Comprehensive analysis and characterization of overhaul wastewater from petrochemical refineries

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2023-0925

Abstract

Abstract:

During the overhaul of petrochemical refineries, a large amount of wastewater will be discharged unorganized, which has a serious impact on the operation of wastewater treatment system. In this study, macroscopic pollutant index analysis was combined with microscopic pollutant composition analysis, and the water quality of cleaning wastewater and cleaning-passivation wastewater were characterized from four aspects: pollutant load, system stability, pollutant composition, and biological toxicity. Both cleaning wastewater and cleaning-passivation wastewater exhibited high organic pollutant loads, high concentrations of suspended and colloidal pollutants, high system stability, and strong acute biological toxicity. The composition of polar pollutants of cleaning wastewater and cleaning-passivation wastewater was dominated by O _x S₁. Cleaning wastewater had the highest relative abundance of O₃S₁, which was speculated to be derived from alkyl benzene sulfonates. The relative abundance of O₄S₁ was the highest in cleaning-passivation wastewater, which was presumed to come from alkyl sulfates or sulfate surfactants. There was a significant difference in the composition of weakly polar pollutants between the cleaning wastewater and cleaning-passivation wastewater. Cleaning wastewater was mainly consisted of alcohol ethers, ethers, and petroleum hydrocarbons. Cleaning-passivation wastewater was mainly consisted of small molecule heterocycles, aromatic hydrocarbons, and phenols. The results could guide the development of pretreatment processes for overhaul wastewater, and provide support for the stable operation of comprehensive wastewater plant during overhaul of petrochemical refineries.

Key words: petrochemical refineries, overhaul wastewater, water characteristic analysis, pretreatment

摘要：

炼化企业停工大检修期间无组织排放大量高浓度污水，对综合污水处理厂的正常运行构成严重冲击。将宏观污染指标与微观污染组成相结合，从污染负荷、体系稳定性、污染组成及生物毒性4方面，对清洗污水和清洗-钝化混合污水两类典型大检修污水进行水质特性综合分析。清洗污水和清洗-钝化混合污水均表现出极高的有机污染负荷、悬浮态和胶体态污染物、体系稳定性以及较强的急性生物毒性。清洗污水和清洗-钝化混合污水的有机污染组成复杂，两者的极性污染物组成均以O _x S₁类为主，前者以O₃S₁类污染物相对丰度最高，推测源自磺酸盐类表面活性物质；后者以O₄S₁类污染物相对丰度最高，推测源自烷基硫酸盐类或硫酸酯盐类表面活性物质。两者的弱极性污染物组成差异较大，清洗污水以醇醚类、醚类和石油烃类为主，而清洗-钝化混合污水则主要是小分子杂环类、芳香烃类和酚类。对两类典型大检修污水水质特性的分析研究可指导大检修污水预处理工艺开发，为炼化企业大检修期间综合污水处理厂的稳定运行提供支持。

关键词: 炼化企业, 停工大检修污水, 水质特性表征, 预处理

CLC Number:

TK09
X78

Xuan ZHANG, Lin CHEN, Xinqian ZHANG, Qinghong WANG, Chen HE, Yali ZHAN, Chunmao CHEN. Comprehensive analysis and characterization of overhaul wastewater from petrochemical refineries[J]. Industrial Water Treatment, 2024, 44(9): 151-159.

张璇, 陈霖, 张鑫倩, 王庆宏, 何晨, 詹亚力, 陈春茂. 炼化企业停工大检修污水水质特性综合表征[J]. 工业水处理, 2024, 44(9): 151-159.

