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摘隨著各類服務性營業網點在各城鎮區域迅速建立,由此產生的各類污水排放也日漸增多,尤其是各類飲食場所的污水,因其含污量大,且在大多情況下排放條件較差,對環境造成的威脅已不容忽視。對這類污水在排放前進行預處理已成為一項較為緊迫的課題。1污水的排放條件與處理方法餐廳污水中的懸浮雜質分為以高分子脂類及其衍生物為主的油類和呈飯菜碎粒、不溶性蛋白、纖維質及淀粉質態的非溶解性有機物兩類。廚房內不同作業點產生的污水有機物濃度有很大的差異。肉食洗滌水和殘菜池內的污水BOD5可達1000mg/L以上,而一般洗菜水的BOD5含量則較低。考慮一個變化周期的水源均和,總體排放BOD5濃度約在200mg/L~300mg/L之間,COD則在300mg/L~500mg/L之間,SS約為500mg/L。而污水的綜合排放標準(GB8978-88)中要求排放水中SS<70mg/L~100mg/L,BOD5<60mg/L~80mg/L,CODCr<100mg/L~150mg/L。
由于上述營業性餐廳的廚房大多布置擁擠,可利用空間極其有限,對污水處理設備的要求極為苛刻。事實上,處理設備占地在0.5m×0.5m以內時尚可接受,達到1m×1m占地時已只限于被較大型和正規的廚房選用,大于這一占地面積的設備則難以適應于這類用戶。由于這一尺寸限制,污水在設備內的停留時間一般不能超過20min。因此,只能尋求某種高效的物理處理法,通過大幅度降低污水中的懸浮有機雜質來降低污水的有機物含量,以達到規定的排放條件。2離心氣浮復合過程理論餐廳污水中的懸浮污染質可根據其物理密度上的明顯區別分為重質微粒和輕質微粒兩類。將溶氣的餐廳污水引入高速旋轉的離心場內。兩類微粒在離心力的作用下,由于其自身的密度差異在半徑方向上異向運動,利用微氣泡的釋放和吸附進一步加劇了輕質微粒表觀密度與液體密度之差異,從而加速了這類微粒的徑向運動速度。在這個系統中,污水同時經歷了離心和氣浮兩個處理過程。在這個復合過程中重質微粒和輕質微粒在離心場作用下的游移速度可分別表示如下:(1)(2)式中ur——重質微粒徑向游移速度,m/min;微粒的游移速度隨其在離心場內的位置變化而改變,因此,分別對最不利粒徑的微粒進行下述積分即可分別得到分離兩類微粒所需的時間:(3)(4)式中tr——分離重質微粒所需時間,min;
要:目前大多數營業性餐廳廚房內布置擁擠,可利用空間極為有限,對污水處理裝置的外形尺寸要求十分苛刻。事實上,污水在設備內的停留時間若超過20min,設備就可能因其尺寸過大而難以被用戶接受。
關鍵詞:餐廳污水預處理氣浮
關鍵詞:城市污水cass工藝工程調試潷水器
casswastewatertreatmentprocessforbeijingspaceflightcenter
abstract:theengineeringsituationandtechnologicalprocessespeciallytheset-upandtrialrunningofbeijingspaceflightcenterwtparepresented.finallysomepersonalviewsonthespecialcharactersofcyclicactivatedsludgesystem(cass)processaredescribedpractically.
