申请日2011.02.25
公开(公告)日2011.08.17
IPC分类号C02F9/14
摘要
一种高浓度炼油废水处理工艺，主要包括如下步骤：炼油废水经过隔油、气浮等物化预处理;预处理后的废水进入三段式生化处理系统;根据废水水质情况，第一段生化处理单元可切换为兼氧反应池或好氧反应池，相应完成前置反硝化反应或好氧反应去除硫化物;第二段生化处理单元中定量加入磷酸盐，主要去除挥发酚等有机污染物;第三段生化处理单元主要完成硝化反应，精确投加氢氧化钠和碳酸钠的混合溶液，调节碱度及pH至硝化最佳环境;各段生化池之间为推流式运行，各池内部为内循环完全混合式;生化处理后废水进入斜管沉淀池，沉淀池底部污泥由气提装置提升。采用此工艺的系统出水澄清，运行稳定，工艺灵活，可适应各浓度炼油废水。
权利要求书
1.一种高浓度炼油废水处理工艺，其特征在于：首先将炼油废水进行隔油、气浮物化预处理，去除废水中含有的全部浮油、大部分乳化油及其它固体悬浮物;经过气浮物化预处理的废水进入到三段式生化接触处理系统，每段生化接触处理系统中均布置有弹性填料，池底部均设有微孔曝气系统;
第一段生化接触处理系统采用兼氧、好氧两用生物接触池，当废水水质较好时，第一段的生物接触池设为兼氧生物接触池，与之配套的罗茨鼓风机关闭，池底的潜水搅拌机启动，全池溶解氧浓度<0.2mg/L，呈兼氧状态，此时发生前置反硝化反应;当废水水质较差时，第一段的生物接触池切换为好氧生物接触氧化池，与之配套的罗茨鼓风机启动，潜水搅拌机关闭;此时三段生物接触池均为好氧生物接触氧化池;第一段主要去除硫化物等小分子污染物，第二段主要去除挥发酚等有机污染物，并向其中定量投加磷酸盐溶液，以调整补充微生物必需的营养物质，第三段主要去除氨氮，并由pH控制系统控制计量泵向其中自动定量投加氢氧化钠、碳酸钠的混合溶液，以调整系统pH值在7.5～8，确保系统处于硝化反应的最佳pH范围;
并且当废水水质较好时，第三段处理出水部分回流至第一段，由电磁流量计测定流量，阀门调节回流比在50%～100%之间，完成前置反硝化反应;当废水水质较差时，第三段处理出水回流量减小，甚至关闭回流;
三段式生化接触处理系统整体为推流式，而每段生物接触池内部流体呈内循环完全混合态;
第三段生物接触池出水进入斜管沉淀池，污泥由气提一部分转移至污泥储池，一部分回流至第三段生物接触池入水口。
2.如权利要求1所述的一种高浓度炼油废水处理工艺，其特征在于：所述的三段生物接触池池体为圆形，填料支架整体为圆的内接正方形，曝气系统位于填料支架的正下方;随曝气的进行，在正方形曝气区域形成向上流，而曝气区域外的4个圆缺区域则形成向下流，从而形成内循环完全混合状态。
说明书
一种高浓度炼油废水处理工艺
技术领域
本发明涉及高浓度炼油废水工艺，特别是在中小型老炼油企业废水浓度高，原有污水处理设施陈旧，无法满足排放要求，而又需要满足较低投资、基本不增加占地面积、较少运行费用、适应水质波动等要求下的炼油废水处理工艺。
背景技术
炼油废水是水量较大的一种工业废水。炼油废水具有污染物种类多、成分复杂、毒性大以及危害严重的特点。由于历史原因，我国目前尚有为数众多的百万吨级以下的地方炼油厂在运行，由于生产工艺等各种原因，其废水主要污染物浓度如氨氮、硫化物、挥发酚等高于新建大型炼油厂。与此同时，国家与地方环保要求日趋严格，而地方炼油厂普遍存在废水处理工艺落后，可用地有限，财力不足等实际情况。因此，在原有老旧废水处理系统基础上进行升级改造，以满足现行污水排放标准成为一项紧迫的技术难题。
传统的炼油废水处理工艺如化学沉淀法、混凝法、吸附法、膜分离法、生物法等均对炼油废水有一定处理效果，但对高浓度炼油废水缺乏一套行之有效的低成本、工艺路线灵活、适应性强、处理效果稳定的处理工艺。传统工艺对于炼油废水达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)之三级排放标准(即排入市政污水处理厂标准)比较容易，但如果需要达到一级A标准，往往需要增加深度处理单元，如在生化处理之后再次进行混凝、气浮、砂滤，甚至进行高级氧化处理，不仅工艺流程长、占地面积大、投资高，而且运行费用很高，操作复杂，故障点多，运行可靠性差。
