1、炼油厂生产废水处理工艺设计 1 炼油厂生产废水处理工艺设计 摘要 本文主要介绍炼油厂生产处理的背景、目的意义、工艺流程的比较和选择、各构筑物的原理和功能特点以及各部分构筑物的设计计算，通过对组合工艺各级处理方法运行及处理效果的比较选出了一套工艺流程，最终达到提高炼油厂生产废水处理效率和减小环境二次污染风险的目的，使处理后的水达到国家综合废水排放标准一级标准，并可以作为重要的回用水资源，缓解水资源紧缺的状况。本设计中的这套工艺是在参考“老三套”工艺的基础上加以修改的，它具有 适应性强 、 操作简单、运行费用低 、 投资省、效率高、 占地小 ； 设计合理，电耗省 ； 机电仪实现了一体控制 、 操作
2、方便、维护简单 的特点。根据处理量对单体设备的尺寸进行了设计，根据计算结果和各个设备的特点进行了选型，选用的涡凹气浮机，浅层气浮机和曝气生物滤池能够达到处理要求，设计出的工艺流程可以达到设计要求，实现回用 。 关键词：炼油厂生产废水；涡凹气浮机；浅层气浮机；曝气生物滤池 西南石油大学本科毕业设计（论文） 2 Abstract This paper mainly introduces the background, the production processing refinery purpose, process flow comparison and selection, principl
3、es and functions of the various structures characteristic and each part design calculation, through structures at various levels of combination technology processing methods of operation and treatment effect comparative selected a set of processes, achieve finally improve refinery wastewater treatme
4、nt efficiency and reduce production environment secondary pollution risk with purpose, make water reach national emission standard of the integrated wastewater, and can be used as a primary standards of recycle water, alleviate an important water resource scarcity situation. The design of this proce
5、ss is in reference to “old three sets of“ technology based on the modified, it has strong adaptability, simple operation, low operating cost and low investment, high efficiency, covers an area of small; Reasonable design, energy saving; Mechanical and electrical apparatus realized integrated control
6、, convenient operation, simple maintenance characteristics. According to the size of monomer equipment per the design, according to the calculation result and the characters of each equipment type selection, choose the vortex concave floating machine, shallow gas float machine and biological aerated
