申请日2017.12.27
公开(公告)日2018.06.19
IPC分类号C02F9/14; C02F103/36
摘要
本发明提供了一种炼油污水深度处理回用和浓水处理达标排放的系统及方法，所述系统包括预处理系统、双膜系统和浓水处理系统，所述预处理系统包括顺次连接的混凝沉淀池、SMF膜、第一臭氧氧化池和第一曝气生物滤池;所述双膜系统包括顺次连接的清水池、超滤系统、保安过滤器和反渗透膜;所述浓水处理系统，包括顺次连接的反渗透浓水池、第二臭氧氧化池和第二曝气生物滤池，其中，第一曝气生物滤池连通清水池，反渗透膜连通反渗透浓水池。由于预处理工艺的高效稳定，保证了“双膜”和浓水处理的进水水质稳定，只要各工艺按照设计参数运行，就可以保证整个深度处理系统安全稳定的运行，为企业创造良好的社会和经济效益。
权利要求书
1.一种炼油污水深度处理回用和浓水处理达标排放处理系统，其特征在于：包括预处理系统、双膜系统和浓水处理系统，所述预处理系统包括顺次连接的混凝沉淀池、SMF膜、第一臭氧氧化池和第一曝气生物滤池;所述双膜系统包括顺次连接的清水池、超滤系统、保安过滤器和反渗透膜;所述浓水处理系统，包括顺次连接的反渗透浓水池、第二臭氧氧化池和第二曝气生物滤池，其中，第一曝气生物滤池连通清水池，反渗透膜连通反渗透浓水池。
2.一种应用权利要求1所述处理系统的炼油污水深度处理回用和浓水处理达标排放的方法，其特征在于：原水经过预处理工艺、“双膜”工艺和浓水处理工艺处理后，达到产品水回用和浓水达标排放的目的，其中，预处理采用混凝沉淀去除水中的总磷和油类，然后进入到浸没式超滤膜过滤去除悬浮物和胶体后，进入臭氧氧化反应器和BAF反应器，臭氧氧化提高水的可生化性，BAF进一步去除BOD和COD保证预处理水质合格，得到的预处理出水进入超滤和RO的“双膜”系统，RO产品水作为初级脱盐水进行回用，RO浓水进入到第二级的臭氧和BAF处理后达标排放。
3.根据权利要求2所述的炼油污水深度处理回用和浓水处理达标排放的方法，其特征在于：具体步骤如下：
(1)预处理，采用混凝沉淀+浸没式膜过滤+臭氧氧化+BAF的工艺作为深度处理的预处理工艺：
(a)混凝沉淀工艺：二沉池出水中投加5-10mg/L的聚合氯化铝，不仅可以去除水中的悬浮物胶体和总磷，还可以作为破乳剂去除总油;
(b)SMF浸没式膜过滤：本工艺段膜过滤采用了耐污染易清洗的帘式膜组件，运行通量达到20-25L/(m2·h)，制水15-20mi n，曝气和反洗1-2mi n，运行能耗0.15-0.18kwh/t;
(c)第一级臭氧氧化：本工艺采用铁铝氧化物作为过渡金属负载型催化剂，通过催化作用改变氧化反应的历程，降低反应的活化能，从而达到深度氧化、最大限度的去除有机污染物的目的，本工艺的臭氧发生器以液氧为氧气源，所述臭氧氧化反应器的水力停留时间在1-1.5h，臭氧氧化pH控制在9±0.5，预处理臭氧投加量在30-40mg/L，去除25-35mg/L的COD，臭氧投加和COD去除比达到1.2-1.3:1;
(d)第一级曝气生物滤池处理：臭氧催化氧化后的出水进入一级曝气生物滤池，本单元的设计水力停留时间在3-5h，本工艺采用的是工程菌-曝气生物滤池，曝气工艺主要去除废水中的COD和含氮化合物，工艺中使用的生物填料为聚氨酯材质、为边长在2-3cm的长方体，采用炼油污水处理厂二沉池的剩余污泥作为接种污泥，该污泥含有对有机物和含氮化合物分解能力强的专性菌种、硝化菌或反硝化菌，可以提高对COD、氨氮和总氮的去除;另一方面，EM-BAF工艺采用多个串联运行的生物膜反应器去除COD、氨氮和总氮;
(2)继续采用“双膜”处理工艺，采用压力式超滤UF、保安过滤器和反渗透膜进行初级脱盐水，包括以下步骤：
(a)超滤：工艺采用的UF中空纤维膜组件，超滤膜组件为截留孔径0.03微米的中空纤维膜，用于去除水中大于0.03微米的悬浮颗粒杂质，细菌总数的去除率达到99.99%，大肠菌群去除率达到100%;