0概述
北京航天城污水處理廠是跨世紀國家重點工程的配套設施。該污水處理廠分兩期建設,一期工程于1996年12月破土動工,至1998年4月建成并投入設備調試及試運行,7月29日經北京市環保局驗收后轉入正常運轉。近期排放污水量7200m3/d,遠期14400m3/d。廢水主要包括生活污水、工業廢水'''');">工業廢水和醫院污水,各自所占比例為81.5%、18.0%、0.5%,其污水主要是生活污水,主要污染物包括:有機物、懸浮物和油類等。設計進出水水質及排放標準(北京市綜合廢水排放二級標準)見表1。
表1設計進出水水質及排放標準
項目cod
/mg/lbod5
/mg/lss
/mg/lph礦物油
/mg/l
進水3502502206.5~8.55.8
出水<50<15<306.0~8.5<3
排放標準6020506.0~8.54
1工藝概況
1.1工藝簡介
在大量文獻調研基礎上,通過方案篩選,我們選用周期循環活性污泥法(cyclicactivatedsludgesystem,簡稱cass)。該工藝最早是美國川森維柔廢水處理公司1975年研究成功并推廣應用的廢水處理技術專利。為將該工藝引進、消化,探討適合我國國情的新型污水處理工藝,總裝備部工程設計研究總院環保中心于1994年在實驗室進行了模擬試驗研究,并成功地應用于北京航天城污水處理廠。
1.2工藝流程
污水處理廠高程布置如圖1所示。污水中含有較大顆粒的懸浮物和漂浮物,經過格柵截留,除去上述污染物,防止后續處理構筑物管道、閥門和水泵機組堵塞。污水經集水池用潛污泵抽至沉砂池,在沉砂池中可除去比重較大的無機顆粒,污水經沉砂池后由配水管自流進入cass池進行生物處理,出水達標后,部分用作農田灌溉或池塘補充水,剩余部分排放。
圖1北京航天城污水處理廠高程布置圖(數字的單位為m)
cass池是污水處理廠的核心,它在sbr的基礎上前部設置了生物選擇區,后部安裝了可升降的自動潷水器,曝氣、沉淀、排水均在同一池子內周期性循環進行。生物選擇區和主反應區之間由隔墻隔開,污水由生物選擇區通過隔墻下部進入主反應區,托動水層緩慢上升。整個cass池平面24m×24m,主反應區和預反應區長度分別為19.25m和3.75m,寬度方向分4格,每格可獨立運行,池深5m,有效水深4.5m(污泥區高1.3m,緩沖區高1.7m),活性污泥界面以上最小水深為1.34m,每周期排水比約為1/3,cass反應池構造簡圖示于圖2。
圖2cass反應池構造簡圖
2工程調試和試運行
污水處理廠調試及試運行是污水處理工程建設的重要階段,是檢驗污水處理廠前期設計、施工、安裝等工程質量的重要環節。設備安裝完工后,按單體調試、局部聯合調試和系統聯合試運轉三個步驟進行。污泥的培養馴化采用接種培養法,具體是在cass池中加入其它污水處理廠濃縮脫水后的污泥,悶曝24h,此后每天排出部分上清液并加入新的污水,逐步加大負荷,此階段不排泥。培養期間應通過鏡檢密切觀察cass池中微生物相的變化;同時進行進、出水水質及反映活性污泥性能指標的測定,包括:sv、mlss、svi、cod、bod5等。隨著微生物培養時間的增加,檢測到污泥中有大量活躍的原生動物和少量的后生動物,此時svi=80ml/g~100ml/g,sv=18%~20%,mlss=1200mg/l~1800mg/l,表明活性污泥培養基本成功。此階段完成后即可進入污水廠全面試運行階段。
污水廠試運行是指在滿負荷進水條件下,優化、摸索運行參數,取得最佳的去除效果,同時對工程整體質量進一步全面考核,為今后長期穩定運行奠定基礎。此階段大致包括以下幾方面工作:潷水器控制參數的確定,cass池運行周期及曝氣、沉淀、排水、閑置時間的分配,自控系統的校正、污泥脫水過程中混凝劑的投加量等。
2.1潷水器控制參數的確定
