大連石化污水場二期技術特點和運行效果
摘要：大連石化污水場二期整體引進美國地球工程公司的工藝包，核心工藝單元設備選型全部采用進口，設計污水處理量為1000m3/h，總投資1.3 億元。預處理單元采用的是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%， 出水水質達到排放標準。對于工藝設計存在的問題，大部分已采取解決方法，尚未解決的也在進一步調整中。
關鍵詞：污水場二期,氣浮,生化,厭氧選種,絮凝導流分離,三級澄清
1 前言
大連石化污水處理場二期是大連石化公司 2000×104t/a 加工高含硫原油改擴建項目的“三同時”系統配套工程，整體引進美國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。經過4 個多月的運行調試和工藝調整， 于2008 年12 月下旬達到設計要求，符合GB 8978—1996 《國家污水綜合排放標準》一級和DB 21/59—1989《遼寧省沿海地區污水直排海域標準》一級的雙重指標。
2 設計參數
2.1 污水處理量
污水場二期設計污水處理量為1000m3/h，分為 A、B 兩個平行的處理系列，處理量均為500m3/h。A 系列處理含鹽污水， 出水達標排放；B 系列處理非含鹽污水，出水預留作回用處理。
2.2 主要構筑物和處理設施的設計參數
2.2.1 除油單元
采用API 隔油池， 有效容積1000m3 (45m×8m× 2.8m)，設計停留時間2h，水平流速0.75m/min。處理自流進入污水場的含鹽污水(400~500m3/h)，隔油后提升進入調節罐。
2.2.2 均質調節單元
共設3 臺調節罐，直徑準24m，有效水深23m，有效容積10000m3，采用穿孔管供風攪拌。兩臺用于 A 系列，一臺用于B 系列；停留時間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，停留時間24min。溶氣系統： 單系列回流溶氣水量50m3/h， 溶氣量 30m3/h ( 標準)， 溶氣壓力0.4~0.6MPa， 溶氣罐體積 2m3， 停留時間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)， 缺氧區有效容積2400m3 ( 包含一個 200m3 的厭氧區)，好氧區有效容積7200m3， 未設計硝化液回流前的脫氣區。停留時間19.2h，變頻鼓風機供風量6000m3，共2 臺，微孔曝氣器2400 個， 氣水比24∶1。單系列二沉池直徑準35m， 有效水深 4.0m，有效容積3846.5m3，停留時間7.7h，表面負荷 0.52m3/m2·h。
2.2.5 深度處理單元
單系列三級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，停留時間24min。
2.2.6 污泥處理單元
污泥混合池容積160m3，停留時間24h。原泥脫水處理能力20m3/h，脫水后泥餅含水率80%， 泥餅產量5.2t/d，系統每日運行時間16h。
2.3 原則流程
污水場二期原則流程如圖1 所示。
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3 工藝技術特點
3.1 技術特點
① 采用美國地球工程公司領先水平的處理技術和整體工藝包設計，以“隔油、浮選、A/O 生化”為主線的多功能、全綜合處理技術，二級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施，保證了工藝過程的完整性、穩定性和可靠性。
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， 設計運行費2.00 元/t 污水，具有最大的性價比。
③ 工藝運行全過程采用PLC(可編程邏輯控制器)系統，所有控制點自動進行監控操作，自動進行工況顯示、參數記錄、上下限報警、連鎖平衡調整和系統緊急停車保護。
3.2 工藝特點
3.2.1 原水隔油和均質工藝特點
① API 隔油系統采用進口尼龍鏈條式刮油刮泥機，強度高、耐腐蝕；采用定時自動轉動式撇油管和撇油井液位控制提升泵，自動化程度高。
② API 出水提升泵采用低轉速、低揚程、寬流道的臥式離心泵，避免了含油污水的二次乳化。
