污水处理技术工艺

引领石化行业朝可持续绿色发展,全过程控制废水污染

石油化工是我国的支柱产业和经济命脉。它为国民经济提供能源和基本原材料。产品广泛应用于工业生产、交通运输、人民生活、国防科技等领域。这是中国绿色发展的重中之重。2017年石化化工主营业务收入13万7799亿元,占全国大型工业主营业务收入的11.8%,实现利润总额8462亿元,占全国大型工业利润总额的11.3%。

石化行业是排水的重要来源,也是有毒污染物和水生态风险的重要来源。数据表明,2015年石油化工行业废水总量、化学需氧量、氨氮、石油、挥发酚和氰化物分别占工业的7.0%、5.3%、8.8%、11.9%、5.2%和10.1%。由于石化企业和园区建于多条河流或附近海域,污水排放容易导致流动水或区域水的生态风险,部分石化企业位于流域上游,影响范围较大,饮用水源的供水安全受到严重威胁。项目负责人指出,石化行业污水处理水平的高低对我国水环境质量的改善和水生态风险的防治有着重要的影响。

与此同时,石化工业是生产数千种合成有机化学品和合成材料的原料来源。生产链条长,产品范围大,废水成分复杂,常含有高浓度的难降解和有毒污染物。行业排放标准要求控制的主要污染物包括卤代烷烃,苯,硝基苯,多环芳烃等,多达60种(类),均涉及饮用水源水质标准。污染物。因此,石化废水长期以来一直是水污染控制领域的关键和难点。特别是随着近年来石化行业向大规模,园区化方向发展,石化园区综合污水处理更加困难。

《松花江重污染工业“水污染防治”项目“十一五”重点技术及有毒有机物减排工程示范”和《十二五”石油化工有毒有机物全程控制关键技术及设备》“松花江产业”是在中国环境科学院的领导下,经过10年的科学技术研究,以废水有机物全过程控制为目标,在技术瓶颈方面取得了重大突破和进展。通过对石油化工废水污染控制技术和模式的长期研究,认为为了实现石油化工的绿色发展,必须首先改变污染控制的理念,即从传统的末端处理理念向整体治理理念转变。过程控制概念。

石化工厂排水系统的水质和水量特性与石化生产过程密切相关。废水和污染物排放的减少与生产工艺的优化是相辅相成的。石化废水污染物主要是未转化为产品、未回收产品和反应副产品的原料。通过优化石化生产工艺,提高原料转化率和产品产量,减少副产品的生产,不仅可以提高生产效率,同时也降低了排放装置中污染物的浓度,达到了减少污染源的目的。资源回收和再利用设备排放到设备本身或再循环到其他生产设备中仍然含有的高浓度原料、产品或副产品成分,可以进一步提高生产效率。降低终端管理难度和成本。工厂内高浓度的有机废水可以通过预处理进行能源回收,或者剧毒废水解毒预处理可以降低末端综合污水生物处理单元的难度和成本。因此,将污染源的减少与过程资源的减少和终端控制相结合,控制污染的全过程,是石化工业提高污染减少和风险控制效率,实现可持续绿色发展的有效途径。

目前,石化工业废水污染控制还存在以下三个方面的问题。首先,由于缺乏适用的工厂污水源减量化和工艺资源减量化技术,对污水综合末端处理的依赖程度过高,处理成本高,难以达到稳定的标准。他说:“新的石油化工排放标准颁布后,大部分企业或园区都通过污水综合处理站的深度处理达到了排放标准。然而,由于缺乏污染源的削减和工艺资源的减少,一些高浓度有毒难降解污染物进入综合污水处理厂,使得污水处理厂难以稳定达标,处理成本较高。它直接制约着石化工业的可持续发展。“项目负责人说。

