Dieser Artikel wurde auf der Grundlage der China Petroleum and Chemical Wastewater Treatment Design Specifications zusammengestellt und richtet sich an Verfahrensingenieure, Betriebs- und Wartungsleiter sowie EPC-Techniker in Raffinerien und petrochemischen Abwasseraufbereitungsanlagen. Der Schwerpunkt liegt auf der Vorbehandlung-der ersten Verteidigungslinie im gesamten Abwassersystem. Die Hauptursache für die meisten biochemischen Vergiftungen, Nitrifikationskollaps, Online-Überschreitungen und Geruchsbelästigungen in petrochemischen Abwässern liegt im Versagen der Vorbehandlung.
I. Etablierung eines Kernverständnisses: Die Positionierung und das Endergebnis der petrochemischen Abwasservorbehandlung
Die Vorbehandlung von kommunalem Abwasser konzentriert sich hauptsächlich auf die Entfernung und Homogenisierung von Schlacke. Die Kernziele der petrochemischen Abwasservorbehandlung sind: Ölentfernung, Entgiftung, Spitzenreduzierung, Verbesserung der biologischen Abbaubarkeit und Schutz nachfolgender biologischer Systeme.
Petrochemisches Abwasser enthält schwimmendes Öl, emulgiertes Öl, Sulfide, flüchtige Phenole, Benzolverbindungen und heterozyklische aromatische Kohlenwasserstoffe und weist starke hemmende Eigenschaften auf. Die Spezifikationen verlangen eindeutig, dass der Erdölgehalt im biologischen A/O-Zufluss 20 mg/L nicht überschreiten darf. Das Überschreiten dieses Schwellenwerts führt leicht zu einer mikrobiellen Beschichtung, einem schnellen Aktivitätsabfall und einer direkten Überschreitung der Ammoniak-Stickstoff-Standards.
Bei der Vorbehandlung handelt es sich nicht einfach nur um „Schlammentfernung und Sedimentation“. Es umfasst zwei Hauptebenen: Vor--Vor-Ort-Vorbehandlung innerhalb der Anlage + zentrale Vorbehandlung in der Abwasseraufbereitungsanlage. Spezielles hochgiftiges Abwasser (das Schwefel, alkalische Rückstände und Elektroentsalzungsabwasser enthält) sollte vor Ort innerhalb der Anlage vorbehandelt werden. Eine direkte Einleitung in das integrierte Abwassersystem zur Verdünnung zur Einhaltung der Standards ist strengstens untersagt.
Allgemeine Grundsätze der obersten{0}}Ebene: Trennung von sauberem und verschmutztem Wasser, Trennung von Regenwasser und Abwasser, differenzierte Vorbehandlung und Notfallpuffermaßnahmen.
II. Abgestufte Sammlung auf Quell--Ebene (Vorbehandlung, kritischer als Strukturen)
Viele Renovierungen von Kläranlagen konzentrieren sich nur auf die Öl-{0}}Wassertrennung und Flotation und vernachlässigen die differenzierte Behandlung des Rohrleitungsnetzes, die eine oberflächliche Lösung darstellt.
Schwefelhaltiges Abwasser: Wasser aus dem Öl-Wasserabscheider oben im Turm, das H₂S, NH₃ und flüchtige Phenole enthält, muss einer Vorbehandlung des schwefelhaltigen Abwassers unterzogen werden. Nach der Entschwefelung und Ammoniakentfernung gelangt das gereinigte Wasser dann in das ölhaltige Abwassersystem und kann nicht direkt in die biologische Aufbereitungsanlage eingespeist werden.
