干货！石化废水处理工艺的分析

石化废水是指石油化工厂排放的废水。废水量大，除生产废水外，还有冷却水和其他水；废水成分复杂，由于石化产品多，反应过程和单元操作复杂，废水性质复杂多变。该废水含有高含量的有机物，尤其是碳氢化合物及其衍生物，并含有多种重金属。在加快石化工业发展的过程中，必须高度重视污染防治，这对石化工业的可持续发展具有重要意义。

石化废水的组成和来源

石化废水中污染物种类繁多，导致污染成分丰富。根据不完全检测，可以知道石化废水中有油、硫、酚、氰化物、COD、多环芳烃、芳香胺和杂环化合物。

1.含油废水

主要来源:在工艺过程中产生的冷凝水、中水、生成水、洗油水、油船压载水、循环冷却水、油气冷凝水、焦化除焦废水和被油污染的地表水。

2.含酚废水

主要来源:常减压延迟焦化、催化裂化和苯酚丙酮、间甲酚、双酚a等生产装置。

3.含硫废水

主要来源:炼油厂二次加工装置、分离罐排水、油气冷凝分离联合装置、水和芳烃。

4.氰化物废水

主要来源:丙烯腈装置、腈纶装置聚合车间、纺丝车间和回收车间、丁腈橡胶装置的排水。

5.含醛废水

主要来源:乙醛装置、维尼纶拉丝装置、醋酸乙烯装置、甲醛装置等。

6.含苯废水

主要来源:苯厂、苯乙烯厂、聚苯乙烯厂、乙苯厂、烷基苯厂和乙烯厂的裂解急冷水洗涤废水。

7.含酸和碱的废水

主要来源:炼油厂和石油化工厂的洗涤水、成品罐的切割水、锅炉水处理排水和酸碱汞室的排放水。

石化废水的危害

石化废水中含有大量有毒有害物质，特别是其中的一些成分能与土壤中的磷、氮元素紧密结合，导致土壤中磷、氮元素严重不足，从而对植物的正常生长造成严重的不利影响。石化废水还含有大量的重金属元素，如砷、铬、镍、铍等。水一旦进入人体，会大大增加癌症的发病率，对人的健康产生非常严重的影响。没有处理石化废水排入河道，水中的含氧量会大大降低，对水中动植物的正常生长发育产生不利影响。而且水中的微生物在降解石化废水中的有机物时，会大量消耗水中的溶解氧，从而破坏水中的溶解氧平衡，不利于动植物的长期发展。

石化废水处理工艺

目前石化、炼油废水处理工艺根据/[K31/]原理可分为物理处理、化学处理和生化处理。

一.物理方法

物理处理法是通过物理作用分离回收废水中不溶性悬浮污染物(包括油膜和油珠)。常用的方法有油分离、气浮和超滤。

1.油分离罐

隔油池是石化废水中常见的处理工艺装置。根据沸水中悬浮物相对密度与水不同的特点，去除悬浮物。

这种方法只能去除以较大颗粒为主的水滴或油滴处理，成本低但效率一般。

卧式隔油池和斜板隔油池在我国应用广泛。

2.充气浮选

气浮:利用高度分散的微小气泡作为载体，粘附废水中的悬浮固体，使其在气泡升至水面时被去除。其处理对象为乳化油和疏水性细固体悬浮物。

化学药剂浮选法:在废水中加入化学药剂，选择性地将亲水性污染物转化为疏水性污染物，然后通过气浮去除。

在石化废水处理中，隔油絮凝后往往设置气浮，应用广泛。

3.吸附法

吸附是利用固体物质的多孔性，使废水中的污染物附着在其表面并将其去除的方法。常用的吸附剂是活性炭，能有效去除废水的色度、异味和COD，但处理成本较高，容易造成二次污染。在石化废水处理中，吸附往往与臭氧氧化或絮凝相结合。