cass工藝的特點是程序工作制,可依據進、出水水質變化來調整工作程序,保證出水效果。潷水器是cass工藝中的關鍵設備,工程采用的潷水器是我院環保中心和四達水處理公司在模擬試驗基礎上開發成功的新型潷水設備。該潷水器采用絲杠套筒式,通過電機的運動,帶動絲杠上下移動,從而帶動連接于絲杠末端的浮動式潷水堰,完成潷水過程。
每次潷水階段開始時,潷水器以事先設定的速度首先由原始位置降到水面,然后隨水面緩慢下降,下降過程為:下降10s,靜止潷水30s,再下降10s,靜止潷水30s…,如此循環運行直至設計排水最低水位,通過潷水器的堰式裝置迅速、穩定、均勻地將處理后的上清液排至排水井,潷水器下降速度與水位變化相當,排出的始終是最上層的上清液,不會擾動已沉淀的污泥層。潷水器上升過程是由低水位連續升至最高位置,即原始位置,上升時間通過調試摸索確定。潷水器在運行過程中設有限位開關,保證潷水器在安全行程內工作。調試工作主要是根據進出水水質及水量來探索潷水器的排水時間、潷水器最佳下降速度及排水結束后潷水器的上升時間。
2.2cass池運行周期的確定
根據實驗室小試結果,原設計的cass池運行周期是4h,其中曝氣2h,沉淀1h,排水1h。調試過程中發現原水濃度比設計原水濃度低,有必要根據實際廢水水質情況來確定運行周期,根據進出水水質指標適當調整周期中各階段時間的分配,如適當減少曝氣時間、延長沉淀時間等,這樣在保證出水水質的情況下節省了能耗。污水廠實際運行周期仍是4h,其中曝氣1.5h,沉淀1h,排水1h,閑置0.5h。
2.3自控系統的校準
cass工藝之所以在國外得到普遍應用,得益于自動化技術的應用。北京航天城污水處理廠根據工藝流程與廠區設備分布狀況,自動控制采用集散式控制系統,由我院環保中心與北京研華公司合作研制。整套控制系統采用現場可編程控制(plc)與微機集中監控,在污水提升泵房、4座cass池及污泥脫水機房各設置1臺現場控制機(可手動控制);在中心監控室設有1臺工控機和模擬顯示屏。現場控制機獨立完成相應的參數設置、數據顯示、自動控制、數據通信等全功能,中央控制計算機通過工業現場總線向各現場控制機傳輸和采集數據,并可根據進、出水水質變化適當調整工作程序,發現問題及時解決。模擬顯示屏顯示工藝全過程的數據與狀態。
2.4運行結果
從每天監測的水質情況看,cass工藝經過上述各階段的調試和試運行,取得了良好效果。進水水質:codcr=70mg/l~80mg/l,bod5=30mg/l~35mg/l,ph=6.8~7.5;出水經常保持在codcr=20mg/l以下,bod5=7mg/l左右,svi=80ml/g~100ml/g,sv=18%~20%,ph=6.8~7.5,優于國家排放標準。
cass工藝產生的污泥量較少,污泥性質穩定,具有良好的沉降、絮凝、脫水性能。調試至今半年過去了,未發生污泥膨脹現象,這樣更從實踐上驗證了cass工藝的優越性。
3cass工藝的特點
從北京航天城污水處理廠的運行實踐來看,cass工藝與其它污水處理工藝相比確實是一種先進實用的工藝。具體體現在以下幾個方面:
(1)此工藝建設費用低,與常規活性污泥法相比,省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流設備,工藝流程簡潔,建設費用可節省10%~25%,占地面積可減少20%~35%。
(2)運轉費用省。由于曝氣是周期性的,重新開始曝氣時,氧濃度梯度大,傳遞效率高,節能效果顯著,運轉費用可節省10%~25%。此外,本工程采用水下曝氣機代替傳統鼓風機曝氣,消除了噪音污染。
(3)有機物去除率高,出水水質好。
(4)管理簡單,運行可靠,能有效防止污泥膨脹。與傳統的sbr工藝相比,cass最大的特點在于增加了一個生物選擇區,且連續進水(沉淀期、排水期仍連續進水),沒有明顯標志的反應階段和閑置階段。設置生物選擇區的主要目的是使系統選擇出良好的絮凝性生物。
