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高鹽高氨氮廢水處理
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海上油田原油終端廠生產廢水處理工藝流程

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  1、工程概況

  某原油終端廠主要以原油儲存、穩定和處理為主,原油來自渤海油田,為提高采收效率,聚合物驅技術在渤海油田得到廣泛應用,采出液含聚合物濃度呈逐漸增大趨勢。因此,終端廠生產廢水水質復雜,具有高鹽、聚合物含量高、乳化程度高、廢水粘度大等特點,油水分離困難,可生化性差,屬于難處理含聚高鹽含油廢水。

  目前,國內外對聚合物驅采油廢水的處理主要采用除油除懸不除聚的工藝,該工藝主要目的是回注驅油,不需要去除聚合物。而終端廠生產廢水處理后需達標排海,排放標準更嚴格,處理難度加大。由于含聚生產廢水乳化嚴重,油水分離難度加大,故選擇適宜的削減聚合物措施,可有效降低聚合物對除油和微生物降解有機物干擾。

  該終端廠生產廢水產生量約2000m3/d,廢水中CODCr質量濃度約為1000mg/L、石油類質量濃度約為120mg/L、氯離子質量濃度約為5000mg/L、TDS質量濃度約12000mg/L、聚合物質量濃度約為40~100mg/L等。現有廢水處理系統包括物化除油處理、預處理和生化處理工段,其中物化除油處理工段由調儲、粗粒化分離、氣浮、澄清、雙濾料過濾等單元組成,預處理工段由冷卻塔、平流式隔油池和溶氣氣浮等單元組成,生化處理工段由MBBR曝氣池、CAST反應池和MBR等單元組成。

  現有生化處理工段運行效果較差,出水水質(如CODCr、氨氮及石油類等指標)難以達到新標準的排放要求,究其原因如下:由于物化除油處理效果不好,且進水端缺少有效削減聚合物的措施,導致生化處理效果差。因此,選擇適宜的脫聚工藝及生化處理和深度處理工藝顯得尤為重要。通過現場中試,達到驗證改進后工藝是否可行并為下一步提標改造提供優化方案的目的。

  2、中試規模及設計水質

  2.1 中試規模

  本中試工藝處理規模為500m3/d。

  2.2 設計進出水水質

  上游物化除油段出水經過冷卻、隔油、調節、溶氣氣浮深度除油預處理后,中試出水進入中試裝置處理,中試出水水質需達到遼寧省最新地方標準DB21/1627—2008《污水綜合排放標準》表1中直接排放限值。中試設計進出水水質見表1。

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  3、中試工藝

  3.1 中試工藝確定

  針對現有工藝存在的問題以及出水水質中CODCr、氨氮等主要指標不達標的問題,提出以下具體措施:

  (1)為降低聚合物包裹對生化段微生物降解有機物的影響,增加脫除聚合物措施。脫聚工作原理:脫聚是利用鐵碳微電解工藝產生的二價鐵離子與形成PAM不溶于水的有機絡合物(俗稱鐵泥),再通過沉淀和過濾去除前端反應形成的鐵泥。鐵碳微電解工藝是在酸性條件下,利用鐵和碳之間的電極電位差形成微原電池,可以使廢水中污染物質去除的工藝。

  具體操作流程:經過濾器后的廢水加酸調節pH值至4.5~5.5后進入脫聚反應塔,利用填充在塔內的鐵碳填料自身產生的電位差對廢水進行微電解,產生二價鐵離子,其與帶微負電荷的PAM異性相吸生成不溶于水的有機絡合物(俗稱鐵泥),反應后的廢水加堿調節pH值至7~8后進入脫聚分離塔,塔內上層設有斜板,在此利用淺層沉淀原理去除廢水中形成的鐵泥,下層設有過濾,在此去除廢水中殘留的鐵泥。

  (2)為提高生化段對CODCr和氨氮的去除效果,對比分析和調研該領域現有常規生化工藝技術后,確定采用泥法和膜相結合的A/O工藝作為中試生化工藝。

  (3)為提高出水水質,在生化段后增加深度處理段,經生化處理后水中剩余有機物基本上屬于難降解大分子有機物,為加強大分子有機物斷鏈反應,并為降解有機物的微生物提供載體,擬采用高級氧化與生物碳組合工藝。

