形状、安装方式对设备的使用寿命、设备维修和投资影响最大。盘材要求质轻、价廉、耐腐蚀、便于加工、有一定刚度。盘材可用塑料、玻璃钢、竹片等。回盘不到一半的面积浸没在圆形或多边形的氧化槽中,污水从水槽中流过,水流方向可与盘片平行,亦可与盘片垂直。盘片的旋转使附着在盘片上的微生物交替地与水和空气接触,达到处理废水的目的。
在北方地区,为达到常年运转,转盘建于室内,也可加罩保温。对于有毒易挥发的废加盖可防止空气污染。南方地区为防止暴雨冲刷掉生物膜,亦有搭简易栅的。
2.转盘型式转盘可采用单轴单级、单轴多级或多轴多级的布置形式。增加转盘的级数可提高处理效果,但也相应提高广投资,一般为充分利用转盘的表面积,转盘不宜超过四级。国内应用生物转盘处理工业废水的实例见表11—57。
(四)生物接触氧化法生物接触氧化法即淹没滤床,亦称固定床处理法或接触氧化法,其构造示意见闻11—25。
1.构造
生物接触氧化池可采用钢结构或钢筋混凝土结构。池型可为圆形或矩形,池的底壁设有支承填料的格栅和进水、进气管的支座。生物接触氧化池一般填料高度为3nl,底部布水、布气层厚度为0.6~0.7m,顶部稳定水层为0.5~0.6m.因此池高为4.5—5.0m。
2.填料
填料与生物接触氧化法的生命力密切相关。目前国内主要采用聚氯乙烯、聚丙烯、环氧填料。亦有采用妒渣等颗粒状填料。填料的选择与水质有关。
3.布水、布气装置
氧化池的均匀布水、布气对发挥填料作用,提高氧化池工作效率有很大的关系。供气方式有鼓风曝气、机械曝气和喷射吸气。鼓风曝气的空气扩散装置可采用穿7L管或曝气头等方式。进水方式可采用进水喇叭口、进水廊道和进水职等,使全池均匀地布水。出水装置一般采用周边堰流的方式。
接触氧化法常见有氧化池与沉淀池分建式、合建式及多种串联喷射器供氧三种类型。分建式和合建式中又分为一段法和二段法。
接触氧化法的体积负荷视水质而定,废水在氧化池内的停留时间一般为0.5~1气比的控制以池中DO3—6叩八,为宜,有的亦采用水气比为1:10~15的运行条件。
接触氧化法的应用实例见表11—58。
(五)生物流化床
生物流化床是以砂、焦炭、活性炭之类的颗粒材料作为载体,水流由下而上使载体流态化,在载体表面附着生长生物膜,由于附着生物膜的额粒处于不停的流动,从而防止生物膜可能引起的堵塞。
生物流化床单位体积内的生物污泥量高达10~40g/L,高浓度的生物污泥量要求高速地供氧。因此,
氧的供应成了决定性因素。为了更新生物膜,必须在处理流程中采用相应的机械措施,脱除裁体上的生物膜,被脱除的生物膜作为剩余的生物污泥排出
1.工艺沈程
由于供氧、脱膜、流化床结构等因素的不同,生物流化床的工艺流程主要可分以下几种;
(1)以纯氧或空气为氧源的生物流化床工艺(图11—26)。以纯氧为氧源:污水与回流水在充氧设备中与氧混合,使水中的溶解氧提高至32~40mg/L,然后进入生物流化床装置进行生物反应。经反应后的污水从生物流化床排出。在流程中设有脱膜机,脱除载体上的生物膜,作为剩余生物污泥排出c脱膜机间歇工作。经脱膜后的载体返回流化床。
对于一般浓度污水(BOD580~200mg/L),一次充氧不能保证生物处理所需的氧量,因此往往要循环回流。
以压缩空气为氧源。出于氧在空气中的分压低.充氧后水中溶解氧含量低(一般情况下低于9mg/L),因而循环系数大,动力消耗多。为充分利用充氧设备的体积和提高空气中氧的利用系数,曾用生物接触氧化池作为充氧设备,动力消耗有所下降。
(2)三相生物流化床工艺(图1L—27)。
在三相生物流化床中,气一液一固在流化床中进行生物反应,不需要另外的充氧设备,出于空气的搅动,载体之间的摩擦较强烈,一些多余的生物膜在流化过程中脱落,故不需特殊的脱膜装置。在三相流化床中,由于空气的搅动,有小部分的载体可能从流化床中带出,故需回流载体。当污水浓度较高时.可以
用回流的办法稀释进水。三相生物流化床的技术关键之一,是防止气泡在床内互相并合。形成许多大的鼓泡,而影响充氧效率。为了控制床内气泡的大小,有采用减压释放空气的方式无氧的,也有采用射流曝气作为充氧手段的。