據有關資料[1]介紹,污泥膨脹的直接原因是絲狀菌的過量繁殖。由于絲狀菌比菌膠團的比表面積大,因此,有利于攝取低濃度底物。而一般絲狀菌的比增殖速率比其它細菌小,在高底物濃度下菌膠團和絲狀菌都以較大速率降解底物和增殖,但由于菌膠團細菌比增殖速率較大,其增殖量也很大,從而占優勢。所以cass池首端設計合理的生物選擇區可以有效地抑制絲狀菌的生長和繁殖,克服污泥膨脹。
(5)控制系統設計緊密結合cass工藝特點,管理簡單,運行可靠。cass工藝要求周期性地對相關設備進行控制,在系統設計與軟件編程上我們采取了以下做法:①潷水器的潷水量采用了準pwm法,即在排水進程潷水器間歇下降,由于下降時間與間歇時間均可方便設定,實現了非調速潷水機潷水量的控制;②監控室內可方便地設定曝氣量;③采取了超低水位進程暫停、超高水位聲光報警等較完備的保護措施。④污水提升泵采用自動循環備用的自控模式,使每臺泵的運行幾率盡可能相同;避免了自動備用方式造成的主泵過度運轉。日處理量7200m3/d的北京航天城污水處理廠,需操作管理工5~8人,而我國相同規模采用傳統污水處理工藝則需操作管理工30人以上。
(6)污泥產量低,性質穩定。
【關鍵詞】CASS工藝;污水處理;處理方法
前言
CASS工藝是由SBR結合科學技術的改進技術,是循環活性污泥技術(CAST)的一種新形式。CASS工藝在應用中由于其操作工序復雜,與其他的工藝相比較所需要控制的各種變量和變化較大,因此在工作中其控制工作量大,對各種控制能技術環節要求較為嚴密。CASS工藝是在SBR工藝和氧化溝技術的基礎上優化開發的,在現階段的廢水和污水處理工程中得到廣泛的應用。
1、CASS工藝的運行及特點
CASS是循環活性污泥技術的主要形式,其在工作中主要的工作原理是將序批式活性污泥法的反應池沿長度方向分為兩個不同的部分,前部分為預反應區,第二部分則為主反應區。CASS工藝在工作中由于其操作工藝和程序較為復雜,與其他各項工藝相比而言充滿著變量和變動性,因此需要控制的部分較多,為了滿足污水處理工作的安全可靠和生產的連續性,同時為了滿足污水處理工藝的需求和社會環保要求,在工作中通過各種先進的技術手段和設備進行全面的改革與完善,使得工藝能夠適應現階段的社會發展需求。在現階段的CASS工藝運行特點是特指設有一個分建或合建式的生物選擇器,并且要能夠使得生物選擇器的容量是可以根據反應量大小來進行改變,同時采用序批曝氣-非曝氣方式運行的充-放式間隙的活性污泥處理方法和措施,在這個工程運行中,各種反應都是在同一個反應器中進行,這就可以有效的避免了有機物污染和由于泥水分離出來生物的講解過程,同時反應器應當還具有相關的泥水分離處理功能。整個系統以推流方式運行,而在運行的過程中各個反應區都是以混合方式來實現運轉和同步碳化的流程,因此則需要采用相關的控制器來進行有效控制,從而有效的降低系統的能耗和藥耗問題。
1.1CASS工藝的循環運行過程
CASS以一定的時間序列運行,在運行的過程之中主要包括了充水-曝氣、充水-泥水分離、上清液潷除和充水-閑置等各階段的控制過程,同時在這些階段運行中通過有機系統的方式構成一個整體,并且能夠形成一個有效的運行周期。不同的運行階段的運行方式可以根據處理效果和工作需要來進行調整和分配,如果在工作中沒有相關的反應和沖水攪拌流程,則需要采用相應的進水曝氣方式來進行嚴肅控制。同時由于CASS工藝在運行中是一個循環運行的過程,因此則需要在一個周期完成且結束之后在進行下一個周期的運行,并且其運行流程是和上一周期重復一直的,以此形成循環運行流程,并連續不斷的使其進行。
1.2CASS的工藝組成及設計要點