7、 filters can reach processing requirements, design the process can meet the design requirements, achieving reuse. Keywords: refinery manufacturing wastewater; Vortex concave floating machine; Shallow gas float machine; Biological aerated filters 炼油厂生产废水处理工艺设计 3 目录 1 绪论 . 5 1.1 课题的目的和意义 . 5 1.2 炼油厂生产
8、废水处理国内外现状 . 6 1.2 1 国外现状 . 6 1.2.2 国内现状 . 6 1.3 设计内容 . 8 2 主要设备功能与特点 . 10 2.1 调节池 . 10 2.2 隔油池 . 10 2.3 涡凹气浮池 . 11 2.3 1 结构 . 11 2.3.2 CAF 涡凹气浮设备的工作原理 . 11 2.3.3 涡凹气浮机的特点 . 12 2.4 浅层气浮池 . 12 2.4.1 原理 . 12 2.4.2 浅层气浮机的特点 . 14 2.4.3 浅层气浮机主要结构 . 14 2.4.4 应用范围 . 14 2.5 沉淀池 . 14 2.5.1 竖流沉淀池原理 . 14 2.5.2
9、竖流沉淀池的构造 . 15 2.5.2 竖流沉淀池的特点 . 15 2.6 曝气生物滤池 . 15 2.6.1 曝气生物滤池结构形式 . 15 2.6.2 曝气生物滤池中滤膜的净化原理 . 15 2.6.3 曝气生物滤池与其他处理工艺的比较 . 16 2.7 汽提塔 . 17 2.8 活性炭吸附池 . 17 3 工艺流程各部分构筑物设计计算 . 17 3.1 设计任务 . 17 3.2 调节池设计计算 . 18 3.2.1 调节池有效容积 . 18 3.2.2 调节池水头损失 . 18 3.3 隔油池设计计算 . 19 3.3.1 隔油池的表面积计算 . 19 3.3.2 隔油池的过水断面面积
10、计算 . 20 3.3.3 隔油池的 总容积 . 20 3.3.4 隔油池格间数 . 20 3.3.5 隔油池的有效长度 . 21 3.3.6 隔油池建筑高度 H 为 . 21 西南石油大学本科毕业设计（论文） 4 3.4 涡凹气浮机 . 21 3.4.1 CAF 涡凹气浮设备的规格型号 . 21 3.4.2 涡凹气浮机水头损失 . 22 3.5 浅层气浮机 . 23 3.5.1 浅层气浮机规格及主要技术参数 . 23 3.5.2 浅层 气浮机的水头损失 . 24 3.6 沉淀池 . 25 3.6.1中心管面积与直径 . 25 3.6.2 沉淀池的有效水深 . 25 3.6.3 中心管喇叭口至
11、反射板之间的间隙高度 . 25 3.6.4 沉淀池有效断面面积 . 26 3.6.5 沉淀池直径 . 26 3.6.6 污泥斗高度和污泥斗容积 . 26 3.6.7 沉淀池的总高度 . 26 3.6.8 竖流沉淀池的水头损失 . 27 3.7 曝气生物滤池 . 27 3.7.1 滤料体积 . 27 3.7.2 滤池总截面 . 28 3.7.3 设备总高度 . 28 3.7.4 空塔水力负荷 . 28 3.7.5 需氧量计算 . 28 3.7.6 风机的选型 . 29 3.7.7 反冲洗泵和中间水池 . 29 3.7.8 曝气生物滤池的水头损失 . 29 3.8 汽提塔 . 30 3.8.1 塔
