炼油污水回用技术的开发与工业应用

程丽华，陈建军，张钧正，黄 敏，何东升

（1广东石油化工学院，广东 茂名 525000；2苏州大学，江苏 苏州 215000；3中国石油化工股份有限公司茂名分公司，广东 茂名 525000）

应用技术

炼油污水回用技术的开发与工业应用

程丽华1，陈建军2，张钧正3，黄 敏1，何东升3

（1广东石油化工学院，广东 茂名 525000；2苏州大学，江苏 苏州 215000；3中国石油化工股份有限公司茂名分公司，广东 茂名 525000）

在对炼油碱渣分质处理至达标排放的基础上，对其它达标外排污水采用以高效生物处理为核心工艺的炼油污水回用技术进行适度处理回用。结果表明，主要污染物COD、石油类、氨氮去除率可以达到65.5%、80.7%、96.0%，出水达到中国石化循环冷却水补充水标准；2010年回用水量254万吨，比装置投用前提高82.7%，加工吨原油消耗新鲜水量0.478 t/t。

生物处理；炼油污水；回用；循环冷却水

我国是一个水资源短缺的国家，同时也是一个水环境污染较为严重的国家。水不仅影响工业的发展，成为制约经济发展的主要因素，而且严重影响人民的生活质量和社会的安定[1-2]。炼油化工行业是我国工业用水的重点行业，同时也是工业节水的重点行业。炼油污水回用不但可以节约大量新水，而且可以大幅度减少污染物的排放，因而成为工业企业节水减排的重点[3-5]。

目前，炼油污水的回收利用主要用于炼油厂循环水补充水。虽然开发了多种成套技术，但由于建设投资和运行费用较高，这些尝试基本上都未能在工业化规模上实现长期运行[6-7]。其主要原因，一是炼油碱渣的不稳定排放严重影响污水系统处理出水达标率，不能保证 100%，水质波动较大；二是炼油厂碱渣等高含盐污水由于缺乏有效的达标处理手段，碱渣在经过脱臭处理后返回含油污水系统，虽然改善了碱渣对污水系统的冲击状况，但却为污水的循环利用造成了新的障碍。由于碱渣含盐量高达15%～25%，将含有碱渣的净化水进行循环利用势必造成盐类组分在循环水系统中的恶性积累，导致回用污水中SO42－、Cl－离子浓度和电导率升高[1]，而采用理化方式（膜分离或电渗析）进行盐的分离去除，企业又将不得不面对较大的投资费用和运行费用。

基于炼油碱渣达标排放的炼油污水回用技术可有效地解决上述问题，在适度的投资和运行费用下，提高污水回用的效果，实现经济效益和社会效益共赢。

1 污水回用适度处理技术

1.1 技术路线

根据污水清污分流、污污分流的分质处理策略，提出基于炼油碱渣达标排放的污水回用技术路线，即将企业所产生的排量少而盐和污染物浓度都高的污水（碱渣）分流治理至达标排放，而其它中度或轻度污水（含油污水）采用自主研发的经济高效的生物处理技术适度处理回用作全厂循环水补充水，结束以新鲜水为补充水的工艺历史，降低新鲜水的消耗量。

2.2 工艺流程

2.2.1 总体工艺流程

基于碱渣达标排放的炼油企业污水回用总体工艺流程由两部分系统组成。

（1）炼油碱渣达标处理系统 炼油碱渣中的汽油和液态烃碱渣预先经过湿式氧化，与柴油碱渣及其它碱渣混入碱渣罐内，由计量泵送至与硫酸中和；然后进入硫细菌固定床与A-O-O组合处理炼油碱渣的工艺系统，系统处理后污水可达到污水综合排放标准（GB 8978—1996）一级标准[8]。

（2）含油污水回用处理系统 含油污水则保持原有的低含盐状况，在通过常规的“老三套”技术，即“隔油-气浮-生化”处理后污水达到GB 8978—1996一级标准。对此达标外排污水采用自主开发的炼油污水回用适度处理工艺，可达到循环冷却水补充水的水质要求。

2.2.2 适度处理工艺流程

对达标外排污水进行适度处理回用工艺流程见图 1。简单地可归纳为高效生物处理→监护池→过滤3个系统，生物强化处理系统为这一工艺的核心。具体包括8间生物处理工艺成套设施与专属设备、反应器提升泵前集水池1间、处理出水集水池1间、反冲洗自动控制系统、注碱系统及相关配套设备。