(b)保安过滤器：保安过滤器主要由过滤外壳和过滤滤芯组成，过滤外壳采用R304或R316不锈钢材料，滤芯孔径5μm;
(c)反渗透：超滤产水进入保安过滤器后进入RO系统，需要确保超滤产水的余氯小于0.1mg/L、ORP数值小于100mv，RO系统运行过程中投加有机磷酸类阻垢剂;RO系统产品水直接回用，RO浓水进入下级处理单元;
(3)继续采用浓水处理工艺，采用第二级臭氧氧化和第二级BAF处理浓水达标排放标准，包括以下步骤：
(a)第二级臭氧氧化：方法同步骤(1)(c)预处理中的第一级臭氧氧化，其中，臭氧投加量和COD去除量之比为2-2.2:1mg/L，水力停留在1.5-3h;
(b)第二级BAF处理：方法同步骤(1)(d)第一级BAF处理，其中，二级BAF处理采用RO浓水，含盐量高，所用接种污泥为炼油污水厂RO浓水BAF反应池的污泥，且水力停留时间在6-8h。
4.根据权利要求3所述的炼油污水深度处理回用和浓水处理达标排放的方法，其特征在于：所述步骤(1)(a)混凝沉淀工艺中混凝反应的pH范围在7.5-8.5，如果污水pH值超出范围，混凝前宜先调节pH。
说明书
炼油污水深度处理回用和浓水处理达标排放的系统及方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，是一种炼油污水深度处理回用和浓水处理达标排放的系统及方法。
背景技术
炼油废水是废水水量较大的一类工业废水，具有污染物种类多、成分复杂、毒性大以及危害严重等特点。我国目前尚有很多地方炼油厂在运行，随着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，改造用地有限，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，设计出行之有效的、低成本、路线灵活、适应性强、处理效果稳定的处理工艺以满足现行污水排放标准成为炼油废水处理中一项紧迫的技术难题。
整个石化行业，炼油企业是用水大户和排污大户。近几年，各大炼油企业都在兴建改造污水深度处理装置，这个办法不仅可以降低新鲜水用水量，而且减少污水排放量，是整个石油化工行业健康可持续发展的关键和保障。
炼油污水的水质复杂、水量变化大，正常污水通过一级和二级处理后达标，然后就近排放到市政污水厂做进一步的处理。而有回用要求的炼油企业则考虑对处理后的炼油污水进行深度处理回用，使企业获得更好的经济和社会效益。炼油污水的深度处理一般可分为预处理、“双膜”法制产品水、RO浓水处理三各系统。其中预处理系统是关键，适宜的预处理工艺可以保证整个深度处理系统持续稳定的运行。
深度处理的预处理工艺，一般采用的是物化和生化的组合工艺，如“混凝/气浮+曝气生物滤池+活性炭过滤/沉淀”或“混凝/气浮+高效沉淀+臭氧氧化+曝气生物滤池”等。根据再生水厂运营经验，深度处理选择这些污水处理工艺时，在初始运行的一两年里，运行效果不错，可以保证回用水系统稳定运行。但是在这之后，就会出现预处理效果差、“双膜”污染严重、产品水水质水量下降、浓水处理不达标等问题。
这是因为炼油污水水质复杂，虽然经过一二级处理，二沉池出水中还是含有一些悬浮物、胶体、油类以及其他污染物，传统的物理沉降不能完全去除这些污染物，这些污染物会随着污水在各个反应器里附着和累积，影响整个深度处理系统。这些悬浮物、胶体和油类会在臭氧和BAF等反应器的表面附着，不仅会影响臭氧氧化的效率，降低预处理出水水质，进而影响“双膜”系统的稳定运行。而且长时间运行会造成臭氧和BAF的填料层堵塞，需要经常反冲洗设备;即便是经常对设备进行冲洗清理，这种污染物富集还是会降低设备的处理效率，影响整个工艺系统的稳定运行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种炼油污水深度处理回用和浓水处理达标排放处理系统。
