为解决目前炼油企业水资源短缺问题同时降低炼油企业外排污水对环境的污染,本次研究以炼油企业经过二级处理达标排放的污水为处理对象,对其进行水质分析及小试、中试深度处理研究,创新出了一条以臭氧-生物碳工艺为核心的炼油污水深度处理新工艺,该工艺可将炼油企业二级外排炼油污水处理达到工业循环冷却水补充水及锅炉用水的指标要求。通过炼油外排污水水质常规分析表明,炼油外排污水中主要污染物为COD、氨氮、石油类。通过色质联机分析在污水中发现11种有机物,均为烃类物质,初步分析污水深度处理工艺应包括絮凝气浮或高级氧化、生化工艺、活性吸附工艺等,组织小试试验进行探讨。臭氧/超声波处理炼油污水小试试验研究表明,臭氧可以有效降解炼油污水中的COD,降解率与臭氧投加量及处理时间成正比;臭氧/超声波降解炼油污水中COD的主要作用来源于臭氧氧化,超声波起辅助促进的作用。通过三种生物填料及两种硝化脱氨细菌、一种反硝化细菌进行的小型生物填料深度处理炼油污水小试研究表明,生物填料系统完全可以实现炼油污水深度脱氮的目的;综合考虑对氨氮以及COD的脱除以及短程硝化反硝化稳定性,优选活性炭为臭氧-生物填料系统中的最佳生物填料,硝化芽孢杆菌为最佳的硝化细菌,该菌可在30℃连续操作时停留时间0.83h内实现炼油污水氨氮由40mg/l降至4mg/l以下,达到循环水补充水使用要求。 通过沸石、累脱石、树脂对炼油污水进行吸附脱氨小试实验表明,沸石在炼油污水脱氨试验中的脱氨性能为4.28mg/g,树脂为5.49mg/g,其效率及经济性相对生物碳法均较差。精细过滤去除炼油污水中污染物小试研究表明:微滤和超滤设备对悬浮物的去除效率高,达到90%以上,而对氨氮基本没有去除作用。 在小试实验的基础上确定并设计安装中试工艺流程及设备,具体路线为:炼厂外排达标污水首先进入工艺中的絮凝气浮砂滤单元设备脱悬浮物、石油类;继而进入臭氧-生物碳塔单元设备进行生物脱氨、脱COD,出水作为工业循环水补<WP=5>充水使用,进一步通过精细过滤与树脂吸附后作为锅炉用水使用。以炼厂实际外排污水为原水,通过两期水力负荷分别为0.2m3/h和0.5m3/h中试规模测试,当本工艺处理水力负荷0.5m3/h、水力停留时间1.49h,污水中COD、氨氮、石油类、悬浮物、挥发酚的浓度变化分别为44.07～102.13mg/l、28.37~50.01 mg/l、4.68~19.36 mg/l、7.2~34.5 mg/l、0.14~0.31 mg/l时,平均去除率分别达到94%、96.1%、91.9%、98.2%、100%,出水各项指标均符合循环水补充水水质要求;且通过5.5h抗冲击实验结果显示,整体工艺具有较强的抗冲击能力。通过水质可行性模拟试验研究表明,该工艺处理后污水在作为循环水补充水及锅炉用水使用时腐蚀、结垢、生物滋生方面均能达到国家标准要求且各项指标整体上优于目前使用的常规给水。该水回用工艺简单,流程短,维护方便,设备紧凑,节约占地,易于维护;将臭氧-生物碳技术应用于炼油污水处理具有创新性。经核算实验中此工艺处理吨污水的成本为0.88元,据科技查新和国家教委鉴定该工艺达到国内领先水平。