大连石化污水场二期技术特点和运行效果
摘要：大连石化污水场二期整体引进美国地球工程公司的工艺包，核心工艺单元设备选型全部采用进口，设计污水处理量为1000m3/h，总投资1.3 亿元。预处理单元采用的是API 隔油池和DAF 气浮池，油含量平均去除率为27.94%，悬浮物平均去除率为61.73%，COD 平均去除率为32.67%； 生化处理单元包括A/O 池和二沉池， 油含量平均去除率为 71.6%，硫化物平均去除率为91.52%，挥发酚平均去除率为99.82%，COD 平均去除率为78.83%，氨氮平均去除率为 94.15%，碱度平均去除率为54.67%；深度处理单元三级澄清池采用溶气气浮工艺，出水油含量为0.63mg/L， 平均去除率为85.94%， 悬浮物含量为4.98mg/L， 平均去除率为85.13%，COD 为44.48mg/L， 平均去除率为42.88%， 出水水质达到排放标准。对于工艺设计存在的问题，大部分已采取解决方法，尚未解决的也在进一步调整中。
关键词：污水场二期,气浮,生化,厌氧选种,絮凝导流分离,三级澄清
1 前言
大连石化污水处理场二期是大连石化公司 2000×104t/a 加工高含硫原油改扩建项目的“三同时”系统配套工程，整体引进美国地球工程公司的工艺包，污水处理能力1000m3/h，总投资1.3 亿元， 2008 年8 月建成投用。经过4 个多月的运行调试和工艺调整， 于2008 年12 月下旬达到设计要求，符合GB 8978—1996 《国家污水综合排放标准》一级和DB 21/59—1989《辽宁省沿海地区污水直排海域标准》一级的双重指标。
2 设计参数
2.1 污水处理量
污水场二期设计污水处理量为1000m3/h，分为 A、B 两个平行的处理系列，处理量均为500m3/h。A 系列处理含盐污水， 出水达标排放；B 系列处理非含盐污水，出水预留作回用处理。
2.2 主要构筑物和处理设施的设计参数
2.2.1 除油单元
采用API 隔油池， 有效容积1000m3 (45m×8m× 2.8m)，设计停留时间2h，水平流速0.75m/min。处理自流进入污水场的含盐污水(400~500m3/h)，隔油后提升进入调节罐。
2.2.2 均质调节单元
共设3 台调节罐，直径准24m，有效水深23m，有效容积10000m3，采用穿孔管供风搅拌。两台用于 A 系列，一台用于B 系列；停留时间12~18h。
2.2.3 浮选单元
两系列DAF 气浮池，采用部分回流加压溶气气浮工艺，单池有效容积200m3(15m×4m×3.3m)，有效水深2.25m，水平流速0.75m/min，停留时间24min。溶气系统： 单系列回流溶气水量50m3/h， 溶气量 30m3/h ( 标准)， 溶气压力0.4~0.6MPa， 溶气罐体积 2m3， 停留时间2.4min， 溶气罐液位0.4~0.9m， 气水比60%。
2.2.4 生化单元
单系列A/O 生化池有效容积9600m3 (80m × 20m ×6.0m)， 缺氧区有效容积2400m3 ( 包含一个 200m3 的厌氧区)，好氧区有效容积7200m3， 未设计硝化液回流前的脱气区。停留时间19.2h，变频鼓风机供风量6000m3，共2 台，微孔曝气器2400 个， 气水比24∶1。单系列二沉池直径准35m， 有效水深 4.0m，有效容积3846.5m3，停留时间7.7h，表面负荷 0.52m3/m2·h。
2.2.5 深度处理单元
单系列三级澄清池采用溶气气浮工艺，有效容积200m3 (15m×4m×3.3m)， 有效水深2.25m， 水平流速0.75m/min，停留时间24min。
2.2.6 污泥处理单元
污泥混合池容积160m3，停留时间24h。原泥脱水处理能力20m3/h，脱水后泥饼含水率80%， 泥饼产量5.2t/d，系统每日运行时间16h。
2.3 原则流程
污水场二期原则流程如图1 所示。
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3 工艺技术特点
3.1 技术特点
① 采用美国地球工程公司领先水平的处理技术和整体工艺包设计，以“隔油、浮选、A/O 生化”为主线的多功能、全综合处理技术，二级处理后增加了高效絮凝气浮法的深度处理和离心脱水法的“三泥”处理等完善的后处理设施，保证了工艺过程的完整性、稳定性和可靠性。
② 整体布局采用炼油装置化格局模式， 占地仅2.5×104m2， 投资1.3 亿元， 设计运行费2.00 元/t 污水，具有最大的性价比。
