大連石化污水場(chǎng)二期技術(shù)特點(diǎn)和運(yùn)行效果
摘要：大連石化污水場(chǎng)二期整體引進(jìn)美國(guó)地球工程公司的工藝包，核心工藝單元設(shè)備選型全部采用進(jìn)口，設(shè)計(jì)污水處理量為1000m3/h，總投資1.3 億元。預(yù)處理單元采用的是API 隔油池和DAF 氣浮池，油含量平均去除率為27.94%，懸浮物平均去除率為61.73%，COD 平均去除率為32.67%； 生化處理單元包括A/O 池和二沉池， 油含量平均去除率為 71.6%，硫化物平均去除率為91.52%，揮發(fā)酚平均去除率為99.82%，COD 平均去除率為78.83%，氨氮平均去除率為 94.15%，堿度平均去除率為54.67%；深度處理單元三級(jí)澄清池采用溶氣氣浮工藝，出水油含量為0.63mg/L， 平均去除率為85.94%， 懸浮物含量為4.98mg/L， 平均去除率為85.13%，COD 為44.48mg/L， 平均去除率為42.88%， 出水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于工藝設(shè)計(jì)存在的問題，大部分已采取解決方法，尚未解決的也在進(jìn)一步調(diào)整中。
關(guān)鍵詞：污水場(chǎng)二期,氣浮,生化,厭氧選種,絮凝導(dǎo)流分離,三級(jí)澄清
1 前言
大連石化污水處理場(chǎng)二期是大連石化公司 2000×104t/a 加工高含硫原油改擴(kuò)建項(xiàng)目的“三同時(shí)”系統(tǒng)配套工程，整體引進(jìn)美國(guó)地球工程公司的工藝包，污水處理能力1000m3/h，總投資1.3 億元， 2008 年8 月建成投用。經(jīng)過4 個(gè)多月的運(yùn)行調(diào)試和工藝調(diào)整， 于2008 年12 月下旬達(dá)到設(shè)計(jì)要求，符合GB 8978—1996 《國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)和DB 21/59—1989《遼寧省沿海地區(qū)污水直排海域標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)的雙重指標(biāo)。
2 設(shè)計(jì)參數(shù)
2.1 污水處理量
污水場(chǎng)二期設(shè)計(jì)污水處理量為1000m3/h，分為 A、B 兩個(gè)平行的處理系列，處理量均為500m3/h。A 系列處理含鹽污水， 出水達(dá)標(biāo)排放；B 系列處理非含鹽污水，出水預(yù)留作回用處理。
2.2 主要構(gòu)筑物和處理設(shè)施的設(shè)計(jì)參數(shù)
2.2.1 除油單元
采用API 隔油池， 有效容積1000m3 (45m×8m× 2.8m)，設(shè)計(jì)停留時(shí)間2h，水平流速0.75m/min。處理自流進(jìn)入污水場(chǎng)的含鹽污水(400~500m3/h)，隔油后提升進(jìn)入調(diào)節(jié)罐。
2.2.2 均質(zhì)調(diào)節(jié)單元
共設(shè)3 臺(tái)調(diào)節(jié)罐，直徑準(zhǔn)24m，有效水深23m，有效容積10000m3，采用穿孔管供風(fēng)攪拌。兩臺(tái)用于 A 系列，一臺(tái)用于B 系列；停留時(shí)間12~18h。
2.2.3 浮選單元
兩系列DAF 氣浮池，采用部分回流加壓溶氣氣浮工藝，單池有效容積200m3(15m×4m×3.3m)，有效水深2.25m，水平流速0.75m/min，停留時(shí)間24min。溶氣系統(tǒng)： 單系列回流溶氣水量50m3/h， 溶氣量 30m3/h ( 標(biāo)準(zhǔn))， 溶氣壓力0.4~0.6MPa， 溶氣罐體積 2m3， 停留時(shí)間2.4min， 溶氣罐液位0.4~0.9m， 氣水比60%。
2.2.4 生化單元