Öl-haltiges Abwasser: Wasser aus der Tankbereichsspülung, der Pumpenspülung und der atmosphärischen/Vakuumbehandlung/Hydrierungsentwässerung stellt den Hauptzufluss zur Abwasseraufbereitungsanlage dar und folgt der Hauptleitung „Öl-Wassertrennung → Flotation“. Alkalirückstände/Abfallalkali: Waschabwasser aus Benzin und flüssigem Kohlenwasserstoffalkali, hoher pH-Wert, hoher Phenolgehalt, hoher Schwefelgehalt, als Sonderabwasser mit hohem -Risiko eingestuft, kann nicht mit herkömmlichen physikalisch-chemischen Methoden behandelt werden und wird separat durch Ansäuerung, Phenolrückgewinnung und Nassoxidation vorbehandelt.
Abwasser mit hohem -Salzgehalt: Entwässerungs- und Entschwefelungswaschwasser aus elektrostatischer Entsalzung, hoher TDS, separat gesammelt, nach Bedarf mit Härtungsbehandlung, Membrankonzentration und Verdampfung behandelt, um eine kontinuierliche Salzansammlung im gesamten System zu verhindern.
Anfänglich kontaminiertes Regenwasser und Brandwasser: Regenwasser aus dem Anlagenbereich und dem Tankbereich innerhalb der ersten 15–30 Minuten gilt als kontaminiertes Regenwasser und wird in das Abwassersystem geleitet. Störfallabwässer und Leckspülwasser werden im Störfallbecken zwischengespeichert, bewertet, verdünnt und vorbehandelt, bevor sie geordnet der Kläranlage zugeführt werden, eine direkte Einleitung ist strengstens untersagt.
Sauberes Abwasser: Umlaufwasserabwasser und entmineralisiertes Wasser werden getrennt geleitet, vorrangig wiederverwendet und haben keinen Einfluss auf die biochemische Belastung.
III. Gängige physikalisch-chemische Vorbehandlungseinheiten (Grundsätze, Auswahl, Betriebsparameter, häufige Fehler)
1. Stabsieb und Zyklon-Gritkammer (Physikalische Abfangstufe der ersten-Stufe)
Funktion: Entfernt Kunststoffe, Stoffstreifen, Fasern und Sand und schützt nachgeschaltete Pumpen, Vorrichtungen zum Ablassen gelöster Luft und Packungen vor Verstopfung und Verschleiß.
Betriebs- und Wartungspunkte: Kontinuierliche/zeitgesteuerte Schlackenentfernung vom mechanischen Stabsieb; Regelmäßige Sandentfernung aus der Sandkammer, um zu verhindern, dass Sandpartikel in den Ölabscheider und das Flotationssystem gelangen. Verschleiß am Abstreifer und Sandanbackungen sind häufige Probleme.
2. Ölabscheider (API/CPI-Schrägplatten-Ölabscheider, Kerneinheit zum Entfernen von schwimmendem Öl)
Prinzip: Nutzt den Dichteunterschied zwischen Öl und Wasser, um schwimmende Ölpartikel größer oder gleich 100 μm durch Schwerkraft abzutrennen. Das schwimmende Öl wird zur Wiederverwendung in einem Schlammtank gesammelt. Bei API handelt es sich um einen horizontalen Durchflusstyp, während CPI-Schrägplatten-Ölabscheider eine kleinere Stellfläche und eine höhere Abscheideeffizienz haben. Neue Raffinerien sollten CPI priorisieren.
Kontrollpunkte: hydraulische Rückhaltung, Wassertemperatur, Ölrückgewinnungszyklus; Aufschwimmendes Öl muss zeitnah zurückgewonnen werden. Übermäßige Ölansammlungen emulgieren und werden nach unten getragen, wodurch die Belastung des nachgeschalteten Flotationssystems erhöht wird.
Einschränkungen: Ölabscheider können nur schwimmendes Öl, kein emulgiertes oder gelöstes Öl entfernen. Dies ist ein häufiges Missverständnis auf -Websites.
3. Ausgleichstank/Ausgleichstank (Spitzenausgleich und Pufferung, Stabilisierung der Wasserqualität und -menge)
Funktion: Intermittierende Entwässerung aus petrochemischen Anlagen, Wasserabschaltung im Tankbereich und Regenwassereinflüsse führen zu erheblichen Schwankungen der Wasserqualität. Der Ausgleichsbehälter sorgt für eine Homogenisierung und einen Mengenausgleich sowie eine Voreinstellung des pH-Werts und vermeidet so die Auswirkungen hoher Konzentrationen und hoher Toxizität auf biologische Prozesse.
