中化环境科技工程有限公司 110033
摘要：以某炼油企业污水处理场为例，介绍了曝气调节罐工艺及其在处理炼油污水中的应用情况。通过生产实践证明该工艺具有很高的硫化物和挥发酚去除能力，以及可靠自动控制系统，为污水处理场稳定运行提供了有力保障。
关键词：炼油污水；曝气调节罐；挥发酚；硫化物；自动控制
Abstract:To the oil sewage farm of guangxi petrochemical company as an example, introduces the aeration regulating tank technology and its application in the treatment of the refinery sewage with operation. Through production practice proved that this technology has the very high sulfide and volatile phenol removal ability, reliable and automatic control system, provides a powerful guarantee for the sewage treatment and stable operation.
Key Words:Oil refining wastewater; Regulation aeration tank; Volatile phenol; The sulphide; The automatic control.
1、 工艺简介
某炼油企业污水处理场采用以“除油、气浮、A/O生化”为主的处理工艺，再经过高密度沉淀池澄清工艺处理，出水水质达到《国家污水综合排放标准》（GB8978一1996）一级排放标准。工艺流程为：来水→除油池→中和池→曝气调节罐→混凝絮凝池→气浮池→A/O生化池→二沉池→高密度沉淀池→污水监测池→深海排放。
随着上游炼油装置加工原油的变化，重油催化裂化装置排出的酸性水经酸性水汽提装置处理后的净化水，正常工况下，虽然去除了绝大部分的硫化物和氨氮，但挥发酚并未去除[1]。由于净化水中的挥发酚含量不断上升，硫化物和氨氮的含量也时有超标现象，对污水处理场生化系统造成极大冲击，为解决这一问题，通过对生化系统前的预处理工艺进行分析和调整，数据表明，曝气均质调节罐对挥发酚和硫化物的去除率达到95%以上，COD和氨氮的去除率也在30-40%之间，确保污水处理场平稳运行。
2 曝气调节罐介绍
2.1 调节罐基本参数
某炼油企业污水处理场设计水量为2×500m³/h，在污水处理场一级处理系统中设有两座并联的10000m³的曝气调节罐。
主要设计参数：
1） 鼓风机3台，单台风量3000Nm3/h，供气压力为0.2MPa；曝气强度为3Nm³/m³，水力停留时间小于20小时；
2） 罐体有效容积10000m³，规格尺寸为28×16.85m；
3） 出水水质：氨氮<40mg/l，COD<800mg/l，油含量<20mg/l，硫化物<5mg/l。
2.2 曝气调节罐原理
去除硫化物的原理：在曝气条件下，利用三氯化铁作为催化剂，将污水中的硫化物转化为硫酸盐和硫代硫酸盐[2]，其反应式如下：
2HS + 2O2 → S2O32- + H2O
2S2- + 2O2 + H2O → S2O32- + 2OH-
S2O32- + 2O2+ 2OH-→ 2SO42- + H2O
去除挥发酚的原理：利用投加的三氯化铁溶液的三价铁离子与酚发生洛合反应生成酚铁盐（[Fe(C6H5O)6]3-，同时在碱性条件下，Fe3+发生水解反应生成带正电荷的氢氧化铁胶体，该胶体与带负电荷的酚铁盐絮凝形成沉淀，从而将挥发酚去除。
2.3 工艺流程描述
DCI隔油池出水自流至中和池，在中和池入口投加酸碱中和剂和三氯化铁，在搅拌均匀后，通过提升泵输送至曝气调节罐中，调节罐出水流量根据设定值自动调节阀门开度，确保后续处理工艺平稳运行。工艺流程图见图1。
