炼油厂污水处理升级改造工艺选择及分析

白小春，周晓锋，田春艳，李勇亮，张浩伟

（陕西延长石油（集团）有限责任公司榆林炼油厂，陕西 榆林 718500）

某炼油厂300 m3/h污水处理装置于2010年7月建成投运，主要处理榆林炼油厂厂区内所有装置排放的生产废水，自投入运行以来，污水总排水水质COD、氨氮等各项指标均满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）1级排放标准。

2017年7月1日起污水处理装置执行《石油炼制工业污染物排放标准》（GB31570-2015），其COD、氨氮等各项指标均严于《污水综合排放标准》（GB8978-1996）排放限值，同时自2017年来陕西延长石油煤新技术开发项目（100#项目）装置正常运行后，因其污水处理依托300 m3/h污水处理装置处理，受该排放污水COD、氨氮等污染物含量高、水质波动大的特点，导致污水处理场进水水质超出原设计指标，对污水处理场的平稳运行造成较大不利影响，污水总排出现卡边运行，迫于此，对其进行升级改造满足排放标准势在必行［1］。

文中介绍300 m3/h污水处理装置运行现状，并通过现状情况进行分析，科学的确定改造内容，通过改造后运行情况分析，改造后取得良好效果。

1 污水改造装置概况

该污水处理装置主要包括格栅、调节罐、隔油、1级气浮（CAF）、2级气浮、生物膜法、生化厌氧、生化好氧、沉淀、BAF等生产工艺流程。经处理后的污水达到国家GB8978-1996《污水综合排放标准》2类1级标准后，部分排入城市污水管网，部分厂内回用。原设计指标见表1，300 m3/h污水处理装置工艺流程见图1，300 m3/h污水处理装置原设计出水水质指标见表2。

表2 设计排放水水质指标

图1 污水处理装置流程

表1 污水设计进水水质指标

2 运行存在问题

该炼油厂300 m3/h污水处理装置于2010年7月运行以来，污水总排水水质COD、氨氮等执行《污水综合排放标准》GB8978-1996，2015年4月国家发布了《石油炼制工业污染物排放标准》GB31570-2015，对比新标准，300 m3/h污水处理装置需在2017年7月1日起执行《石油炼制工业污染物排放标准》GB31570-2015。

该装置主要负责处理炼油装置生产废水及生活污水，经处理后达标后排放。2017年，该炼油厂兄弟单位油煤新技术开发公司油煤混炼装置VCC及配套装置建成投产，其装置污水排放设计依托于该炼油厂污水处装置。受其污水水质COD、氨氮含量高影响，300 m3/h污水处理装置进水指标严重超出原设计值，对该炼油厂污水处理造成影响，污水总排水不能满足GB31570-2015的排放要求。

2016年的7、8、9月份，油煤新技术开发公司油煤混炼装置VCC及配套装置检修，当年10、11、12月份及2017年1月份该公司装置正常运行。

通过表3知300 m3/h污水处理装置在油煤装置停用、运行期间，原水水质COD、氨氮均超设计指标，但在油煤装置运行期间水质较停用期间原水水质COD、氨氮波动较大，超设计值更高。

油煤混炼装置停用期间，300 m3/h污水处理装置污水处理量为140～180 m3/h。当油煤装置运行时，300 m3/h污水处理装置处理量为180～310 m3/h，受污水来量增加，300 m3/h污水处理装置近满负荷运行。

油煤混炼装置停用期间，原料水质基本稳定，在油煤混炼运行期间频繁出现COD、氨氮等超标的现象（COD≯800 mg/L，氨氮≯80 mg/L）。出现该情况时无法通过工艺优化进行解决，只能通过工艺运行管理、添加特殊药剂，以及调整工艺操作等措施，来确保污水总排达标排放，污水总排合格排放压力增大。《污水综合排放标准》（GB8978-1996）标准与《石油炼制工业污染物排放标准》（GB31570-2015）主要控制指标的对比见表3、4。

表3 油煤共炼装置投运前后污水原水水质统计

表4 新旧标准总排污水控制指标对比/（mg·L-1）

油煤混炼停用、运行期间，300 m3/h污水处理装置来水水质波动情况见图2～4。

图2 油煤共炼装置投运前后污水原水水量数据统计

图3 油煤共炼装置投运前后污水总排氨氮数据统计

图4 油煤共炼装置投运前后污水总排COD数据统计

由图2～4、表3、4数据得出，受水质、水量等波动影响，污水总排达不到新标准（《石油炼制工业污染物排放标准》GB31570-2015）要求。为确保污水处理装置出水达标，必须对其进行改造。

