加工高硫原油污水处理工艺

Posted 2023-01-15 原油

篇首语：读书是学习，摘抄是整理，写作是创造。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了加工高硫原油污水处理工艺相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

随着原油需求量的不断增加，原油产量相对不足，世界能源供应日趋紧张，高硫原油（S%＞2.5%）的开发和利用受到世界各国的重视〔1〕。仅中国石化 2010 年进口高硫原油就达7 000 万t，占全年原油加工总量的33%。由于高硫原油的含硫量很高，在其加工过程中会产生高浓度污水，对后续污水处理系统造成冲击，降低生化处理效果。目前我国石化企业解决这一问题的方法是将高硫原油与其他含硫/低硫原油混炼（混合后S 质量分数＜2.5%）〔2〕，以减小污水中的硫化物、COD、氨氮等，便于后续生化处理。但并不能从根本上解决问题，因此，笔者对A 炼油厂单独加工加拿大西部原油（以下简称“加西原油”）（S 质量分数为3.87%）期间产生污水进行分析，并对其处理工艺进行讨论，为大规模加工高硫原油的污水处理提供依据。

A 炼油厂在加工加西原油之前，主要加工旅大原油，加西原油性质较旅大原油有较大区别，本着最大化利用现有污水处理系统的原则，使加西原油加工期间产生高浓度污水达标外排，根据污水的性质对污水处理工艺及运行参数进行了适当调整与完善。

1 原油性质的比较

A 炼油厂加工原油主要为重质原油，A 炼油厂加工的旅大原油和加西原油主要性质如表 1 所示。

由表 1 可见，A 炼油厂加工的加西原油具有API 度低、含硫量高、酸值高的特点，属于高硫高酸重质原油。因此，以其加工期间产生的污水作为研究对象，为单独加工高硫原油产生污水的处理提供依据。

2 加西原油污水的性质与处理工艺

2.1 污水性质分析

由于加西原油含硫质量分数高达3.87%，A 炼油厂产生的含硫污水可能会对生化池造成冲击，因此含硫污水在进污水处理场前经过酸性水汽提，将污水中的硫化物和氨氮转化为H2S、NH3 气体。处理后的含硫污水与其他污水进入调节罐混合后，再进入污水处理系统。下面对混合污水的性质进行分析。

2.1.1 污水的pH、硫化物、氨氮、含油量

加西原油加工期间产生污水性质由图 1 所示。

图 1 加西原油加工期间产生污水性质

由图 1 可见，加工加西原油期间产生污水：

（1）pH 波动较大，而且大于旅大原油加工期间污水的pH，部分超过了进水pH 6～9 的标准。这主要是因为加西原油硫含量很高，在塔顶“三注”中增加了氨的注入量。

（2）硫化物前后期波动较大，最大高达136.8 mg/L，而最低仅为0.047 mg/L。这是因为加工中后期加开了酸性水汽提装置，将含硫污水中的硫化物转化为H2S 气体，使得污水中的硫化物降低。

（3）氨氮较小，主要是因为加西原油含氮量较小，此外酸性水进行汽提后，含硫污水中的氨氮部分转化为NH3 气体，使得污水中的氨氮小于100 mg/L 的进水标准。

（4）含油量较低，远小于污水进水含油质量浓度不大于500 mg/L 的标准。

2.1.2 污水的COD

加西原油加工期间产生污水COD 变化情况如图 2 所示。

由图 2 可见，加西原油加工期间污水中COD 波动较大，而且部分污水中COD 超过了1 200 mg/L 的进水水质标准。

污水中COD 反映了水中受还原性物质污染的程度，炼化企业废水中无机还原性物质的含量相对较小，主要为石油类、有机溶剂等〔3, 4, 5, 6〕。A 炼油厂加工工艺较为简单，产品较少，将污水中含油物质作为石油或重油考虑，通过计算可知平均含油量对COD 的贡献约为295～423 mg/L，占COD 的39.21%～56.20%。由此可以看出，虽然污水中含油量较小，但是其对 COD 的贡献较大，可以通过去除污水中的石油类物质降低COD。