Praktische Anwendung: Ausgestattet mit Rührwerk/Belüftung, um ein Absetzen und eine lokale anaerobe Schwefelwasserstoffproduktion zu verhindern; ausgestattet mit Online-pH- und Erdölkohlenwasserstoff-Frühwarnsystemen; Ungewöhnlicher Zufluss kann in einen Nottank umgeleitet werden.
4. Koagulation + Flotation mit gelöster Luft (DAF) (Haupteinheit für emulgiertes Öl und kolloidale Schadstoffe) Dispergiertes Öl und emulgiertes Öl im Ölabscheiderabfluss müssen durch Flotation mit gelöster Luft (DAF) getrennt werden, was sie zu einem Kernstück der Ausrüstung für die petrochemische Abwasservorbehandlung macht.
Prinzip: Durch die Zugabe von Demulgatoren, Koagulanzien (Eisen-/Aluminiumsalze) und PAM (partikuläres AM) wird die Emulsionsschicht aufgebrochen, wodurch sich Öltröpfchen destabilisieren und ausflocken. Unter Druck gelöste Luft erzeugt 5–20 μm große Mikrobläschen, die an den Flocken haften und an die Oberfläche schwimmen. Ein Schaber sammelt den Schaum (der als gefährlicher Abfall eingestuft ist).
Spezifikationen (HJ2045): Rückflussverhältnis 30 %–50 %, Tankdruck der gelösten Luft 0,3–0,7 MPa, Primärflotationsdruck nicht weniger als 0,6 MPa; Verweilzeit im Tank für gelöste Luft 1–3 Minuten, Wassertemperatur kleiner oder gleich 40 Grad; Jede Flotationszelle kann offline unabhängig inspiziert werden, mit einer versiegelten Abdeckung und einer Abgassammlung und -behandlung, um das Risiko einer VOC- und H₂S-Vergiftung zu kontrollieren.
Rote Linien für Betrieb und Wartung: Mehr Reagenzien sind nicht unbedingt besser; Eine übermäßige PAM-Zugabe kann zu biologischem, viskosem Schaum und Membranverschmutzung führen.
Zielindikatoren: Der Erdölgehalt im Flotationsabwasser sollte stabil unter 20 mg/L gehalten werden, um den Zuflussstandards für die biologische Behandlung zu entsprechen.
5. Neutralisation und Voroxidation (für Sulfide und Reduzierung von Toxinen): Nach der Entfernung von schwefelhaltigem Abwasser oder während der Vorbehandlung alkalischer Rückstände kann die Voroxidation zur Umwandlung von Sulfiden und einigen leicht abbaubaren Phenolen eingesetzt werden, wodurch die Biotoxizität verringert wird. Zu den häufig verwendeten Methoden gehören Luftoxidation, Natriumhypochlorit und katalytische Wasserstoffperoxidoxidation. Eine übermäßige Oxidation ist strengstens untersagt, da restliche Oxidationsmittel die nitrifizierenden Bakterien direkt inaktivieren.
6. Hydrolyse und Ansäuerung (Entgiftung, Ringöffnung, verbesserte biologische Abbaubarkeit, verbesserte Vorbehandlung vor der biochemischen Behandlung): Für die Reinigung von Abwasser mit niedrigen B/C-Verhältnissen (0,1–0,3) und Aromaten/heterozyklischen widerspenstigen Komponenten ist Hydrolyse und Ansäuerung eine wichtige Vorbehandlungsmethode, die oft als „vor-biochemische Behandlung kategorisiert wird.