③ 設置三臺10000m3 均質調節罐， 最大程度地解決原水負荷沖擊；采用穿孔管曝氣攪拌，水質調合均勻，并且能起到預曝氣吹脫揮發性污染物質 (游離分子態的H2S、NH3 和揮發酚等)的作用。
3.2.2 浮選工藝特點
浮選工藝由波紋板隔油池、凝聚反應池、絮凝反應池和溶氣氣浮池組成，工藝屬于傳統型，但是溶氣設備和釋放設備溶入國際最近技術，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。缺點是針型閥易堵塞，但設計考慮了在線調節清洗措施。這兩項工藝借鑒了美國凈水處理工藝的核心技術。
浮選單元控制系統采用PLC 整體聯鎖，通過溶氣罐液位、溶氣水回流量、溶氣壓力、壓縮空氣量等參數信號的自動測量和調整， 達到系統平衡和穩定。工藝效果遠遠優于國內常規人工操作控制。油含量平均去除率達到95%以上，懸浮物平均去除率達到85%以上[1]。
3.2.3 生化系統工藝特點
生化工藝采用A/O 生化法，用于去除污水中膠體狀態和溶解狀態的污染物質。其主要作用是在原有完全混合式活性污泥法氧化有機碳化物和氨氮的基礎上，增加反硝化去除總氮的功能；同時，硝酸鹽濃度的降低更有利于氧化段對氨氮硝化反應的進程。A/O 入口設計了一個200m3 的厭氧選種池，將回流污泥與進水混合，在厭氧環境下發揮菌膠團主導微生物吸附性能的特性，抑制絲狀菌，對優勢菌群起到選種作用[2]。
污水場二期的生化單元(包括A/O 池和二沉池) 設計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、有機物比例高的實際情況， 采用低處理負荷的條件，A/O 池達到延遲氧化的污泥負荷范圍(0.1kgBOD/kgMLSS·d)，二沉池水力負荷0.52m3/m2·h (低于國家2002 年新版《煉油廠污水處理設計規范》的最低限度0.6m3/ m2·h)，既降低了剩余污泥產量，也提高了系統抗負荷沖擊的能力，處理效果更加穩定可靠，運行調節也更加靈活。
二沉池采用中心進水，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水區增加了一個內徑準4m、水下縱深2m 的泥水絮凝分離導流筒。當A/O 池的泥水混合液進入二沉池后，在導流筒形成的絮凝區內，水力動能被消解，水中的剪力降低，污泥絮體發生絮凝反應形成較大的礬花后再進入澄清區進行泥水分離，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
深度處理是近年來國際工業污水處理新增的技術手段，是在傳統二級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， 一般是將給水處理工藝的一部分應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。
污水場二期的深度處理仍采用與預處理單元相同的DAF 技術。原因是二沉池出水水質較好，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
污泥處理工藝采用目前國際先進的離心脫水法。該工藝比較適合于有機物含量高的煉油污水場產生的“三泥”處理，處理后的泥餅含水率低，系統自動化程度高，操作環境好。
污泥脫水設備選用了安德里咨臥式螺旋傾析卸料離心機。該設備材質規格高、機械性能好，轉鼓直徑準620mm，轉速最高可達4000r/min，離心力強，處理量大，固液分離效果好。目前國產設備的材質和機械性能尚不能承受如此高的離心力，轉鼓直徑最大只能達到200mm，轉速最高2000r/min。
污泥處理系統采用連鎖控制，自動操作， 自控系統能夠根據原料污泥的進量變化、原料污泥的含固量變化、固體分離量以及產生離心力的大小，自動對離心機進行力矩和差速的調整， 保證產生的泥餅不在設備內積累，并能夠實現95%以上的固體回收率，比國內同類設備高20%以上；脫水后泥餅含水率降到70%~80%[4]。
4 設備選型特點和儀表控制系統特點
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、強度高、密封好等優勢。隔油池、氣浮池的排泥閥采用氣動球閥，密封面大，可以防止因閥門關閉不嚴造成污水進入污泥系統現象的發生。
4.2 生化單元工藝設備
