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        首頁 >> 解決方案 >>解決方案 >> 石化行業煉油廢水回用
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        石化行業煉油廢水回用

        中國石化北京燕山石化公司

        煉油廢水回用

        前言:

           中國石化為降低噸油耗水,確保石化企業可持續發展,2000年將燕化煉油廠節水減排列為“十條龍”攻關項目之一,經過科技攻關及工程實施,把復雜的煉油廢水成功回用到鍋爐補水,即達到了節水減排,又有效地節約了熱能;通過幾年的運行,效果良好,帶來了可觀的經濟效益和社會效益,成為煉化廢水回用的典范。改項目為中國第一個將煉油廢水回用于鍋爐補給水的項目,該項目2005年榮獲中國石化集團科技進步一等獎,國家科技進步二等獎。

        1、廢水回用脫鹽的必要性

            為解決燕化面臨水的問題,為其它兄弟單位提供經驗,總部將燕化煉油廠節水列為“十條龍”攻關項目之一,要求其噸油耗新鮮水達0.68t/t,噸油排水達0.48t/t,并要求在2005年出“龍”。

        要想有效降低新鮮水耗量,廢水回用是有效途徑之一。燕化是國內較早回用廢水企業之一。1999年開始廢水回用的調研和研究,2002年煉油和橡膠廢水經深度處理后回用于煉廠、膠廠工業水管網做循環水補充水,工藝流程為:曝氣生物濾池+混凝澄清+過濾+消毒,2002年7月投產,5年來,一直運行正常。

        由于北京環?刂戚^嚴,循環水排廢水全部進廢水處理廠進行處理,這導致再生水鹽含量的升高。隨著循環水濃縮倍數的提高,循環水含鹽量的增加,再生水含鹽量也大幅度提高,其中包括對循環水有害的離子如氯離子。在現有配方條件下,循環水場要想有效提高濃縮倍數,必須對補水鹽含量尤其是有害離子進行限制,否則循環水處理結果必將受影響。

        要想解決再生水鹽含量累計問題,脫鹽是唯一手段。另外,循環水補水僅占煉廠用水量的20~30%,40~60%新鮮水用作離子交換補水制取化學水。煉廠要想有效降低新鮮水用量,廢水必須脫鹽成為化學水,常見的脫鹽有兩種:離子交換和反滲透。經澄清過濾的煉油廢水直接進入離子交換器有三大問題需解決:一是鹽含量過高,對現有離子交換工藝有很大影響,二是有機物CODcr對樹脂污染,三是鐵離子對樹脂的污染,上述三個問題是常見方法無法解決的。

        該項目 “曝氣生物濾池+澄清過濾”系統于2002年7月投產,“超濾+反滲透”系統于2004年8月建成投產,整個系統運行至今,效果良好,穩定可靠,經濟效益和社會效益明顯。

        2、廢水回用工藝路線及運行情況

        2.1 廢水回用進水水質

                 表1 煉油廢水回用進水水質

        序號

        項目

        單位

        數值

        序號

        項目

        單位

        數值

        1

        pH


        6.5~8.5

        8

        Ca2+

        mg/L

        240

        2

        CODcr

        mg/L

        50~100

        9

        濁度

        NTU

        20~40

        3

        BOD5

        mg/L

        5~20

        10

        總鐵

        mg/L

        1~2

        4

        mg/L

        3~10

        11

        全硅

        mg/ L

        8~15

        5

        氨氮

        mg/L

        5~25

        12

        水溫

        15~38

        6

        懸浮物

        mg/L

        30~70

        13

        Cl-

        mg/L

        150~400

        7

        細菌

        個/mL

        105~106

        14

        TDS

        mg/L

        1000~1500

         

        2.2 工藝流程及規模

                         混凝劑

             曝氣生物濾池 → 混凝澄清池 → 粗過濾器 → 水池 → 提升泵

               殺菌劑      阻垢劑

                → 超濾裝置 → 反滲透裝置 → 原離子交換系統

         

        2.3 主要設備的運行情況

        2.3.1 曝氣生物濾池

            燕化煉油廢水氨氮含量高,大部分在在10~25mg/L之間,為了降低氨氮的含量采取了曝氣生物濾池,同時對CODcr也有一定的去除,2002年7月投入運行,曝氣生物濾池對氨氮、CODcr的去除效果見表2。