2006年公开的中国发明专利(公开(公告)号CN101148293A申请专利号200610096359.9)“炼油废水微生物深度处理方法”，其工艺核心是通过采用经过筛选的专性微生物混合菌群，结合曝气生物滤池或生物池进行处理。发明人列举了微生物处理单元和微生物深度处理单元的各个专门菌群，并承认这些菌群“均为自然界所存在，是由申请人发现其有处理前述污染物的功能，并经采样驯化培养而得。”特征是包括如下步骤：该专利的主要问题：(1)该专利声称这些微生物菌群“均为自然界所存在，是由申请人发现其有处理前述污染物的功能，并经采样驯化培养而得”，这一论述比较荒谬。首先，对炼油废水中各类有机污染物有特定降解效果的微生物菌属名称及其特性在各类环境工程微生物及分子生物学专门著作、文献中早有大量研究与论述，该发明中提出的菌属近十种，此发明人具备何种分子生物学理论基础、实验条件，用何种方法，又是花费多少时间来对这些菌属进行分离、培养和鉴定?声称分离并培养出如此多的特定菌属，是否能提供相应的分子生物学实验鉴定证据?如果不能，则这些菌属名称就有抄袭之嫌。其次，用特定功能菌处理特定污染物本身并不稀奇，更非首创，这方面相关论著颇多。在实际废水处理工程中使用特定功能菌主要存在以下几点问题;第一，由于分离、培养成本很高，特定功能菌本身价格不菲，更不用说该专利中所称的十多种功能菌。如果是大型废水处理站启动用特定功能菌，其菌种投资将十分可观，直接增加了项目投资，这是特定功能菌很少用于实际大型工程的第一个原因;第二，众所周知，DNA容易变异是所有微生物的共性，特定功能菌存在菌种退化的问题，这是特定功能菌应用不广的第二个原因;第三，实际废水中是存在大量其它菌种的，特定功能菌的载体也并非可以做到铜墙铁壁或者可以识别并只容留某种特定菌种，因此，长期使用后，可能发生大量杂菌占据载体，特定功能菌种群数量衰减进而处理效果恶化的情况，这是特定功能菌应用不广的第三个原因。(2)该专利中，仅提出菌种种类，对各菌种的投加数量以及生物池或生物滤池的微生物浓度、水力停留时间等关键性问题未做任何介绍，即便原理上可行，但实际工程设计、运行的可行性未作任何介绍;(3)该专利缺少长期工程实例数据说明，难以让人信服;(4)该专利对使用特定功能菌的经济可行性性未作说明，对是否具有适合我国各类炼油企业实际情况未作说明;(5)该专利对特定菌群长时间使用后的菌种退化、杂菌繁殖等情况未作说明，有刻意回避之嫌;(6)该专利特征描述的对炼油废水有特定处理能力的各类菌群名称(暂且不谈发明人对其所述菌种究竟了解多少)均可在各类环境工程微生物及分子生物学专门著作、文献中有大量研究与论述，不适宜自称为其创新点，更无创造性。
发明内容
本发明为解决地方中小型炼油厂高浓度废水处理难以达标的问题，为解决传统炼油废水处理工艺路线适应性不强、能耗较高的问题，为解决地方中小型炼油厂废水处理站升级改造中用地有限、财力不足，只能在原有处理设施基础上升级改造的问题，为解决炼油废水处理达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中一级A排放标准的传统工艺路线工艺流程长、占地面积大、投资较高、运行成本高、故障点多、运行不稳定的问题，本发明提供了一种高浓度炼油废水处理工艺。
本发明的技术解决方案是这样实现的：
首先将炼油废水进行隔油、气浮等物化预处理，去除废水中含有的全部浮油、大部分乳化油及其它固体悬浮物，尽可能减小后续生化处理系统的污染物负荷。
经过预物化的废水进入到三段式生化接触处理系统。每段生化接触处理系统中均布置有弹性填料，池底部均设有微孔曝气系统。炼油废水水质与每批次入厂原油品质密切相关，因此第一段生物接触池为兼氧、好氧两用生物接触池。因而当废水水质较好时(主要污染物浓度：CODCr≤350mg/L，NH3-N≤45mg/L)，第一段生物接触池设为兼氧生物接触池，与之配套的大功率罗茨鼓风机关闭，而池底的小功率潜水搅拌机启动，实现低功耗运行，全池溶解氧浓度<0.2mg/L，呈兼氧状态。此时发生前置反硝化反应。
当废水水质较差时(主要污染物浓度：CODCr>350mg/L，NH3-N>45mg/L)，第一段生物接触池切换为好氧生物接触氧化池，与之配套的罗茨鼓风机启动，潜水搅拌机关闭。此时三段生物接触池虽然均为好氧生物接触氧化池，但各段发生的主要反应类型不同，反应控制条件不同，优势菌种不同，主要削减污染物类型也不同。第一段主要去除硫化物等小分子污染物，第二段主要去除挥发酚等有机污染物，并向其中定量投加磷酸盐(随主要污染物浓度变化而适当调整，举例，当废水入水CODCr=500mg/L时，加入磷酸二氢钠固体11.52kg/d，相当于8ppm浓度)，以调整补充微生物必需的营养物质，第三段主要去除氨氮，在pH控制器控制下，向其中定量精确投加氢氧化钠和碳酸钠的混合溶液，补充硝化反应所需碱度，并调整系统pH值在7.5～8，确保处于硝化反应的最佳pH范围。