2.生物流化床结构(1)布水。生物硫化床结构关键是底部的配水装置,配水装置同时又是载体的支承层。配水的均匀性可对床内的流动产生重大的影响。
生物流化床中常用的布水方式有多孔板布水、多孔板上设置砾石、租砂配水、锥体布水和泡罩分布板布水等,见团11—28。
(2)充氧。以压缩空气为氧源的充氧:在床内直接曝气充氧;与回流行水提升结合充氧;在曝气柱中充氧;在填料塔中文氧等几种方式。以纯氧为氧源的充氧,一般分跌水充氧和曝气充氧两种。跌水充氧设备结构简单,充氧能力大,管理方便,是一种有效的充氧设备(图11—29):
(3)脱膜。脱膜对生物流化床保持高效运行十分重要。脱膜一般分两类;在床内靠载体摩擦脱膜;设置专门脱膜装置。专门脱膜装置主要采用振动筛,用泵从生物流化床的中上部抽出带生物膜的载体,经振动筛脱膜后载体返回流化床。
生物流化床试验运行实例见表11—59。
十一、厌氧法(一)概述厌氧法处理废水足在无氧条件下,利用微小物将有机物转化为甲烷及其它无机(CO2、NH3等)的过程。其原理是:
厌氧处理的整个过程由酸性发酵阶段和甲烷发酵阶段织成。在酸性发酵阶段,出—类兼性菌将复杂有机物分解并发酵,形成有机脂肪酸、H2、CO2、NH3等,适宜pH值为4.5~8。在甲烷发酵阶段,出另一类细菌和甲烷菌将有机酸及H2、CO2转化为CH4;甲烷菌绝对厌氧,专性极强,生长率低,需在微碱性环境中生长,适宜的pH值为6.8~7.2。
由于酸性发酵的反应速率边远大于甲烷发酵的速率,因此,甲烷发酪控制着整个处理过程。
图11—30是典型的废水厌氧处理的降解过程。从中可以看到:
(1)pH在降解开始时,出于有机酸的形成而下降;随着甲烷发酵过程.酸被分解,pH值上升。
(2)剩余COD值在酸性发酵期间,有机物仅转换成溶解件酸类。因此,COD没有下降,随着甲烷发酵开始,COD才显著下降。
(3)甲烷气体所占百分比和挥发性酸相反,一二天后,甲烷产量快速增长,而挥发性酸相应减少。
厌氧法处理废水的特点是可以处理高浓度有机废水,工艺本身能耗低,并可回收甲烷作为燃料。剩余污泥量仅为好氧生物处理的1/6—1/10.且排出的污泥也易于脱水,所投加的氮、磷量也只有好氧处理的1/6。但厌气菌对一些毒物诸如CHCl3、CCL4和CN则等比较敏感;厌氧茵繁殖较慢,发酵时间长等。
对含高浓度有机物的废水,经厌气处理后,出水仍含有—定量的有机物,通常还需继续进行好氧生物处理.最后出水才能达到排放标准。因此,一般采用厌氧一好氧两段法处理流程。
(二)厌氧法处理的工艺流程及主要设备
厌氧法处理废水的工艺有常规的消化池(图11—31);回流行泥的厌氧接触池(图11—32);厌氰滤池(阁11—33)。
这些流程中都是用一个消化罐完成厌氧处理,促是,由于产:酸菌和甲烷茵的生产速率、代谢特性、最佳环境条件都有显著的差异,这样使两类微生物置于同一个消化罐内,其两类微生物都不能处在各自最佳环境中,互相影响、抑制而降低系统的总效率。为此,采用二级厌氧处理,把两类茵群分别在两个消化罐内培养,使各自在没有互相抑制的有利环境下繁殖生长(图11—34)。
近年来又发展了上流式厌氧污泥床工艺,特点是消化罐中小用搅拌,停留时间短。国外己被广泛应用,国内在制药厂、肉类加工厂已开始应用,石化行业正在研究应用之中。上流式厌氧污泥床消化罐见图11—35。
(三)操作条件及影响因食厌氧处理的操作条件主要是控制温度、值、营养物质和有毒物质的允许浓度等。
1.温度
厌氧处理的温度控制比较严格,一般为33℃(中温发酵)或55℃(高温发酵),运行温度不能超过22℃。采用55℃的高温发酵效果自然比33℃的中温发酵要好,沼气多、污泥少、效率高。但是,能耗也高。如
果针对温度较高的有机废水采用高温发酵是合适的。一般废水处理多采用中温发酵。
2.pH值
PH值对厌氧发酵过程有明显影响,一般要求pH值在6.5~7.6之间,最适宜为6.8~7.2间。进料PH值范围视具体情况决定。例如酒精厂废水.含有机咳多,PH值低至4,仍可直接进入厌气发酵池内,有机酸迅速转化为甲烷,pH值迅速提高。
