炼油废水处理

炼油废水高效处理的工艺流程和操作方法

耿土锁　卜城　王建康　姜明涛

摘　要：本文论述了采用组合式隔油与两级混凝气浮串联工艺处理某炼油厂的含油废水的运行情况。由于各个处理单元及整套工艺的设计合理、操作方法正确，该套废水处理系统出水中的油类浓度降至5～8mg/L，COD浓度降至45～55mg/L，SS降至31～51mg/L ，去除率分别超过98%、92%与83%。工程实施两年多来，运行稳定，能回收油类，具有良好的经济效益。
关键词：炼油废水；　组合式隔油；　混凝气浮
中图分类号：X742；　文献标识码：B　文章编号：1003-6504(2000)02-0029-04

The process and operation methods of the high efficient trmatment of the oil refining waste water

GENG Tu-suo
(The Dept.of Environ., Nanjing University，210093)
BU Cheng,WANG Jian-kang
(The Environ,Dept.,Tsing Hua Univ.，100084)
JIANG Ming-tao
(The Northern Petch Co. in Pan Jing City, Liao Nin Province)

Abstract:This article describes the oil containing wastewa ter treatment process which includes both the combined oil separation and the tw o levels of coagulation floatation and its use in the oil refining plant.Becaus e of its reasonal design and the correct oprative methods,this set of wastewater treatment engineering can produce an excellent effluent in which the concentrat ions of oil, COD and SS are about 5～8, 45～55 and 31～51 mg/L respectively, an d th eir removal efficiencies are above 98%,92% and 83% respectively. This Wastewater treatment system has been stable in operation and has reclaimed a lot of oil fo r two years since its construction.
Key words:Oil refining wastewater;　Combined oil separation; 　Coagulation floatation

1　前言

炼油企业外排废水量较大，废水中污染物浓度较高，主要污染物包括悬浮物、油类、苯酚等。炼油废水的可生化性较低，且有机负荷较高，如果直接采用生化法，不易取得稳定良好的处理效果，还必须因进行长时间的曝气而消耗大量能源，同时炼油废水排放量大，必须严格限制出水水中污染物的浓度才能较好地控制污染物的总量，本文介绍了一种稳定、高效、低耗的炼油废水处理工艺。
本文所述工程的使用单位为北方某中型炼油厂。该厂生产汽油、煤油、柴油及沥青。大部分生产工段都产生废水，各工段所排废水的性质差异大，多为间歇排放。因此，生产车间总排放口的废水水质与水量相差很大。全厂生产区日排废水量接近2000吨，综合生产废水的pH值 5～9，油类浓度300～500mg/L，COD浓度600～800mg/L，悬浮物浓度在200mg/L左右。当地环保部门要求该厂处理出水中，油类≤10mg/L,COD≤70mg/L,悬浮物≤50mg/L。

2　废水处理工艺流程

该厂废水中含有较高浓度的油类，不仅不易为生物降解，而且因为油类浓度高，会粘附在菌胶团或氧化膜的表面，使生物的活性受到严重抑制。此外，废水中还含有或硫化物等生物毒性的物质或抑制性物质，不宜采用生物降解处理。为了选择投资省、运行成本低的处改锥头理工艺，作者经过多种处理流程的试验研究与比较，最后确定组合式(容平流式与斜板式为一体的)隔油与两级混凝气浮相串联的物化处理工艺对该厂综合废水进行处理，实现废水达标排放。处理工艺流程参见图1。

图1　炼油废水高效物化处理工艺

3　构筑物的结构特征与操作要点

3.1　调节池

调节池为位于地下的长方形混凝土池，生产废水可自流到池内。因为废水的水质与水量波动很大，为了更有效地调节水量与水质，调节池的有效容积1000m3，水力停留时间12h，多点进水，以更好地调节不同时间的进水水质。
尽管调节池有较高效的调节能力，但因为各个时间内来水的性质相差很大，使调节池内水质仍然有一定波动性。尤其是酸性废水与碱性废水的随机进入，使调节池内水的pH值也随之上下波动，进而影响到后续处理设施的效果与稳定性。如水的pH值过高、碱性物质较多时，会与油生成亲水性物质，不容易被隔油气浮法去除；水的pH值过低时，也会对混凝效果产生不利影响，腐蚀设备与管道。为此，分别向调节池内投加适量硫酸或生石灰，使调节池出水的 pH值控制在6.7～8.0之间。