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Figures/Tables 13

References 26

1	刘永斌. 炼化企业停工大检修污水处理实践［J］. 石油化工安全环保技术，2012，28（2）：41-44.
	LIU Yongbin. Wastewater treatment practice during shutdown overhaul in oil refining and chemical enterprises［J］. Petrochemical Safety and Environmental Protection Technology，2012，28（2）：41-44.
2	GREENE E A， FEDORAK P M. A differential medium for the isolation and enumeration of sulfolane-degrading bacteria［J］. Journal of Microbiological Methods，1998，33（3）：255-262. doi:10.1016/s0167-7012(98)00059-1
3	马和旭，王兵，霍姍，等. 炼厂检维修废水的难点解析及处理方法探究［J］. 当代化工，2021，50（7）：1526-1529. doi:10.3969/j.issn.1671-0460.2021.07.004
	MA Hexu， WANG Bing， HUO Shan，et al. Analysis of difficulties and exploration of treatment methods of refinery overhaul wastewater［J］. Contemporary Chemical Industry，2021，50（7）：1526-1529. doi:10.3969/j.issn.1671-0460.2021.07.004
4	王波，王兵，任宏洋，等. 高浓度MDEA检修污水的酸化-催化氧化处理［J］. 工业水处理，2015，35（11）：81-85. doi:10.11894/1005-829x.2015.35(11).081
	WANG Bo， WANG Bing， REN Hongyang，et al. Acidification-catalytic oxidation treatment of overhaul wastewater containing high-concentration MDEA［J］. Industrial Water Treatment，2015，35（11）：81-85. doi:10.11894/1005-829x.2015.35(11).081
5	王炜，封顶成. 乳化油废水Zeta电位值的影响因素研究［J］. 工业用水与废水，2010，41（6）：55-57.
	WANG Wei， FENG Dingcheng. Influencing factors of Zeta potential value of emulsified oil wastewater［J］. Industrial Water & Wastewater，2010，41（6）：55-57.
6	苏延辉，刘敏，郭海军，等. 疏水缔合聚合物对SZ36-1油田生产污水稳定性的影响［J］. 油田化学，2014，31（1）：122-126.
	SU Yanhui， LIU Min， GUO Haijun，et al. Influence of hydrophobic associating polymer on produced wastewater stability in SZ36-1 oilfield［J］. Oilfield Chemistry，2014，31（1）：122-126.
7	BARROW M P， WITT M， HEADLEY J V，et al. Athabasca oil sands process water：Characterization by atmospheric pressure photoionization and electrospray ionization Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry［J］. Analytical Chemistry，2010，82（9）：3727-3735. doi:10.1021/ac100103y
8	董玉瑛，雷炳莉，张阳，等. 镀铬化工废水对发光菌的综合毒性［J］. 化工学报，2007，58（11）：2911-2914.
	DONG Yuying， LEI Bingli， ZHANG Yang，et al. Comprehensive toxicity analysis of chromeplating effluents to Photobacterium phosphoreum ［J］. Journal of Chemical Industry and Engineering（China），2007，58（11）：2911-2914.
9	CAI Bijing， XIE Li， YANG Dianhai，et al. Toxicity evaluation and prediction of toxic chemicals on activated sludge system［J］. Journal of Hazardous Materials，2010，177（1/2/3）：414-419. doi:10.1016/j.jhazmat.2009.11.152
10	罗梦，于茵，周岳溪，等. 石化废水处理过程中活性污泥毒性变化［J］. 中国环境科学，2017，37（3）：963-971.
	LUO Meng， YU Yin， ZHOU Yuexi，et al. Changes of the toxicity of petrochemical wastewater to activated sludge along the treatment processes［J］. China Environmental Science，2017，37（3）：963-971.
11	YE Huangfan， LIU Baodong， WANG Qinghong，et al. Comprehensive chemical analysis and characterization of heavy oil electric desalting wastewaters in petroleum refineries［J］. Science of the Total Environment，2020，724：138117. doi:10.1016/j.scitotenv.2020.138117
12	栗则，张晓飞，吴百春，等. 三维荧光光谱技术在石油炼化行业的应用［J］. 分析试验室，2018，37（7）：863-868.
	LI Ze， ZHANG Xiaofei， WU Baichun，et al. The application of three dimensional fluorescence spectrometry in oil refining and chemical engineering industry［J］. Chinese Journal of Analysis Laboratory，2018，37（7）：863-868.
13	USMAN M， HAO Shilai， CHEN Huihui，et al. Molecular and microbial insights towards understanding the anaerobic digestion of the wastewater from hydrothermal liquefaction of sewage sludge facilitated by granular activated carbon（GAC）［J］. Environment International，2019，133：105257. doi:10.1016/j.envint.2019.105257
14	吴静，曹知平，谢超波，等. 石化废水的三维荧光光谱特征［J］. 光谱学与光谱分析，2011，31（9）：2437-2441.
	WU Jing， CAO Zhiping， XIE Chaobo，et al. 3-D fluorescence properties of petrochemical wastewater［J］. Spectroscopy and Spectral Analysis，2011，31（9）：2437-2441.
15	吴静，谢超波，曹知平，等. 炼油废水的荧光指纹特征［J］. 光谱学与光谱分析，2012，32（2）：415-419.
	WU Jing， XIE Chaobo， CAO Zhiping，et al. Fluorescence fingerprint properties of refinery wastewater［J］. Spectroscopy and Spectral Analysis，2012，32（2）：415-419.
16	闫晓寒，韩璐，刘勇丽，等. 基于UV-Vis辽河保护区地表水DOM的时空分布特征［J］. 环境科学研究，2022，35（1）：51-59.
	YAN Xiaohan， HAN Lu， LIU Yongli，et al. Spatiotemporal distribution of DOM in surface water of Liaohe reservation zone based on UV-Vis absorption spectra［J］. Research of Environmental Sciences，2022，35（1）：51-59.
17	林星杰，杨慧芬，宋存义. UV₂₅₄在水质监测中应用的研究［J］. 能源与环境，2006（1）：22-24. doi:10.3969/j.issn.1672-9064.2006.01.007
	LIN Xingjie， YANG Huifen， SONG Cunyi. Study on the application of UV₂₅₄ in water quality monitoring［J］. Energy and Environment，2006（1）：22-24. doi:10.3969/j.issn.1672-9064.2006.01.007
18	WEISHAAR J L， AIKEN G R， BERGAMASCHI B A，et al. Evaluation of specific ultraviolet absorbance as an indicator of the chemical composition and reactivity of dissolved organic carbon［J］. Environmental Science & Technology，2003，37（20）：4702-4708. doi:10.1021/es030360x
19	赵春玲，田曦，曲红，等. 城市污水处理中UV₂₅₄与COD的相关关系分析［J］. 长春工程学院学报（自然科学版），2018，19（3）：47-50.
	ZHAO Chunling， TIAN Xi， QU Hong，et al. The correlation analysis to UV₂₅₄ and COD in urban sewage treatment［J］. Journal of Changchun Institute of Technology（Natural Sciences Edition），2018，19（3）：47-50.
20	EATON A. Measuring UV-absorbing organics：A standard method［J］. Journal AWWA，1995，87（2）：86-90. doi:10.1002/j.1551-8833.1995.tb06320.x
21	蒋绍阶，刘宗源. UV₂₅₄作为水处理中有机物控制指标的意义［J］. 重庆建筑大学学报，2002，24（2）：61-65.
	JIANG Shaojie， LIU Zongyuan. The meaning of UV₂₅₄ as an organic matter monitoring parameter in water supply & wastewater treatment［J］. Journal of Chongqing Jianzhu University，2002，24（2）：61-65.
22	LI Chunlei， WANG Peng， LI Shiyou，et al. Active mechanism of the interphase film-forming process for an electrolyte based on a sulfolane solvent and a chelato-borate complex［J］. ACS Applied Materials & Interfaces，2018，10（30）：25744-25753. doi:10.1021/acsami.8b05125
23	张兰英，张蕾，岳建伟，等. 吗啉废水的生化处理工艺［J］. 吉林大学学报（地球科学版），2011，41（2）：536-540.
	ZHANG Lanying， ZHANG Lei， YUE Jianwei，et al. Research on biochemical treatment process of morpholine wastewater［J］. Journal of Jilin University（Earth Science Edition），2011，41（2）：536-540.
24	廖凌之. 基于烯基磺酸的芳烷基磺酸盐的合成及性能研究［D］. 大庆：东北石油大学，2015.
	LIAO Lingzhi. Synthesis and properties evaluation on a new kind of aromatic alkyl sulfonate based on alkenyl sulfonic acid［D］. Daqing：Northeast Petroleum University，2015.
25	赵丹. 高效液相色谱—间接紫外检测法分析烷基磺酸盐的研究［D］. 哈尔滨：哈尔滨师范大学，2017.
	ZHAO Dan. Analysis of alkyl sulfonate by high performance liquid chromatography with indirect ultraviolet detection［D］. Harbin：Harbin Normal University，2017.
26	赵昌明. 烷基苯磺酸盐表面活性剂的界面性能［D］. 长春：吉林大学，2019.
	ZHAO Changming. Interfacial properties of alkylbenzene sulfonate surfactants［D］. Changchun：Jilin University，2019.

