《低碳约束下的炼化污水治理对策-大连院-郭宏山.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《低碳约束下的炼化污水治理对策-大连院-郭宏山.pdf(24页珍藏版)》请在三个皮匠报告上搜索。
1、低碳约束下的炼化污水治理对策中国石化大连石油化工研究院SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals 中石化(大连)石油化工研究院有限公司Contents目 录一、研究背景二、主要对策三、建议与展望3中 石 化(大 连)石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.有机物30%左右转化成CO2,70%转移到污泥中最终填埋或焚烧成CO2氨氮利用硝化反硝化工艺,通过投加有机碳
2、源转化成氮气总磷转移至固废中抛弃p 运行现状:能耗高、药耗高、无资源能源回收p 以高碳排换来的高水质,据统计,全球污水处理行业碳排放大约占总碳排的2%左右。传统污水处理模式研究背景n 传统污水处理理念4中 石 化(大 连)石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.世界水协会(IWA)提出到2030年污水处理厂的发展目标:1)再生水厂(water factory)2)能源厂(energy factory)3)肥料厂(nutrient factory)中
3、国污水处理概念厂:水质永续、能量自给、资源循环、环境友好。低碳约束下,未来污水处理厂的建设进程被进一步加快(到2025年,建成100座能源资源高效循环利用的污水处理绿色低碳标杆厂)“垃圾是放错位置的资源!”研究背景5中 石 化(大 连)石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.该厂以主流传统工艺(AB法)与侧流现代工艺(厌氧氨氧化)相结合方式实现剩余污泥产量最大化,通过厌氧消化产甲烷并热电联产实现了108%的能源自给率,实现能源中和目标。n 奥地利S
4、trass污水厂研究背景6中 石 化(大 连)石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.概念厂的整体建设包含污水处理(处理量20000吨/日)、污泥与有机质处理中心(处理量100吨/日)、科学管理中心(5234m2)、实验线中试区等内容。n 宜兴污水处理概念厂污水处理低碳化能量自给 通过有机质协同处理中心污水处理环节中产生的污泥以及餐厨垃圾、秸秆及蓝藻等,生成沼气进行发电,每天可生产1.8万度电实现满负荷状态下100%能源自给;污水处理生态化资源循环
5、 沼气进行发电,沼液回收处理不产生二次污染,沼渣进行好氧堆肥处理,直接作为试验农田植被的种植用土,降低污泥处理成本。研究背景7中 石 化(大 连)石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.炼化污水处理向低碳、资源化转型将面临更多的技术瓶颈研究背景n 发展趋势市政污水炼化污水未来水厂低浓度有机废水厌氧效率低自养脱氮技术不稳定剩余污泥、有机质少厌氧产甲烷量少低温、低浓度氨氮生物量低、传质差特征污染物 微生物毒性高盐难生物降解物 生化效率低水质水量大幅度波
6、动 污水场冲击Contents目 录一、研究背景二、主要对策三、建议与展望9中 石 化(大 连)石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.策略一:污染物源头控制与资源化n 重点关注的炼化污水及特征污染物 含硫污水:硫化物、氨、焦粉、有机胺 电脱盐污水:乳化油、环烷酸;石油类冲击 碱渣污水:硫化物、挥发酚;高盐、高浓度有机物、生物毒性 环氧丙烷废水:羟基酸、羧基酸、芳香胺;高盐、高浓度有机物、总磷、有机氮、难生物降解 丙烯酸及酯废水:苯甲酸、环状和苯环
7、状醛酮酯、总酚、有机胺;急性和强生物毒性,难生物降解 丁二醇废水:单环烷酸、呋喃、醛酮类;难生物降解、甲醛影响 丁辛醇废碱液:丁醇、丁醛、辛醇、辛烯醛、废碱液;高盐、难生物降解 硝基苯胺废水:硝基苯胺、氯代硝基苯胺、二氯苯、丙酮;大分子极性有机物、苯胺类、难生物降解 丁苯橡胶废水:苯乙烯、甲苯、乙苯、苯甲醛;芳香类有机物、有机氮、生物急性毒性 聚醚多元醇废水:苯酚、水合肼、有机胺;高浓度苯酚、有机氮、强生物毒性 己内酰胺废水:酰胺类;高浓度、有机胺、难生物降解 腈纶污水:低聚物;难生物降解 苯酚丙酮废水:挥发酚、丙酮;高浓度、生物毒性10中 石 化(大 连)石 油 化 工 研 究 院 有 限
8、公 司SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.策略一:污染物源头控制与资源化n 推荐采用的源头控制与资源化技术废水类型处理技术预计效果1高浓度乳化废水旋流、聚结除油预处理回收原油,出水油100 mg/L2含硫污水水蒸气汽提净化水回用,硫化物20 mg/L3醇/醚/酯高浓度有机废水精馏有机物回收及源头减量70%4含酚废水液膜萃取杂酚回收,挥发酚500 mg/L5有机胺废水高温水解、氧化有机胺转化为氮气或氨6硝基苯类废水高级氧化,零价铁还原转化成可生物降解的苯胺7三苯及芳香类废水高效吸附或汽提