4.剥离剥离法

通过向废水中通入载气，使两相充分接触，废水中的溶解气体和挥发性溶质通过气液传质进入气相，从而去除污染物。

石化废水中需要汽提和汽提的两种主要污染物是H2S和氨，主要来源于脱硫、脱氮和加氢过程中破坏的有机氮和有机硫组分处理。

这种方法也能去除苯酚，但效率低于硫和氮。

5.薄膜分离

膜分离是以功能膜为分离介质，实现液体或气体的高度分离和净化的现代高新技术，主要包括反渗透、纳滤、超滤和微滤。能有效去除废水的色度和异味，去除多种离子、有机物和微生物。与现有的分离过程相比，膜分离过程在液体净化、浓缩和分离领域具有独特的优势。大多数膜分离过程没有相变，并且在室温下操作。并且流程简单，出水水质稳定可靠，占地面积小，操作全自动化。号称“21世纪水处理技术”，但需要的投资大，需要的污水处理量小。

二。化学方法

在污水中加入某种化学物质，通过化学反应将污水中的污染物分离回收。常用的方法有混凝、氧化和电解等。

1.化学凝聚法

絮凝是在废水中加入某种絮凝剂，使难沉淀的胶体悬浮颗粒或乳化污染物失去稳定性，在相互碰撞作用下，聚集、聚合或重叠形成较大颗粒或絮体，使污染物更容易下沉或上浮而被去除的方法。可去除固体悬浮物、胶体、可溶性重金属盐、有机物、油和颜色等。混凝处理受废水的pH值、碱度、污染物数量、颗粒大小、温度和搅拌的影响。

在石化废水处理中，絮凝通常与气浮或沉淀相结合，用于生化处理的前置处理或深度处理。

2.电解法

基本原理是在电流的作用下，阳极表面生成具有强氧化性的羟基自由基，将难降解有机物氧化成CO2和H2O。该方法具有氧化能力强、操作简单、易于控制、无二次污染等优点，越来越广泛地应用于现代工业废水处理。

利用这种反应，污染成分可以生成不溶于水的沉淀物，或者生成的气体从水中溢出，从而使废水得到净化。

3.氧化法

氧化法是通过废水中的污染物与氧气发生反应来实现处理石化废水。其中光催化氧化是目前比较新的处理技术。通过使用半导体材料作为催化剂，污染物在光照条件下被氧气氧化还原，然后被有效去除。

三。生物方法和组合工艺

生物法是通过微生物代谢将废水中的有机污染物以溶液、胶体和微悬浮体的形式转化为稳定无害的物质，可分为好氧处理法和厌氧处理法及其各种组合工艺。

1.厌氧生物处理

化工废水COD高，可生化性差。为了提高后续处理的可生化性，通常先进行厌氧预处理处理。厌氧处理具有污泥产量小、运行费用低、生产率高、操作简单等优点，缺点是启动时间长、运行不稳定。

A.升流式厌氧污泥床

升流式厌氧污泥床(UASB)反应器具有污泥浓度高、有机负荷高、水力停留时间短、运行费用低、操作简单等特点。但反应器启动时间长，对颗粒污泥培养条件要求严格，常用于高浓度有机废水处理。

B.厌氧附着膜膨胀床

厌氧附着膜膨胀床反应器是一种新型高效厌氧消化装置。其床层以一定的膨胀率(10% ~ 20%)运行，改善了反应器内的传质条件。并且载体的粒径较小，可以为微生物的附着和生长提供巨大的表面积，使反应器内保持较高的微生物浓度。考察了不同温度和水力停留时间下的运行特性。结果表明处理石化废水具有良好的处理效果。在一定温度范围内，提高温度可以提高反应器的有机负荷和去除效果。

C.厌氧固定膜反应器

厌氧固定膜反应器装有固定填料，可以截留和附着大量厌氧微生物。在固定填料的作用下，进水中的有机物转化为甲烷和二氧化碳，可以去除。具有微生物停留时间长、抗冲击负荷能力强、操作管理方便等优点。

2.好氧生物处理

在石化废水处理中，好氧处理方法较多，但单独使用好氧生物处理的很少，主要是与厌氧处理相结合。新开发的有氧处理方法主要有以下五种。

a.SBR工艺

序批式活性污泥法(SBR法)是一种不同于传统活性污泥法的废水处理工艺，按照给定的程序在反应器中进行充水、反应、沉淀、排水和闲置。工艺系统中的好氧和缺氧状态通过曝气和停气交替进行。在COD降解的同时，氨氮的硝化和反硝化相继进行，达到同时脱碳和反硝化的目的。SBR工艺具有结构简单、运行方式灵活、抗冲击负荷能力强等一系列连续流系统无法比拟的优点。