水质特性	指标	方法	仪器
污染负荷	COD、SCOD	重铬酸钾法	华夏CTL-12速测仪
	BOD₅、SBOD₅	稀释与接种法	哈希BODTrakII
	TDN	燃烧法	岛津TOC-L CPH CN 200 TOC
	DOC	燃烧法	岛津TOC-L CPH CN 200 TOC
	NH₃-N	纳氏试剂法	德国Cleverchem380
	油类、石油类	红外分光光度法	华夏科创OIL-480
体系稳定性	pH	玻璃电极法	梅特勒-托利多FE-28
	电导率	电导仪法	梅特勒-托利多FE-28
	浊度	散射光法	哈希2100Q
	SS	重量法
	Zeta电位	电泳光散射法	英国 Zetasizer Nano Z
	粒径分布、PDI	激光静态散射	英国 Zetasizer Nano Z
污染组成	芳香性污染物	3D-EEM	日历F-7000光谱仪
	芳香性污染物	UV-Vis	岛津UVmini-1280
	弱极性污染物	GC-MS	安捷伦7890B-5977B
	强极性污染物	FT-ICR MS	德国Bruker ESI FT-ICR MS
生物毒性	急性生物毒性	发光细菌法	英国Modern Water Microtox LX
	活性污泥毒性	OUR抑制率法	梅特勒-托利多FE-28溶氧测定仪
	活性污泥毒性	DHA抑制率法	岛津UVmini-1280

