內循環BAF技術處理堿渣工程應用

李明達，王建

（1.中國石油天然氣股份有限公司煉油與化工分公司，北京100000；2.中國石油蘭州石化公司，甘肅蘭州730063）

內循環BAF技術處理堿渣工程應用

李明達1，王建2

（1.中國石油天然氣股份有限公司煉油與化工分公司，北京100000；2.中國石油蘭州石化公司，甘肅蘭州730063）

中石油蘭州石化公司堿渣裝置采用內循環BAF生物處理技術預處理堿渣。整套系統能夠滿足蘭州石化廠現有堿渣處理量的需求，解決了該廠堿渣處理難題。對內循環BAF反沖洗沉淀池進行及時清淤，能夠改善反沖洗給水水質、提升反沖洗系統的效率，進而有助于提高內循環BAF的出水效果。在出水水質滿足設計要求的前提下，當前9組（共12組）內循環BAF池運轉對堿渣的處理量可達到8.3m3/h，核算運行成本為38元/t。

內循環BAF；堿渣；硫化物；沉淀池；反沖洗

中石油蘭州石化公司是目前我國西部地區最大的煉油化工企業，擁有年產1 050萬t原油一次加工能力和70萬t乙烯生產能力。煉油堿渣廢水是石油煉制過程中油品堿洗精制時產生的強堿性高濃度有機廢水，其含有大量的硫化物、硫醇、酚類、石油類和環烷酸等有毒有害污染物，呈黑褐色并帶有惡臭。其COD、硫化物和酚類污染物的排放量高達煉油廠污染物排放總量的40%~50%〔1-3〕，是煉化企業重點處理和管控對象。

煉油堿渣處理一直是困擾我國煉化企業的一個難題。利用濕式氧化法在較高的溫度和壓強條件下對堿渣廢水進行濕式氧化處理能夠取得較好的處理效果，該技術在日本、歐美等國家應用較為廣泛〔4-6〕。但由于濕式氧化法對設備的要求較高，且投資和運行成本較大，國內實際應用較少。目前，國內煉化企業對堿渣廢水主要采用二氧化碳或硫酸進行中和，而后進入含油污水處理系統進行常規處理〔7-10〕，難以達到理想的處理效果。隨著國家和地方政府對環保要求的日益提高，如何實現煉油堿渣的經濟、高效處理已成為各煉化企業亟待解決的問題之一。

中石油蘭州石化公司采用內循環曝氣生物濾池（簡稱內循環BAF）全生物氧化技術對煉油堿渣進行預處理，以達到后續污水處理系統的進水水質要求，后經處理排放至綜合污水處理廠。該套處理系統于2013年12月建成投產，其中2015年共處理堿渣35 888 t，包括小乙烯堿渣13 153 t和大乙烯堿渣22 735 t；2014年共處理堿渣292 65 t，包括小乙烯堿渣10 001 t、大乙烯堿渣18 692 t、煉油廠堿渣

572 t。經過2年多時間的穩定運行，取得了良好的處理效果，達到了設計要求。

1 內循環BAF工作原理介紹

內循環BAF是一種新型的好氧生物水處理技術〔11-12〕，其裝置如圖1所示。

圖1 內循環BAF裝置

通過改進填料性能，并采用新型隔離曝氣模式，在生物濾池內部構建一個大流量內循環水流。首先，污水經曝氣區充氧和提升后，從回流導管流向填料床底部，然后上升流過填料床，此過程中污染物將被附著在多孔填料表面上的微生物氧化降解；其次，廢水流出填料床后再經反應器上部的回流窗返回曝氣區，進行再次充氧和提升，如此循環反復，廢水經過多次充氧提升—生化降解—充氧提升—生物降解，最終達到凈化。內循環BAF將生物處理和過濾兩種過程集合在同一單元中完成，具有負荷率高、處理效果好、占地面積小等優點〔13〕。

2 內循環BAF工藝流程

2.1 堿渣水質情況

中石油蘭州石化公司大乙烯堿渣的平均COD為28 865mg/L；小乙烯堿渣的平均COD為18 536 mg/L，硫化物質量濃度為9 401.9mg/L；煉油廠堿渣的平均COD為54 892mg/L，硫化物質量濃度為636.7mg/L。

所采用內循環BAF處理系統的設計水質指標如表1所示。

表1 堿渣水質指標

要求經處理后出水水質達到COD≤1000mg/L、硫化物≤20mg/L、油類≤25mg/L、TDS≤20mg/L，以滿足后續污水處理系統的進水水質要求，最終經處理后排放至綜合污水處理廠。

2.2 內循環BAF工藝流程及重要工段參數

中石油蘭州石化公司采用的內循環BAF工藝流程如圖2所示。

圖2 BAF工藝流程

生產過程中產生的大、小乙烯堿渣經過各自黃油預處理裝置后輸送至乙烯堿渣儲罐（有效容積均為1 000m3），煉油堿渣經槽車運送至煉油堿渣儲罐（有效容積50m3，2座）。然后上述堿渣分別經過泵提升進入混合堿渣罐（有效容積為5000m3），堿渣平均調節時間為180h（按約60%實際運行容積計算）。

將調和后的堿渣和稀釋水按比例（1∶3~1∶5）混合注入廢水緩沖池，并采用硫酸中和至偏堿性（pH 7.5～10.0）。通過加入磷酸鹽和銨鹽來調節污水的營養配比，維持生化進水的C、N、P的比例。磷的補充比例按質量比CODCr∶P=（300～500）∶1進行，每噸堿渣投加磷酸鹽（以NaH2PO4計）0.67 kg/t，以保證微生物的生長需要。