3.2　隔油池

隔油池为长方形混凝土池，位于地下，为两台并联的平流式隔油池。每格池子的规格为： L×B×H=19×3×4.2(m3)隔油池进水采用自流式，由浮球式流量计稳定进水水量。降低了运行费用。隔油池内设有蒸汽加热管线，以便在严寒季节对池水加温，提高油的流动性和处理效果。池顶设有水泥盖板，其目的是提高保温性，节省蒸汽用量。经验表明，因为原水温度较高，隔油池的保温效果很好，即使冬季，加热蒸汽的用量也很少。
隔油池内的有效水深为H有=2m，废水在池内的水平流速V平为流量与过水断面面积之比，
即：V平=Q/(H有×B×2) 　(1)
式(1)中：Q--两个气浮池总的处理流量，取80m3/h；
　B--每只气浮池的宽度，取3m；
　2--气浮池的数量，取2只。
由式(1)计算得：V平=80/(2×3×2)=6.67m/h=1.85mm/s
能够被全部去除的油粒的最小上升速度，被称为临界上升速度。上升速度大于临界速度的油粒，能够被全部去除；反之则只能被去除一部分。处于临界上升速度的油粒，如果从进水断面的最低位置(即有效水深处)进入气浮区，到达出水断面时正好上升到池顶，水流在气浮区的停留时间，为进出水端的距离(即气浮区的长度)与水平流速之比，即t=L/V平，则临界上升流速V临为上升高度与停留时间之比，即

V临=H有/t=H有(L／V平) 　(2)

式(2)中：V临--临界上升流速
　L--气浮区长度，取19m
　V平--气浮区水平流速，取1.85mm/s
由式(2)计算得：
V临=2/(19/1.85)=0.195(mm/s)
油粒上升速度与粒径的关系符合斯托克斯公式，即：

　(3)

式(3)中：V升--油粒的上升速度，单位按mm/s计
ρ水、ρ油--水和油的密度，分别取0.001与0.00085g/mm3
μ--水的动力粘滞系数，取0.00101/mm。s
g--重力加速度，取9810mm/s2
d--油粒粒径，单位按mm计
当V升=V临=0.195mm/s时，相应的油粒粒径d即为能被全部去除的最小油粒粒径d min，0.150(mm)=150μm
上述计算表明，平流式隔油池中，能被全部去除的油粒的最小粒径至少为150μm。为了提高油粒的去除效果，本工程在隔油池出水端增设斜板隔油区，斜板的间距为80mm，在斜板区可被全部去除的油粒的最小粒径为60μm，即斜板隔油池出水中，不会含有粒径超过60μm的油粒。
隔油池内的油粒上升到水面后，将在池面形成浮油层，需要在水面上设刮油机排除浮油层。由于隔油池内水的流速慢、流态稳定均匀，原水中的悬浮物也将在隔油池内沉淀。为此，本工程中，隔油池前端设集泥斗，隔油池后端水面上设集油管，池内设有链式刮油刮泥机。链式刮油刮泥机由变速机、传动轮、从动链、链轴、刮板等组成。
其操作要点是：(1)一般情况下，刮油刮泥机每天至少开1次，每次开1～2小时。(2)严寒季节，当池内水温低于15℃时，应开蒸汽加热保持水温达到20℃左右。(3)注意刮油刮泥机是否有异常，且定期检修。(4)检修隔油池时，应将池盖打开，挥发一周后，才能用明火操作。