單系列A/O 生化池有效容積9600m3 (80m × 20m ×6.0m)， 缺氧區(qū)有效容積2400m3 ( 包含一個(gè) 200m3 的厭氧區(qū))，好氧區(qū)有效容積7200m3， 未設(shè)計(jì)硝化液回流前的脫氣區(qū)。停留時(shí)間19.2h，變頻鼓風(fēng)機(jī)供風(fēng)量6000m3，共2 臺(tái)，微孔曝氣器2400 個(gè)， 氣水比24∶1。單系列二沉池直徑準(zhǔn)35m， 有效水深 4.0m，有效容積3846.5m3，停留時(shí)間7.7h，表面負(fù)荷 0.52m3/m2·h。
2.2.5 深度處理單元
單系列三級(jí)澄清池采用溶氣氣浮工藝，有效容積200m3 (15m×4m×3.3m)， 有效水深2.25m， 水平流速0.75m/min，停留時(shí)間24min。
2.2.6 污泥處理單元
污泥混合池容積160m3，停留時(shí)間24h。原泥脫水處理能力20m3/h，脫水后泥餅含水率80%， 泥餅產(chǎn)量5.2t/d，系統(tǒng)每日運(yùn)行時(shí)間16h。
2.3 原則流程
污水場(chǎng)二期原則流程如圖1 所示。
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3 工藝技術(shù)特點(diǎn)
3.1 技術(shù)特點(diǎn)
① 采用美國(guó)地球工程公司領(lǐng)先水平的處理技術(shù)和整體工藝包設(shè)計(jì)，以“隔油、浮選、A/O 生化”為主線的多功能、全綜合處理技術(shù)，二級(jí)處理后增加了高效絮凝氣浮法的深度處理和離心脫水法的“三泥”處理等完善的后處理設(shè)施，保證了工藝過程的完整性、穩(wěn)定性和可靠性。
② 整體布局采用煉油裝置化格局模式， 占地僅2.5×104m2， 投資1.3 億元， 設(shè)計(jì)運(yùn)行費(fèi)2.00 元/t 污水，具有最大的性價(jià)比。
③ 工藝運(yùn)行全過程采用PLC(可編程邏輯控制器)系統(tǒng)，所有控制點(diǎn)自動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控操作，自動(dòng)進(jìn)行工況顯示、參數(shù)記錄、上下限報(bào)警、連鎖平衡調(diào)整和系統(tǒng)緊急停車保護(hù)。
3.2 工藝特點(diǎn)
3.2.1 原水隔油和均質(zhì)工藝特點(diǎn)
① API 隔油系統(tǒng)采用進(jìn)口尼龍鏈條式刮油刮泥機(jī)，強(qiáng)度高、耐腐蝕；采用定時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)式撇油管和撇油井液位控制提升泵，自動(dòng)化程度高。
② API 出水提升泵采用低轉(zhuǎn)速、低揚(yáng)程、寬流道的臥式離心泵，避免了含油污水的二次乳化。
③ 設(shè)置三臺(tái)10000m3 均質(zhì)調(diào)節(jié)罐， 最大程度地解決原水負(fù)荷沖擊；采用穿孔管曝氣攪拌，水質(zhì)調(diào)合均勻，并且能起到預(yù)曝氣吹脫揮發(fā)性污染物質(zhì) (游離分子態(tài)的H2S、NH3 和揮發(fā)酚等)的作用。
3.2.2 浮選工藝特點(diǎn)
浮選工藝由波紋板隔油池、凝聚反應(yīng)池、絮凝反應(yīng)池和溶氣氣浮池組成，工藝屬于傳統(tǒng)型，但是溶氣設(shè)備和釋放設(shè)備溶入國(guó)際最近技術(shù)，采用了吸氣射流加壓混合溶氣方式，溶氣量大；采用針型閥組釋放器， 氣泡粒徑小( 小于30μm)， 比表面積大，絮體氣浮效果好。缺點(diǎn)是針型閥易堵塞，但設(shè)計(jì)考慮了在線調(diào)節(jié)清洗措施。這兩項(xiàng)工藝借鑒了美國(guó)凈水處理工藝的核心技術(shù)。
