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对石油炼化企业污水处理场提标改造工作的探讨

文章来源: 发表时间:2019-09-10 21:04

北极星水处理网讯:随着国家环保法律制度的不断完善,污染物排放标准也不断提高,石油炼化企业污水处理场为满足法律法规的排放要求,需对污水处理设施进行必要的提标改造。对污水场提标改造的必要性,改造前期工艺的选择,施工过程中面临的困难、注意事项,以及污水场提标改造后正常生产运行等方面进行了阐述,可为今后石油化工行业企业污水处理场提标改造工作提供借鉴。

石油化工行业是我国国民经济的基础产业和支柱产业,经过几十年的发展,我国石油化工行业已经形成了包括石油炼制和石油化工在内的20多个子行业,生产6万多个(种)产品。我国化工总产能在2010年超过美国,跃居世界第一位。然而石油化工企业也是资源消耗型企业,在其生产过程中消耗大量的自然资源,同时也产生大量污染物。这些污染物排放到环境中,给环境带来沉重的负担。据统计,2015年化工行业污水排放量25.6亿t,行业占比14.1%,居第一位。

1 石油炼化企业污水处理场提标改造的必要性

随着收入水平提升与中等收入人群数量扩张,人民群众对环境质量与环境健康安全的要求越来越高。同时自2015年1月1日起实施《中华人民共和国环境保护法》,从国家层面进一步加强了污染治理及排放管控。根据环境学习曲线模型计算,2020年对行业万元产值废水排放强度预期要求是1.8 t/万元左右,较2014年降低38%。

原环保部相继出台《石油炼制工业污染物排放标准》(GB 31570—2015)、《石油化学工业污染物排放标准》(GB 31571—2015)等多项行业废水排放标准,主要污染物COD、氨氮的排放标准分别提高至60、8 mg/L左右,期望通过排放标准提升来降低污染物排放。部分重点地区更是提出排污标准更加严格的地方标准,如《辽宁省污水综合排放标准》(DB 21/1627—2008),主要污染物COD的排放标准提高到50 mg/L,《北京市城镇污水处理厂污染物排放标准》(DB 11/890—2012)对主要污染物COD、氨氮的排放标准分别提高至30、1.5 mg/L等。随着时间的推移发布的各类排放标准污染物排放限值逐年降低,见表1。

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在法律制度的严格管控下,在人民群众对高质量生活环境的热切期盼下,石油炼化企业污水处理达标排放势在必行。而多数石油化工企业污水处理场均存在工艺落后,设备老化等问题,很难满足目前国家及部分地区提出的排放要求。因此,对石油炼化企业污水处理提标改造迫在眉睫。

2 石油炼化企业污水处理场提标改造工艺选择

石油炼化企业废水组成复杂,污染物种类繁多,主要污染物包括COD、氨氮、石油类、总氮、磷酸盐、总磷、挥发酚、氰化物、汞、镉、砷等。而不同炼化企业由于原料性质不同、生产工艺不同等因素,导致企业废水各项污染指标不尽相同。因此,污水处理工艺选择也存在各自的特点。另外,根据各地区执行的标准不同,对于更严格的排污标准而言,废水处理单元的设定也随之复杂化。

对于目前石油炼化企业污水提标改造总体方针应为“以法律标准为准绳,以经济可行性为前提,技术科学合理为基础,有一定的前瞻性。”另外污水处理场提标改造,还要从水质要求、执行标准、运行工艺、运行成本、投资回报率方面进行综合考虑。

基于行业废水的特点,“适度分质破坏-强化生化降解-高效分离净化”的梯级削减集成技术是石油化工行业废水处理的发展方向。

(1)适度分质破坏的目的是通过强化预处理的方式,降低废水生物毒性,避免废水水质的波动对后续工艺的影响,提高整个系统的稳定性与可靠性,可重点关注低成本的臭氧氧化技术。

(2)强化生化降解。现阶段国内对于石油炼化废水的处理工艺,生化部分主要集中在A/O生物法、曝气生物滤池(BAF)、臭氧—曝气生物滤池、三元微电解-Fenton试剂氧化法、臭氧—固定化生物活性炭滤池和悬浮填料移动床生物膜法(MBBR)等技术。根据提标改造要求,进行有效的工艺结合,增加处理单元数量及延长工艺链条。