CASS是一種具有脫氮除磷功能的循環間隙廢水生物處理技術。每個CASS反應器由3個區域組成,即生物選擇區、兼氧區和主反應區生物選擇區是設置在CASS前端的小容積區(容積約為反應器總容積的10%),水力停留時間為0.5h~1h,通常在厭氧或兼氧條件下運行。生物選擇器是根據活性污泥反應動力學原理而設置的。通過主反應區污泥的回流并與進水混合,不僅充分利用了活性污泥的快速吸附作用而加速對溶解性底物的去除并對難降解有機物起到良好的水解作用,同時可使污泥中的磷在厭氧條件下得到有效的釋放,而且在完全混合反應區之前設置選擇器,還有利于改善污泥的沉降性能,防止污泥膨脹問題的發生。此外,選擇器中還可發生比較顯著的反硝化作用(回流污泥混合液中通常含2mg/L左右的硝態氮),其所去除的氮可占總去除率的20%左右。選擇器可定容運行,亦可變容運行,多池系統中的進水配水池也可用作選擇器。由主反應區向選擇區回流的污泥量一般以每天將主反應器中的污泥全部循環1次為依據而確定其回流比。
1.3CASS工藝的主要特點
CASS工藝在運行的過程中是SBR處理技術的一個改進方式,與傳統的活性污泥處理工藝相比,CASS工藝不但具有著工藝簡單、自動化程度要求高、運行靈活方便簡單、具有明顯的除磷脫氮功能,而且其還具有著能夠根據生物選擇原理與利用方式來直接與主反應區進行分建和合建,同時能夠對系統中所存在的生物選擇器和磷的釋放要求進行全面控制。在CASS工藝運行中,可變容積的采用有效的提高了系統對水量和水質的適應性能,同時使得操作運行更加方便和有效。同時這種工藝能夠根據生物反應動力學原理,通過在反應的過程中采用各種新技術和新工藝來進行優化,使得工藝在運行之中有效的降低了運轉費用。
2、控制策略
CASS工藝作為現階段污水處理的主要工作其在管理控制中主要是由粗格柵間、進水泵房、細格柵間、沉砂池、CASS反應池、加氫間和污水脫水機房等構成。
3、CASS工藝需要注意問題
在CASS工藝的應用過程中,需注意以下問題:(1)生物選擇器運行的控制。為保證回流污泥與進水底物的良好接觸,生物選擇器宜控制在厭氧或缺氧條件下運行并確保完全混合,以充分發揮其自我調節的功能;(2)生物速率的控制。CASS的主反應區具有同步硝化和反硝化功能,其反硝化主要是在停止曝氣的泥水分離階段和在曝氣過程中使污泥結構內部處于缺氧狀態而實現的。因而,反應器中溶解氧(DO)濃度的控制——即生物速率的控制十分重要。一般采用池內溶解氧探頭儀控制DO,并據此測定微生物的代謝活性,作為自動調節曝氣時間、曝氣速率和排泥速率的重要控制參數。溶解氧探頭儀可直接設置在主反應器內,也可設置在污泥回流管線上。
【關鍵詞】小區;污水處理;處理工藝
1、前言
隨著國民經濟的飛速發展,城市規模不斷向周圍擴展。在眾多城市的邊緣地區以及旅游景區出現了新建小區、賓館、住宅、學校、休閑娛樂場所、醫院等。由于這些小區沒有市政管網,有的雖然在市政管網規劃范圍內,但因市政污水處理滯后于城市的發展,在短期內還無法建設完整的市政系統。有的小區遠離城市,污水今后也不可能排入污水處理廠。這樣,小區的污水都就近排入地面水體,污染了周圍環境,特別是有些旅游景點,地面水體水質惡化,與周圍環境極不協調,人民群眾要求治理的呼聲越來越高。與此同時,各地環境部門加大了對小區污水污染治理的力度,一般要求進行二級處理,多數要求達到國家《污水排放標準》中的一級標準。小區污水治理存在著較大的市場。
2、小區污水處理工程設計時應注意的問題
1)水量、水質變化較大。一些小區居住成員基本為同一單位職工,上、下班時間較集中,用水量時變化系數很大;還有一些小區為工業企業,不但用水量大,而且時常要間斷排水,形成水質、水量的沖擊。
2)管理人員素質較差。小區的污水處理大多沒有專門的污水處理專業人員,對處理工藝了解甚少,對運行過程中出現的問題,不能及時處理。
3)管理人員流動性較大。不少小區污水處理工作沒有長期固定的管理人員,更換較頻繁。由于頻繁的崗位變動,造成在崗人員沒有長期打算,不安心本職工作,不鉆研業務,技術水平較低。
4)一些小區的建設初期沒有考慮污水的治理,沒有規劃污水處理位置。因此,小區污水處理只能因地制宜,在總排水口的附近見縫插針。