操作中对pH值监控很重要,pH值低于6.8将抑制甲烷菌生命活动,一方面停止进料.另一方面投加石灰水等调pH值。不要在从消化他出水pH值变化后再采取措施,最好pH值能自动监控。
3.碳、氮、磷的比例
碳(C)、氮(N)、磷(P)的比例对厌氧发酵有影响。如工业废水中氮、磷不足应补充。一般C:N:P=100:2.5:0.5;BOD5:N:P=100:2.5:0.25;COD:N;P=100:1:0.15。厌氧发酵时N:P值可稍高一点。C:N值可达l0~20。
4.有毒物质允许浓度
对厌气发酵的有毒物质主要有重金属离子和某些阳离子,一些化学物质超过一定浓度也有抑制作用,超过一定浓度可完全破坏厌氧发酵过程。毒物允许浓度有关研究报道各不相同,特别对重金属离子,允许浓度差别就更大(表11—60)。
(四)处理效果及技术经济指标
采用上流式厌氧污泥床反应器的处理效果见表11—61。
发酵他的容积负荷一般为6~9kgCOD/(m3·d)左右,COD去除率达80%以上,BOD去陈率达91%。COD产沼气率0.48m3/(kgCOD*d)。沼气中甲烷含量为71%,二氧化碳含量为21%。
由于高浓度废水厌氧处理后,一般达不到排放标准,因此厌氧处理经常与好氧处理结合—起用.形成厌氧一好氧工艺。
好氧法每日处理l000kgCOD约需耗电600~700kw·h,而厌氧法则可生产500m3沼气好氧法每日处理l000kgCOD,曝气他加沉淀池约需体积600—700m3;而厌氧法如采用厌氧滤池或上流式厌氧污泥床
反应器池所需体积为100~200m3。投资和占地面积都可大幅度减少。
北京市环保所,曾对采用好氧活性污泥法和下流式厌氧污泥床发酵法处理酒精厂溶剂车间废水作了经济比较(原废水COD=12000mg/L),详见表11—62。
从表11—62可看出无论按年成本或资金总投入量来说,活性污泥法均比厌氧法高2.7倍,厌氧法比活性污泥法投资低1/3,电耗为l/27,废水处理成本费约1/4。厌氧法每天产沼气4800m3,年收入10.5×104元,为投资1/4。好氧法剩余污泥192m3,据北京羊绒厂费用资料,用转放过滤机脱水,每m3剩余污泥需电费1.10元,药费1.80元。仅此一项每年可节约污泥处理费30×104元。回收能源收入和节省污泥处理费用这两项即相当于全部投资额。
第四节 炼油厂含硫废水的处理
含硫废水的处理是十分重要的。如果不处理,将它们直接排人污水处理场,则对生化处理带来很大冲击;若将含硫废水送人火炬烧掉,则增加废气中SO2的含量,SO2是造成酸雨的重要因素,国家对SO2的控制已出台新的标准,因此,含硫废水、含硫气体必须认真处理。
一、概述
含硫废水主要来源于炼油厂二次加工装置分离罐的排水、富气洗涤水等,由于这部分废水含有较高的硫化物、氨,同时合有酚,氰化物和油类等污染物,具有强烈的恶臭,不能直接排入污水处理场,必须进行预处理,并回收有用物质。
含硫废水中各污染物的浓度随着原油中硫、氟含量的增加和加工深度的提高而增加。我国部分炼油厂各生产装置的含硫废水的水质和水量见表11—63。
含硫废水的处理方法主要有空气氧化法和水蒸汽汽提法,这两种处理方法国内都有工业化装置,而且运转稳定,处理效果好。
二、空气氮化法
(一)原理
空气氧化法是用空气中的氧在一定条件下使含硫废水中的硫化物氧化为硫代硫酸盐其反应式如下:
一般约90%被氧化为硫代硫酸盐,10%进一步氧化为硫酸盐。
根据方程式,氧化每kg硫化物的理论需氧量为1kg,即约4m3空气。实际用量采用论用量的2~3倍。
氧化脱硫为故热反应,氧化lnlol硫化物能放出429.1kJ热量。
(二)流程
其流程如图11—36所示。
除油的含硫废水换热后和压缩空气、水蒸汽混合加热到90℃左右进入氧化塔。在塔内有气液混合分配器使废水中的硫化物与空气充分接触被氧化成硫代硫酸盐和硫酸盐。塔顶净化水经换热和分离出氧化层气后进行生物处理。尾气中含有少量的H2S,焚烧后排入大气。
(三)主要操作条件及处理效果主要操作条件及处理效果,见表11—64。
(四)投资、消耗指标及处理费用投资、消耗指标及处理费用见表11—65.