(3)高效分离净化。对于生化处理后的污水,部分进行直接排放,而大部分再进一步进行脱盐处理从而实现污水回用。目前我国面临水污染及水资源紧缺的双重压力,中水回用成为企业的首选。根据中国石油天然气股份有限公司的要求,目前炼油企业的污水回用率一般在50%以上,而新建炼化项目环境影响评价对于污水回用率的指标更是定在60%以上。此外根据石油化工行业《循环经济发展战略及近期行动计划》国发[2013]5号文件,合成氨行业中水回用率到2015年达到90%。

对于石油炼化企业污水提标改造工程,目前成功案例包括:中国石油大庆炼化分公司污水处理治理改造项目、中国石油克拉玛依石化有限责任公司污水排放提标改造项目、中国石化上海高桥石油化工有限公司高桥炼油区域污水处理场提标改造项目、中国石化上海石油化工股份有限公司2500 m³/h外排污水提标升级改造项目(以下简称上海石化项目)、武汉石化400 m³/h污水提标改造项目(以下简称武汉石化项目)、中国石油天然气股份有限公司抚顺石化分公司石油二厂1200 m³/h新标准达标污水提标改造项目(以下简称抚顺石化石油二厂项目)。

(1)上海石化项目

上海石化污水处理场提标改造项目主要是根据上海市“十二五”主要污染物减排规划确定的。提标前上海石化外排污水执行《上海市污水排放综合标准》(DB 31/199—2009)规定的二级标准,提标后外排污水执行《上海市污水排放综合标准》(DB 31/ 199—2009)规定的一级标准。《上海市污水排放综合标准》(DB31/199—2009)主要污染物排放要求见表2。

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上海石化外排污水提标升级改造项目投资1.2亿元,年处理规模逾2 000万m3,是上海石化2015年为实现总量减排制定的“碧水蓝天”计划中的重要组成部分。该项目分老装置改造和新增提标段两部分:老装置的改造中采用了高效低氧生物处理(EBIS)工艺,新建的提标段中则采用了中石化示范工艺“高效气浮+臭氧催化+曝气生物滤池”组合工艺,以确保各类污染物稳定达标,其设计进出水情况见表3。

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项目建成投用后,上海石化COD、总氮、总磷的排放总量每年可减少357、44.1、14 t,年减排量在20%以上,其改造工艺路线见图1。

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提标改造后外排污水主要指标可控制在:油≤ 3 mg/L、COD≤40 mg/L、氨氮≤5 mg/L、硫化物≤1 mg/L、SS≤10 mg/L、pH 6.0~9.0,可达标排放。

(2)武汉石化项目

为满足《石油炼制工业污水污染物排放标准》(GB 31570—2015)要求,实现污水达标外排,武汉石化在现有外排污水总氮超标的状态下,对污水处理场进行提标改造工程。主要工程内容包括:改造已有400 m3/h含油污水系统,新建400 m3/h二级浮选装置1套,新建200 m3/h辐流式二沉池1座;改造已有200 m3/h含盐污水处理系统,新建200 m3/h后置反硝化滤池1座,新建400 m3/h曝气生物滤池(BAF)及臭氧接触氧化池。

含盐污水处理系统采用西门子粉末活性炭/湿式氧化再生(PACT/WAR)处理工艺,运行状态良好,外排水质满足现有排放标准,但是随着WAR系统、硝酸清洗等装置开工,污水中硝态氮大幅度增加,由于原设计未考虑总氮排放限值,工艺流程无脱总氮的功能,因此导致外排水总氮超标。为此,改造项目中新增后置反硝化滤池,采用高效生物膜脱氮、臭氧催化氧化组合工艺针对总氮进行达标处理。

项目实施后,外排水总氮从60~100 mg/L降低至20 mg/L,COD从50~80 mg/L降低至40 mg/L,其改造后工艺路线见图2。提标改造部分在图中加粗体现。

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提标改造后外排污水主要指标可控制在:油≤ 3 mg/L、COD≤50 mg/L、氨氮≤2 mg/L、SS≤10 mg/L、pH 6.0~9.0,可达标排放。

(3)抚顺石化石油二厂项目

抚顺石化石油二厂项目改造主要是因为污水排放标准变严格,提标前执行《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)中的一级标准,提标后执行《辽宁省污水综合排放标准》(DB 21/1627—2008),其设计进出水情况见表4。

