工业复杂污水综合处理技术

　　面对日益严峻的水资源短缺问题，积极探索新途径以获取足够的淡水资源，跨流域调水、海水淡化、污水回用和雨水蓄用是目前普遍受到重视的开源措施，它们在一定程度上都能缓解水资源供需矛盾，然而污水回用经常被作为首选方案，很重要的原因在于水源就近可得，水量稳定，不会发生与邻相争，不受气候的影响。因此进行污水回用的研究有着更重要的意义。

　　一、污水处理技术研究

　　普光天然气净化厂污水处理场于2009年11月28日正式投运，设计处理规模720m3/d，设有两座3000m3污水调节罐(分别存储检修污水和初期雨水)、两座2000m3污水调节罐两座SBR反应池、两座流砂过滤器。采用序批式活性污泥工艺处理污水，调节罐及SBR池排放污泥经污泥池集中收集后定期加药处理外运，主要工艺流程见图1。

　　1.1 复杂污水存储技术

　　针对生产装置检修污水排放集中、水量大的特点，开展复杂污水存储技术研究。为解决上游复杂污水排放相对集中、水量大的难题，开展技术研究，使污水存储能力得到进一步增强。

　　主要工艺：在原有污水储罐基础上，并联式增加两个污水储罐，新增两台污水循环泵，配套管线连接原有及新建储罐，使各储罐既能独立使用，又能联合使用。储罐采用“涂层+阴极保护”联合防腐，其中：防腐涂层，罐内采用玻璃鳞片长效防腐涂层;罐外防腐采用丙烯酸复合涂层;罐底边缘板采用金属面涂刷矿脂，边缘板和基座间缝隙用特性胶泥填入。阴极保护采用牺牲阳极法，牺牲阳极采用镁合金牺牲阳极。保护电流密度取5mA/m2，每个罐3支阳极一组，共8组，合计24支，见图2。

　　主要特点：

　　1)污水存储选择方式更加丰富，可以根据污水来源选择不同储罐;

　　2)储罐内底部都增加了空气盘管，实现罐内曝气，提升污水预处理能力;

　　3)各储罐之间增加连通管线，实现污水在储罐之间灵活调整转运;

　　4)防腐涂层不易脱落，阴极保护投资少，维护费用低。

　　1.2 污水预处理技术

　　针对检修污水水质复杂(含多种化学药剂以及油类物质等)、指标(硫化物、COD、氨氮、悬浮物等含量)超标、超过现有SBR池工艺处理要求的特点，开展污水预处理技术研究。

　　为减轻SBR池处理负担，在SBR池前选用一座涡凹气浮装置，见图3，可根据污水来水水质，对污水进行预处理，减小SBR池处理难度。

　　主要工艺：含油脂和悬浮物的污水进入混凝反应槽，通过加注混凝剂(PAC)后，采取“三级槽箱+两级搅拌”模式，加大混流，增强油脂和悬浮物混凝效果;进入气浮机后，采用“连续鼓泡+精确刮渣”方式，达到污水有效处理、悬浮物快速分离效果，工艺流程见图4。

　　主要特点：

　　1)PAC药剂加注精确计量，可根据来水水质情况及时调整;

　　2)连续曝气除悬浮物效率高，通过底部回流管实现污水循环曝气，增加停留时间，脱除率达到80%以上;

　　3)刮渣排泥实现全自动化，通过链式传送设备将浮渣推入螺旋输送机，到达固液分离;

　　4)投运方式灵活，可根据上游污水水质，选择全部过滤、旁滤等方式，组织生产运行。

　　1.3 污水回收利用技术

　　污水经SBR池处理后，再经流砂过滤器等后续处理工艺，每天外排水量约720m3，外排水量大，未有效利用。针对上述特点，开展污水回收利用技术研究。

　　根据目前工艺，污水处理合格后直接外排。结合工厂实际，回用水可用于循环冷却水补水、杂用水(硫磺传送带及场地冲洗、绿化、厕所冲洗)。考虑管沟开挖难度、投资大小等因素，选择回用水作为循环冷却水补水。经过污水处理场后出水总磷、总铁等含量偏高，因此，需经再次处理后，才能减低循环水水质指标。