3.3　污水提升泵

隔油池出水端设污水提升泵2台(1用1备)，将经隔油池油水分离后的污水升到一级气浮池。提升泵的流量为90m3/h，扬程为12m，功率为8kW。一级气浮池的混凝剂投加在污水泵的吸水管上，可借助水泵叶轮的高速旋转作用实现水与药剂的混合，二级气浮池的加药点在一级气浮池的出水管上，借助管道内水的紊流作用实现水与药剂的混合。
污水提升泵的操作要点是：(1)开动污水提升泵前应先开加药阀门。(2)冬季如果需要停泵，必须用压缩空气对水泵输水管进行吹扫，不使管泵受冻。(3)加药阀的开度要适宜，使加药量控制在要求的范围内。

3.4　气浮系统

对于粒径小于60μm的油粒及细小的悬浮固体，很难在隔油池中上浮出来或下沉到水底。因为这些细小油粒与固体颗粒的表面带有电荷，相互排斥而呈布郎运动，分散在水中。有效去除这些乳化油粒或胶粒的必要条件是消除或减少颗粒间的静电斥力，即必须使这些颗粒脱稳。本工程中，采用聚合氯化铝作混凝剂，进行混凝气浮。为了充分保证气浮系统的处理效果，本工程中采用两级气浮池相串联。两套气浮池的结构与组成完全相同，包括气浮池、溶气罐、回流泵、空压机、稳压罐和加药装置等。气浮系统建于室内，其目的是防止风吹雨淋，也便于保温。因为气浮阶段不再设加热装置，即使严寒气候条件下，也可依靠隔油池出水的余热进行有效气浮。气浮池为平流式的，由钢板制成，L高频发生器×B×H=8×3×2.5(m3)，有效水深为2m，水力停留时间为0.6h。气浮池顶设刮油装置，可将浮油刮入到渣油槽，最终输送到干化场进行干化。气浮池底设多孔管收集清水，一级气浮池的出水依靠水位差自动流到二级气浮池，每级气浮池出水的一部分又通过回流泵进入溶气罐，即为部分溶气气浮。
溶气罐的进水与进气分别由回流水泵和空压机提供。为了增加溶气效果，罐内装有瓷环填料镀镍铜带以增加气水接触面积，进而提高溶气量。溶气罐上装有压力表，使罐内的工作压力维持在3～ 4kg/m2。罐项设有安全阀，当罐内压力超过4kg/cm2时，安全阀将自动开启，降低罐内压力。溶气罐上还装有液位计，使罐内水的充满度维持在2/3～3/4之间。
回流泵流量为20m3/h，扬程为45m。回流水量在20～15m3风能路灯/h，占处理水量的比例为25%～20 % ；实际输出水压环网3.5～4.0kg/cm2。空气压缩机的输出空气压力控制在3.5～4.0kg/cm异形耐火砖2。溶气释放器设在每级气浮池内的进水端，每池3只释放器。高压溶气水经过释放器后，压力由3 .3kg/cm2左右降到0.2～0.3kg/cm2，高压溶气水中的溶解气体可以非常微小的气泡形式从水中释放出来，在气浮池内上升过程中吸附大量的乳化油粒与胶体，并在气浮池表面形成稳定的浮渣层，有效地保证了气浮池的处理效果。在工程中使用的释放器具有不易堵塞，使气浮池能长期稳定工作。
气浮系统的操作要点为：
(1)气浮池必须定期刮除浮渣以保证气浮效果。一级气浮池每班刮油2次以上。二级气浮池油渣少些，每班刮油渣一次即可。
(2)溶气罐内的工作压力应保持在3～4kg/cm2，水的充满度应保持在2/3～3/4之间，以保证最佳溶气效果。可通过调节回流水泵的出水阀及空压机的出气阀的开度来实现。
(3)两级气浮池进水中都必须投加聚合氯化铝混凝剂，并保持适宜的投加量。根据经验，一级气浮池的加药量应控制在80～160mg/L，二级气浮池的加药量应控制在60～100mg/L。
(4)观察释放器的工作状态，是否存在堵塞现象或气泡大小不合适，必要时，应拆卸清堵。
(5)如果气浮池出水混浊不清或浮油渣易碎不稳定，应调节加药量，检查溶气罐的工作压力与充满度，检查释放器的释放效果。

4　处理效果

各单元的处理效果见表1。

表1　隔油混凝气浮法处理炼油废水的运行效果

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