其次,污染源分析不明确,以资源为基础的减排设备的识别缺乏基本支持,难以满足新颁布的工业排放标准对特征污染物控制的要求。新颁布的工业排放标准对废水中的60多种特征污染物提出了明确的控制要求,但现有的植物废水分析和处理大多针对常规指标,缺乏对特征污染物和毒性指标的研究。资源减少和工艺资源减少的关键装置难以准确识别,也缺乏技术开发和评价的特征污染物和毒性控制指标。

第三,部分设备废水缺乏经济有效的源减量和工艺资源减量技术,减排效率低,成本高,严重影响园区污水处理厂的稳定运行。

考虑到石油化工绿色发展的需要,课题组系统地开展了石油化工废水污染控制研究,率先建立了工业废水污染全过程控制的基本理论和方法,开发了全过程控制技术。污水污染的Y值在工厂级和园区级,并将其应用于大型石化园区,促进园区产业结构优化和生产力提高,实现了污水材料的循环利用。提高了采收排水标准,大大减少了污染物排放,确保了流域水生态安全,具有显著的经济效益和环境效益。

建立污染控制流程的概念,为工业中的绿色发展和水资源管理创造新模式

所谓废水污染的全过程控制,就是在确定关键污染物和关键排放节点的基础上,以最低的综合成本为目标,协调污染源的减少、过程资源的减少和末端处理。推进污水污染物经济高效减排,实现生产优化和达标排放,包括厂区和园区两个层次的全过程控制。

在工厂一级废水污染控制的全过程中,主要目标是通过原料替代、工艺改进、控制和优化等措施,减少生产过程中的污染物排放,减少生产过程中产生的污染物。通过废水回用、高浓度有机废水能量回收、高毒性废水解毒等废水处理资源减少措施,减少了机组污染物排放,降低了整个装置的污染成本。

园区污水污染控制系统整体优化控制了园区污水污染的全过程。确定了园区污水污染控制的关键生产装置和污染物。根据各种减排措施的技术经济效益,园区得到协调和充分利用。综合污水处理厂的减排,工艺资源减少和末端处理的减排能力,以提高减排效率和降低减排成本。

废水污染全过程控制的实质是在满足各污染产生和减少环节排放标准的前提下,从成本最小化、效益最大化的角度寻求总体最优方案。然而,传统的末端处理模式侧重于末端污水处理厂自身的优化,只能寻求局部最优。

因此,与传统的终端管理模式相比,整个过程控制模式必然具有技术和经济上的优势。”项目负责人表示,要真正实施废水污染控制全过程,取得较好的处理效果,需要克服以下关键技术瓶颈:一是分析石化废水污染物和毒性;二是减少废水污染源,减少流程资源的减少;三是对废水处理系统的末端进行招标改进。

石化废水特征污染物和毒性分析及工业污染全过程控制的数据基础

石化工业的发展,虽然提高了石化生产过程的效率,降低了有毒、有害、易燃、易爆、危险物质远距离运输的风险,但大大增加了石化园区废水处理的复杂性和难度。该项目负责人说,针对这一技术难点,依托一个典型的公园,专项水工程成功地开发了废水特征有机物分析技术和生物处理毒性分析技术,并已应用于公园废水有机物控制关键设备的鉴定。形成了公园精准治污的新模式。

石化生产的原料组成,反应过程和工艺流程复杂,排水节点多,导致石油化工厂废水成分复杂。除原料和产品成分外,还含有各种反应副产物,因此常含有挥发性和半挥发性的有性和难挥发性有机化合物以及各种类型的污染物,如氰化物,硫磺,氨等。此外有数百种石化产品,各生产装置的原料,产品和工艺不同,导致石化厂废水成分和排放特性差异很大。这是石化废水来源不明确,关键设备识别困难的原因之一。

针对石油化工废水的水质特点,突破了一套完整的废水样品抗干扰预处理技术,建立并优化了废水中特征有机质的分析方法,实现了不同类型的charac的分类和分析。对依托园区的几十家石化厂废水中的典型有机物进行了分析。