本发明所要解决的另一技术问题在于提供利用上述处理系统的炼油污水深度处理回用和浓水处理达标排放的方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种炼油污水深度处理回用和浓水处理达标排放处理系统，其包括预处理系统、双膜系统和浓水处理系统，所述预处理系统包括顺次连接的混凝沉淀池、SMF膜(过滤膜)、第一臭氧氧化池和第一曝气生物滤池(BAF);所述双膜系统包括顺次连接的清水池、超滤系统、保安过滤器和反渗透(RO)膜;所述浓水处理系统，包括顺次连接的反渗透(RO)浓水池、第二臭氧氧化池和第二曝气生物滤池(BAF)，其中，第一曝气生物滤池连通清水池，反渗透膜连通反渗透浓水池。
在上述处理系统中所述预处理系统和浓水处理系统中的臭氧氧化和BAF工艺的工艺参数不同。
一种炼油污水深度处理回用和浓水处理达标排放的方法，原水经过预处理工艺、“双膜”工艺和浓水处理工艺处理后，达到产品水回用和浓水达标排放的目的，其中，预处理采用混凝沉淀去除水中的总磷和油类，然后进入到浸没式超滤膜过滤(SMF)去除悬浮物和胶体后，进入臭氧氧化反应器和BAF反应器，臭氧氧化提高水的可生化性，BAF进一步去除BOD和COD保证预处理水质合格，得到的预处理出水进入超滤和RO的“双膜”系统，RO产品水作为初级脱盐水进行回用，RO浓水进入到第二级的臭氧和BAF处理后达标排放。
RO产品水可以直接达到2012版《炼油企业污水回用管理导则》规定的优质再生水水质标准。RO浓水，经过臭氧和BAF工艺处理后达到《污水综合排放标准》(G8978-96)石化行业一级排放标准。
上述炼油污水深度处理回用和浓水处理达标排放的方法中的原水为炼油污水处理厂二级处理后的二沉池出水。
优选的，上述炼油污水深度处理回用和浓水处理达标排放的方法，具体步骤如下：
(1)预处理，采用混凝沉淀+浸没式膜过滤+臭氧氧化+BAF的工艺作为深度处理的预处理工艺：
(a)混凝沉淀工艺：二沉池出水中投加5-10mg/L的聚合氯化铝(PAC)，不仅可以去除水中的悬浮物胶体和总磷，还可以作为破乳剂去除总油，由于反渗透工艺对进水的Fe离子有要求，所以不能选择铁盐类混凝剂;
(b)SMF浸没式膜过滤：浸没式膜过滤作为预处理的重要工艺，不仅降低了后续工艺的处理负荷，而且杜绝了水中悬浮物和胶体在后续工艺中的累积，保证整个工艺处理稳定，本工艺段膜过滤采用了耐污染易清洗的帘式膜组件，运行通量可以达到20-25L/(m2·h)，制水15-20min，曝气和反洗1-2min，运行能耗0.15-0.18kwh/t;
(c)第一级臭氧氧化：本工艺采用铁铝氧化物作为过渡金属负载型催化剂，解决了臭氧直接氧化利用率低的问题，通过催化作用改变氧化反应的历程，降低反应的活化能，从而达到深度氧化、最大限度的去除有机污染物的目的，本工艺的臭氧发生器以液氧为氧气源，臭氧浓度大、氧化效果好，所述臭氧氧化反应器的水力停留时间在1-1.5h，臭氧氧化pH控制在9±0.5，超出范围宜进行调节，预处理臭氧投加量在30-40mg/L，可以去除25-35mg/L的COD，臭氧投加和COD去除比可以达到为1.2-1.3:1;
(d)第一级BAF处理：臭氧催化氧化后的出水进入一级BAF单元，本单元的设计水力停留时间在3-5h，本工艺采用的是工程菌-曝气生物滤池(EM-BAF)，BAF工艺主要去除废水中的COD和含氮化合物，工艺中使用的生物填料为聚氨酯材质的边长在2-3cm的长方体，采用炼油污水处理厂二沉池的剩余污泥作为接种污泥，所采用的工程菌是针对石油化工行业废水选用对有机物和含氮化合物分解能力强的专性菌种、硝化菌、反硝化菌，可以提高对COD、氨氮和总氮去除;另一方面，由于级配填料优异的性能，EM-BAF工艺可采用多个串联运行的生物膜反应器，通过调控各单元的C/N、DO、pH等运行参数，可以高效的实现去除COD、氨氮和总氮等多种功能;
