油页岩干馏污水处理的方法及系统.pdf

本发明公开了一种油页岩干馏污水处理的方法及系统，可用于处理页岩炼油过程中产生的干馏污水。该系统包括：顺次连接的预处理单元、生化处理单元和深度处理单元；其中，所示预处理单元包括：顺次连接的调节池、混合反应池、隔油沉淀池、气浮池；生化处理单元包括：顺次连接的水解酸化池和一级MBR池；深度处理单元包括：顺次连接的高级氧化系统、二级MBR池、纳滤系统。方法包括预处理、生化处理和深度处理。该方法解决了油页岩干馏污水中污染物浓度高、难以处理的问题，有效地降低了污染物含量，避免了对环境的污染。该方法实现了油页岩干馏污水的高效处理，具有运行稳定、处理效率高、运行成本低、维护管理方便等优点。

权利要求书
1.  一种油页岩干馏污水处理的系统，其特征在于，包括：
顺次连接的预处理单元、生化处理单元和深度处理单元；其中，
所述预处理单元包括：顺次连接的调节池、混合反应池、隔油沉淀池、气浮池；
生化处理单元包括：顺次连接的水解酸化池和一级MBR池；
深度处理单元包括：顺次连接的高级氧化系统、二级MBR池、纳滤系统。

2.  根据权利要求1所述的一种油页岩干馏污水处理的系统，其特征在于，所述预处理单元的调节池具有换热装置；
所述混合反应池设有投加混凝剂和絮凝剂装置，其内设有三级混合反应区；
所述隔油沉淀池设有刮泥刮渣一体机；
所述气浮池为两级，分别为涡凹气浮和溶气气浮，所述气浮池设有破乳剂和混凝剂投加装置。

3.  根据权利要求1所述的一种油页岩干馏污水处理的系统，其特征在于，所述生化处理单元的水解酸化池底部设有大阻力布水系统，池内设有弹性填料；
所述一级MBR池内由顺次连接的缺氧区、好氧区和MBR膜区构成。

4.  根据权利要求1所述的一种油页岩干馏污水处理的系统，其特征在于，所述深度处理单元的高级氧化池为O3/UV联合高级氧化池，由臭氧发生器、紫外光模块以及全封闭的反应池组成；
所述二级MBR池内由顺次连接的好氧区和MBR膜区构成；
所述纳滤系统由原水泵、保安过滤器、膜本体机架组成，纳滤膜采用抗污染型纳滤膜。

5.  根据权利要求1至3任一项所述的一种油页岩干馏污水处理的系统，其特征在于，还设有油泥浮渣池，与所述隔油沉淀池和气浮池连接。

6.  根据权利要求1至3任一项所述的一种油页岩干馏污水处理的系统，其特征在于，
所述一级MBR池和二级MBR池设有共用的在线维护性清洗系统及离线恢复性清洗系统；
所述水解酸化池、一级MBR池、二级MBR池均设有排泥装置；
所述纳滤系统设有加药及清洗系统。

7.  一种油页岩干馏污水处理的方法，其特征在于，采用上述权利要求1至6任一项所述的系统，包括以下步骤：
依次对所处理干馏污水进行预处理、生化处理和深度处理，其中，
所述预处理为：所处理干馏污水进入所述系统的预处理单元，经调节池调节水质水量后，依次进入混合反应池和隔油沉淀池去除重油、胶体物质和部分轻油，再进入气浮池去除水中的乳化油、剩余的轻油及微细悬浮颗粒，完成预处理后出水进入后续步骤；
所述生化处理为，所述预处理后的出水进入所述系统的生化处理单元的水解酸化池，将难降解有机污染物分解为易降解的有机污染物，提高水质B/C比，再进入一级MBR池，经缺氧、好氧反应去除大部分有机物和氨氮，处理后出水经MBR膜过滤能达到浇渣回用标准；
所述深度处理为，所述生化处理出水进入所述系统的深度处理单元的高级氧化池，经高级氧化反应，将所述出水中难降解有机物氧化为易降解的有机物，然后经二级MBR池的好氧反应，去除水中的有机物，出水经二级MBR膜过滤后进入纳滤系统，经纳滤系统深度过滤进一步去除水中的污染物，出水达到循环冷却系统补充水标准要求。