(五)设计参数
(1)反应时间一般为1~2h。
(2)塔底进水温度控制为80~90℃;
(3)气水比大于15(体积),实际用气量约为理论用气量的2~3倍。
(4)喷嘴气速大于13m/5,一般控制为15m小喷嘴水速大于2.3m/s;
(5)塔段数控制为4段.塔的总压降控制为0.2~0.25MPa。
(六)工艺特点
该法设备简单,操作容易,费用低,但不能脱除氨和氰化物,适用于低浓度含硫废水(硫化物含量小于2000mg几)的处理,氧化尾气宜送加热炉焚烧或用碱性水吸收,以防污染大气。
影响脱硫率的主要因素是反应温度、气水比和反应时间。
三、水蒸汽汽提法
目前石化厂多采用水蒸汽汽提法处理含硫废水(表11—66)。
(一)原理
含硫废水可以看成是出硫化氢、氨和二氧化碳等组成的多元水溶液。它们在水中以NH4SH、(NH4)2CO3、NH4HCO3等铵盐形式存在,这些弱酸、弱碱的盐在水中水解后分别产生游离态硫化氢、氨和二氧化碳分子,它们又分别与其中气相中的分子呈平衡,该体系是化学平衡、电离平衡和相平衡共存的复杂体系。因此控制化学、电离和相平衡的适宜条件是处理好含硫废水和选择适宜操作条件的关键。影响上述二个平衡的主要因素是温度和分子比。由于水解是吸热反应,因而加热可促进水解作用,使游离的硫化氢、氨和二氧化碳分子增加,但这些游离分子是否都能从液相转入气相,这与它们在液相中的浓度、溶解度、挥发度大小以及与溶液中其它分子或离子能食发生反应有关,如二氧化碳在水中的溶解度很小.相对挥发度很大,与其它分子或离子的反应平衡常数很小,因而容易从液相转入气相,而氨却不同,它不仅在水中的溶解度很大,而且与硫化氢和二氧化碳的反应平衡常数也大.只有当它在一定条件下达到饱和时.才能使游离的氨分子从液相转入气相。
显然,通入水蒸汽起到了加热和降低气相中硫化氢、氨和二氧化碳分压的双重作用进它们从液相进入气相,从而达到净化水质的目的。
(二)流程
我国采用的水蒸汽汽提有单塔、双塔二种类型压汽提、双塔加压汽提和双塔高低压汽提。
1.单塔低压汽提
一般汽提塔操作压力为0.05MPa(表),有带回流和不带回流二种流程。前者酸性气可送往硫回收装置,后者酸性气多排至火炬焚烧。目前一般采用带回流流程(图11—37)。回流液进入塔顶;酸性气混合排至硫回收装置的特殊喷嘴,作为回收硫磺的原料气。
2.单塔加压汽提
一般汽提塔操作压力为0.3~0.5MPa(表),有侧线抽出和无侧线抽出二种流程。
(1)无侧线抽出。
当含硫废水中的硫化氢和氨含量较低时,如果只需要脱除硫化氢,允许氨留在水中,不会影响生物处理的正常操作,即可采用该流程。含硫废水分二路进入汽提塔,一路经换热后进入塔中部作为热进料,另一路作为冷回流进入塔顶,控制顶温,从而获得较高纯度的酸性气。
(2)有侧线抽出。
该流程实质上是把双塔汽提流程中的氨汽提塔和硫化氢汽提塔重叠在一个塔内,利用二氧化碳和硫化氢的相对挥发度比氨高的特性,首先将原料废水中的二氧化碳和硫化氢从汽提塔的上部汽提出去.随即控制适宜的塔体温度,在塔中部形成A/S+C(即氨摩尔数硫化氢与二氧化碳摩尔数之和)大于10的液相及富氨气体.该气体抽出后,采用变温变压的三级分凝,获得纯度高的氨气,可制成氨水或经压缩机压缩,制成液氨产品(图11—38)。
单塔汽提法处理含硫废水的操作条件、处理效果见友11—67.