当废水水质较好时，第三段处理出水部分回流至第一段生化池(此时为兼氧反应池)，由电磁流量计测定流量，阀门调节回流比在50%～100%之间。第一段生物接触池完成前置反硝化反应，可降解约25%有机污染物，同时增加水中碱度，有效减小第三段加碱量，节省药剂费用。当废水水质较差时，第三段处理出水回流量减小，甚至关闭回流，以保证废水在系统中严格呈推流式流态，保证各段的反应推动力和实际停留时间。
三段生化接触处理系统整体为推流式，而每段内部流体呈内循环完全混合态，实现推流式和完全混合式的完美组合。这样既具有推流式反应推动力强，各段优势专属菌群固定等优点，又具有完全混合式抗冲击负荷能力强、出水水质稳定的特点。同时，每段生化池内部设计为内循环式，水流随曝气器布置位置呈明显中心上升、周边下降的流态，增强了溶解氧、污染物与微生物之间的传质效果，对填料上生物膜冲刷力较强，有利于老化生物膜及时脱落，进而有利于生物膜的及时更新。
本设计能够形成生物接触池体内循环完全混合态却并不像传统工艺那样依靠设置中心导流筒或隔墙，而是依靠池型结构与曝气区域布置。生物接触池体为圆形，而填料支架整体为圆的内接正方形，曝气系统位于填料支架的正下方。因此，随曝气的进行，在正方形曝气区域形成明显的向上流，而曝气区域外的4个圆缺区域则形成明显的向下流，从而形成强烈的内循环完全混合状态。
第三段生物接触池出水进入斜管沉淀池，斜管沉淀池利用浅池理论，具有沉淀效率高、停留时间短等优点。占地面积仅为常规辐流式或竖流式沉淀池的50%。由于生物接触氧化以生物膜工艺为主体，兼有少量活性污泥存在，系统整体污泥产率较低。因此斜管沉淀池底部污泥主要由正常老化脱落的老、旧生物膜组成，少量为活性污泥。沉淀池底部污泥输送由气提完成，仅需要从生化池曝气主管中引出一根DN32支管，即可完全满足全沉淀池污泥输送需要。节省了设备投资和运行费用。污泥一部分被输送至污泥储池，进行污泥处理。一部分污泥回流至第三段生化池入水口，以适当补充池内污泥(由于本工艺采用的生物接触氧化以生物膜工艺为主，具体的污泥外排与污泥回流比例根据生物池每日实测污泥浓度通过阀门做调整，一般情况下，外排和回流各50%)。
经调试稳定后，由于生物处理系统良好的处理效果、较低的污泥产率以及斜管沉淀池良好的固液分离效果，斜管沉淀池的出水不必再经过混凝、过滤等处理即可系统处理出水达到并优于《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中一级A排放标准，经消毒后可作为生活杂用水回用。系统出水澄清，运行稳定，工艺灵活，适应各浓度炼油废水。
本发明的有益效果是：本发明不采用任何的所谓特定功能菌属作为接种菌种。就废水生物处理的本质特性而言，微生物菌群适者生存，“存在的就是合理的”，即能够在炼油废水生物处理池内的填料上长期稳定生存并发挥污染物降解效果的菌群就是适宜这种废水水质的菌群。就工程设计而言，就是要为这些适宜炼油废水处理的微生物提供足够的生存空间、适宜的生存环境、适宜的营养物质，而不是从接种开始就依赖所谓的功能菌。
本高浓度炼油废水处理工艺采用三段式生物接触工艺，其中第一段可以在好氧生物接触和兼氧生物接触两种状态下切换，以适应不同废水水质。兼氧条件下合理低功耗运行，完成前置反硝化反应，节约电能、节省后续单元加碱量。
三段生化接触处理系统整体为推流式，而每段内部流体呈内循环完全混合态，实现推流式和完全混合式的完美组合。兼具推流式反应推动力强，各段优势专属菌群固定，完全混合式抗冲击负荷能力强、出水水质稳定的特点。
每段生物接触池内部设计为内循环式，增强了溶解氧、有机污染物与微生物三者之间的传质效果，对填料上生物膜冲刷力较强，有利于老化生物膜及时脱落，进而有利于生物膜的及时更新。
由计量泵定量投加磷酸盐，以补充微生物必需的营养物质。
在第三段(硝化反应段)由pH控制器控制，精确投加氢氧化钠和碳酸钠的混合溶液，保证硝化反应最佳pH值环境及硝化反应所需碱度。
采用斜管式沉淀池，占地面积仅为常规辐流式、竖流式沉淀池的50%。采用气提排泥，仅需引一根DN32空气管即可满足排泥需要，节省设备投资和运行费用。
由于本发明良好的处理效果、较低的污泥产率以及斜管沉淀池良好的固液分离效果，斜管沉淀池的出水不必再经过混凝、过滤等处理即可达到并优于《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中一级A排放标准，经消毒后可作为生活杂用水回用。系统出水澄清，运行稳定，工艺灵活，可适应各浓度炼油废水。