12、径： . 30 3.8.2 填料塔的高度 . 31 3.8.3 汽提塔的水头损失 . 31 3.9 活性炭吸附塔 . 31 4 结论 . 32 谢辞 . 33 参考文献 . 35 炼油厂生产废水处理工艺设计 5 1 绪论 1.1 课题的目的和意义 水是自然界中宝贵的资源，是人类赖以生存的必要条件。然而在人类的生活和生产活动中，从自然界取用的水受到污染，改变了原来的性质，甚至丧失了使用价值，于是将其废弃排外。导致取用水丧失使用价值的基本原因是水中混进了各种污染物。随着经济的发展，工业废水的产生越来越多，所以工业废水是污染水资源的主要来源。炼油厂生产废水在其中扮演着 重要角色。 炼油厂生产废水对环
13、境造成很大的危害。现在环境问题日益严重，工业废水的排放标准了日趋严格，使得国内外都在探索和研究处理工业废水 ， 降低其对环境的污染，减少对人类的危害。炼油厂生产废水处理技术已经成熟，但还需改进。 随着陆地和海洋石油勘探开发生产，含油污水量也在逐年增加。炼油厂生产废水对环境也造成很大的危害。 炼油厂催化裂化冷凝水，常受到油，氨，硫化物，酚及其他多种无机与有机化合物严重污染，毒性较大。炼油厂炼化和加氢装置生产过程排出的含硫废水；裂化装置的分馏塔顶，富气洗涤及重整加氢装置的含 H2S ,NH3废水，都是炼油厂的重污染废水。 炼油废水具有污染物浓度高、可生化性差、成分复杂且其所含有毒有害物质对生态系统
14、、植物、土壤和水体有严重影响等特点，利用物理的、物理化学的及化学处理均有一定的处理效果，但都不够理想；最为有效的处理方法是结合物理的、物理化学的及生物的综合处理法，不仅处理效率高，环境二次污染风险小，更主要的是其处理出水可成为重要的回用水资源，这对缓解水资源紧缺状况有很重要的现实意义。 炼油厂废水所造成的环境污染问题日益严重，生产废水的排放造成生态平衡破坏，威胁人类健康，并给工业生产带来巨大的经济损 失。 因此，需要对炼油厂生产废水进行必要的处理，然后经过深度处理回用到系统中，达到节约水资源的目的。 西南石油大学本科毕业设计（论文） 6 1.2 炼油厂生产废水处理国内外现状 1.2 1 国外现
15、状 国外炼油污水的处理和回用研究始于 20 世纪 40年代，由于国外的石化企业很注重在源头上做文章，很早就提出了“节能减排”口号，所以国外的炼油厂排污量并不是很大，排出的废水污染物浓度也比较低。在国外，越来越多的炼油厂废水在经过二级处理之后，采用膜技术代替传统的砂滤 活性炭过滤等技术来进行深度处理，以达到回用的目的 膜技术是发展迅速的新兴技术领域 , 是一种 使料液组分选择性透过膜的物理 化学处理方法 , 该过程的推动力主要是膜两侧的压差或电位差等 处理含油废水的膜分离技术主要有微滤 (MF) 超滤 (UF) 纳滤 (NF) 反渗透 (RO) 膜技术和其它的处理技术相比，可以更好地去除废水里的
16、微小悬浮物 胶体 细菌等，从而达到循环冷却水的回用要求。目前用于工业废水处理的主要是微滤膜和超滤膜 微滤又称精过滤 ,所分离的料液组分直径为 0.0515um,微滤膜具有较高的渗透率 ,能应用于超滤难以满足的大处理量的情况陶瓷微滤膜因其催化性稳定性好 ,使用寿命长而常被用来处理含油废水。 膜生物反应器 (MBR)是一种将废水生物处理和膜过滤技术结合在一起的先进废水处理技术。它的特点是将废水的二级处理和三级处理结合在一起；可同时去除水中胶体类杂质和溶解性杂质；能够高效固液分离，并且能截留悬浮物质、胶体物质、生物单元流失微生物菌群；维持生物单元内生物量的高浓度；设备紧凑、占地面积小、出水水质好、维
17、护管理方便。虽然膜生物反应器最早被用来处理生活污水，但实践证明，用膜生物反应器处理炼油废水，效果也非常显著。 国外的炼油厂不仅非常注重废水的深度处理，而且也很重视回用水的水质监测，他们每天即时监测回用水 的水质情况，然后根据每天的水质，有针对性地投加化学药剂，防腐杀菌等，为水的正常回用打下基础国外炼油厂的废水回用，不仅减少了污染，还带来了经济效益。 1.2.2 国内现状 炼油废水的污染物主要有油、硫化物、氰化物、挥发酚、 NH3 - N 以及其他有毒物质 ,其 COD 含量较高 ,难降解物质多 ,而且受碱渣废水和酸洗水的影响 ,废水的 PH变化较大。为提高外排水的水质 ,研究者开发了一些新的处