图 2 加西原油加工期间产生污水COD 变化情况

综上所述，加西原油加工期间，在加开酸性水汽提装置的前提下，产生污水pH 较大、硫化物含量低、氨氮含量低、含油量低、COD 高，其中石油类对 COD 的贡献较大。

2.2 处理工艺流程及措施

A 炼油厂污水处理场采用目前石化企业普遍采用的“老三套”工艺———“隔油、浮选、曝气”的处理工艺。污水处理场处理工艺流程如图 3 所示。其中，黑色加粗部分为处理加西原油加工产生污水新增的工艺和措施。

为了确保污水处理场外排水达标排放，在现有污水处理场设施的前提下，采取了一系列措施：（1）含硫污水经污水汽提处理。为避免污水处理场进水水质硫化物含量超标，含硫污水先经过污水汽提装置，将其中的硫化物部分转化为H2S，减小混合后污水的硫化物含量。

（2）增大HCl 投加量。加西原油加工期间污水 pH 较大，在隔油池和气浮池按40 kg/月投加质量分数为31%的HCl 调节污水pH 接近于中性。

（3）增加絮凝剂投加量。加西原油加工初期污水有明显黑色悬浮物，因而在溶气气浮池增加PAC （聚合氯化铝）投加量1 050 kg/月、PAM（聚丙烯酰胺）投加量102.5 kg/月。

图 3 污水处理场流程示意

（4）增加生化池葡萄糖投加量。加西原油加工期间污水污染物浓度高，废水可生化性不高，因此向生化系统投加葡萄糖给污泥提供营养物质，提高污泥活性。后期因废水浓度过高，导致生化系统污泥有厌氧酸化现象，故通过增加葡萄糖投加量975 kg/月，为污泥驯化提供充足的营养，使污泥逐渐恢复活性。

（5）生化系统投用蒸汽伴热系统。由于加西原油加工期间气温降低，为使生化系统的温度尽量保持最佳温度，保证污泥的活性最高，因此开启污水处理场的蒸汽系统，使温度维持在25～30 ℃。

2.3 污水处理场的运行及处理效果

2.3.1 污水处理工艺的运行

本工程主体工艺为A/O 生化处理，因此启动时主要考虑生化池的运行。启动初期，采用缓慢增大混合污水混合比驯化生化池的接种污泥。驯化初期，生化池出水有明显黑色悬浮物，增大隔油池和气浮池絮凝剂投加量，生化池增大葡萄糖的投加量，并且维持生化池温度为25～30 ℃，使污泥活性保持在最佳状态。随着生化池污泥的驯化，处理系统运行稳定， COD 去除率达到90%以上。

生化池驯化过程中，监测到的COD 变化情况如图 4 所示。

图 4 加西原油加工期间生化池运行情况

由图 4 可见，在驯化初期生化池COD 随着进水 COD 增高而增高，随着运行趋于平稳，生化池COD 逐渐降低，COD 去除率维持在90%左右，最高达 94%，说明生化池污泥驯化效果良好，污水处理系统运行平稳。

2.3.2 处理效果

污水在经过生化池厌氧好氧生化处理，进入二沉池沉淀，通过监测池实时监测达标后，外排市政污水管网，加西原油加工期间外排水水质分析如图 5 所示。

图 5 污水处理场外排水水质分析

3 结论

（1）加西原油API 度低、硫含量高、酸值高，属于高硫高酸重质原油。

（2）加工加西原油产生污水pH 较大、硫化物含量低、氨氮含量低、含油量低、COD 高。。

（3）加工加西原油产生污水含油量低，但其对COD的贡献较大，可以通过增大絮凝剂的投加量，去除污水中石油类物质达到降低COD 的目的。

（4）通过增开酸性水汽提装置、生化系统投加蒸汽，并且增大HCl、絮凝剂、葡萄糖投加量，可保证处理场正常运行，使加工加西原油产生的污水全部达标排放。