  綜合以上分析,確定采用脫聚-生化處理-高級氧化-生物碳作為中試工藝,具體流程見圖1。

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  3.2 新增及改造構筑物主要設計參數

  上游物化除油段出水經過冷卻、隔油、調節、溶氣氣浮深度除油預處理后,出水500m3/d進入中試裝置。新增構筑物主要設計參數:

  (1)過濾器1(新增)。2座,尺寸為φ2.0m×3.8m,單臺處理能力為25m3/h,濾速為8.0m/h。設有反洗水泵2臺,流量180m3/h、揚程20m、功率15kW。

  (2)脫聚反應塔(新增)。2座,尺寸為φ2.0m×10.0m,單臺處理能力為25m3/h。設有加酸設備1套,反應塔進水調節pH值為4.5~5.5。

  (3)脫聚分離塔(新增)。2座,尺寸為φ2.0m×10.0m,單臺處理能力為25m3/h。設有加堿設備1套,分離塔進水調節pH值為7~8。

  (4)脫聚調儲塔(新增)。1座,尺寸為φ2.0m×6.0m,處理能力為25m3/h。

  (5)A/O池(原CAST池改造)。1座,尺寸為28.0m×5.5m×5.8m,有效水深5.2m,總水力停留時間為32.0h,污泥濃度為3.0g/L,CODCr容積負荷為0.09kg/(m3od),污泥回流比為100%。設有潛水推流器2臺,功率為4.0kW;設有鼓風機2臺,Q=20m3/min、H=58.8kPa、N=45kW。

  (6)二沉池(原CAST池改造)。1座,尺寸為6.0m×6.0m×5.6m,有效水深4.5m,表面水力負荷為0.88m3/(m2oh)。設有出水泵2臺,流量為25m3/h,揚程為20m,功率為4.0kW。

  (7)過濾器2(新增)。1座,尺寸為φ2.0m×H3.8m,處理能力為25m3/h,濾速為8.0m/h。

  (8)高級氧化池(新增)。1座,尺寸為3.0m×3.0m×6.5m,有效水深6.0m。設有空氣源臭氧發生器1套,臭氧產量為3kg/h、功率為30.0kW;過氧化氫加藥設備1套。

  (9)生物碳池(新增)。2座,尺寸為3.0m×3.0m×6.5m,有效水深為5.5m,填料層厚3.0m。

  (10)過濾器3(新增)。1座,尺寸為φ2.0m×3.8m,處理能力為25m3/h,濾速為8.0m/h。

  3.3 水質分析

  為分析中試裝置運行效果,表2列出了2016年4~5月中試裝置進水和出水水質數據,并與現執行的廢水外排標準進行了綜合對比分析。

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  通過分析可知,中試裝置出水中的CODCr和石油類均為1~2d超標,氨氮全部達標,總氮基本不達標。原因分析如下:原預處理工段調節池調節能力不足,不符合設計規范要求,進水水質不穩定可能導致出水CODCr和石油類個別天數超標;另外,本套中試工藝缺少去除總氮的有效措施。

  3.4 工藝優化

  針對中試裝置近2a運行中存在的主要污染物(COD和石油類)不能穩定達標和總氮不達標問題,提出以下優化措施:

  (1)現有的調節池水力停留時間僅為10.6h,遠達不到規范要求,建議增大調節容量。

  (2)中試裝置生化段采用厭氧+好氧工藝,缺少對總氮的去除措施。建議采用厭氧+缺氧+好氧工藝,強化生化段對CODCr和總氮的去除,減輕后續深度處理段的壓力。

  4、工程投資及運行成本

  工程總投資為220萬。運行費用為9.6元/m3,不含設備折舊費,其中輔助材料費用為2.1元/m3,燃料動力費用為3.8元/m3,人工費用為1.2元/m3,污泥處理費用為2.3元/m3,其他費用為0.2元/m3。

  5、結語

  終端廠含聚高鹽含油廢水首先進入上游物化除油段,出水經過冷卻、隔油、調節、溶氣氣浮深度除油預處理后,出水500m3/d進入中試裝置,采用脫聚-生化處理-高級氧化-生物碳中試工藝處理,進一步去除CODCr、石油類、聚合物和懸浮物等污染物。針對中試裝置運行中存在的主要污染物(CODCr和石油類)不能穩定達標和總氮不達標問題,有針對性地提出優化措施,如增大調節池容量、生化段增加脫氮措施,并適當降低生化段有機污染物污泥負荷


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