9、出水苯系物5 mg/L8含氰废水高温水解或氧化法破氰氰化物氨化,总氰10 mg/L9有机磷废水水解、氧化+化学分离转化成正磷沉淀去除10炼油及乙烯废碱液湿式氧化、特征微生物硫化物10 mg/L11MTO废碱液、丙烯腈浓缩液多效蒸发+焚烧有机物浓缩后焚烧包括:高效除油、汽提、精馏、溶剂萃取、氧化、吸附、化学分离、蒸发、废液焚烧等技术11中 石 化(大 连)石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.策略一:污染物源头控制与资源化 装置区除油预处理技术电脱
10、盐污水进水出水去除率总油,mg/L97335663.4%石油类,mg/L133131.497.6%现场(5t/h)运行效果处理对象:电脱盐排水、罐区切水、含硫污水、油田采出水等操作条件:常温常压、停留时间小于10min特点:无药、占地小、除油效率高采用旋流、聚结等除油设备,用于电脱盐排水、罐区切水、含硫污水等装置区高浓度含油污水预处理,使污油物理分离回收,出水石油类100mg/L,满足酸性水汽提、污水场等进水指标要求,减缓冲击12中 石 化(大 连)石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and P
11、etrochemicals Co,Ltd.策略一:污染物源头控制与资源化 高浓度有机废水精馏回收处理技术通过精馏实现有机物回收利用,大幅降低后续处理负荷和难度。回收处理效率主要取决于挥发度。有机物类型有机物质有机物类型有机物质1正构烷烃C4-C1011 醚二丙醚、二乙醚、甲基丁醚2环烷烃环戊烷、环己烷12 一元醇乙醇、1-丁醇、1-己醇3直链烯烃1-己烯、1-辛烯13 硫醇二硫化碳、乙硫醇、1-丁硫醇4环状烯烃环戊烯、环己烯14 醛乙醛、2-丙醛、丁醛5二烯烃1,3-丁二烯、1,5-己二烯、乙炔、1-丁炔15 酯醋酸丁酯、环氧乙烯、乙酸乙酯6单环芳烃苯、甲苯、对二甲苯、异丙苯16 酚及衍生物2
12、,4-二甲基苯酚7多环芳烃萘、苊、芴17 胺及胺酰酯乙胺、丁胺8直链卤化烃二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、六氯乙烷18 酮丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、异佛尔酮9卤代烯烃氯乙烯、二氯乙烯、三氯乙烯、四氯化碳19 腈乙烯腈、丙烯腈10 多氯联苯2-氯联苯、四氯联苯20 硝基化合物硝基乙烷、硝基苯13中 石 化(大 连)石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.策略一:污染物源头控制与资源化 湿式氧化(WAO)处理技术与资源化拓展p处理对象:炼油废碱液、乙烯
13、废碱液、烷烃脱氢废碱液p工艺条件:150-190、1.5-3.0MPap技术特点:高效脱硫(S2-1.0mg/L)、全混流反应器、尾气净化p处理规模:0.5-5t/hp业 绩:工业化装置35套p处理对象:高浓度有机废水(炼油废碱液、丙烯腈废水、苯酚丙酮废水)p工艺条件:270、9.0MPap技术特点:高效脱除有机物(COD去除率85%)、回收反应热p处理规模:0.5-2t/h 缓和湿式氧化技术高温高压湿式氧化技术p处理对象:乙烯废碱液p工艺条件:190、3.0MPap技术特点:装置大型化、高效脱硫(S2-1.0mg/L)、一体化集成换热p处理规模:10-25t/hp业 绩:工业化装置2套百万吨
14、级乙烯配套含硫废碱液湿式氧化处理技术 已在炼油、乙烯碱渣处理领域应用数十套。2020年,在镇海炼化首次实现大型化。下一步研究重点将围绕化工高浓废水处理;有机物到乙酸产物的选择性催化;氧化反应热的能量回收及发生蒸汽。u 炼油废碱液湿式氧化装置u 丙烷脱氢废碱液湿式氧化装置u镇海炼化百万吨级乙烯配套废碱液WAO装置14中 石 化(大 连)石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.策略二:污水场分质处理与污水资源化n 污水精准分类及分质处理依据TDS含量兼
15、顾有机污染物浓度将污水划分为:含油污水、含盐污水、高含盐废水三个系列 含油污水:含油污水、汽提净化水、初期雨水、生活污水等;处理后回用做循环水补水 含盐污水:电脱盐污水、含盐化工污水、罐区切水、清净废水等;经双膜系统处理后回用高含盐废水:含盐系列RO浓水、废碱液、烟气脱硫废水、丙烯腈浓缩液、苯酚丙酮;达标排放或零排放15中 石 化(大 连)石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.策略二:污水场分质处理与污水资源化n 污水高比例回用与近零排放炼化污水