此外,还开发了石化废水生物处理的毒性试验方法,特别是针对工厂废水对终端综合污水处理厂的影响。采用该方法对园区内的高中生物处理的有毒废水进行筛选,通过对常规污染物和特有有机物的分析,形成精制废水排放的特点;为下一步开展园区工厂污染治理和废水治理的全过程奠定了数据基础。

在此基础上,确定了园区废水中有机物控制的关键设备,并从园区废水污染控制系统整体优化的角度,编制了石化园区废水中有机物全过程控制的技术路线图。本文系统地回答了大型石化园区废水污染的源头削减、工艺资源削减和末端处理如何协调,应控制哪些装置和污染物,如何控制和控制到何种程度等问题。路线图引导有效防控大型石化园区污水排放引发的突发性、累积性水生态风险,显著降低整个园区污水污染治理成本。

上述研究成果已应用于依托园区实施精准污染治理,为石化园区排水提前达到新颁布的行业排放标准和制定“十三五”环保规划提供了技术支持,为我国石化行业有机物减排提供了新思路。项目负责人说。

征服工厂的废水源和工艺资源技术,解决工业污染控制的难题

研究团队克服了ABS树脂、丙烯酸纤维、苯酚丙酮、丙烯酸酯等难处理装置的污染源削减技术和工艺资源削减技术,有效支持了污水处理项目的实施。

例如,传统的abs树脂乳液聚合反应严重,清洗周期短。高浓度净化废水经常对后续污水处理设施产生冲击负荷,导致混凝土浮选处理机组运行不稳定,水质波动较大。研究小组发现,传统的反应罐传质传热效果不佳,局部热积累导致乳胶的哺乳期是造成反应壶内胶液周期短、水壶清洁的主要原因。然而,如果仅仅通过提高搅拌速率就能改善流场,那么搅拌形成的高剪力也会导致乳胶断裂。针对聚合物乳胶的特点,通过流场模拟和系列试验,研究开发了满足低混合剪力条件下反应器传质传热要求的混合装置。利用该设备对工业传统乳液聚合反应器进行改进后,清洗周期延长了三倍,大大降低了清洗水壶废水的排放频率,并将水壶废水和污染物排放源减少75吨以上,降低了废水的冲击负荷,实现了设备污染。减少污染源,保证后续污水处理设施的稳定运行。此外,反应壶的改进也提高了abs树脂的产品产量,降低了废水处理单位的制药添加量和操作成本,取得了显著的经济效益。

腈纶废水是石油化工废水处理领域中一个长期存在的问题,难降解有机物的去除是处理这类废水的关键。传统的末端处理技术实现了芬顿或混凝气浮对废水中难降解有机物的去除,药剂投加量大,产生污泥等二次污染,废水处理成本高。通过对腈纶废水水质特征的分析表明,腈纶废水中含有高浓度的腈纶聚合物。根据废水中聚合物颗粒的特点,开发了高通量、低成本的截留回收技术,并实现了工业应用。通过聚合物的回收,降低了废水中难降解有机物的含量,回收了有用的物质,实现了工艺资源的利用和减排,提高了废水的可生化性,降低了末端处理成本。同时,回收的聚合物可直接用于腈纶生产工艺中,提高腈纶产品的收率。过滤、截留的水也可部分回用于聚合生产过程,降低了单位产品的用水量,给企业带来了显著的经济效益。

研究开发技术将应用于松花江上游大型石油化工厂废水的资源化处理和工艺资源削减,每年减少3000多吨苯酚的化学需氧量,替代苯。回收丙烯腈等400多吨特色污染物,回收ABS树脂、腈纶等化工产品250多吨,经济效益2000多万元。

突破综合污水处理和标准化的关键技术,为石化园区建立稳定的安全门

综合污水处理厂是石化园区废水排放的最后一道防线,其稳定的排水是废水污染全过程控制的基本要求。由于石化综合污水由园区各厂区排水组成,其组成复杂,有毒难降解有机物含量高,传统的综合污水处理工艺以生化处理单元为主体,易受有毒影响。污染物,难降解有机物去除效率有限,生化处理废水化学需氧量一般在80 mg/L~100 mg/L之间,难以达到新的稳定水平。颁布了工业排放标准。