Prinzip: Fakultativ anaerobe Bakterien öffnen und brechen unter anaeroben Bedingungen die Ketten großer zyklischer organischer Moleküle, wandeln sie in kleine organische Säuren um, erhöhen das B/C-Verhältnis und verringern die Toxizität. Der Kernwert besteht nicht darin, den CSB wesentlich zu entfernen, sondern darin, die biologische Abbaubarkeit zu verbessern.
Missverständnis: Hydrolyse-Säuerung ist kein Allheilmittel. Ein hoher Ölgehalt im Zufluss kann direkt zu Packungsanbackungen, anaerober Schlammzersetzung und Schwefelwasserstoffexplosionen führen; Dies muss nach der Ölabscheidung und der Luftflotation erfolgen.
IV. Spezielle Abwasservorbehandlungstechnologien (In-Vorbehandlung an der Quelle, von größter Bedeutung)
1. Schwefelhaltiges Abwasser: Dampfstrippung. Beim Einzel--Turm/Doppel--Turm-Stripping werden H₂S und NH₃ entfernt. Saures Gas wird zur Schwefelrückgewinnung geschickt. Gereinigtes Wasser wird zur Raffinerie zurückgeführt oder in das ölhaltige Abwassersystem eingespeist. Dies ist ein Standardprozess in Raffinerien.
2. Abwasser mit hohem -Phenolgehalt: Lösungsmittelextraktion. Hochkonzentrierte Phenole werden vorzugsweise extrahiert und zurückgewonnen, um die Phenolbelastung vor dem Eintritt in die Kläranlage zu reduzieren und eine starke Hemmung nitrifizierender Bakterien durch Phenole zu vermeiden.
3. Abwasser mit hohem-Salzgehalt/Elektrodesalinierung: Vorbehandlung mit harter Membran, Verdampfung. Verhindert Kalk- und Magnesiumablagerungen sowie kontinuierliche Salzansammlungen und schützt so die biologischen und wiederverwendbaren Membransysteme.
V. Vor-Behandlung fester Abfälle und Sicherheitsmanagement (leicht zu übersehender Bereich mit hohem-Risiko für Umweltunfälle)
1. Drei-Schlammmanagement: Ölschlamm aus Ölabscheidern, Flotationsschlamm und Hydrolyse-/biochemischer Rückstandsschlamm sind allesamt gefährliche Abfälle. Sie müssen in einem geschlossenen System gesammelt, entwässert und von einer ausgelagerten Stelle vorschriftsmäßig entsorgt werden. Die wahllose Deponierung und direkte Einleitung von Sickerwasser ist verboten.
2. Schwefelwasserstoff- und Explosionsrisiken: Wassersammelbrunnen, Ölabscheider, Ausgleichstanks und Hydrolyse-Ansäuerungstanks sind sehr anfällig für die Freisetzung von H₂S; Arbeiten in geschlossenen Räumen müssen überprüft werden, über eine Zwangsbelüftung verfügen und durch eine Arbeitserlaubnis genehmigt werden. Strukturen müssen zur Gassammlung abgedichtet werden und Abgase müssen zu VOCs/Desodorierungsanlagen geleitet werden; Elektrische Geräte müssen entsprechend den Explosionsschutznormen-ausgewählt werden.
3. Priorität der Online-Frühwarnung: Die Online-Überwachung von Erdölkohlenwasserstoffen, pH-Wert, ORP und Sulfiden sollte prä-präventiv umgesetzt werden. Wenn eine Frühwarnung ausgelöst wird, sollte der Absperrung des Zuflusses und der Umleitung in einen Nottank Vorrang eingeräumt werden; Verlassen Sie sich nicht auf eine biologische Behandlung, um den Auswirkungen standzuhalten.