8.  根据权利要求7所述的一种油页岩干馏污水处理的方法，其特征在于，所述预处理中，调节池内对所述干馏污水换热，控制干馏污水的温度控制为35～40℃；
向所述混合反应池投加50～150mg/L的混凝剂和2～4mg/L的絮凝剂，进行三级混合反应；
对所述隔油沉淀池中的干馏污水进行刮油刮渣处理；
向所述气浮池投加50～100mg/L的破乳剂和30～50mg/L的混凝剂，进行涡凹气浮和溶气气浮两级气浮或只进行其中任意一级气浮。

9.  根据权利要求7所述的一种油页岩干馏污水处理的方法，其特征在于，所述生化处理中，干馏污水在所述系统的生化处理单元的水解酸化池中，经大阻力布水系统和弹性填料的作用，进行水解酸化处理；
水解酸化池的出水进入一级MBR池依次进行缺氧、好氧反应。

10.  根据权利要求7所述的一种油页岩干馏污水处理的方法，其特征在于，所述深度处理中，
进入所述系统的深度处理单元的高级氧化池的干馏污水通过O3/UV联合氧化的协同作用进行氧化处理；
所述高级氧化池的出水进入二级MBR池，经过好氧反应后经MBR膜过滤出水；
所述二级MBR池的出水进入纳滤系统进行纳滤膜过滤后出水，完成对干馏污水的处理；
其中，纳滤系统15％的浓水，与浇渣回用水混合用于浇渣。