5)各小區都有自己的建筑風格,污水處理設施必須與周圍環境相協調,切勿將小區污水處理設施建在小區顯眼的地方。
6)小區內污水處理設施往往離建筑物及人員活動的地方較近,應盡量減輕污水處理機械噪音及散發的異味對環境的影響。
7)小區污水處理資金多為居住單位自籌資金,一般資金總額有限,應合理安排資金。
2 小區污水處理工藝制定時應注意的問題
1)處理工藝成熟、可靠、流程簡單,所需設備及管道要少,所選用的設備應時通用設備。
2)在制定工藝參數時,要根據各小區水質、水量變化的特點來確定。
3)選用的設備、操作與控制要簡單、易維修、更換方便
4)盡量采用一體化組合式構筑物或設備。這種一體化工藝可將各個處理單元組合在一起,各單元之間僅用一道隔墻(或隔板)分開,在隔墻上設孔口,實現相鄰單元的鏈接,各單元左右或上下交錯排列,構成一體。這種方法具有占地面積小、連接管道少、操作簡單,初投資及運行費用較低等優點。
5)盡量采用埋地式或半地下式的形式,將污水處理站全部或大部分埋置在底下,上面綠化。全埋地式可設置在小區規劃的綠地道路下,不影響小區景觀,也不占用原建筑物規劃用地。
3、傳統生物接觸氧化工藝存在的問題
目前小區污水處理治理形式較多,大多采用埋地式形式,其工藝為傳統的生物接觸氧化法;污水沉淀池生物接觸氧化池二沉池消毒池排放。傳統生物接觸氧化工藝存在的問題如下:
1)填料容積負荷偏高,設備總容積較小,經受不了水質、水量變化的沖擊,造成出水水質不達標。
2)填料、斜管等器材使用年限一般為3到5年,如不及時更換將影響污水處理效果,但因器材都填裝在地下設備內,更換時空間狹小、環境較差,維護較困難。
3)鼓風機、消毒設備等全部安裝在地下設備內、濕度較大,通風不好,容易造成設備腐蝕,使部分設備部能正常運轉。
4、小區污水處理技術工藝的制定
從污水處理工藝上講,凡是適合市政污水處理的工藝,用在小區污水處理時,水質都可以達到排放標準。但在選用小區污水處理工藝時,還必須考慮小區污水處理的特點,選擇適用的技術工藝。
目前,小區污水處理采用的方法為活性污泥法,其形式有5種:
1)傳統活性污泥法。一沉曝氣二沉,其中,二沉設有污泥回流。
2)傳統形式改進型A/O與A2/O法。A/O法有2種,一是用于降磷的厭氧―好氧工藝,二是用于降氮―好氧工藝。A2/O法事用于除氮、除磷的工藝。
3)氧化溝又稱循環曝氣池,類似活性污泥的延時曝氣法。近年來我國中小城市污水處理廠多采用這一工藝。特別是一體化氧化溝,它不設初沉池、二沉池,處理設施簡單。氧化溝具有傳統活性污泥法的特點,有機物去除率高,并具有脫氮功能,適合小區污水處理。但氧化溝不宜采用地下式,占地面積較大,與小區周圍環境不協調,限制了這種工藝在小區污水處理中的應用。
4)間歇性活性污泥法(SBR工藝)。它的前身是充排式反應池,由于操作繁瑣,限制了它的發展。它的特點是:在一個池子中完成污水的生化反應、沉淀、排水、排泥。
5)周期循環活性污泥法(改進型的SBR工藝)。CASS工藝的反應池用一道隔墻將其分為生物選擇區和主反應區。首先在生物選擇區內,微生物通過酶的快速轉移機理迅速吸附污水中的大部分可溶性有機物,完成一個高負荷的基質快速積累的過程,這可對進水水質、水量、PH值和有毒有害物質起到較好的緩沖作用,然后再主反應區完成一個較低符合的基質降解過程。
CASS工藝為連續進水工藝。當污水量較小時只需設置一個池子,省去了污水流量隨時間變化分配的自動控制閥門。該方法只設一臺潷水器,池子結構簡單,生物選擇區與主反應區一墻之隔,只在池底設置一定數量的孔口相互連接,使兩個區的水面標高相等。生物選擇區容積設計為總容積的20%~25%,池長寬比多采用5:1~4:1,一個周期的排水量為總容積的30%~40%,排水時間一般為1h,一周期為4h~8h,在排水時進入生物選擇區的污水量只占到生物選擇區總容積的15%~30%。排水時池內水平流速極小,水流較穩定,池長寬比又較大,所以排水時連續進水并不影響排出水水質。潷水機是CASS公益的主要設備之一,自行研制的PL型旋轉式潷水機應用較廣,它省去了在池內建排水井,用雙曲環狀橡膠軟管代替了進口設備上的旋轉接頭,其結構簡單、使用、價格便宜。