一方面,通过传统的石化废水水解酸化预处理、硫化氢对微生物的降解、设备的腐蚀、严重的污泥淤积等方法,开发了一种利用微氧水解酸化技术去除芳香有机物的方法。以及贫穷的混合大规模转移。在传统水解酸化的基础上,通过空气曝气头和搅拌机沿水流方向交替布置工艺,并对反应器进行少量曝气,使反应条件调整到适当水平,可抑制硫酸盐还原生成硫化氢,适合芳香有机物质的氧化降解。还可以防止废水中易降解有机物的过度降解,解决污泥淤积问题,提高混合传质效果。研究开发技术的应用结果表明,微氧水解酸化处理后,石化废水整体毒性降低,生化性能改善,生化处理水质改善。

另一方面,针对难降解小分子有机物生化处理出水中悬浮物与胶体有机物共存,导致臭氧催化氧化处理负荷高、催化剂易污染、出水不稳定等问题,开发了微絮凝砂滤与臭氧催化氧化一体化技术。该工艺先用微絮凝砂滤去除悬浮物和胶体有机物,再用臭氧催化氧化去除难降解的小分子有机物,有效地减缓了催化剂活性的下降,降低了无效臭氧消耗,提高了处理效率。保证了出水水质稳定达标。

支持改善流域水质,推广观念,促进整个行业的技术推广。

“实践证明,通过实施污水污染全过程控制措施,提高了企业的污染控制水平,实现了水污染减少和水质改善。”该项目依托公园所在的松花江流域,冻结期长,对水生态风险敏感度高。该项目将研发技术应用于松花江上游大型石化园区的设备废水源减量和工艺资源减量项目以及末端综合污水处理项目,并支持中国最大的石化企业。松花江流域提前一年到达新颁布的产业。排放标准符合常规污水指标和特征污染物的要求。出水水生生物毒性指标符合发达国家的要求。每年,化学需氧量减排量为1800吨,氨氮为300吨,二甲基乙酰胺等特征有机物。 100多吨,基本解决了松花江特有机质污染问题,如二甲基乙酰胺。松花江有机质物种数量明显减少,浓度显着降低,有效促进了流域水质的改善和水生态风险的防治。

“石化行业生产链长,涉及企业范围广。为了促进石化废水污染的全过程控制理念和技术在全行业的应用,确保行业健康、绿色发展,还需要相关的政策和技术体系。项目负责人说。

工作组认为,应根据石化工业的特点,制定“石化工业废水污染防治技术政策”,废水水产品的特点和水污染防治的要求,以及废水污染防治的全过程应当是核心,技术原则是提出废水污染防治的技术路线和总体要求。为推动石化工业废水污染治理提供了政策依据。在对现有技术进行综合评价和整合的基础上,编制了工程技术设计指南,构建了石化工业废水污染全过程控制技术体系,从而保证了石化企业和园区废水污染控制全过程的科学性和规范性。

此外,还应加强对污水排放特性的分析。一方面要加快石化废水特征污染物分析方法的研究,建立新颁布的行业排放标准中尚缺乏的特征污染物分析方法。另一方面,将石化废水排放特性分析的范围和深度扩展到石化行业污染物排放量大的主要装置,并将分析内容扩展到特征污染物和毒性指标。从而为废水污染的全过程控制提供大数据支持。

最后,应加强瓶颈技术的研究、开发和集成。项目负责人说,根据全过程控制的理念,针对合成树脂等难处理工厂的废水,应开发综合的源头减量技术和工艺资源削减技术。同时,针对石化园区污水处理厂深度处理单元等高成本环节,开发综合节能降耗和运行优化技术,为污水污染全过程控制工程的实施提供技术保障。

引领石化行业朝可持续绿色发展,全过程控制废水污染

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