说明书油页岩干馏污水处理的方法及系统
技术领域
本发明涉及环境保护的污水处理领域，特别是涉及一种对含油、高氨氮、高浓度有机物的油页岩干馏污水处理的方法及系统。
背景技术
油页岩是剥离煤层的伴生物，是一种固体可燃性矿产，可通过低温干馏的方法产生类似于天然石油的页岩油。页岩炼油干馏污水主要来源于页岩炼油厂生产过程中产生一定的含油、含有机物、氨氮等污染物废水。页岩炼油干馏温度一般500～550℃，在干馏过程中产生的污水含污染物种类繁多、成份复杂，污水中不但含石油类，还含有大量的氨氮、环烷酸类化合物及稠环芳烃等有毒害物质，其特点是污染物浓度高，氨氮在2500mg/L以上、COD在3000-8000mg/L，石油类浓度为200mg/L左右，难降解有机物质多，碳氮比低，是一种较难处理的工业废水。
页岩炼油厂干馏污水处理目前在国内外研究较少。一般页岩炼油厂原有处理工艺简单，只将废水中的石油类部分分离并进行初步沉渣处理后直接回用于浇渣，污水中氨氮、有机污染物大部分没有去除，在回用浇渣循环使用过程中污染物随水蒸汽排放到大气或渗入灰渣堆体中，严重影响周围的环境质量。随着环境质量标准的提升，环保要求页岩炼油干馏污水须经处理达标后方可回用。
目前，在页岩油干馏污水处理领域，一些页岩炼油厂已有的污水处理系统设施简陋，预处理工艺系统及设备选择不合理，除油、除渣效果差，导致后续生化工艺单元无法运行，因而达不到预期处理效果，甚至处于完全瘫痪状态，形同虚设。另外，油页岩干馏污水处理较难达标的主要问题是氨氮浓度高，以往常采用汽提蒸氨和吹脱法对高氨氮污水进行预处理，其中汽提蒸氨法所用的蒸氨塔蒸汽消耗量一般为100～170kg/m3污水，此法一是能耗高，二是受锅炉蒸汽量制约，页岩炼油厂内无法上汽提蒸氨处理设施；而吹脱塔的脱氮方法又存在着很多不足，其能耗大、脱氮效率低，并且需要配套氨的吸收或回收装置，也增大了物化法脱除氨氮的难度。
发明内容
基于上述现有技术所存在的问题，本发明提供一种油页岩干馏污水处理的方法及系统，该方法结合油页岩干馏生产工艺特点，对油页岩干馏生产工艺产生的污水中各种污染物，进行有针对性的处理，使其经生化处理工艺处理后，出水达到浇渣回用标准；经深度处理后，达到《污水再生利用工程设计规范》(GB/T 50335-2002)中“循环冷却系统补充水”标准要求。
为解决上述技术问题，本发明提供一种油页岩干馏污水处理的系统，包括：
顺次连接的预处理单元、生化处理单元和深度处理单元；其中，
所示预处理单元包括：顺次连接的调节池、混合反应池、隔油沉淀池、气浮池；
生化处理单元包括：顺次连接的水解酸化池和一级MBR池；
深度处理单元包括：顺次连接的高级氧化系统、二级MBR池、纳滤系统。
上述系统中，所述预处理单元的调节池具有换热装置；
所述混合反应池设有投加混凝剂和絮凝剂装置，其内设有三级混合反应区；
所述隔油沉淀池设有刮泥刮渣一体机；
所述气浮池为两级，分别为涡凹气浮和溶气气浮，所述气浮池设有破乳剂和混凝剂投加装置。
上述系统中，所述生化处理单元的水解酸化池底部设有大阻力布水系统，池内设有弹性填料；
所述一级MBR池内由顺次连接的缺氧区、好氧区和MBR膜区构成。
上述系统中，所述深度处理单元的高级氧化池为O3/UV联合高级氧化池，由臭氧发生器、紫外光模块以及全封闭的反应池组成；
所述二级MBR池内由顺次连接的好氧区和MBR膜区构成；
所述纳滤系统由原水泵、保安过滤器、膜本体机架组成，纳滤膜采用抗污染型纳滤膜。
上述系统中，还设有油泥浮渣池，与所述隔油沉淀池和气浮池连接。
上述系统中，所述一级MBR池和二级MBR池设有共用的在线维护性清洗系统及离线恢复性清洗系统；
所述水解酸化池、一级MBR池、二级MBR池均设有排泥装置。
上述系统中，所述纳滤系统设有加药及清洗系统。
本发明还提供一种油页岩干馏污水处理的方法，采用本发明所述的系统，包括以下步骤：