CASS工藝曝氣方式的選擇。曝氣方式一般為鼓風機曝氣機、潛水曝氣2種方式。鼓風曝氣系統需單獨建造風機房,系統繁瑣,噪音較大,設在水下的曝氣管道及曝氣頭維修不便故使用較少。潛水曝氣按排氣方式分為自吸式和供氣式兩種,根據小區污水處理的特點常采用自吸式射流曝氣方式。它的優點是:射流器多為鑄造件,構造簡單,無運動部件;沒有較長風管,潛水泵出水口與射流器進水口直接相連,氧總的轉移系數大、利用率高,污泥活性好,基質降解常數比其他活性污泥高;在射流曝氣混合室內,由于射流的紊動及能量交換作用,形成了劇烈的混摻現象,它不僅在瞬時完成了氧由氣體向水中的轉移,而且進行著有機物、微生物、氧三者之間的傳質和反應;射流器的工作流體是由與它直接相連的潛水泵供給;當需去除COD總量較大時,一般池內要設置多臺射流器;不需要在池內設置曝氣管道及曝氣頭;在污水處理過程中對污水的攪拌效果好,水質均勻,不易產生污泥膨脹。
關鍵詞:高濃度污水;處理技術;應用現狀
油田污水主要包括原油脫出水(又名油田采出水)、鉆井污水及站內其它類型的含油污水。油田污水的處理依據油田生產、環境等因素可以有多種方式。由于油田污水種類多,地層差異及鉆井工藝不同等原因,油田污水處理站不僅水質差異大,而且油田污水的水質變化大,廢水水質復雜,含有石油破乳劑、鹽、酚、硫等污染環境的物質,嚴重地污染了生態環境。當油田需要注水時,油田污水經處理后回注地層,此時要對水中的懸浮物、油等多項指標進行嚴格控制,防止其對地層產生傷害。為此,提出了更高的污水處理技術,對油田采出水處理具有一定的參考價值。
1 油田污水處理技術現狀
油田的水處理工藝,其流程一般為“油―過濾”和“隔油―浮選(或旋流除油)―過濾”,即通常稱為的“老三套”,其工藝主要是除去廢水中的油和懸浮物。在很長一段時間內,此工藝流程被廣泛地應用于各油田的采出水處理中,而且效果良好,處理后的水質一般都能達到回注水的要求。
1.1技術分類
(1)根據對油田污水處理程度和水質要求的不同,通常將污水處理技術分為一級處理、二級處理和三級處理。一般來說一級處理屬于預處理,二級處理能除去90%左右可降解有機物和90%~95%的固體懸浮物。對于重金屬毒物和生物等難以降解的有機物,例如高碳化合物以及在生化處理過程中出現的氮、磷,二級處理難以完全除去,則需進行三級處理。各級處理技術主要包括重力分離、粗粒化、浮選法、過濾、膜分離以及生物法等十幾種方法。
(2)技術分類有物理法、化學法、物理化學法、生物法。物理處理法的重點是去除廢水重點礦物質和大部分固體懸浮物、油類等,主要方法包括重力分離、離心分離、過濾、粗粒化、膜分離和蒸發等方法。化學法主要用于處理廢水中不能單獨用物理法或生物法去除的一部分膠體和溶解性物質,特別是含油廢水中的乳化油,包括混凝沉淀、化學轉化和中和法。物化處理法通常包括氣浮法和吸附法兩種。生物法是利用微生物的生化作用,將復雜的有機物分解為簡單的物質,廣泛為各國所采用。
1.2油田污水處理的一般工藝
油田污水成分比較復雜,油分含量及油在水中存在形式也不相同,且多數情況下常與其他廢水相混合。因此單一方法處理往往效果不佳。同時,因各種方法都有其局限性,在實際應用中通常是兩三種方法聯合使用,使出水水質達到排放標準。另外,各油田的生產方式、環境要求以及處理水的用途的不同,使油田污水處理工藝差別較大。在這些工藝流程中,常見的一級處理有重力分離、浮選及離心分離。主要除去浮油及油濕固體;二級處理有過濾、粗粒化、化學處理等,主要是破乳和去除分散油;深度處理有超濾、活性炭吸附、生化處理等,主要是去除溶解油。