調節營養配比后的堿渣廢水進入內循環BAF處理單元，通過生物處理完成有機物的去除和硫化物的氧化。內循環BAF生物填料體積為2 400m3，分為12間，每間200m3，分為兩格，每間反應池可以單獨進行反沖洗。單間反應池尺寸14 300 mm× 6 800mm×5 000 mm，填料容積200m3，填料面積80m2，填料層高2.50m，單池曝氣量12m3/min，單池每次反沖洗風量230m3。曝氣需求總量為144m3/min，壓強60 kPa，采用3臺離心風機（100 m3/min）曝氣（2用1備）。

內循環BAF需定期反沖洗以排除填料床內生長的過量微生物，防止由于生物量過多而影響生物床的循環通量和氧傳遞的速率。內循環反沖洗采用的是定期脈沖式反沖洗，反沖洗周期約為3 d，反沖洗按每間內循環BAF池依次進行，每天反沖洗4

間。反沖洗采用氣水聯動操作和自動控制系統，每次歷時1 h（0.5 h反沖洗和0.5 h恢復期），每次排出反沖洗泥水混合液200m3，排放速度為350m3/h。反沖洗排放的泥水混合液自流進入反沖洗沉淀池進行沉淀，沉淀池出水用作反沖洗水循環漂洗生物填料床，在不影響系統水力學平衡的前提下，達到生物床排泥的目的。內循環BAF出水集水池在沉淀池排泥時為沉淀池補給反沖洗用水，以確保有足夠的反沖洗水。

3 運行效果分析

3.1 啟動期水質數據分析

對內循環BAF完成污泥接種后，逐步提升堿渣的進水量。在提量運行過程中，稀釋水量為25~30 m3/h，堿渣進水量逐漸由4.4m3/h逐漸增大到8.3m3/h。期內循環BAF進出水的COD、硫化物數據統計情況如表2所示。

表2 內循環BAF啟動期進出水COD、硫化物變化情況

由表2可知，啟動期間堿渣處理系統運行狀況比較穩定，進水COD的變化對內循環BAF出水水質造成的影響較小，同時內循環BAF對硫化物的氧化去除具有顯著的優越性。

3.2 穩定運行期水質數據分析

2016年4月至2016年6月中石油蘭州石化公司內循環BAF處理系統進出水COD、硫化物數據統計情況如表3所示。

表3 內循環BAF穩定期進出水COD、硫化物變化情況

由表3可知，內循環BAF對堿渣廢水COD的去除效果總體較為穩定。在硫化物的去除方面，穩定運行期間保持著99%以上的平均去除率。此外，在目前9組（共12組）內循環BAF池運轉的條件下，堿渣處理量可達到8.3m3/h，出水指標均能夠達到設計要求。

3.3 運行經驗

實際運行管理過程中發現，內循環BAF沉淀池排泥不及時，會導致污泥沉積時間長，引發排泥困難和污泥上浮問題。沉淀池一旦出現浮泥問題，將會導致反洗水的水質惡化，引發內循環BAF系統反沖洗效率下降，最終影響內循環BAF出水水質。因此，應加強沉淀池的污泥排放管理，確保沉淀區污泥能夠及時排除。此外，堿渣處理系統管線腐蝕較為嚴重，特別是出水管線，推測是由于硫化物降解產生酸化現象引發。建議出水管線可優先選擇不銹鋼管線或高強度的塑料管道。此外，需要提高管理人員的操作水平和責任意識，應對系統的曝氣狀況、反沖洗情況、污泥沉降性能等做好監測和記錄，及時發現問題并及時處理，保證處理系統的長期穩定運行。

2年多的實際運行結果表明，中石油蘭州石化公司內循環BAF處理系統對堿渣廢水COD的平均去除率可達到81.73%，對硫化物的平均去除率可達到99%以上，處理效果達到設計目標，滿足了中石油蘭州石化公司當前堿渣處理量的需求。本工程運行費用主要包括濃硫酸、磷鹽藥劑費和電費，1 t堿渣的處理成本核算為38元。

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Engineering application of internalcirculating BAF technology to the pretreatmentofalkaline residue

LiMingda1，Wang Jian2
（1.Refiningand Chemical Engineering Branch Department，PetroChina Co.，Ltd.，Beijing100000，China；2.PetroChina Lanzhou PetrochemicalCo.，Lanzhou 730063，China）

Internalcirculating BAFbiologicaloxidation technology hasbeen used in the alkaline residueequipment in PetroChina Lanzhou Petrochemical Co.for the pretreatmentof alkaline residue.The whole system is capable for meeting the requirement for the presentalkaline residue treatment capacity in Lanzhou Petrochemical Plant.Thus，the problems in alkaline residue treatment in thatplanthasnow been solved.The discharge ofsludge from the flushing sedimentation tank in time is very helpful for improving the quality of backwashingwater supply，upgrading the efficiency of the backwashing system，and，furthermore，upgrading the effluenteffectof internal circulating BAF.On the premise that the effluentwater qualitymeets the designed requirements，the alkaline residue treatment capacity by the operation of the first9 groups（12 groups altogether）of internal circulating BAF tank can reach 8.3 m3/h，whoseaccounting costisCNY38 per ton.

internal circulating BAF；alkaline residue；sulfide；sedimentation tank；backwashing

X703.1

A

1005-829X（2016）11-0109-03

李明達（1959—），高工。電話：13801247855，E-mail：limingda@petrochina.com.cn。

2016-09-28（修改稿）