16、构成及回用比例含油污水占比50%,回用100%含盐污水占比45%,回用70%高盐废水占比5%炼化污水回用80%以上循环水补水50%准化学水30%以上微絮凝+过滤含油外排污水循环水补水杀菌过滤含盐外排污水准化学水UFRO氧化+生物脱氮+深度氧化适度预处理高盐废水达标排放清净污水生化+过滤脱盐零排放16中 石 化(大 连)石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.策略二:污水场分质处理与污水资源化 催化裂化再生烟气脱硫脱硝废水零排放技术催化裂化烟气脱硫废
17、水零排n 基于电驱动膜(ED)技术开发了成套工艺,具有低运行成本、高在线率的技术优势。17中 石 化(大 连)石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.策略二:污水场分质处理与污水资源化 乙烯废碱液零排放p废碱液盐量占到乙烯污水系统总盐量的一半。p乙烯高盐废水冷冻结晶与资源化技术解决南港乙烯外排水限盐(80%,品质满足T/CCT 001-2019中A类一等品指标。18中 石 化(大 连)石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SINOPEC Dal
18、ian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.策略三:能量自给型概念水厂n 未来石化污水处理场设想高浓度污水预处理污水处理场目标:污水处理场能量自给碳减排70%污水、污染物资源化无异味智能化工厂技术路径:低浓度有机物强化微生物厌氧发酵技术厌氧氨氧化及高效低氧曝气技术剩余活性污泥资源化利用技术装置化、智慧化脱毒+厌氧发酵沼气高温湿式氧化优势碳源 能量回收+发生蒸汽 沼气 除油厌氧发酵低氧曝气/厌氧氨氧化污水高品质回用 生化污泥厌氧发酵产沼气 生物炭颗粒自用19中 石 化(大 连)石 油 化 工 研 究 院 有 限 公
19、司SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.策略三:能量自给型概念水厂 短程硝化-反硝化脱氮技术(快速推进)以选育Autotrophic菌、Heterotrophic菌为核心,通过对温度、pH值和溶解氧等工艺条件调整控制,实现低能耗脱氮减碳。经粗略核算该技术与常规A/O工艺相比,电耗可减少50%(脱除1千克总氮电耗约2-3千瓦时)、剩余活性污泥排放量可减少50%,同时可直接减少CO2排放量40%(0.355千克/千克氮)。20中 石 化(大 连)石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SI
20、NOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.策略三:能量自给型概念水厂 短程硝化-厌氧氨氧化脱氮技术(快速推进)以选育Autotrophic菌、工艺条件优化和适合的厌氧环境,使高浓度氨氮直接转化成氮气,实现更大程度地低能耗脱氮减碳。经粗略核算该技术与常规A/O工艺相比,电耗可减少75%以上(脱除1千克总氮电耗约1-2千瓦时)、剩余活性污泥排放量可减少80%以上,同时可直接减少CO2排放量近100%(0.887千克/千克氮)。21中 石 化(大 连)石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SINO
21、PEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.策略三:能量自给型概念水厂 开发低浓度有机废水高效厌氧甲烷化技术以石油化工污水场进水为对象,实现中低浓度有机物(COD1000mg/L)的厌氧产甲烷利用。直接低浓度厌氧工艺:筛选培育高效厌氧发酵菌、研制高吸附性能的载体填料,形成固定化厌氧微生物,开发高效厌氧床反应器。预浓缩-厌氧工艺:抗污染、可浓缩有机物的膜材料;易解吸的吸附材料等未来炼化污水处理场将实现:高效、低碳、短流程、装置化、智能化;资源化+能量自给Contents目 录一、研究背景二、主要策略研究
22、三、建议与展望23中 石 化(大 连)石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.随着双碳目标的提出,污水处理将由水污染控制转向水生态、水环境和水资源;传统水污染控制技术将逐步转向低能耗的高效技术,污染物处理将逐步转向以废制废、以废制物、以废制热,实现水、污染物、污盐的资源化。建议与展望u 绿色可持续的环境工程技术。将降碳融入污染物处理过程,体现物质可循环、能量可利用、处理效率高;污水电化学、自养反硝化、污染物协同处理技术将得到同步发展。u 污水处理厂能量自给技术。炼化有机废水、废液等资源化,低浓度污水的厌氧发酵、厌氧氨氧化和短程反硝化技术将得到快速发展;以污染物转化沼气发电制热等将实现污水处理厂能量自给。谢谢!郭宏山:;0411-