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抚顺石化石油二厂污水B/C<0.3,污水可生化性能较差。因此为提高污水的可生化性,增加了水解酸化单元,同时为满足出水COD去除标准,增加了三级生化处理单元BAF池。根据来水水质及出水标准,制定了合理的工艺路线。同时根据原污水处理场构筑物现状及平面条件,制定了改造及新建的各工艺构筑物,对预处理单元进行利旧,原氧化沟改为调节池,对原有均质罐进行简单改造,新建水解酸化池、新建A/O反应池、新建BAF池、新建V型滤池。

改造后的工艺流程见图3。提标改造部分在图中加粗体现。

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提标改造后外排污水主要指标可控制在:油≤ 2 mg/L、COD≤30 mg/L、酚≤0.5 mg/L、氨氮≤2 mg/L、SS≤5 mg/L、pH 6.0~9.0,满足《辽宁省污水综合排放标准》(DB 21/1627—2008)排放标准。

3 石油炼化企业污水提标改造过程存在的困难

(1)在原有装置区域改造存在的困难

由于提标改造主要根据现行标准,需结合原有工艺路线,在原有处理工艺的基础上新增装置构筑物。而大部分炼化企业,由于原有污水处理场区域构筑物较多,可用预留地较少,因此对于新增的构筑物平面布置,存在一定的困难,不便于今后的生产操作。

因此,前期可研阶段要充分考虑在有限的施工场地内选择最佳的工艺技术,在确保处理达标的同时,使得后期建成后运行方面更加科学、合理、方便。

(2)在施工改造过程中确保污水达标排放的困难

由于有的地方炼化企业存在对污水处理场投资落后,设备更新缓慢,技术支持不足等历史遗留问题,原有设备设施不能满足新标要求,因此改造过程中存在污水超标排放问题。为此,各地方炼化企业要紧随国家、地方各项法规标准要求,提前做好提标改造工作准备,做好应有的技术储备。同时,对于立项、审批、投资建设等各个环节,要把好时间关。一定要在新标实施前完成提标改造建设,并调试投产成功。

(3)施工过程确保人员安全问题存在的困难

炼化企业污水处理场提标改造项目是在正常生产运行下进行的,场区内有日常生产操作、施工操作、调试操作等,存在人员种类复杂,现场操作人员多,交叉作业的现象。污水处理场有池高、水深、施工现场机械设备多等隐患,因此日常安全管理尤为重要。即要防止施工过程对日常生产人员可能造成的伤害,又要防止施工人员不了解水场环境造成的不必要伤害。

4 石油炼化企业污水场提标改造深层次建议

(1)注意膜技术应用污水处理中含盐污水排放问题。目前企业污水提标改造后续工程一般都会衔接污水深度处理,对于除盐深度处理一般都会采用双膜进行除盐。而由于水中的TDS对水生态环境有较大影响,大多数国家对废水TDS排放标准都有严格要求,如孟加拉规定废水排放标准TDS限值为2 100 mg/L,乌干达国家标准为500 mg/L。虽然目前我国还没有相关要求。仅山东省出台了地方标准《山东省南水北调沿线水污染物综合排放标准》(DB 37/599—2006)及修改单,要求重点保护区TDS排放标准为1 600 mg/L。《辽宁省污水综合排放标准》(DB 21/1627—2008)对外排污水中要求氯化物(以氯离子计)≤400 mg/L。

(2)加快炼化企业污水处理场人员培养问题。随着污水处理标准的拔高,污水处理流程不断增加,对技术人员的要求也在不断提高。而污水处理场作为炼化企业辅助单位,各项待遇很难与生产单位相比。但随着国家对环保工作的重视,此方面的人才更是急需。对此各地方企业只有提高废水处理人才的待遇,增加岗位的吸引力,优化人才力量才能更好地运转提标改造后的水场,确保环保达标。

(3)优化企业环保管理层级,实现源头管控,全过程控制。污水处理是一个全过程管控,只有控制好上游污染排放,才能确保稳定达标排放,尽最大努力避免水质水量对水场的冲击。而行业目前水系统是按照工艺单元划分,由不同专业人员管理,信息的共享与传导不够及时,不利于实现预期的处理目标。因此建议企业建立自己的过程管控系统,实现多部门协调配合,从源头、过程、排放,多层次抓好污水处理场运行管理,实现环保达标排放。

原标题:石油炼化企业污水处理场提标改造工作的探讨