3、双塔加压汽提
其流程如图11—39所示。
一般硫化氢汽提塔操作压力为0.4~0.5MPa(表).氨汽提塔压力为0.1~0.3MPa(表),含硫废水可先进硫化氢汽提塔后进氨汽提塔。硫化氢汽提塔底水进入氨汽提塔,塔顶气体经冷凝冷却后得到高纯度气氨。含有硫化物的冷凝液大部分返回氨汽提塔顶作冷回流以控制顶温。小部分返回硫化氢汽提塔。氨汽提塔底得到净化水。
4.双塔高低压汽提
其流程见图11—40。硫化氢汽提塔在压力0.5MPa(表)下操作,塔顶几乎不含氨,酸性气去硫回收装置,塔底出水在总汽提塔中进一步汽提,出于总汽提塔操作压力较低[0.05MPa(表)],因而净化水质量较好,塔顶得到含硫化氢相水蒸汽较高的富氨气,送至硫回收装置的特殊烧氨喷嘴燃烧。
(三)操作条件、处理效果及消耗指标
双塔汽提操作条件、处理效果及消耗指标见表11—68。
(四)工艺特点单、双塔汽提工艺特点比较见表11—69。
(五)气免精制
一般由汽提含硫废水得到的气氨含有硫化氢0.5%左右,且含少量的挥发酚等,具有强烈恶臭,需要进行精制(也称提纯),以进一步去除硫化氢和酚,可得到副产品液氯。
气氨精制的方法主要有一段浓氨水洗涤,流程见图11—4l。浓氨水循环洗涤—确吸收、浓氨水循环洗涤—白土(或活性炭)吸附和结晶一吸附等。
氨精制的主要过程及特点见表11—70。
副产物及净化水利用途径见表11—71。
第五节 含酚废水的处理
一、含酚废水
(一)概述
含酚废水中的酚是多种酚类的混合物,有一元酚(通常叫挥发酚)、苯酚、甲酚、二甲酚、其它烷基酚等。酚在水体中的存在对生物危害较大,水中含酚浓度为0.1~0.2mg/L时,鱼内即含有酚味。浓度高于10mg/L时,可引起鱼类大量死亡,海带、贝类也不能生存。灌溉水含酚浓度高于100mg/L,可引起农作物和蔬菜枯死和减产。因此,外排废水中含酚量必须严格控制。
含酚废水的来源很广,除了炼油厂、页岩干馏厂、石油化工厂之外,还有焦化厂等。
含酚废水排放量及特性与生产工艺、原料性质、设备运转情况、操作条件、管理水平等因素的不同而各有差异。
1.炼油厂
炼油厂的生产装置,如常减压、催化裂化、延迟焦化、电精制、再蒸馏、叠合等装置,都有含酚废水排出。其中大多数装置的酚浓度较低,但水量大,含油量高;只有少部分装置排出高浓度含酚废水。例如,催化、焦化装置。
2.页岩干馏厂
页岩干馏厂,如茂名石油工业公司炼油厂、抚顺石油二厂的含酚废水是在油页岩干馏与页岩油加工过程中形成的。废水中的酚、醛、酮等物质含量较高,称为高浓度有机废水。
3.石油化工厂
石油化工厂的含酚废水是在生产苯酚及酚类化合物的过程中形成的。例如,苯酚—丙酮装置、问甲酚装置等,它具有水量少、浓度高的特点,含酚浓度一般在数千至数万mg/L。
(二)一般处理方法对于含酌量低,无回收价值.与全厂废水混合后可不加预处理而直接排人污水场。对于酚含量高(>1000mg/L)的废水,应在装置区内回收,或进行预处理。苯酚—丙酮装置排水水质水量见表11—72。含酚废水回收处理的一般方法见表11—73。
(三)萃取法
用作萃取脱酚的萃取剂,有苯、重苯、芳焊、醋酸丁脂、轻油、煤柴油、重溶剂油、醋酸乙脂、异丙醚、磷酸三甲酚、洗油、苯乙酮、N—503、湿润剂等等。高桥化工厂经实践证明,其小以该厂的异丙苯、
N—503为优。
N—503是一种淡黄色油状液体,化学名称为二(1—甲基庚基)替乙酰胺。它对苯酚具有高效的萃取能力,一次萃取脱酚率高达99%以上。其化学性能稳定,易于再生,经碱洗二次,苯酚的萃取率达99%以上。萃取后台酚量低于50mg/L。经长期使用,萃取剂不老化、不分解、脱酚效率不下降。高桥化工厂的脱酚装置已运转多年,至今仍稳定正常,效果良好。
酚钠废水中和工序系间断操作;其投料系人丁现场控制。量、投碱量、油水比(萃取剂投料员)等均用仪表控制。