                                    表曝氣生物濾池對氨氮、CODcr的去除效果

           項目

        月份

        COD

        NH3-N

        PH

        進水

        出水

        去除率

        進水

        出水

        去除率

        進水

        出水

        057

        79.8

        42.4

        46.87%

        18.4

        3.03

        83.5%

        7.76

        7.18

        058

        98.5

        50.5

        48.73%

        21.3

        5.5

        74.2%

        7.55

        6.38

        059

        81.8

        45.5

        44.38%

        10.36

        2.18

        79.1%

        7.36

        6.77

        0510

        60.1

        35.6

        40.7%

        3.51

        1.24

        64.7%

        7.54

        7.43

        0511

        78.0

        49.5

        36.5%

        2.5

        0.43

        82.8%

        7.63

        7.75

         2.3.2 絮凝沉淀過濾單元

                為了進一步去除CODcr、BOD5、懸浮物、總鐵、濁度等,采取了機械攪拌澄清池+粗過濾的設備;2002年7月投入運行,出水懸浮物在3~10 mg/L,絮凝沉淀過濾單元CODcr、NH3-N處理效果見表3。

                               表絮凝沉淀粗過濾單元處理效果

           項目

        月份

        CODCr

        NH3-N

        進水

        出水

        去除率

        進水

        出水

        去除率

        057

        42.4

        27.1

        36.08%

        3.03

        1.6

        47.2%

        058

        50.5

        32.6

        35.44%

        5.5

        2.85

        48.2%

        059

        45.5

        35.4

        22.1%

        2.18

        1.78

        18.5%

        0510

        35.6

        26.6

        25.3%

        1.24

        0.73

        41.1%

        0511

        49.5

        32.9

        33.4%

        0.43

        0.265

        38.4%

        2.3.3 超濾運行情況

            “超濾+反滲透”系統于20048月初通過燕山石化公司驗收并投入連續的工業應用,裝置運行非常穩定,管理方便,經濟效益明顯。該系統超濾產水規模為560 m3/h,反滲透產水規模為410 m3/h。
        1.jpg

        2.3.3 超濾運行情況

        2.3.3.1  超濾系統概述

        在該項目中采用了強度強、可氣水擦洗、抗污染性能好、壽命長、過濾精度高的陶氏化學公司的DOWTMSFP-2660超濾作為反滲透的前處理,保證了反滲透的可靠運行。

        DOWTMSFP-2660膜組件,采用聚偏氟乙烯(PVDF)材料,可長期耐受高濃度的氧化劑,充分抑制微生物繁殖。在工業應用的PVDF超濾膜組件中,膜組件具有小的公稱孔徑,能夠去除幾乎所有的微粒、細菌、大多數病菌以及膠體;其極高的孔隙率使得SFP-2660膜組件能夠獲得和微濾相當相近的通量,因而在大多數情況下是比微濾更好的選擇。

        DOWTMSFP-2660膜組件,采用不易堵塞的外壓式結構,具有更高的截污量,更大的過濾面積,使清洗更簡便、徹底。采用的流態設計以全流過濾為主,但組件也可以很方便地轉換成錯流過濾的模式,與錯流相比,全流過濾能耗低、操作壓力低,因而運行成本更低;而錯流過濾則能處理懸浮物含量更高的流體。因此具體的操作形式宜根據水中的懸浮物含量來確定。

        DOWTMSFP-2660膜組件,通常以恒流方式運行,透膜壓差將隨運行時間逐漸增加,

        此時通過定期的反洗、氣擦洗以及化學分散清洗等手段,可以清除膜面的濾餅層;而使用殺菌劑則能夠有效地控制微生物繁殖,更徹底的除去膜面污染物。

        回用廢水除鹽裝置中使用的膜元件主要技術參數如下:

        膜元件型號               DOWTMSFP2660

        型式                     中空纖維(外壓式)