1.3膜生物反應器工藝
膜生物反應器(MBR)是一種由膜分離單元與生物處理單元相結臺的新型水處理技術,以膜組件取代二沉池在生物反應器中保持高活性污泥濃度減少污水處理設施占地,并通過保持低污泥負荷減少污泥量。與傳統的生化水處理技術相比,MBR具有以下主要特點:處理效率高、出水水質好;設備緊湊、占地面積小;易實現自動控制、運行管理簡單。自20世紀80年代以來,膜生物反應器己應用于美國、德國、法國和埃及等十多個國家,規模從6m3/d至13000m3/d不等。在我國,膜生物反應器作為污水再生回用的一項高新技術,其開發與研究也正越來越深入。雖然目前膜生物反應器在我國的實際應用還比較少,然而,在水資源日益緊缺的情況下,隨著膜技術的發展、新型膜材料的開發以及膜材料成本的逐漸下降,膜生物反應器將會有較好的應用前景。
2 污水處理技術分析
目前,石化行業的堿渣廢水處理方法主要有直接處理法、化學處理法和生物氧化法。直接處理法有出售、稀釋、深井注入和焚燒處理等方法,其中以焚燒法為主,直接處理法容易出現污染轉移(大氣)或轉嫁(其他地方),故受到一定限制。化學處理法通常采用濕式空氣氧化技術(WAO),即在150~200℃,1.5~10MPa的條件下,利用氧氣直接氧化去除堿渣中的硫化物,達到堿渣預處理的目的。堿渣的處理效果受制于氧化反應體系的溫度與壓力,污染物去除效率越高,相應體系所需的溫度與壓力也就越高,WAO法高昂的設備投資額度和運行費用使其應用受到限制。焚燒和濕式催化氧化都是投資、運行費用非常高的處理技術。相比之下,采用生化技術進行處理,其投資、運行費用都只有濕式催化、焚燒法的幾分之一或者幾十分之一,運行管理簡單,處理效果穩定。生物氧化法首先將堿渣進行適度的稀釋(10~20倍),控制硫化物在1000~3000mg/L,中和后,利用特殊的生物反應器,使硫細菌在生物反應器中形成生物氧化床,通過生物的作用利用空氣中的氧氣氧化硫化物和酚,從而達到堿渣預處理的目的。生物氧化方式相比具有較好的技術經濟價值,而內循環固定生物氧化床技術即IRBAF處理工藝是針對石油煉制和石油化工產品精制過程中產生的廢堿渣(汽油、柴油、液態烴等堿渣)而開發,大幅度減輕污水處理場的進水負荷,能夠有效地氧化處理催化汽油廢堿液、液態烴廢堿液等高濃度廢水,保證了現有污水處理系統的正常運轉和達標排放。
3污水處理趨勢分析
新型水處理藥劑的研制和開發混凝劑是油田采出水、鉆井污水處理中重要的環節,研制出混凝能力強、快速破乳、沉降快、絮凝體體積小、在堿性和中性條件下同樣有效的新型混凝劑,是油田水處理藥劑開發工作者今后努力的方向。近年來,研制和應用原料來源廣的聚合鋁、鐵、硅等混凝劑成為熱點,無機高分子混凝劑的品種已經逐步形成系列;而在有機方面,有機混凝劑復合配方的篩選和高聚物枝接是研究的重點。先進設備的研制和應用先進的生物處理技術被認為是未來最有前景的污水處理技術,一直是水處理工作者研究的重點和難點。近年來,基因工程技術的長足發展,以質粒育種菌和基因工程菌為代表的高效降解菌種的特性研究和工程應用,是今后污水生物處理技術的發展方向。膜分離技術的研究及推廣膜分離技術用于油田污水處理,目前尚處于工業性試驗階段,難以大規模工業應用的原因主要是膜的成本和膜污染問題。因此,今后的研究的重點是:開發質優價廉的新材料膜;找出減少膜污染的措施;清洗方法的優化以及清洗劑的開發。開發工藝更為先進的復合反應器,提高處理效率,減少占地面積。膜生物反應器工藝,作為膜分離技術和生物處理技術的結合體,集中了兩種技術的優點,已經在一些工業廢水處理中應用。但就其自身特點而言,膜生物反應器應用于油田污水處理的趨勢已經不可逆轉。
4 結束語
介紹了油田污水處理的一般工藝和國際先進的膜生物反應器工藝,并對污水處理技術進行了對比分析,探討了水處理今后的發展方向,為今后油田水處理工藝改進提供了理論依據。