VI. Praktische Entscheidungslogik-Erstellungslogik für die Prozessauswahl
Standard-Hauptleitung für umfangreiches ölhaltiges Abwasser in konventionellen Raffinerien: Gitter → Sandentfernung → Ausgleichsbehälter → Ölabscheider → Koagulation und Flotation → Hydrolyse und Ansäuerung (nach Bedarf) → Biologische Behandlung
Schwefel-haltiges Abwasser: Vor-Behandlung durch Strippen innerhalb der Einheit, gereinigtes Wasser und anschließende Einleitung in die Hauptleitung
Alkalirückstände, Abwasser mit hohem-Phenolgehalt und hohem-Salzgehalt: Separate Vor-Behandlung innerhalb der Einheit, dann nach Einhaltung der Standards angeschlossen oder separat entsorgt
Kleines, gering belastetes Öldepot-/Tanklagerabwasser: Zyklon-Ölentfernung + Flotation im kleinen Maßstab ist ausreichend
Auswahlregel mit einem Satz: Ölabscheidung für schwimmendes Öl, Flotation für emulgiertes Öl, Entfernung giftiger Substanzen aus der Quelle, Hydrolyse für schwer abbaubare Substanzen und Notfallbecken für die Schockbehandlung
VII. Häufig verwendete Missverständnisse vor Ort (die sich direkt auf die Systemstabilität auswirken, vermeiden Sie diese Fallstricke)
❌ Missverständnis: Fokussierung auf groß angelegte CSB-Entfernung während der Vorbehandlung ✅ Richtige Antwort: Die Hauptziele sind Ölkontrolle, Toxizitätsreduzierung und Stabilisierung der Wasserqualität; CSB ist nicht der primäre Indikator.
❌ Missverständnis: Emulgiertes Öl gelangt direkt in den biologischen Behandlungsprozess und beruht auf mikrobiellem Abbau. ✅ Richtige Antwort: Emulgierter Ölbeschichtungsschlamm macht das Nitrifikationssystem extrem anfällig für einen Zusammenbruch.
❌ Missverständnis: Schwefelhaltiges Abwasser wird nicht entzogen und verdünnt, bevor es in die Kläranlage gelangt. ✅ Richtige Antwort: Sulfide sind hochgiftig; Schon geringe Mengen können die Nitrifikation hemmen, gleichzeitig üble Gerüche erzeugen und eine Vergiftungsgefahr darstellen.
❌ Missverständnis: Flotationsmittel werden unabhängig von den Kosten kontinuierlich erhöht. ✅ Richtige Antwort: Zu viele Flockungsmittel/Koagulanzien führen zu einer biologischen Behandlung, die zu Schaumbildung, losem Schlamm und Membranverschmutzung führt.
❌ Missverständnis: Nottanks werden als stillgelegte Tanks behandelt. ✅ Richtige Antwort: Notfalltanks sind Einrichtungen zur Minderung von Umweltrisiken; Sie müssen über ein ausreichendes Nutzvolumen verfügen und für den Gebrauch leicht verfügbar sein.
Abschluss
Die Grundlage für ein stabiles petrochemisches Abwassersystem liegt nicht im biologischen Klärbecken, sondern im Vorbehandlungsprozess.
Ölabscheidung, Flotation, Stripping, Hydrolyse-Ansäuerung, Notpuffer und separate Pipelinenetze bilden zusammen eine „Toxizitätsisolationsbarriere“. Eine ordnungsgemäße Vorbehandlung gewährleistet die Widerstandsfähigkeit des biologischen Systems gegenüber Stößen, stabile Ammoniak-Stickstoff- und Gesamtphosphorwerte sowie einen geringeren Reagenzien- und Energieverbrauch. Eine ineffektive Vorbehandlung führt jedoch selbst bei den besten A/O-, MBR- und MBBR-Prozessen zu anhaltenden Überschreitungen der Standards, was wiederholte Anpassungen erfordert und hohe Umweltrisiken mit sich bringt.
Diejenigen, die sich mit dem Betrieb, der Wartung und der Prozessgestaltung der petrochemischen Abwasserbehandlung befassen, sollten eine Denkweise annehmen, bei der „Quellenpriorität, Vorbehandlung und Toxizitätskontrolle vor der Lastkontrolle“ im Vordergrund stehen, anstatt sich lediglich auf die Anpassung der Parameter der biologischen Klärtanks zu konzentrieren.