        膜材質                   PVDF

        公稱孔徑                                 0.03μ

        2.3.3.2 超濾運行情況見表4

                                4:超濾裝置運行情況

        序號

        項目

        單位

        產水設計指標

        實際產水

        1

        濁度

        NTU

        ≤1.0

        ≤0.5

        2

        CODcr

        mg/L

        ≤30

        25~30

        3

        SDI


        ≤3.0

        2.0~2.5

        4

        油類

        mg/L

        ≤1

        ≤0.5

        5

        回收率

        %

        ≥90

        ≥92

        6

        化學清洗周期

        天/次

        ≥30

        ≥60

        超濾裝置無論實際產水水質、回收率,還是化學清洗周期均優于設計指標。

        2.3.4 反滲透運行情況

        2.3.4.1 反滲裝置概述

        系統設計反滲透裝置4套,設計產水量410m3/h,反滲透采用陶氏的BW30-365FR抗污染膜,一級二段排列,抗污染反滲透膜且具有親水性,對有機物的吸附性小,膜元件和系統運行壽命長,可延長膜的清洗周期,降低清洗費用。 

        2.3.4.2工藝輔助系統

        (1)氧化劑加藥裝置,用于向超濾進水和反洗水中投加氧化劑,防止細菌等微生物在超濾膜繁殖并去除部分有機物。

        (2)還原劑裝置,用于向反滲透進水投加還原劑,還原水中的氧化性物質,保護反滲透膜。采用在線ORP表檢測水中的氧化還原電位并控制加藥量。

           (3)阻垢劑加藥裝置,用于向反滲透進水中投加阻垢劑,以防止膜元件結垢。反滲透濃水端,特別是反滲透壓力容器中最后一根膜元件的濃水側出現諸如CaCO3、CaSO4濃度積大于其平衡溶解度指數而結晶析出,在膜表面結垢造成污堵, 從而損壞膜元件的應用特性,因此在進入膜元件之前設置了阻垢劑投加裝置,投加對此類鹽具有良好分散作用的阻垢劑。

           (4)化學清洗裝置,用于清洗超濾、反滲透裝置膜元件的化學清洗。超濾、反滲透膜經過長期運行后,某些難以氣水沖洗的污垢,如有機物、無機鹽結垢等,會積累在膜的表面,造成超濾、反滲透膜通量下降、反滲透膜脫鹽率的降低,使用化學藥品進行清洗才能去除,以恢復超濾、反滲透膜的性能。

        2.jpg

        2.3.4.3 反滲透運行情況

           反滲透系統于20048月初安裝完畢投入運行,反滲透裝置運行情況見表5

                                 表5 反滲透裝置運行情況

        序號

        項目

        單位

        產水設計指標

        實際產水

        1

        脫鹽率

        %

        ≥97

        98.5~99.1

        2

        電導率

        μs/cm

        40

        10~15

        3

        產水量

        m3/h·

        102.5

        ≥105

        4

        水回收率

        %

        ≥70

        ≥75

        5

        CODMn

        mg/L

        <2.0

        <1.0

        5

        化學清洗周期

        天/次

        ≥30

        60

        反滲透裝置無論實際產水水質、回收率,還是化學清洗周期均優于設計指標。

           整個廢水回用系統運行非常穩定,超濾膜的化學清洗周期在2個月以上,水回收率保持在92%以上;反滲透膜的化學清洗周期大于2個月,水回收率保持在75%以上,脫鹽率大于97%。系統抗沖擊負荷能力強,受來水波動的影響較小,系統維修工作量少,自動化程度高,管理方便;在煉化廢水回用工程處于高水平。 

        2、 運行成本

          電費:0.89元/噸

           藥劑消耗(酸、堿、氧化劑、阻垢劑、絮凝劑等):0.45元/噸

           人工費:0.14元

           合計:1.48元/噸

           產水作為鍋爐補給水的原水,既減少原離子交換器大量酸堿,又節約大量水量,大大減少污染物排放量,經濟效益和環境效益明顯。 

        4、煉油廢水回用系統體會

        煉油廢水回用是一個復雜的系統工程,處理工藝、產品質量及工程公司技術能力都會對煉油廢水回用運行造成較大的影響。

        北京燕山石化煉油污水回用是國內最早的煉化污水回用項目,從 2004年8月投產以來,運行一致穩定,超濾及反滲透的產水水量以及水質均優于設計指標,在國內煉化污水回用系統中運行最好;我們認為燕化煉油廢水回用系統長期運行效果好的主要原因是預處理去除油、CODcr效果好、陶氏超濾及反滲透產品的性能優越。


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