含油污水系统的达标污水由二沉池自流进入泵前集水池，调节系统进水pH值和碱度的Na2CO3溶液由碱液加药系统经计量泵也加入泵前集水池，混合液再由提升泵提升至高效生物处理单元中的生物氧化反应器。反应器出水自流进入监护池，在监护池的出水总管上注入次氯酸钠溶液杀菌剂，次氯酸钠溶液由杀菌剂加药系统定量加入。经杀菌后的反应器出水自流经过滤器自流配水器进入流砂过滤器，过滤器分4座，采用下流式过滤方式，平行运行，出水自流进入清水池，回用于循环水系统。

（1）高效生物处理系统 高效生物处理系统主要由自主研发的生物氧化反应器组成，反应器结构见图2[9]。设计处理量为250 m3/h，总有效容积（生物填料体积）为700 m3。为了方便运行管理和降低反冲洗系统投资，整个生物氧化反应器分8个建造，并联运行，每个有效容积87.6 m3，单独进行反冲洗，经处理后的出水自流汇入总出水管。

单个反应器的规格参数见表 1，填料技术参数见表2。

高效生物处理系统的目的主要是去除COD、石油类、NH3-N等稳定出水水质。该反应器内装高品质填料，与普通填料（如陶粒等）相比较，空隙率和比表面积分别提高了15%、18%，而堆密度下降了20%。该填料构成了滤床，通过采用普通活性污泥进行接种，利用本技术为微生物营造的温和的生长环境，在生物床中不同区域快速培育出与以进水水质相对应的微生物为优势菌种的生物相，可构成碳化/硝化段等复合功能段，以去除水中的 COD、NH3-N、石油类等污染物，使污水得以有效处理。

图1 外排达标污水适度处理回用系统原则流程

表1 单个反应器的规格参数

表2 生物填料技术参数

当反应器运行一定时间后，其生物相中产生大量的生物质，当新增生物量过多时，会影响水在反应器的内部运行，降低处理效率，此时需通过反冲洗将生物床中的过剩生物质脱出。反冲洗通过反冲洗自控系统完成。反冲洗采用新型气水联合反冲洗技术，冲出的泥水混合液回流至原有污水处理系统。

高效生物处理系统的工艺参数见表3。

（2）监护池系统 生物预处理系统出水自流入监护池系统，在此进行水质的进一步稳定。

（3）过滤系统 采用次氯酸钠进行杀菌处理，并采用流砂过滤器，过滤方式为下流式。主要是通过截留、吸附、滤料与杂质之间形成搭桥等作用，去除悬浮物、残留油及部分浊度，为循环水系统提供合格的补充水。

与反应器相似，过滤器经过一定时间的运行，其截留的悬浮物将产生较大的阻力，降低出水量，此时要进行反冲洗，将截留的悬浮物从滤层中去除。

反冲洗通过反冲洗自控系统来完成，采用气水联合反冲洗技术。

3 工业装置运行状况

3.1 污水回用系统运行状况

以二沉池出水和流砂过滤出口为监测点，2010年上半年回用水系统工业运行状况统计结果见表4。

由表4看出，二沉池出水除氨氮外，其余指标基本达到了GB 8978—1996一级标准，COD、石油类、NH3-N的去除率分别达到65.5%、80.7%、96.0%。可见，以高效生物处理为核心的炼油污水回用工艺显示了较好的处理效果。

3.2 回用污水水质达标情况

从工业运行状况来看，含油污水系统的二沉池出水经过高效生物处理、监护池稳定和杀菌过滤后，净化水基本达到了污水回用的水质要求，各分项指标的达标率见表5。

表3 高效生物处理系统单个生物氧化反应器工艺参数

表4 2010年上半年回用水系统运行状况统计

表5 回用污水水质达标状况

从表 5可以看出，回用水的污染物指标基本达到了回用水的要求，而回用水的无机离子浓度变化比较大，特别是铁离子浓度出现了与回用水水质较大的偏离，除总铁外的各指标平均浓度均达到了中石化污水回用于循环冷却水系统补充水的水质标准。