18、理工艺和技术。炼油废水炼油厂生产废水处理工艺设计 7 的除油效果对后续生物处理的影响很大 ,提高除油效率是近几年研究的重点。除油方法很多 ,应用较广的是重力隔油、混凝沉淀和气浮除油等。许多炼油厂使用聚合氯化铝 (PAC)或聚合硫酸铁 (PFS) 等单盐聚合物作为混凝剂去除油和悬浮物 ,但存在一定的缺陷 ;目前 ,含多种离子的复盐聚合物混凝剂、浮选剂的开发成功 ,使混凝除油的效果显著增加 ,沉淀或气浮的效 率提高。夏畅斌等人以煤矸石和硫酸烧渣为原料合成聚硅酸铁铝 ( PS2FA),在相同剂量和投加条件下 ,除油和除硫化物的效率比 PAC 和 PFS高 20%以上。 达标外排的炼油废水还有少量 N
19、H3 - N,COD,BOD,SS,TN,TP,大分子有机物等 ,其浓度根据各厂的运行状况而变化。回用的领域有循环冷却水系统、生产、生活的杂用或用于绿化、景观等。绿化对回用水的水质要求较低 ,很多炼油厂已经应用 ,但回用于生产过程的水质要求较高。国内某些炼油厂的废水生化处理采用了 A/O,A/O2 或 O1/ O2 工艺 ,具有除磷脱氮的功能 ,COD,BOD,NH3-N,TN 去除较彻底 ,在二沉池后设石英砂或活性炭过滤 ,出水 COD为 30 50mg/L,BOD,SS和油含量很低 ,进一步杀灭细菌后就可以补充到循环冷却水系统或生产过程中去。 随着炼油废水外排标准日趋严格和废水回用的呼声逐
20、渐高涨 ,二级处理无法满足这一要求 ,新的处理工艺、技术和药剂的研发力度正在加大 ,符合我国国情的简单实用、高效可靠、运行费用低的回用水深度处理工艺和技术仍将是今后一段时间的发展趋势。污水回用是一项长期的工作 ,目前许多炼油厂已进入实质性操作阶段 ,只有根据本厂外排水的实际状况 ,研 究合理可行的技术路线 ,全面提高回用水的质量 ,才能达到污水的可持续回用。 和国外的炼油废水深度处理技术相比，我国对于膜技术的应用还主要处在实验室研究阶段，工业中应用膜技术来深度处理炼油废水的单位更是少之又少；我国开发的炼油污水深度处理工艺大多处于中试开发阶段，主要处理技术有混凝过滤、化学氧化技术、生化技术。 混
21、凝 (气浮 )沉淀过程是水回用工艺中最常用的前置单元技术混凝 (气浮 )的主要目的是通过物理化学作用改变水体胶体颗粒物的性质及其状态，使其易于在后续沉淀、过滤过程中去除，在废水处理中 ,常用的滤料有石英砂、无烟煤 粒、石榴石粒、陶粒以及聚苯乙烯发泡塑料球等，其中以石英砂使用最广，石英砂的机械强度大，相对密度在 2.65左右 ,莫氏硬度 7，化学稳定性好 12 。 化学氧化技术是将废水中的污染物直接氧化成无机物 , 或将其转化为低毒、易降解的中间产物。氧化技术中臭氧氧化在炼油废水回用中的应用较多 ,利用臭氧所具有西南石油大学本科毕业设计（论文） 8 的强氧化特性，改善废水的可生化性，为后续的生化
22、创造有利条件 ,在深度处理的生化阶段，多采用生物活性炭处理。通过活性炭表面的微生物对废水中的有机物的氧化分解。 和微生物自身的新陈代谢作用 ,使得废水中的有机污染物得以降解 ,而 活性炭也得到了活化和再生 ,这样 ,既充分利用了活性炭的良好吸附性能 ,同时又利用了微生物的降解作用 ,其处理效果比用普通活性炭的处理效果好得多。 从我国炼油厂废水回用的现状看 ,存在着一些缺陷 ,如污染物去除不彻底除污染的种类单一回用水的氯离子、氨氮、电导率都较新鲜水高， pH 值较新鲜水低，且由于监测数据的滞后性，超标废水不能及时切出系统，用于补充循环水后，因而水的腐蚀性增强，对循环水系统的影响大等。 要使炼油废水处理工作达到节约用水、减少污水排放确保生产装置长周期运行和企业实现可持续发展的目的 ,还应该开展如下工作： a）膜技术处理炼油废水虽然效果良好，但仍存在一定问题，从膜本身来看，膜材料及膜组件有待改进，抗污染高通量膜的制备及延长膜使用寿命是今后一个发展方向，而制备低能耗的膜组件有利于膜技术进一步的发展应用从膜运行来看，膜污染是非常严重的问题，需要进行频繁的化学清洗才能保证一定的通量，且膜更换频率提高，会造成整个处理工艺的运行费用和造价的提高，这将成为今后相当长时间内要解决的一个难题。 b）从国内外炼油废水深度处理之后的回用情况来看，即便是像美国这样的发