生化單元是污水場的核心工藝單元，設備選型全部采用進口， 包括瑞典飛力公司的潛水推進器、潛水式混合液回流泵， 德國西派克公司的螺桿泵，美國修斯頓工業區的鼓風機等，這些設備機械性能優秀，對工藝效果起到至關重要的作用。另外，地球工程公司選購的進口微孔曝氣器耐腐蝕、防堵塞，溶氧轉移率高達40%以上，比國內同類產品效率提高50%以上。
4.3 刮油(泥)機和驅動橋
污水場二期構筑物共包括刮泥機6 臺，驅動橋 4 臺，分別設置于API 隔油池、DAF 氣浮池、二沉池和三級澄清池內，設備是地球工程公司設計、在國內加工定制的。目前，這些設備運行穩定，工藝效果顯著，且都安裝了過扭力矩報警和緊急停車的安全保護設施。
二沉池驅動橋在安裝的過程中，使用了池底面吻合和二次灌漿的技術，在國內尚無先例。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 轉動設備
污水場的關鍵工藝部位的轉動設備全部采用進口，包括腐蝕性極強的工藝部位———API 泥渣提升、DAF 溶氣回流水提升； 計量要求嚴格的工藝部位(加藥)使用英國米德羅公司的隔膜計量泵；工藝要求長周期穩定運行的工藝部位(污泥回流)使用德國西派克公司的螺桿泵；機械離心力要求較高的工藝部位(污泥脫水)采用法國安德里茨公司的臥式螺旋傾析卸料離心機。
4.5 儀表控制系統特點
根據污水場總體布局和工藝流程的特點，自控系統采用集中管理、分散控制的PLC 系統，整個自控系統由微機(上位機)系統、可編程控制系統、檢測儀表和控制網絡系統組成。該系統的應用程序能夠對污水處理全過程進行實時監控、操作調節和調度管理。上位機控制軟件采用互交圖形管理系統軟件 (IGSS)，具備數據采集、處理、分析、統計，邏輯程序編制，以及報警、打印、傳輸等完備的系統功能。設備操作有現場操作、PLC 控制和主控微機控制形式，操作控制靈活。
5 工藝運行和處理效果
2009 年實際平均處理污水量為703m3/h， 最大處理水量為780m3/h。
2009 年，污水場二期原水數據統計見表1；DAF 單元運行效果見表2~3；生化處理單元運行效果見表4~6；深度處理單元運行效果見表7 和表8。
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6 工藝設計上存在問題和解決方法
① 存在問題：DAF 池的回流水原設計安裝在出水堰前， 致使池面浮渣沉降會進入溶氣系統，從而堵塞釋放器。解決方法：車間在溶氣罐前入口增加了2 臺籃式過濾器。
② 存在問題：A/O 池硝化液回流(內回流)泵設計在好氧Ⅲ區的前段，是液下推流泵，回流污水溶解氧含量高，且流量不可控，不利于對缺氧區溶解氧和反硝化的控制。解決方法：車間將回流泵電機改為變頻電機， 通過改變電機頻率來調節流量；但是溶解氧量仍然無法控制。
③ 存在問題：原水進行酸堿中和后的3 個pH 值在線儀表凸型取水管設計不合理， 理論上可行，但實際運行中污水不流動，pH 計指示不準確。解決方法：現使用臨時軟管長流水。
④ 存在問題：2008 年8 月，遼寧省新頒布《污水綜合排放標準》DB 21/1627—2008， 該標準較之前的DB 21/59—1989 更為嚴格， 除硫化物質和油含量標準未變外，COD、BOD、懸浮物、揮發酚及總磷標準都有不同程度的提高，超過污水二期設計處理水平。當污水場滿負荷條件運行時，總出水達到新標準有一定難度。解決方法：車間計劃將污水處理場一期、二期工藝進行整合，延長流程和停留時間，進一步提高污水處理深度，以滿足遼寧省新頒布的《污水綜合排放標準》要求。
7 結語
大連石化公司污水處理場二期在成熟的氣浮、生化處理工藝基礎上，溶入了“吸氣射流加壓混合溶氣、厭氧選種、絮凝導流分離和三級澄清深度處理”等國際先進的工藝技術，應用了“針型閥組釋放器、可提升微孔曝氣器、污泥離心分離”等國際先進的工藝設備，大幅度提高了煉油污水處理效率和凈化深度，出水達標排放。
參考文獻：
[1] 雷斌， 鄧超. 大連石化污水氣浮存在的問題與對策[J].中外能源，2010，15(2)：103-105.
[2] 汪大徽，雷樂成.水處理新技術及工程設計[M].北京：化學工業出版社，環境科學與工程出版中心，2002：294.
[3] 高廷耀，顧國維.水污染控制工程下冊(第二版)[M]. 北京： 高等教育出版社，2003：188-191.
[4] 羅輝，胡亨魁， 周才鑫.環保設備設計與應用[M]. 北京： 高等教育出版社，2003：347.
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