依次对所处理干馏污水进行预处理、生化处理和深度处理，其中，
所述预处理为：所处理干馏污水进入所述系统的预处理单元，经调节池调节水质水量后，依次进入混合反应池和隔油沉淀池去除重油、胶体物质和部分轻油，再进入气浮池去除水中的乳化油、剩余的轻油及微细悬浮颗粒，完成预处理后出水进入后续步骤；
所述生化处理为，所述预处理后的出水进入所述系统的生化处理单元的水解酸化池，将难降解有机污染物分解为易降解的有机污染物，提高水质B/C比，再进入一级MBR池，经缺氧、好氧反应去除大部分有机物和氨氮，处理后出水经MBR膜过滤能达到浇渣回用标准；
所述深度处理为，所述生化处理出水进入所述系统的深度处理单元的高级氧化池，经高级氧化反应，将所述出水中难降解有机物氧化为易降解的有机物，然后经二级MBR池的好氧反应，去除水中的有机物，出水经二级MBR膜过滤后进入纳滤系统，经纳滤系统深度过滤进一步去除水中的污染物，出水达到循环冷却系统补充水标准要求。
上述方法中，所述预处理中，调节池内对所述干馏污水换热，控制干馏污水的温度控制为35～40℃；
向所述混合反应池投加50～150mg/L的混凝剂和2～4mg/L的絮凝剂，进行三级混合反应；
对所述隔油沉淀池中的干馏污水进行刮油刮渣处理；
向所述气浮池投加50～100mg/L的破乳剂和30～50mg/L的混凝剂，进行涡凹气浮和溶气气浮两级气浮。
上述方法中，所述生化处理中，干馏污水在所述系统的生化处理单元的水解酸化池中，经大阻力布水系统和弹性填料的作用，进行水解酸化处理；
水解酸化池的出水进入一级MBR池依次进行缺氧、好氧反应。
上述方法中，所述深度处理中，
进入所述系统的深度处理单元的高级氧化池的干馏污水通过O3/UV联合氧化的协同作用进行氧化处理；
所述高级氧化池的出水进入二级MBR池，经过好氧反应后经MBR膜过滤出水；
所述二级MBR池的出水进入纳滤系统进行纳滤膜过滤后出水，完成对干馏污水的处理；
其中，纳滤系统15％的浓水，与浇渣回用水混合用于浇渣。
本发明的有益效果为：通过采用预处理+生化处理+深度处理油页岩干馏污水，实现了油页岩干馏污水的高效处理，该方法同时也适用于处理含油、高氨氮、高浓度有机物的其 他类污水。与现有的油页岩干馏污水处理的方法相比，本发明提供的方法及系统处理效率高，处理效果稳定可靠，运行成本低，经济性好，可实现油页岩干馏污水的有效处理。与现有技术相比，优点如下：(1)对于废水中的重油、轻油、乳化油有针对性的分别处理，提高了石油类物质的去除效率，保证生化系统的进水水质。(2)采用水解酸化单元，提高废水的可生化性，并通过添加填料，同时实现厌氧氨氧化作用，减轻MBR池的氨氮负荷。(3)采用基于缺氧、好氧的MBR工艺，实现污泥停留时间和水力停留时间的完全分离，增大生化系统的容积负荷，高效去除水中有机污染物和氨氮的同时，大大降低了生化池的容积。(4)一级MBR出水采用高级氧化处理，使进一步采用生化法进行深度处理成为可能。(5)高级氧化采用O3/UV联合氧化技术，充分发挥了两者之间的协同作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的系统示意图；
图2为本发明实施例提供的方法流程图；
图中：1为调节池，2为换热器，3为混合反应池，4为隔油沉淀池，5为涡凹气浮池，6为溶气气浮池，7为水解酸化池，8为一级MBR池，9为高级氧化池，10为二级MBR池，11为纳滤系统。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面结合具体实施例对本发明方法及系统作进一步说明。
如图1所示本发明实施例给出一种油页岩干馏污水处理的系统，该系统包括顺次连接预处理单元、生化处理单元和深度处理单元。预处理单元主要包括顺次连接的调节池、混合反应池、隔油沉淀池、气浮池；生化处理单元包括顺次连接的水解酸化池和一级MBR池；深度处理单元包括顺次连接的高级氧化系统、二级MBR池、纳滤系统。