B.高效好氧生物反应器

高效好氧生物反应器(HCR)是第三代生物反应器，结合了高速射流曝气、强化相转移和湍流剪切等技术，具有深井曝气和污泥流化床的特点。有学者将其用于处理石化废水的中试研究。结果表明，HCR具有启动快、氧利用率高、抗冲击负荷能力强、去除效果稳定可靠、BOD去除率达75% ~ 85%等优点。但由于HRT较短，氨氮去除率不高，且由于石化废水的特殊性，反应器中的污泥容易出现非丝状菌膨胀，污泥沉降性能较差。与普通活性污泥法相比，HCR工艺的能耗较高，但在较短的HRT下，BOD去除率较高，适用于预处理工艺。

C.生物接触氧化

接触氧化是在生物滤池基础上发展起来的一种生物膜工艺。它兼有生物滤池和活性污泥法的特点。适应负荷变化能力强，不发生污泥膨胀，污泥产量少，占地面积小，模式灵活处理运行管理方便。但负荷不宜过高，要采取防堵冲洗措施，产生大量原生动物(如轮虫)，容易造成生物膜瞬间脱落，影响出水水质。

D.膜生物反应器

膜生物反应器是将膜分离技术与生物处理技术相结合而发展起来的一种新型污水 处理装置。这种处理方法的实质是让细菌和真菌、原生动物和后生动物等微型动物在填料或某些载体上生长繁殖。污水中的有机污染物作为营养物质被生物膜上的微生物吸收，污水得到净化，微生物自身得到增殖。

广泛用于中水回用和工业废水处理。用MBR装置处理石化废水，试验表明BOD、SS、浊度去除率达到98%，COD去除率达到91%，石油类、氨氮、磷的处理效果也优于常规二级污水处理，稳定性好。

E.悬浮填料生物反应器

悬浮生物反应器是一种新型的生物膜反应器，其核心是一种能在反应器中保持悬浮状态的特殊填料。该反应器操作简单，曝气透水性好，具有碰撞和气泡切割功能。可以强化微生物、污染物和溶解氧的传质，提高氧的利用效率，对曝气和布水无特殊要求。夏四清等人利用其处理石化废水。试验结果表明，悬浮填料生物反应器具有较强的充氧能力和抗负荷冲击能力。当填料投加量为50%时，在与普通曝气池相同的条件下，反应器的充氧能力可提高到无填料反应器的两倍以上，污染物去除效果好，出水水质稳定。当填料投加量为50%，水力停留时间为8h时，COD、氨氮、浊度和SS的去除率分别为75.0%、85.2%、85.7%和86.2%。多级悬浮填料生物反应器处理石化废水可以进一步提高污染物尤其是氨氮的去除效果。

3.组合工艺

石化废水具有污染物种类多、生物抑制物质多、水质复杂的特点。采用单一的好氧或厌氧处理很难满足排放要求，厌氧(或缺氧)与好氧工艺处理的组合是有效的，应用广泛。

A.采用A/O工艺 A/O1、O2工艺处理石化废水新组合，系统由膜缺氧、污泥好氧和膜好氧组成。

B.UASB反应器和曝气池处理石化废水厌氧-好氧组合工艺运行稳定，污染物去除率高。

C.采用HOBAF工艺处理石化废水结合水解酸化-好氧生物处理-曝气生物滤池，处理效率高，出水水质好，COD和氨氮的去除率分别为92.8%和73.4%，油

D.采用缺氧-兼氧-好氧二级生物处理工艺处理石化废水。缺氧采用水解酸化，兼氧采用投加高浓度活性污泥法，好氧采用接触氧化法。运行效果稳定可靠。

总结:

化工废水成分复杂，污染物浓度高，难降解，严重污染环境。单处理工艺几乎不能满足水质排放要求。在实际应用中，油分离、气浮、絮凝、厌氧、好氧、吸附和膜分离等方法被广泛应用，它们的组合是高效实用的。一般采用物化预处理处理和厌氧+好氧二级处理。如果要再利用，要结合吸附、膜分离等深度处理。高效、经济、节能处理技术的研究和不同工艺有效组合的系统开发是石化废水处理技术研究的主要内容和发展方向。

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