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图1 曝气调节罐前后工艺流程图
2.4 工艺技术特点
污水的调节、均质和预氧化工艺集中在调节罐内实现，既有节约用地、建设投资和运行费用的特点，又有操作简单、对硫化物和挥发酚的去除效果显著。
3 曝气调节罐的实际应用效果
3.1 水质方面
曝气调节罐设计处理量为500m³/h，实际处理量为300m³/h，PH值设计控制在8.0-8.5之间，实际控制在9.5-10.5之间，三氯化铁投加量控制在15-25mg/l，设计曝气调节罐的目的是用于调节水质和去除硫化物，实际运行发现，该工艺除对硫化物有较高去除率超过95%，对挥发酚的去除效果也在95%以上，同时对COD和氨氮也有一定的去除能力。图2是调节罐对挥发酚和氨氮的去除效果。
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图2 调节罐对挥发酚和硫化物的去除效果
可以看出，污水经曝气调节罐工艺处理后，硫化物的去除效果明显，去除率最低达到93%，最高达到99%，出水硫化物均值仅为0.51mg/l，远远低于设计值5mg/l。同时可以看出，挥发酚的去除率基本上都高于98%，尤其在进水挥发酚严重超标的情况下，仍可以保证出水水质稳定达标，充分说明曝气调节罐的作用和良好的抗冲击能力，为后续的气浮系统和生化系统的稳定运行提供了保障。另外，实际运行中发现曝气调节罐的进水PH值从9以上，出水下降至7.5以下，经分析为污水与曝气（空气）接触，利用水中组分的实际浓度与平衡浓度之间的差异，使氨氮转移至气相而去除污水中的氨氮通常以铵离子（NH4+）和游离氨（NH3）的状态保持平衡而存在，离子态胺转化为分子态氨过程中消耗了氢氧根，从而导致PH下降[3]。
3.2 控制方面
为了解决操作人员少，操作任务重的问题，在曝气调节罐出水管线增设气动调节阀和流量计，并将相关数值通过4-20mA的信号传输至DCS控制系统，同时DCS又可在全自动模式下，根据生产所需设定的流量值，使用内部 PID调节器调节调节阀的开度以保持恒定的出水流量。另外根据曝气调节罐的流量数据增设三套控制程序：一是混凝池三氯化铁自动投加程序，二是气浮池自动排泥程序，三是A/O生化系统自动排泥程序，解决了排泥不及时和药剂投加不精准的问题，同时减少了操作工作量。
1）混凝池三氯化铁自动投加程序：根据烧杯实验得知最佳药剂投加量，然后在DCS中设定投加量，可变频的药剂投加泵将根据曝气调节罐出水流量计的瞬时流量自动调节频率。
2）气浮池自动排泥程序：根据化验分析数据得知气浮池进出水悬浮物和气浮池排泥含泥率，将进出水悬浮物之差与某段时间内进水总量的乘积视为气浮池去除的悬浮物，用该乘积再除以含泥率即可得知所需排放的泥量，由于气浮池进水流量等同于调节罐出水流量，因此只需根据曝气调节罐在一段时间内的出水总量设定气浮池自动排泥。
3）A/O生化池自动排泥程序：根据生化池污泥的泥龄和处理水量，计算出每一时间段所需排放的污泥，由于生化池处理水量等同于调节罐出水流量，因此只需根据曝气调节罐在一段时间内的出水总量设定生化池自动排放剩余污泥。
4 结论
以某炼油企业污水场为例，曝气调节罐工艺将水量调节、均质、除硫除酚等功能合为一体，在来水硫化物、挥发酚严重超标的情况下，出水硫化物和挥发酚基本保持在0.5mg/l以下。良好的出水效果，全自动控制方式，以及它的高效性、稳定性充分证明该工艺在处理炼油污水系统中的巨大作用，同时也可预见，为今后处理加工高硫原油所排出的废水，进一步展示其优势。因此曝气调节罐在石油化工行业具有很高的推广价值。
参考文献：
[1] 姜文选，马学良，催化裂化汽提净化水回用于电脱盐的可行性研究[J]，辽宁城乡环境科学，2005.
[2] 洪冰，王铁汉.空气氧化法在治理炼油厂低硫污水中的应用[J]，辽宁城乡环境科技，2004.
[3] 林奇，吹脱法处理中低浓度氨氮废水[J]，福建环境保护科学研究所，2000.
作者简介：
梁刚，工程师职称，2003年6月毕业于武汉理工大学能源与动力工程学院热能与动力工程专业，现工作于中化环境科技工程有限公司，从事环保项目管理工作。