利用该系统对油页岩干馏污水处理的方法包括以下步骤(如图2所示)：
干馏污水进入预处理单元，经调节池调节水质水量后，依次进入混合反应池和隔油沉淀池去除重油、胶体物质和部分轻油，再进入气浮池去除水中的乳化油、剩余的轻油及微细悬浮颗粒，然后进入水解酸化池，将难降解有机污染物分解为易降解的有机污染物，提高水质的B/C比，再进入一级MBR池，经过缺氧、好氧反应，去除大部分有机物和氨氮，出水经MBR膜过滤达到浇渣回用标准。根据需要，一级MBR池出水进入高级氧化池，经高级氧化反应，将一级MBR池出水中的难降解有机物氧化为易降解的有机物，然后经二级MBR池的好氧反应，进一步去除水中的有机物，出水经二级MBR膜过滤后进入纳滤系统，经深度过滤进一步去除水中的污染物，出水达到《污水再生利用工程设计规范》(GB/T50335-2002)中“循环冷却系统补充水”标准要求。
干馏污水经均质罐沉淀稳定，中液位污水由泵提升进入换热器，经换热装置后进入调节池调节水质水量后，依次进入混合反应池、隔油沉淀池去除重油、胶体物质和部分轻油，再进入气浮池去除水中的乳化油、剩余的轻油及微细悬浮颗粒，然后进入水解酸化池，将难降解有机污染物分解为易降解的有机污染物，提高水质的B/C比，再进入一级MBR池，经过缺氧、好氧反应，去除大部分有机物和氨氮，出水经MBR膜过滤达到浇渣回用标准。根据需要，一级MBR出水进入高级氧化池，经高级氧化反应，将一级MBR出水中的难降解有机物氧化为易降解的有机物，然后经二级MBR池的好氧反应，进一步去除水中的有机物，出水经二级MBR膜过滤后进入纳滤系统，深度过滤进一步去除水中的污染物，出水达到《污水再生利用工程设计规范》(GB/T 50335-2002)中“循环冷却系统补充水”标准要求。
所述的调节池具有换热装置，经过换热，干馏污水的温度控制在35～40℃之间。具体的可以先将干馏污水经均质罐沉淀稳定后，中液位污水由泵提升进入换热装置，经换热装置后在进入调节池调节后，进行后续处理。所述的均质罐、调节池和换热装置能保证系统有稳定的进水水质。取均质罐中部污水是防止过多的重油和轻油进入污水处理系统，以免造成系统负荷过高而无法正常运行，一般控制进水含油量在200mg/L以下；经过换热，干馏污水的温度控制在35～40℃之间，以保证生化系统正常运行的温度条件。
所述的混合反应池、隔油沉淀池、气浮池是石油类物质的主要去除单元，针对污水中的重油、轻油、乳化油等，有针对性地分别采用不同的处理方法进行处理。
所述的混合反应池需投加混凝剂和絮凝剂，混凝剂投加量为50～150mg/L,絮凝剂投加量为2～4mg/L，为三级混合反应过程，以保证混合反应充分。
所述的隔油沉淀池承接混合反应池出水，经刮油刮渣、隔油沉淀等过程，去除污水中的重油及胶体物质，隔油过程同时去除悬浮在水面的一些轻油。如将混合反应混凝剂投加 量为100mg/L，絮凝剂投加量为2mg/L，混合反应时间为15min，然后进入隔油沉淀池，隔油沉淀池表面负荷为0.8m3/m2.h，安装有刮泥刮渣一体机。底部油泥刮至沉泥斗，由渣浆泵提升至油泥浮渣池，顶部浮渣及轻油刮至集渣槽，自流进入油泥浮渣池。经过该过程，重油去除90％～97％，COD含量去除15％～20％，轻油去除70％～80％。
所述的气浮池为两级，分别为涡凹气浮和溶气气浮。气浮池有破乳剂和混凝剂投加装置，破乳剂投加量为50～100mg/L，混凝剂投加量为30～50mg/L。通过两级气浮，去除水中的乳化油和剩余的轻油。经过该过程，乳化油去除80％～90％，轻油去除90％～95％。
所述的水解酸化池底部安装大阻力布水系统，池内安装弹性填料以增强处理效果。水解酸化池上升流速为0.6m/h，停留时间7.5h。经过该过程，COD去除20％～25％，B/C提高0.10～0.15。同时，通过控制pH值在7.5～8.2之间，水解酸化池兼有厌氧氨氧化作用，氨氮去除15％～20％，减轻了后续MBR池的负荷。