　　主要工艺：

　　1)除磷工艺确定：污水除磷主要有生物除磷和化学除磷两大类。生物除磷是利用好氧微生物，在污水中以磷作为营养物质，进行新陈代谢、生长繁殖，消化水中大量的磷并以聚磷酸盐的形式贮藏在菌体内，从而形成高磷污泥，通过污泥系统排出，以达到除磷的目的。但在缺氧条件下菌体会重新将磷释放在水中造成二次污染。

　　化学除磷主要是通过化学沉析过程完成的。通过向污水中投加药剂，与污水中溶解性的盐类发生沉析反应和化学絮凝作用，反应生成颗粒状、非溶解性的物质。

　　由于生物除磷工艺目前还不能保证稳定达到出水要求，针对净化厂污水水质现状和循环水含磷要求，选择化学除磷方法。除磷工艺流程见图5。主要特点：采用化学除磷方法，适用于处理量大，含磷量高的污水处理。

　　根据污水化验结果pH值为6～7，除磷采用投加聚合氯化铝(PAC)，其主要反应如下：

　　2)除铁除锰工艺：除铁除锰常见工艺包括锰沸石法、高锰酸钾氧化法、过滤法和曝气直接氧化法。

　　对比各类工艺方法，其中锰沸石法和高锰酸钾氧化法工艺较复杂，过滤法需布水装置和集水装置，投资较大，而曝气直接氧化法结构简单、造价低、能耗小且能满足循环水水质。

　　确定采用曝气氧化法除铁除锰工艺，利用锰砂催化、吸附、过滤的除铁除锰原理，曝气装置将空气中的氧气溶于水中，进而将水中Fe2+和Mn2+氧化成不溶于水的Fe3+和MnO2，再结合天然锰砂的催化、吸附、过滤将水中铁锰离子去除。

　　曝气氧化法除铁除锰工艺反应方程式如下：

　　3)回用水杀菌方案确定：污水处理场原监护池出水细菌含量在10万个/mL以上，杀菌效果的好坏直接影响回用水的水质，以及对装置、设备和管道的结垢和腐蚀有很大的影响，需进行杀菌处理满足循环水指标。根据污水处理场流程，分别从污水提升池和监护池取样选择氧化性和非氧化性杀菌剂。

　　1.4 泥水分离技术

　　现有污水处理场两座储罐(有机污泥)、两座SBR池的污泥(生化污泥)，定期排入污泥收集池，再进行加药处理后外运，每年需要大量专项资金用于污泥处置和外运。针对上述实际，开展泥水分离技术研究。

　　主要工艺：混有絮凝剂的污泥进入卧式螺旋沉降离心机后，随着离心机的高速运转，污泥分布到外层，在螺杆推动下排出离心机，污泥中的水分布在内层，通过溢流堰流出离心机，实现了固-液分离。目前，通行的方法有离心式、压滤式。泥水分离工艺见图6。

　　主要特点：选用离心式设备，空间小，安装调试简单，适用于各种污泥脱水，可连续运行且不会引起堵塞，耗电低，药剂投加量少。

　　按照污泥效益计算：每年减少外运污泥约200t，外运污泥单价1000元/t，离心机耗电费3500元/a，药剂费用4800元/a。每天约节约费用：200×1000-(3500+4800)=191700元。

　　二、结论

　　1)优化污水存储方案，提升存储空间，解决了净化厂检修污水排放集中、排放量大的难题。

　　2)针对净化厂检修污水水质复杂、指标超标等现状，组合PAC药剂加注+连续曝气污水预处理工艺技术，最大程度上降低了SBR池处理负担。

　　3)针对达标水排放量大的问题，采用化学除磷工艺和曝气氧化法除铁除锰工艺，使外排水满足循环冷却水补水水质要求，实现了外排水的有效回收利用。

　　4)开展泥水分离技术研究，实现了泥水高效分离，极大降低了污泥处置和运输费用。(来源：中国石化中原油田分公司天然气处理厂;中国石化中原油田普光分公司)