(四)处理效果和技术经济指标萃取工序为连续运行高桥化工厂脱酚装置从1978年投产至今,运行情况及处理效果逐年提高收苯酚3000余吨,“三废”综合利润10余万元。脱酚处理效果见表11—74。
二、塔式生物滤池处理含酚废水
(一)概况
以茂名石油工业公司炼油厂为例,在页岩于馏生产过程中,243t/d(1986年平均值)高浓度有机废水,是该公司最大的污染源之一。废水呈黄褐色,有特殊臭味,其中含酚、酸、醛、酮和有机碱等有毒、有害物高达1%以上。1986年的水质情况是:COD23,400~26000mg/L,石油668~1230mg/L;悬浮物598~837mg/L;挥发酚207~210mg/L。该废水所排出的挥发酚,占公司总排酚量的60%。
(二)处理流程及主要设施页岩油干馏废水处理流程示意图见图11—42。
主要设施如下:
(1)调节沉降罐Φ8.6m×Hl2.3m;
(2)平流隔油池B×L×H=3m×16m×3.2m;水平流速1.9mm/5,停留时间2.1h;
(3)平流沉淀池B×L×H=3m×16m×4.5m,水平流速3.2mm/s,停留时间1.3h;
(4)—、二级浮选池B×L×H=3m×16m×4.5m,溶气压力0.343—0.392MPa;
(5)塔式生物滤池两座,Φ8m×H27.2m,塔内有酚醛树脂固化纸蜂窑填料,设计水力负荷72m3/m2·d,有机负荷l.19kgBOD5/m3*d;
(6)自动板框压滤机,型号为BAJZ15/800~50,滤板规格为800m×800m,过滤压力0.6MPa,过滤面积15m3,板框操作一个周期为2h。
(三)处理效果
各项处理设施的处理效果,见表11—75及表11—76。
采用塔滤法处理页岩油干馏废水,其处理成本费为0.37元/kgCOD,在塔滤后,必须加处理设施,才能达国家规定的排放标准。
目前,在国内外采用生物膜法处理含酚废水的研究已有很大进展,取得较好效果。例如.石油大学(北京)对辽河油田石化总厂含酚废水采用生物方法处理,收到较好效果,除酚浮在95%以上。
第六节 含环烷酸废水的处理
一、概述
含环烷酸废水来源于炼油厂环烷酸回收装置排水、柴油罐区脱水以及环烷酸废水的碱渣小和水等。废水中主要含环烷酸、环烷酸钠和油类等污染物。由于环烷酸和环烷酸钠是环状的非烃类化合物反其盐类,
又是乳化剂.因此使废水乳化十分严重,且难以生物降解,故必须进行预处理。
二、环烷酸废水来源及组成废水来源见图11—43和图11—44。含环烷酸废水及碱渣中和装置废水来源见图11—45。
三、环烷酸回收装置废水预处理
(一)处理方法
由表11—77可以看出,采用硫酸法和CO2法环烷酸回收装置排出的各股废水性质差别很大,因此必须根据各自的特性分别进行处理,详见表11—78。
在处理中需要注意下列几点:在酸性条件下回收的油类含有许多环烷酸,不应再和碱性物质接触,否则又生成环烷酸钠,又造成乳化。
(2)为防止稀酸腐蚀,输送酸性水管线最好采用玻璃钢管或在钢管内防腐;输送泵采用含铂的不锈钢泵,阀门内衬聚四氟乙烯。
(3)碱渣罐最好采用大罐(2m3以上),以保证乳化层有足够的沉降破乳时间。
(二)处理流程(1)连续硫酸法环烷酸废水预处理流程如图11—46所示。
煮沸脱油后的乳化水送至沉降破乳罐,然后连续引入酸化和水洗废水,停止进料后鼓风搅拌,接着静置8h,从罐的下部加入新鲜水,顶部上层的油相进入回收油罐。下层酸性水(或经NaOH溶液中和,或用于酸化汽油碱渣)限流至污水场处理。
(2)间歇酸化硫酸法环烷酸废水处理
碱渣酸化罐沉降分出的酸性水自流到酸性水罐,酸度大的水送至中和罐用NaOH溶液中和后,限流排至污水处理场。
由于采用间歇酸化法,酸性水有足够的沉降时间,从而可减少酸性水中含环烷酸量,采用碱中利酸性水,使废水pH值符合污水场进水要求。
(三)处理条件及效果将酸化废水、水洗废水、乳化水在50~65℃下沉降6~12h,在此期间鼓风搅拌10~15min,其沉降破乳罐的沉降效果见表11—79。