浮選單元控制系統(tǒng)采用PLC 整體聯(lián)鎖，通過溶氣罐液位、溶氣水回流量、溶氣壓力、壓縮空氣量等參數(shù)信號(hào)的自動(dòng)測(cè)量和調(diào)整， 達(dá)到系統(tǒng)平衡和穩(wěn)定。工藝效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于國(guó)內(nèi)常規(guī)人工操作控制。油含量平均去除率達(dá)到95%以上，懸浮物平均去除率達(dá)到85%以上[1]。
3.2.3 生化系統(tǒng)工藝特點(diǎn)
生化工藝采用A/O 生化法，用于去除污水中膠體狀態(tài)和溶解狀態(tài)的污染物質(zhì)。其主要作用是在原有完全混合式活性污泥法氧化有機(jī)碳化物和氨氮的基礎(chǔ)上，增加反硝化去除總氮的功能；同時(shí)，硝酸鹽濃度的降低更有利于氧化段對(duì)氨氮硝化反應(yīng)的進(jìn)程。A/O 入口設(shè)計(jì)了一個(gè)200m3 的厭氧選種池，將回流污泥與進(jìn)水混合，在厭氧環(huán)境下發(fā)揮菌膠團(tuán)主導(dǎo)微生物吸附性能的特性，抑制絲狀菌，對(duì)優(yōu)勢(shì)菌群起到選種作用[2]。
污水場(chǎng)二期的生化單元(包括A/O 池和二沉池) 設(shè)計(jì)又充分考慮了大連石化處理海淡混合污水(高含鹽量)以及煉廠污水難生物降解、有機(jī)物比例高的實(shí)際情況， 采用低處理負(fù)荷的條件，A/O 池達(dá)到延遲氧化的污泥負(fù)荷范圍(0.1kgBOD/kgMLSS·d)，二沉池水力負(fù)荷0.52m3/m2·h (低于國(guó)家2002 年新版《煉油廠污水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》的最低限度0.6m3/ m2·h)，既降低了剩余污泥產(chǎn)量，也提高了系統(tǒng)抗負(fù)荷沖擊的能力，處理效果更加穩(wěn)定可靠，運(yùn)行調(diào)節(jié)也更加靈活。
二沉池采用中心進(jìn)水，周邊出水的輻流式生物絮凝沉降池，與一般二沉池的不同之處是在中心進(jìn)水區(qū)增加了一個(gè)內(nèi)徑準(zhǔn)4m、水下縱深2m 的泥水絮凝分離導(dǎo)流筒。當(dāng)A/O 池的泥水混合液進(jìn)入二沉池后，在導(dǎo)流筒形成的絮凝區(qū)內(nèi)，水力動(dòng)能被消解，水中的剪力降低，污泥絮體發(fā)生絮凝反應(yīng)形成較大的礬花后再進(jìn)入澄清區(qū)進(jìn)行泥水分離，污泥懸浮物的沉降效果顯著提高[3]。
3.2.4 深度處理工藝特點(diǎn)
深度處理是近年來國(guó)際工業(yè)污水處理新增的技術(shù)手段，是在傳統(tǒng)二級(jí)污水處理出水后再增加的一條工藝處理路線，主要目的是去除污水中的不可降解COD 和剩余懸浮物質(zhì)， 一般是將給水處理工藝的一部分應(yīng)用到污水處理工藝的末端。常用的深度處理手段有氣浮澄清和深層過濾。
污水場(chǎng)二期的深度處理仍采用與預(yù)處理單元相同的DAF 技術(shù)。原因是二沉池出水水質(zhì)較好，更適合采用地球工程公司的微氣泡氣浮(原來采用凈水處理工藝)，回流水溶氣量大、氣泡粒徑小， 外觀呈乳白色。
3.2.5 污泥處理工藝特點(diǎn)
污泥處理工藝采用目前國(guó)際先進(jìn)的離心脫水法。該工藝比較適合于有機(jī)物含量高的煉油污水場(chǎng)產(chǎn)生的“三泥”處理，處理后的泥餅含水率低，系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，操作環(huán)境好。
污泥脫水設(shè)備選用了安德里咨臥式螺旋傾析卸料離心機(jī)。該設(shè)備材質(zhì)規(guī)格高、機(jī)械性能好，轉(zhuǎn)鼓直徑準(zhǔn)620mm，轉(zhuǎn)速最高可達(dá)4000r/min，離心力強(qiáng)，處理量大，固液分離效果好。目前國(guó)產(chǎn)設(shè)備的材質(zhì)和機(jī)械性能尚不能承受如此高的離心力，轉(zhuǎn)鼓直徑最大只能達(dá)到200mm，轉(zhuǎn)速最高2000r/min。
