1、工程概況
某原油終端廠主要以原油儲存、穩(wěn)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(qū)技術(shù)在渤海油田得到廣泛應(yīng)用，采出液含聚合物濃度呈逐漸增大趨勢。因此，終端廠生產(chǎn)廢水水質(zhì)復(fù)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(nèi)外對聚合物驅(qū)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(qū)油，不需要去除聚合物。而終端廠生產(chǎn)廢水處理后需達(dá)標(biāo)排海，排放標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格，處理難度加大。由于含聚生產(chǎn)廢水乳化嚴(yán)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(chǎn)廢水產(chǎn)生量約2000m3/d，廢水中CODCr質(zhì)量濃度約為1000mg/L、石油類質(zhì)量濃度約為120mg/L、氯離子質(zhì)量濃度約為5000mg/L、TDS質(zhì)量濃度約12000mg/L、聚合物質(zhì)量濃度約為40～100mg/L等?，F(xiàn)有廢水處理系統(tǒng)包括物化除油處理、預(yù)處理和生化處理工段，其中物化除油處理工段由調(diào)儲、粗粒化分離、氣浮、澄清、雙濾料過濾等單元組成，預(yù)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(yīng)池和MBR等單元組成。
現(xiàn)有生化處理工段運行效果較差，出水水質(zhì)(如CODCr、氨氮及石油類等指標(biāo))難以達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)水端缺少有效削減聚合物的措施，導(dǎo)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(xiàn)場中試，達(dá)到驗證改進(jìn)后工藝是否可行并為下一步提標(biāo)改造提供優(yōu)化方案的目的。
2、中試規(guī)模及設(shè)計水質(zhì)
2.1 中試規(guī)模
本中試工藝處理規(guī)模為500m3/d。
2.2 設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)
上游物化除油段出水經(jīng)過冷卻、隔油、調(diào)節(jié)、溶氣氣浮深度除油預(yù)處理后，中試出水進(jìn)入中試裝置處理，中試出水水質(zhì)需達(dá)到遼寧省最新地方標(biāo)準(zhǔn)DB21/1627—2008《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》表1中直接排放限值。中試設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)見表1。
3、中試工藝
3.1 中試工藝確定
針對現(xiàn)有工藝存在的問題以及出水水質(zhì)中CODCr、氨氮等主要指標(biāo)不達(dá)標(biāo)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(chǎn)生的二價鐵離子與形成PAM不溶于水的有機絡(luò)合物(俗稱鐵泥)，再通過沉淀和過濾去除前端反應(yīng)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(zhì)去除的工藝。
具體操作流程：經(jīng)過濾器后的廢水加酸調(diào)節(jié)pH值至4.5～5.5后進(jìn)入脫聚反應(yīng)塔，利用填充在塔內(nèi)的鐵碳填料自身產(chǎn)生的電位差對廢水進(jìn)行微電解，產(chǎn)生二價鐵離子，其與帶微負(fù)電荷的PAM異性相吸生成不溶于水的有機絡(luò)合物(俗稱鐵泥)，反應(yīng)后的廢水加堿調(diào)節(jié)pH值至7～8后進(jìn)入脫聚分離塔，塔內(nèi)上層設(shè)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(shè)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(diào)研該領(lǐng)域現(xiàn)有常規(guī)生化工藝技術(shù)后，確定采用泥法和膜相結(jié)合的A/O工藝作為中試生化工藝。
(3)為提高出水水質(zhì)，在生化段后增加深度處理段，經(jīng)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(yīng)，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。
3.2 新增及改造構(gòu)筑物主要設(shè)計參數(shù)
上游物化除油段出水經(jīng)過冷卻、隔油、調(diào)節(jié)、溶氣氣浮深度除油預(yù)處理后，出水500m3/d進(jìn)入中試裝置。新增構(gòu)筑物主要設(shè)計參數(shù)：
(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(shè)有反洗水泵2臺，流量180m3/h、揚程20m、功率15kW。
(2)脫聚反應(yīng)塔(新增)。2座，尺寸為φ2.0m×10.0m，單臺處理能力為25m3/h。設(shè)有加酸設(shè)備1套，反應(yīng)塔進(jìn)水調(diào)節(jié)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(shè)有加堿設(shè)備1套，分離塔進(jìn)水調(diào)節(jié)pH值為7～8。
(4)脫聚調(diào)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(fù)荷為0.09kg/(m3•d)，污泥回流比為100%。設(shè)有潛水推流器2臺，功率為4.0kW;設(shè)有鼓風(fēng)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(fù)荷為0.88m3/(m2•h)。設(shè)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(shè)有空氣源臭氧發(fā)生器1套，臭氧產(chǎn)量為3kg/h、功率為30.0kW;過氧化氫加藥設(shè)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(zhì)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(jìn)水和出水水質(zhì)數(shù)據(jù)，并與現(xiàn)執(zhí)行的廢水外排標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了綜合對比分析。
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(biāo)，氨氮全部達(dá)標(biāo)，總氮基本不達(dá)標(biāo)。原因分析如下：原預(yù)處理工段調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)能力不足，不符合設(shè)計規(guī)范要求，進(jìn)水水質(zhì)不穩(wěn)定可能導(dǎo)致出水CODCr和石油類個別天數(shù)超標(biāo);另外，本套中試工藝缺少去除總氮的有效措施。
3.4 工藝優(yōu)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(wěn)定達(dá)標(biāo)和總氮不達(dá)標(biāo)問題，提出以下優(yōu)化措施：
(1)現(xiàn)有的調(diào)節(jié)池水力停留時間僅為10.6h，遠(yuǎn)達(dá)不到規(guī)范要求，建議增大調(diào)節(jié)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(xù)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(shè)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(jié)語
終端廠含聚高鹽含油廢水首先進(jìn)入上游物化除油段，出水經(jīng)過冷卻、隔油、調(diào)節(jié)、溶氣氣浮深度除油預(yù)處理后，出水500m3/d進(jìn)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(jìn)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(wěn)定達(dá)標(biāo)和總氮不達(dá)標(biāo)問題，有針對性地提出優(yōu)化措施，如增大調(diào)節(jié)池容量、生化段增加脫氮措施，并適當(dāng)降低生化段有機污染物污泥負(fù)荷。( >
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