在酸化至PH值为2~3、沉降时间6h以上,可使环烷酸问收装置总排出废水小的油类和COD分别降到200m1/L和1500mg/L左右。
四、环烷酸废水与碱渣中和水的预处理
(一)处理方法
环烷酸废水与碱涪中和水的性质主要取决于中和所用的碱渣。一般中和水的pH值为7~8,COD高达20000~40000mg/L,除含有环烷酸钠、硫化钠外,还含有许多酚钠;由于酚在水中溶解度较大(如苯酚在20℃时溶解度达8.4%),所以单纯采用酸化的方法,酚和酸化后的水相分离是很不彻底的,水相含酚约5000mg/L。故极选用酸化—萃取—反萃取的方法脱除环烷酸钠、酚钠和硫化钠,从而降低中和水的COD值。该方法各工艺特点见表11—80。
(二)预处理流程中和水酸化—萃取—反萃取预处理流程见图11—47。
环烷酸废水碱渣中和水用浓硫酸酸化至pH值为2~3,沉降分层后分离出的油相含油类、环烷酸和粗酚。碱渣中硫化物以H2S形式逸出(排至高烟囱或送至焚烧炉)。含酚和少量环烷酸的水相进入萃取装置,与萃取剂逆流接触,使油水两相得到分离。根据原料特性和排放水COD的要求,可采用一级或二级处理。反萃取剂可以返回,与环烷酸废水一起处理。
(三)处理效果
一股处理后可使废水COD由2.5×104mg/L降至800—1500mg/L,COD去除率可达90%以上。
五、柴油罐区脱水的处理
柴油罐区脱水的性质与加工的原油及柴油的精制方案有关。个别炼油厂加工的原油酸值很低,柴油无需精制就可出厂,但多数炼油厂加工的原油酸值较高,柴油多采用碱洗精制。所以柴油罐区脱水实为携带碱渣的废水(pH值9~10)。因含有环烷酸钠(表面活性剂)乳化比较严重,COD为几万至十几万mg/L,有的甚至高达几十万mg/L。虽然这股废水水量不大,但浓度高,排放集中,若直接到污水场会造成冲击,所以必须进行处理。
处理方法有:
单独收集,经初步隔油后用硫酸酸化或破乳,下层水相直接(或经中和后)相连排污至水场处理。
酸化至不同pH值对水相中COD的影响如表11—81所示。
从表11—81可看出水相中COD的含量随pH值的升高而上
第七节 含氰(腈)废水的处理
一、概述
含氰(腈)废水主要来源于丙烯腈装置和化纤厂腈纶纤维生产过程中的聚合车间、纺织车间以及回收车间
二效蒸发装置的排水;炼油厂催化裂化也排出含氰废水。
含氰(腈)废水的处理方法有酸化曝气—碱液吸收法、碱性氯化法、加压水解法、生物法和焚烧法等,以加压水解法、碱性氯化法和生物法应用最广泛:局部浓度高、毒性大并合有较多可燃性杂质的含氰(胯)废水,例如内烯腈装置反应系统废水,也采用直接焚烧法。
几种处理方法的主要原理及效果见表11—82。
二、处理流程
炼油厂和石油化工厂常用的处理流程:
(1)炼油厂含氰废水处理流程见图11—48。
(2)化纤厂含腊废水处理流程见图11—49。
三、处理效果及技术经济指标
(一)处理效果
炼油厂采用加压水解法处理含氰废水的效果见表11—83。例如某厂废水含氰200mg/L,加碱调整pH值至9~9.5,加温至173℃,压力为0.8MPa,反应45min,出水含氰降至2.3mg/L。
丙烯腈废水处理效果见图11—50。化纤厂含脂废水采用塔式生物滤池的效果见表11—84。
(二)技术经济分析
技术经济分析见表11—85
四、发展方向
由于人们对氰(腈)类的毒性有了进一步的认识,过去侧至于对游离氰的去除,近来对络合氰研究也颇为重视。
目前国外含氰(腈)废水的处理,仍是以氧化分解的方法为主。由于离子交换、电渗析、奥氧等处理费用
高,氯碱法又容易生成氯化烃类有毒物质,都有着不同的缺点,所以使用不多。
生物法和焚烧法,国内外使用都很广泛。由于生物法工艺成熟,处理费用低,所以国内外工业废水处理都有采用生物处理的趋向。
焚烧法在国外应用较为广泛,罗马尼亚年产2×104t丙烯腈装置,全部废水采用焚烧法(1450—1650Y)进行处理。美国、日本等国对含氰废水及含有氰类的化合物均用直接焚烧法处理。兰州303厂有氰醇焚烧炉,山东齐鲁石化公司和上海高扬化工厂分别有丙烯腈、乙脂焚烧炉。