污泥處理系統(tǒng)采用連鎖控制，自動(dòng)操作， 自控系統(tǒng)能夠根據(jù)原料污泥的進(jìn)量變化、原料污泥的含固量變化、固體分離量以及產(chǎn)生離心力的大小，自動(dòng)對(duì)離心機(jī)進(jìn)行力矩和差速的調(diào)整， 保證產(chǎn)生的泥餅不在設(shè)備內(nèi)積累，并能夠?qū)崿F(xiàn)95%以上的固體回收率，比國(guó)內(nèi)同類設(shè)備高20%以上；脫水后泥餅含水率降到70%~80%[4]。
4 設(shè)備選型特點(diǎn)和儀表控制系統(tǒng)特點(diǎn)
4.1 工藝閥門
工藝流程路線上的閥門全部采用聚氟橡膠包套的契式閘板閥門，具有耐腐蝕、強(qiáng)度高、密封好等優(yōu)勢(shì)。隔油池、氣浮池的排泥閥采用氣動(dòng)球閥，密封面大，可以防止因閥門關(guān)閉不嚴(yán)造成污水進(jìn)入污泥系統(tǒng)現(xiàn)象的發(fā)生。
4.2 生化單元工藝設(shè)備
生化單元是污水場(chǎng)的核心工藝單元，設(shè)備選型全部采用進(jìn)口， 包括瑞典飛力公司的潛水推進(jìn)器、潛水式混合液回流泵， 德國(guó)西派克公司的螺桿泵，美國(guó)修斯頓工業(yè)區(qū)的鼓風(fēng)機(jī)等，這些設(shè)備機(jī)械性能優(yōu)秀，對(duì)工藝效果起到至關(guān)重要的作用。另外，地球工程公司選購(gòu)的進(jìn)口微孔曝氣器耐腐蝕、防堵塞，溶氧轉(zhuǎn)移率高達(dá)40%以上，比國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品效率提高50%以上。
4.3 刮油(泥)機(jī)和驅(qū)動(dòng)橋
污水場(chǎng)二期構(gòu)筑物共包括刮泥機(jī)6 臺(tái)，驅(qū)動(dòng)橋 4 臺(tái)，分別設(shè)置于API 隔油池、DAF 氣浮池、二沉池和三級(jí)澄清池內(nèi)，設(shè)備是地球工程公司設(shè)計(jì)、在國(guó)內(nèi)加工定制的。目前，這些設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，工藝效果顯著，且都安裝了過扭力矩報(bào)警和緊急停車的安全保護(hù)設(shè)施。
二沉池驅(qū)動(dòng)橋在安裝的過程中，使用了池底面吻合和二次灌漿的技術(shù)，在國(guó)內(nèi)尚無先例。池底與刮泥板的吻合度均勻、貼靠，底泥被全部推趕和回收，不存在死角和厭氧。
4.4 轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備
污水場(chǎng)的關(guān)鍵工藝部位的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備全部采用進(jìn)口，包括腐蝕性極強(qiáng)的工藝部位———API 泥渣提升、DAF 溶氣回流水提升； 計(jì)量要求嚴(yán)格的工藝部位(加藥)使用英國(guó)米德羅公司的隔膜計(jì)量泵；工藝要求長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的工藝部位(污泥回流)使用德國(guó)西派克公司的螺桿泵；機(jī)械離心力要求較高的工藝部位(污泥脫水)采用法國(guó)安德里茨公司的臥式螺旋傾析卸料離心機(jī)。
4.5 儀表控制系統(tǒng)特點(diǎn)