所述的一级MBR池由缺氧区、好氧区和MBR膜区组成。经过缺氧、好氧反应，去除大部分有机物和氨氮，出水采用MBR膜过滤，经过该过程，COD去除90％～95％，氨氮去除98％～99.5％，挥发酚去除75％～80％，SS去除100％。MBR膜过滤出水可达到浇渣回用标准。
所述的一级MBR池由缺氧区、好氧区和MBR膜区组成；缺氧区采用潜水搅拌机进行搅拌，主要进行反硝化反应，将好氧区回流混合液中硝态氮及亚硝态氮还原为N2，好氧区采用离心鼓风机和薄膜管式微孔曝气器相结合的方式进行充氧曝气，主要去除有机物，并进行硝化反应，利用硝化菌将氨氮氧化为硝态氮及亚硝态氮；为满足生物脱氮的要求，将好氧区末端污泥混合液回流至缺氧区。MBR池污泥浓度为6g/L，BOD污泥负荷Fw＝0.10kgBOD5/(kgMLSS·d)，NH3-N污泥负荷为Fw＝0.12kgNH3-N/(kgMLSS·d)。经过缺氧、好氧反应，去除大部分有机物和氨氮，出水采用MBR膜过滤，膜通量8L/m2.h。经过该过程，COD去除90％～95％，氨氮去除98％～99.5％，挥发酚去除75％～80％，SS去除100％。MBR膜过滤出水可达到浇渣回用标准。一级MBR池的缺氧区和好氧区均有调理剂投加系统，以保证水中微生物的微量营养需求和生存环境要求。与传统生物处理工艺相比，本发明中所用的MBR微生物菌体通过高效膜过滤系统从出水中分离，确保颗粒物、微生物和与COD相关的悬浮物安全地截留在系统内，可以提高系统内的污泥量，从而培养出大量的硝化菌，大大提高氨氮的去除率。
所述的高级氧化池为O3/UV联合高级氧化池，由臭氧发生器、紫外光模块以及全封闭的反应池组成。通过O3/UV联合氧化的协同作用，将一级MBR池出水中难降解的有机污染物氧化分解为易降解的有机污染物，同时去除部分COD和色度，其出水可进一步采用生化法进 行处理。本实施例臭氧投加量100mg/L，紫外光照强度1.2W/L，接触反应时间3h。经过该过程，COD去除15％～20％，挥发酚去除70％～80％，B/C提高0.20～0.25。
所述的二级MBR池由好氧区和MBR膜区组成。经过好氧反应，去除高级氧化出水中易降解的有机污染物，出水采用MBR膜过滤，膜通量10L/m2.h。经过该过程，COD去除60％～70％，SS去除100％。
所述纳滤系统由原水泵、保安过滤器、膜本体机架等组成，纳滤膜采用抗污染型纳滤膜。二级MBR池出水经投加盐酸调节pH值，投加还原剂及阻垢剂、非氧化性杀菌剂后进入纳滤系统。纳滤系统为一级三段，串联运行，膜通量为14L/m2.h，回收率达到85％，经过该过程，COD去除85％～90％，色度去除95％～98％。出水水质达到《污水再生利用工程设计规范》(GB/T 50335-2002)中“循环冷却系统补充水”标准要求，用于循环冷却水补充水；纳滤系统产生的15％浓水，与浇渣回用水混合后用于浇渣。
所述的一级MBR池和二级MBR池具有在线维护性清洗系统及离线恢复性清洗系统，且两级MBR的清洗系统共用。
所述的纳滤系统有加药及清洗系统。
所述的隔油沉淀池产生的油泥、浮渣；气浮池产生的浮渣，储存在油泥浮渣池，定期外运处理。
所述的水解酸化池、一级MBR池、二级MBR池有排泥设施，污泥排至污泥储池，然后采用离心脱水机脱水处理，泥饼外运；脱水清液回到调节池继续处理。
本发明实施例的油页岩干馏污水处理的方法及系统解决了油页岩干馏污水中污染物浓度高、难以处理的问题，有效地降低了污染物含量，避免了对环境的污染。该方法实现了油页岩干馏污水的高效处理，具有运行稳定、处理效率高、运行成本低、维护管理方便等优点。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。