3 改造原则

300 m3/h污水处理装置原设计为炼油装置配套的污水处理装置，现受控制指标变化，污水总排水质不能稳定满足《石油炼制工业污染物排放标准》，综合考虑投资、现场布置、工艺技术等，决定进行污水处理装置升级改造，并确定改造原则。

（1）严格遵循国家、行业和地方的现行法规、设计标准、规范、规定，坚持工厂设计模式改革，努力提高工程的经济效益。

（2）采用先进的工艺技术及整体装置设备，做到流程合理、技术成熟可靠，保证生产安全、稳定、长周期运行，便于管理操作、降低能耗。

（3）依托已有的公用工程及辅助设施，最大限度地节约工程投资，综合处理过程以“减量化、再利用、资源化”为原则，实现资源高效利用及循环利用，实现经济效益最大化。

（4）总图布置力求布局合理，在满足防火、防爆、生产操作、检修维护及安全卫生要求的前提下，项目布置力求紧凑，减少占地。

（5）改造后污水排放满足《石油炼制工业污染物排放标准》GB31570-2015。

4 改造技术方案

根据污水处理场现工艺流程，污水处理装置进水COD、氨氮高的实际情况，并结合国内炼油污水提标工艺方案特点，主要针对降低污水氨氮、COD进行技术改造。2018年确定污水处理装置达标排放升级改造工艺采用“预处理单元改造+生物处理单元改造”工艺技术方案，其中预处理单元采用“罐中罐+微纳米气浮”工艺，生物氧化单元采用“MBBR池+氨氮去除自动加药系统”工艺。

微纳米设备具有产生的气泡粒径小（微纳米级），密度大，能耗低，操作简单等特点［2］。罐中罐+微纳米气浮主要为提高预处理单元隔油效果，提高污水处理装置抗冲击性，在现调节罐南侧空地处新建罐中罐调节罐、微纳米气浮系统，具体改造思路为在含油污水提升水池提升泵出口增加跨线，将污水引至新建罐中罐调节罐、微纳米气浮机除油，出水根据水质情况可直接进入后续生物处理单元，如出现污水冲击状况，经罐中罐、微纳米气浮机除油效果不佳，新建微纳米气浮机出水可接入现2级气浮系统进一步进行除油处理。预处理单元“罐中罐+微纳米气浮”改造流程见图5。

图5 预处理单元改造处理工艺流程

MBBR是基于特殊结构填料的生物流化床技术，在同1个生物处理单元中将生物膜法与活性污泥法有机结合，提升反应池的处理能力和处理效果，并增强系统抗冲击能力［3，4］。“MBBR池+氨氮去除自动加药系统”主要为提高生物处理单元A/O池COD、氨氮去除效果，对现A/O池中O池进行改造，将O池后段改造为MBBR池，增设不锈钢拦截筛网、出水筛网，其内装填MBBR填料，活性污泥附着在MBBR填料上，提高生物活性。当污水处理装置受到高氨氮污水冲击时，BAF出水会出现超标状况，该项目在监测池东侧新上氨氮脱除自动加药系统，通过投加氨氮去除剂的强氧化作用降低氨氮浓度，确保污水处理场总排水达标排放［5］。

污水处理装置生物处理单元“MBBR池+氨氮去除自动加药系统”改造工艺流程见图6。

图6 生物处理单元改造处理工艺流程

5 改造应用情况

300 m3/h污水处理装置从2018年8月开始改造，2019年6月改造完成并投入运行，通过连续运行6个月跟踪分析，具体情况为：装置改造后污水进水水质较改造前COD、氨氮含量基本相当，在原水水质未改善的情况下，经技术改造，污水总排水COD、氨氮含量较改造前有大幅降低。装置改造后，9、10月总排COD最高值出现过40 mg/L，但小于总排水控制指标50 mg/L，满足GB31570-2015排放要求，其它月份均小于30 mg/L，见图7。

图7 装置改造后污水总排COD统计

装置改造后，9月总排氨氮最高值达4.2 mg/L，但小于总排水控制指标5 mg/L，满足GB31570-2015排放要求，其它月份均小于2.5 mg/L，见图8。

图8 装置改造后污水总排氨氮统计

对比污水总排COD、氨氮排放数据，COD、氨氮去除率能达到改造要求，改造效果明显。

6 结束语

此次改造选准改造的重点难点，经过充分论证选择“罐中罐+微纳米气浮+MBBR”处理工艺，达到了项目初期工期短、见效快、投资省的目的。在各种条件的限制下，污水总排水水质完全满足GB31570-2015排放限值要求。