根據(jù)污水場(chǎng)總體布局和工藝流程的特點(diǎn)，自控系統(tǒng)采用集中管理、分散控制的PLC 系統(tǒng)，整個(gè)自控系統(tǒng)由微機(jī)(上位機(jī))系統(tǒng)、可編程控制系統(tǒng)、檢測(cè)儀表和控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)的應(yīng)用程序能夠?qū)ξ鬯幚砣^程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、操作調(diào)節(jié)和調(diào)度管理。上位機(jī)控制軟件采用互交圖形管理系統(tǒng)軟件 (IGSS)，具備數(shù)據(jù)采集、處理、分析、統(tǒng)計(jì)，邏輯程序編制，以及報(bào)警、打印、傳輸?shù)韧陚涞南到y(tǒng)功能。設(shè)備操作有現(xiàn)場(chǎng)操作、PLC 控制和主控微機(jī)控制形式，操作控制靈活。
5 工藝運(yùn)行和處理效果
2009 年實(shí)際平均處理污水量為703m3/h， 最大處理水量為780m3/h。
2009 年，污水場(chǎng)二期原水?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表1；DAF 單元運(yùn)行效果見表2~3；生化處理單元運(yùn)行效果見表4~6；深度處理單元運(yùn)行效果見表7 和表8。
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6 工藝設(shè)計(jì)上存在問題和解決方法
① 存在問題：DAF 池的回流水原設(shè)計(jì)安裝在出水堰前， 致使池面浮渣沉降會(huì)進(jìn)入溶氣系統(tǒng)，從而堵塞釋放器。解決方法：車間在溶氣罐前入口增加了2 臺(tái)籃式過濾器。
② 存在問題：A/O 池硝化液回流(內(nèi)回流)泵設(shè)計(jì)在好氧Ⅲ區(qū)的前段，是液下推流泵，回流污水溶解氧含量高，且流量不可控，不利于對(duì)缺氧區(qū)溶解氧和反硝化的控制。解決方法：車間將回流泵電機(jī)改為變頻電機(jī)， 通過改變電機(jī)頻率來調(diào)節(jié)流量；但是溶解氧量仍然無法控制。
③ 存在問題：原水進(jìn)行酸堿中和后的3 個(gè)pH 值在線儀表凸型取水管設(shè)計(jì)不合理， 理論上可行，但實(shí)際運(yùn)行中污水不流動(dòng)，pH 計(jì)指示不準(zhǔn)確。解決方法：現(xiàn)使用臨時(shí)軟管長(zhǎng)流水。
④ 存在問題：2008 年8 月，遼寧省新頒布《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》DB 21/1627—2008， 該標(biāo)準(zhǔn)較之前的DB 21/59—1989 更為嚴(yán)格， 除硫化物質(zhì)和油含量標(biāo)準(zhǔn)未變外，COD、BOD、懸浮物、揮發(fā)酚及總磷標(biāo)準(zhǔn)都有不同程度的提高，超過污水二期設(shè)計(jì)處理水平。當(dāng)污水場(chǎng)滿負(fù)荷條件運(yùn)行時(shí)，總出水達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)有一定難度。解決方法：車間計(jì)劃將污水處理場(chǎng)一期、二期工藝進(jìn)行整合，延長(zhǎng)流程和停留時(shí)間，進(jìn)一步提高污水處理深度，以滿足遼寧省新頒布的《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》要求。
7 結(jié)語
大連石化公司污水處理場(chǎng)二期在成熟的氣浮、生化處理工藝基礎(chǔ)上，溶入了“吸氣射流加壓混合溶氣、厭氧選種、絮凝導(dǎo)流分離和三級(jí)澄清深度處理”等國(guó)際先進(jìn)的工藝技術(shù)，應(yīng)用了“針型閥組釋放器、可提升微孔曝氣器、污泥離心分離”等國(guó)際先進(jìn)的工藝設(shè)備，大幅度提高了煉油污水處理效率和凈化深度，出水達(dá)標(biāo)排放。
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