(2)继续采用“双膜”处理工艺，采用压力式超滤UF、保安过滤器和反渗透膜进行初级脱盐水，包括以下步骤：
(a)超滤：工艺采用的UF中空纤维膜组件，具有过滤精度高、过滤压力小、耐污染、易清洗等特点，超滤膜组件的截留孔径为0.03微米的中空纤维膜，可去除水中大于0.03微米的悬浮颗粒杂质，细菌总数的去除率可达到99.99%，大肠菌群去除率可达到100%，产水水质好，可以保证进水满足并优于反渗透系统的要求，且超滤工艺要求不进行在线的CEB化学清洗。
(b)保安过滤器：保安过滤器主要由过滤外壳，过滤滤芯等组成，过滤外壳大部分采用R304或R316不锈钢材料，滤芯孔径采用5μm，保证反渗透系统的进水水质达到要求。
(c)反渗透：超滤产水进入保安过滤器后进入RO系统，需要确保超滤产水的余氯小于0.1mg/L、ORP数值小于100mv，RO系统运行过程中仅投加有机磷酸类阻垢剂，由于RO浓水处理采用臭氧氧化工艺，RO进水中投加的还原剂，后续RO浓水处理会造成臭氧量的消耗，增加工艺的运行成本，因此不投加或尽量少投加还原剂;RO系统产品水直接回用，RO浓水进入下级处理单元;
(3)继续采用浓水处理工艺，采用第二级臭氧氧化和第二级BAF处理浓水达标排放标准，包括以下步骤：
(a)第二级臭氧氧化：方法同步骤(1)(c)预处理中的第一级臭氧氧化，其中，臭氧投加量和COD去除量之比为2-2.2:1mg/L，水力停留在1.5-3h;
(b)第二级BAF处理：方法同步骤(1)(d)第一级BAF处理，其中，二级BAF处理采用RO浓水，含盐量高，所用接种污泥为炼油污水厂RO浓水BAF反应池的污泥，且水力停留时间在6-8h。
优选的，上述炼油污水深度处理回用和浓水处理达标排放的方法，所述步骤(1)(a)混凝沉淀工艺中混凝反应的pH范围在7.5-8.5，如果污水pH值超出范围，混凝前宜先调节pH。
本发明的有益效果是：
上述炼油污水深度处理回用和浓水处理达标排放的方法，可以保证系统长期稳定的运行，RO产品水可以达到2012版《炼油企业污水回用管理导则》规定的优质再生水水质标准：电导率≤100μs/cm，总溶解固体(TDS)≤50mg/L，浊度≤0.3NTU，总硬度(CaCO3计)≤3mg/L，CODMn≤2mg/L，钠≤18mg/L，铁≤0.02mg/L，油类≤0.3mg/L等。
RO浓水，经过臭氧和BAF工艺处理后达到《污水综合排放标准》(G8978-96)石化行业一级排放标准：COD<60mg/L，SS<70mg/L。RO浓水处理中臭氧投加量和去除的COD比在2-2.3:1。
选择本发明的工艺进行炼油污水深度处理时，二沉池出水水质水量波动时，预处理工艺的耐冲击负荷号，可以保证出水稳定：COD<30mg/L,SS<15mg/L。而且臭氧催化氧化去除COD的效率高，臭氧投加量少。运行过程中投加40mg/L的臭氧，可以稳定去除25-30mg/L的COD，臭氧和COD的比例是1.3-1.4:1。
试验过程中，SMF膜可以按照18-25L/(m2·h)稳定运行，且通过次氯酸钠的清洗可以让膜恢复到试验初始的状态。超滤系统运行通量在40-50L/(m2·h)，系统的TMP一直在30-50kpa之间，期间未进行在线化学清洗。RO系统运行通量18.4L/m2·h，运行过程中投加5ppm的阻垢剂，运行过程中产水压力一直维持在0.58-0.68MPa，系统运行稳定。
由于预处理工艺的高效稳定，保证了“双膜”和浓水处理的进水水质稳定，只要各工艺按照设计参数运行，就可以保证整个深度处理系统安全稳定的运行，为企业创造良好的社会和经济效益。