4 效益评价

4.1 经济效益

基于碱渣达标排放的炼油企业污水回用工业示范装置产生的经济效益主要体现在两个方面：一是将碱渣单独处理，减少了其它含油污水系统的水质变化，从而提高了含油污水系统的处理效果，使得含油污水处理系统更加稳定，有利于其深度处理循环利用，同时可使含油污水的硫化物总量降低约90%以上，减缓了隔油气浮池的设备腐蚀，提高系统的设备完好率；二是直接经济效益，2010年企业回用水量254万吨，按工业水1.50元/吨计，可节省费用381万元/年，经济效益的具体分析见表6。该项目投资约1058万元，4.3年即可收回全部投资费用。

表6 经济效益具体分析表

4.2 环境和社会效益

该项目投用后，按企业全年排放污水平均COD68.4 mg/L计算，一年可减少 COD排放总量173.7吨，其它污染物排放量也相应大大降低，环境和社会效益十分突出。

5 结 论

（1）炼油碱渣的分质处理解决了污水回用处理系统进水水质波动较大问题，保证了回用水中SO42－、Cl－浓度和电导率指标，提高污水回用的效果。

（2）生物反应器通过构建生物种群广，生物活性高的生物固定床，提高了生物反应器的处理效率和深度。该工艺具有投资少、运行费用低，操作简便、安全可靠、良好的操作弹性等特点，可适应进水水质的波动。

（3）基于碱渣达标排放的炼油企业污水回用技术，节水效果显著。2010年企业回用水量254万吨，加工吨原油消耗新鲜水量 0.478 t/t，加工吨原油排污水量0.28 t/t，达到国内领先水平。

（4）存在问题：装置运行一段时间后，出现了铁离子浓度略有增加的现象。为解决此问题，采取定期向系统内注入一定量的新鲜水的办法来稀释以恢复水质，同时，由于后续循环水系统接受能力的问题，导致回用污水量没有达到原来的设计值。待这两个问题解决后，回用水量有望达到350～380万吨/年。

[1]陈显艺. 适度处理污水回用于循环水系统的工业化应用[J]. 石油化工环境保护，2006，29（1）：15-19.

[2]周彤. 污水回用决策与技术[M]. 北京：化学工业出版社，2002，1-20.

[3]康守方，闫光绪，马学良，等. 炼厂废水的回用及发展趋势[J]. 化学工程，2001，29（1）：41-43.

[4]Stephenson T，Mann A，Upton J. The small footprint wastewater treatment process[J].Chem. Ind.，1993，14（3）：533-536.

[5]Moore R，Quarmby J，Stephenson T. The effects of media size on the performance of biological aerated filters[J].Wat. Res.，2001，35（10）：2514-2522.

[6]刘士永. 石化污水回用与循环水冷却技术[J]. 石油化工环境保护，1997，3（4）：7-13.

[7]任炽刚. 污水回用循环冷却水技术开发及工业应用[J].当代石油石化，2003，（11）8：9-13.

[8]程丽华，陈建军，曾松，等. 硫细菌生物固定床与A-O-O组合工艺处理炼油碱渣的工业应用[J]. 炼油技术与工程，2011，41（3）：18-21.

[9]程丽华，陈建军，何东升，等. 隔离曝气生物反应器在炼油污水回用中的研究[J]. 化学工程，2010，38（2）：79-82.

Technological development and industrial application of refinery wastewater reuse as circulating cooling water

CHENG Lihua1，CHEN Jianjun2，ZHANG Junzheng3，HUANG Min1，HE Dongsheng3
（1Guangdong College of Petrochemical Technology，Maoming 525000，Guangdong，China；2Suzhou University，Suzhou 215000，Jiansu，China；3Maoming Company，SINOPEC，
Maoming 525000，Guangdong，China）

Caustic sludge in refinery was separated to meet the disposal standard. Corresponding wastewater was then used as circulation cooling water after being treated by a high efficient biodegradation process. The average removal efficiency of COD，oil pollutants，NH3-N can reach 65.5%，80.7%，and 96.0% respectively. The outlet gray water meets the requirement of supplemental circular water standard for SINO-petrochemical industry. About 2540kt gray water was reused in 2010，which is 82.7% more than before. The fresh water consumption for unit crude oil treatment is reduced to 0.478 t.

biologic treatment；refinery wastewater；reuse；circular cooling water

X 703

A

1000–6613（2011）10–2324–05

2011-03-29；修改稿日期2011-05-05。

广东省科技计划重点项目（2008A030202007）。

及联系人：程丽华（1965—），女，硕士，教授，主要从事石油化工污染控制与清洁生产方面的研究。E-mail chenglihua65@139.com。