③ 工艺运行全过程采用PLC(可编程逻辑控制器)系统，所有控制点自动进行监控操作，自动进行工况显示、参数记录、上下限报警、连锁平衡调整和系统紧急停车保护。
3.2 工艺特点
3.2.1 原水隔油和均质工艺特点
① API 隔油系统采用进口尼龙链条式刮油刮泥机，强度高、耐腐蚀；采用定时自动转动式撇油管和撇油井液位控制提升泵，自动化程度高。
② API 出水提升泵采用低转速、低扬程、宽流道的卧式离心泵，避免了含油污水的二次乳化。
③ 设置三台10000m3 均质调节罐， 最大程度地解决原水负荷冲击；采用穿孔管曝气搅拌，水质调合均匀，并且能起到预曝气吹脱挥发性污染物质 (游离分子态的H2S、NH3 和挥发酚等)的作用。
3.2.2 浮选工艺特点
浮选工艺由波纹板隔油池、凝聚反应池、絮凝反应池和溶气气浮池组成，工艺属于传统型，但是溶气设备和释放设备溶入国际最近技术，采用了吸气射流加压混合溶气方式，溶气量大；采用针型阀组释放器， 气泡粒径小( 小于30μm)， 比表面积大，絮体气浮效果好。缺点是针型阀易堵塞，但设计考虑了在线调节清洗措施。这两项工艺借鉴了美国净水处理工艺的核心技术。
浮选单元控制系统采用PLC 整体联锁，通过溶气罐液位、溶气水回流量、溶气压力、压缩空气量等参数信号的自动测量和调整， 达到系统平衡和稳定。工艺效果远远优于国内常规人工操作控制。油含量平均去除率达到95%以上，悬浮物平均去除率达到85%以上[1]。
3.2.3 生化系统工艺特点
生化工艺采用A/O 生化法，用于去除污水中胶体状态和溶解状态的污染物质。其主要作用是在原有完全混合式活性污泥法氧化有机碳化物和氨氮的基础上，增加反硝化去除总氮的功能；同时，硝酸盐浓度的降低更有利于氧化段对氨氮硝化反应的进程。A/O 入口设计了一个200m3 的厌氧选种池，将回流污泥与进水混合，在厌氧环境下发挥菌胶团主导微生物吸附性能的特性，抑制丝状菌，对优势菌群起到选种作用[2]。
污水场二期的生化单元(包括A/O 池和二沉池) 设计又充分考虑了大连石化处理海淡混合污水(高含盐量)以及炼厂污水难生物降解、有机物比例高的实际情况， 采用低处理负荷的条件，A/O 池达到延迟氧化的污泥负荷范围(0.1kgBOD/kgMLSS·d)，二沉池水力负荷0.52m3/m2·h (低于国家2002 年新版《炼油厂污水处理设计规范》的最低限度0.6m3/ m2·h)，既降低了剩余污泥产量，也提高了系统抗负荷冲击的能力，处理效果更加稳定可靠，运行调节也更加灵活。
二沉池采用中心进水，周边出水的辐流式生物絮凝沉降池，与一般二沉池的不同之处是在中心进水区增加了一个内径准4m、水下纵深2m 的泥水絮凝分离导流筒。当A/O 池的泥水混合液进入二沉池后，在导流筒形成的絮凝区内，水力动能被消解，水中的剪力降低，污泥絮体发生絮凝反应形成较大的矾花后再进入澄清区进行泥水分离，污泥悬浮物的沉降效果显著提高[3]。
3.2.4 深度处理工艺特点
深度处理是近年来国际工业污水处理新增的技术手段，是在传统二级污水处理出水后再增加的一条工艺处理路线，主要目的是去除污水中的不可降解COD 和剩余悬浮物质， 一般是将给水处理工艺的一部分应用到污水处理工艺的末端。常用的深度处理手段有气浮澄清和深层过滤。
污水场二期的深度处理仍采用与预处理单元相同的DAF 技术。原因是二沉池出水水质较好，更适合采用地球工程公司的微气泡气浮(原来采用净水处理工艺)，回流水溶气量大、气泡粒径小， 外观呈乳白色。
3.2.5 污泥处理工艺特点
污泥处理工艺采用目前国际先进的离心脱水法。该工艺比较适合于有机物含量高的炼油污水场产生的“三泥”处理，处理后的泥饼含水率低，系统自动化程度高，操作环境好。
污泥脱水设备选用了安德里咨卧式螺旋倾析卸料离心机。该设备材质规格高、机械性能好，转鼓直径准620mm，转速最高可达4000r/min，离心力强，处理量大，固液分离效果好。目前国产设备的材质和机械性能尚不能承受如此高的离心力，转鼓直径最大只能达到200mm，转速最高2000r/min。
污泥处理系统采用连锁控制，自动操作， 自控系统能够根据原料污泥的进量变化、原料污泥的含固量变化、固体分离量以及产生离心力的大小，自动对离心机进行力矩和差速的调整， 保证产生的泥饼不在设备内积累，并能够实现95%以上的固体回收率，比国内同类设备高20%以上；脱水后泥饼含水率降到70%~80%[4]。
4 设备选型特点和仪表控制系统特点
4.1 工艺阀门
工艺流程路线上的阀门全部采用聚氟橡胶包套的契式闸板阀门，具有耐腐蚀、强度高、密封好等优势。隔油池、气浮池的排泥阀采用气动球阀，密封面大，可以防止因阀门关闭不严造成污水进入污泥系统现象的发生。