水质特性	指标	方法	仪器
污染负荷	COD、SCOD	重铬酸钾法	华夏CTL-12速测仪
	BOD₅、SBOD₅	稀释与接种法	哈希BODTrakII
	TDN	燃烧法	岛津TOC-L CPH CN 200 TOC
	DOC	燃烧法	岛津TOC-L CPH CN 200 TOC
	NH₃-N	纳氏试剂法	德国Cleverchem380
	油类、石油类	红外分光光度法	华夏科创OIL-480
体系稳定性	pH	玻璃电极法	梅特勒-托利多FE-28
	电导率	电导仪法	梅特勒-托利多FE-28
	浊度	散射光法	哈希2100Q
	SS	重量法
	Zeta电位	电泳光散射法	英国 Zetasizer Nano Z
	粒径分布、PDI	激光静态散射	英国 Zetasizer Nano Z
污染组成	芳香性污染物	3D-EEM	日历F-7000光谱仪
	芳香性污染物	UV-Vis	岛津UVmini-1280
	弱极性污染物	GC-MS	安捷伦7890B-5977B
	强极性污染物	FT-ICR MS	德国Bruker ESI FT-ICR MS
生物毒性	急性生物毒性	发光细菌法	英国Modern Water Microtox LX
	活性污泥毒性	OUR抑制率法	梅特勒-托利多FE-28溶氧测定仪
	活性污泥毒性	DHA抑制率法	岛津UVmini-1280

污水类型	项目	COD	SCOD	DOC	BOD₅	SBOD₅	油类	石油类	NH₃-N	TDN
清洗污水	质量浓度/（mg·L^-1）	6 880	3 021	1 178	1 942	679	1 179	807	53.2	102
清洗污水	RSD/%	4.12	3.65	2.24	6.23	6.12	5.34	3.12	4.21	2.87
清洗-钝化混合污水	质量浓度/（mg·L^-1）	16 320	11 425	4 352	4 412	2 867	252	246	466	643
清洗-钝化混合污水	RSD/%	7.45	6.32	2.52	7.01	5.32	5.01	2.98	3.77	1.90

污水类型	项目	COD	SCOD	DOC	BOD₅	SBOD₅	油类	石油类	NH₃-N	TDN
清洗污水	质量浓度/（mg·L^-1）	6 880	3 021	1 178	1 942	679	1 179	807	53.2	102
清洗污水	RSD/%	4.12	3.65	2.24	6.23	6.12	5.34	3.12	4.21	2.87
清洗-钝化混合污水	质量浓度/（mg·L^-1）	16 320	11 425	4 352	4 412	2 867	252	246	466	643
清洗-钝化混合污水	RSD/%	7.45	6.32	2.52	7.01	5.32	5.01	2.98	3.77	1.90

污水类型	项目	pH	电导率	SS	浊度	Zeta 电位	界面张力
清洗污水	数值	7.40	932	1 013	712	-47.2	27.6
清洗污水	RSD/%	0.98	1.34	7.21	3.87	4.54	3.12
清洗-钝化混合污水	数值	10.3	5 619	4 413	1 203	-24.7	39.6
清洗-钝化混合污水	RSD/%	0.87	2.01	6.11	3.42	8.32	2.31

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