目前,国外开始以酶制剂处理含氰(脂)废水的研究。近年来工作进展较快,日本首先研究从处理丙烯腈废水的几种活性污泥中的菌株,从中提取酶,制成氰分解酶。用酶制剂净化工业废水筛选出对氰分解能力强。
此外,国外普及的方法还有湿式氧化法。国内此法还正处在试验阶段。它是一种技术上先进、经济上合理的方法。加压水解或湿式氧化后再进行生物处理,这也是含氖(腈)废水处理的一个重要途径。
第八节 含苯及其它化工废水的处理
一、概述
含苯废水主要来源于制苯车间、苯酚丙酮装置、苯乙烯装置、聚苯乙烯装置、乙基苯装置、烷基苯装置以及乙烯装置的裂解急冷水、洗废水。
含苯废水处理采用吹脱法、活性炭吸附法或化学药刑法。一般常用吹脱法。
吹脱法的原理是利用苯水共沸的性质,采用直接蒸馏的方法将苯蒸出。然后将含苯(100mg/L、pH值为6~8)废水排入隔油池。
含苯废水的特点是不但浓度较高,往往含油量也较高(可高达300mg/L以上),因此,必须采取隔油他的预处理。
二、工艺流程
吹脱法工艺流程见图11—51
三、吹脱工艺条件及操作方法
自烷基苯装置送来的废水送入废水罐,再由废水罐进入吹脱罐,在吹脱罐内废水经过直接蒸汽加热,温度控制在95±5℃。吹脱罐蒸出的水,经过冷凝器进入苯水分离题,再用系打回烷基苯装置的湿苯罐。吹脱罐底排出的废水和进水经过换热之后,含苯废水PH值为6~9,苯小于100叫儿,排入管网送人污水场。
四、吹脱工艺处理效果
吹脱法处理烷基苯装置排放的含苯废水,如某厂使含苯废水量由70t/h下降到6t/h,废水中苯含量由2000~5000mg/L下降到100mg/L,处理后的含苯废水可送污水场进行生物处理。
每年可回收苯300~400t,其产值达20余万元,经济效益显著。
注意问题:氨洗液吹脱箱体积不能过小,否则小易控制温度或沸腾液面容易造成苯中带水和废水中带苯,影响回收苯的质量和苯的回收率,且管线腐蚀较严重。
五、台有机氮废水在石油化工行业中,排放二氯丙烷废水的生产装置主要有氯醇法生产环氧丙烷和环氧乙烷;丙烯氯化法生产环氧氯丙烷;乙烯氯化法生产织乙烯等装置。在以上装置生产过程中排放的有机废水除含有多种氯代烃类及其衍生物外,还含有其它污染物。目前国内生产环氧丙烷装置排放的废水,在各类有机氯废水中占有最大的比重。某化工厂年产8000t环氧丙烷生产装置排故废水的来源、组成、数量见表11—86。
此类废水一般采用闪蒸一增稠工艺进行预处理。闪蒸是利用废水余热使其中的二氯丙烷等有机氯化物随蒸出的二次蒸汽带走,而二次蒸汽则作为皂化反应工序的加热蒸汽之补充,从而达到去除有机氯化物的目的。
闪蒸工艺方法有两种:一种是直接利用废水中的潜热进行常压闪蒸,二氯丙烷去除串较低,一般只有40%左右。另一种是借助蒸汽喷射泵或真空泵,使废水在负压状态下进行.有机氯化物去除率80%。
第九节 含铬废水的处理
一、概述
含铬废水主要含有六价铬,也有少量的三价铬。由于六价铬对农业生产及入民健康有严重危害,所以
要进行处理。
石油化工企业的含铬废水主要来源于机修厂电镀车间的废电镀液、镀件漂洗水、设备冷却水和冲洗地面水等。
含铬废水所含污染物质比较复杂,但处理的主要对象是六价铬,不管用什么方式,百先都将六价铬变成三价铬,然后排放或回收利用。
二、治理方法
含铬废水的治理方法概括有硫酸亚铁法、离子变换法、活性炭吸附法、电解法和薄膜蒸发法等。硫酸亚铁法比较简单,在沉淀他内投加硫酸亚铁,生成氢氧化铬和氢氧化铁沉淀,使六价铬转换成三价铬。其它处理流程如图11—52,困11—53,图11—54,图11—55,图1I—56,图U—57,图U—58所示。
三、处理方法、操作条件及处理效果
各种方法的处理方法、操作条件及处理效果见表11—87。
因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容