4.2 生化单元工艺设备
生化单元是污水场的核心工艺单元，设备选型全部采用进口， 包括瑞典飞力公司的潜水推进器、潜水式混合液回流泵， 德国西派克公司的螺杆泵，美国修斯顿工业区的鼓风机等，这些设备机械性能优秀，对工艺效果起到至关重要的作用。另外，地球工程公司选购的进口微孔曝气器耐腐蚀、防堵塞，溶氧转移率高达40%以上，比国内同类产品效率提高50%以上。
4.3 刮油(泥)机和驱动桥
污水场二期构筑物共包括刮泥机6 台，驱动桥 4 台，分别设置于API 隔油池、DAF 气浮池、二沉池和三级澄清池内，设备是地球工程公司设计、在国内加工定制的。目前，这些设备运行稳定，工艺效果显著，且都安装了过扭力矩报警和紧急停车的安全保护设施。
二沉池驱动桥在安装的过程中，使用了池底面吻合和二次灌浆的技术，在国内尚无先例。池底与刮泥板的吻合度均匀、贴靠，底泥被全部推赶和回收，不存在死角和厌氧。
4.4 转动设备
污水场的关键工艺部位的转动设备全部采用进口，包括腐蚀性极强的工艺部位———API 泥渣提升、DAF 溶气回流水提升； 计量要求严格的工艺部位(加药)使用英国米德罗公司的隔膜计量泵；工艺要求长周期稳定运行的工艺部位(污泥回流)使用德国西派克公司的螺杆泵；机械离心力要求较高的工艺部位(污泥脱水)采用法国安德里茨公司的卧式螺旋倾析卸料离心机。
4.5 仪表控制系统特点
根据污水场总体布局和工艺流程的特点，自控系统采用集中管理、分散控制的PLC 系统，整个自控系统由微机(上位机)系统、可编程控制系统、检测仪表和控制网络系统组成。该系统的应用程序能够对污水处理全过程进行实时监控、操作调节和调度管理。上位机控制软件采用互交图形管理系统软件 (IGSS)，具备数据采集、处理、分析、统计，逻辑程序编制，以及报警、打印、传输等完备的系统功能。设备操作有现场操作、PLC 控制和主控微机控制形式，操作控制灵活。
5 工艺运行和处理效果
2009 年实际平均处理污水量为703m3/h， 最大处理水量为780m3/h。
2009 年，污水场二期原水数据统计见表1；DAF 单元运行效果见表2~3；生化处理单元运行效果见表4~6；深度处理单元运行效果见表7 和表8。
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6 工艺设计上存在问题和解决方法
① 存在问题：DAF 池的回流水原设计安装在出水堰前， 致使池面浮渣沉降会进入溶气系统，从而堵塞释放器。解决方法：车间在溶气罐前入口增加了2 台篮式过滤器。
② 存在问题：A/O 池硝化液回流(内回流)泵设计在好氧Ⅲ区的前段，是液下推流泵，回流污水溶解氧含量高，且流量不可控，不利于对缺氧区溶解氧和反硝化的控制。解决方法：车间将回流泵电机改为变频电机， 通过改变电机频率来调节流量；但是溶解氧量仍然无法控制。
③ 存在问题：原水进行酸碱中和后的3 个pH 值在线仪表凸型取水管设计不合理， 理论上可行，但实际运行中污水不流动，pH 计指示不准确。解决方法：现使用临时软管长流水。
④ 存在问题：2008 年8 月，辽宁省新颁布《污水综合排放标准》DB 21/1627—2008， 该标准较之前的DB 21/59—1989 更为严格， 除硫化物质和油含量标准未变外，COD、BOD、悬浮物、挥发酚及总磷标准都有不同程度的提高，超过污水二期设计处理水平。当污水场满负荷条件运行时，总出水达到新标准有一定难度。解决方法：车间计划将污水处理场一期、二期工艺进行整合，延长流程和停留时间，进一步提高污水处理深度，以满足辽宁省新颁布的《污水综合排放标准》要求。
7 结语
大连石化公司污水处理场二期在成熟的气浮、生化处理工艺基础上，溶入了“吸气射流加压混合溶气、厌氧选种、絮凝导流分离和三级澄清深度处理”等国际先进的工艺技术，应用了“针型阀组释放器、可提升微孔曝气器、污泥离心分离”等国际先进的工艺设备，大幅度提高了炼油污水处理效率和净化深度，出水达标排放。
参考文献：
[1] 雷斌， 邓超. 大连石化污水气浮存在的问题与对策[J].中外能源，2010，15(2)：103-105.
[2] 汪大徽，雷乐成.水处理新技术及工程设计[M].北京：化学工业出版社，环境科学与工程出版中心，2002：294.
[3] 高廷耀，顾国维.水污染控制工程下册(第二版)[M]. 北京： 高等教育出版社，2003：188-191.
[4] 罗辉，胡亨魁， 周才鑫.环保设备设计与应用[M]. 北京： 高等教育出版社，2003：347.
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