【導(dǎo)讀】我國淡水資源短缺，環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重。環(huán)保部門對煉油廠污水。排放指標(biāo)的要求日益嚴(yán)格。平相比還有很大的差距。在此背景下，中國石油大連石化公司在建設(shè)2020. 萬噸/年現(xiàn)代化煉廠時，引進了國外先進的污水處理工藝技術(shù)及設(shè)備。中國石油集團股份公司下屬多家煉油廠污水處理場的運行情況的基礎(chǔ)上，分的確化反硝化及實時控制原理及方式以及污泥濃縮部分進行了專題研究，并提出了優(yōu)化的設(shè)計參數(shù)、控制方案、和工藝流程。本文將會對煉油廠的。含油污水處理場的設(shè)計和生產(chǎn)操作起到一定的指導(dǎo)作用。做的任何貢獻均己在論文中作了明確的說明并表示了謝意。度的缺水£11力，SO個國家水源不足，20億人的飲用水得不到保證。全國共有600多個城市，就有一半以上城市不同程度。的缺水，其中嚴(yán)重缺水的城市有111個。使全球人口朝著干旱危險的方向邁進一;目前全國污水的處理率僅為45%。據(jù)統(tǒng)計60%以上的煉化企業(yè)都處T^m®缺水地淡水的供需矛盾嚴(yán)。重制約著石化行業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展。

　　

【正文】 ，輸送至污泥濃縮池或 濃縮機單獨進行處理，濃縮后的污泥進入脫水裝置。 引進工藝的做法見下圖 現(xiàn)凝劑 浮“査 (含水率 37% ) 34 i 個 ffi 油池出水 “ ?巡凝反應(yīng)池 —— “ ?氣浮池 《 ?污泥排除 個 t 剩余污泥（含水率 99 4% )溶氣水 剩余活性污泥回流至混凝反應(yīng)池中進行絮凝氣浮濃縮，因此不需單獨進 行剩余活性 污泥的濃縮。該流程的優(yōu)點：一是，節(jié)省了污泥濃縮單元的投資 和占地。二是，由于活性污泥具有生物活性，利用這些污泥所具有的活性產(chǎn) 生絮凝作用“可以減少混凝反應(yīng)池絮凝劑的加藥量 三是，利用氣浮單元的 氣浮作用，起到活性污泥的濃縮作用。 但是，如果在設(shè)計中釆用這種工藝路線，需注意的問題回流剩余污泥量 的大小問題，防止因回流污泥量過大，導(dǎo)致氣浮池表面負(fù)荷超高，造成氣浮 池出水懸浮物濃度過高，適得其反。 2)增強溶氣釋放水中氣泡的穩(wěn)定性的措施。 我們注意到：引進工藝在溶氣罐出水線上，連接了一條 DN32 的陰離子 聚兩稀酷 銨的加藥線，作用是：增強微氣泡的穩(wěn)定性。但是因為現(xiàn)場的實際 情況，該線一直未能投用，其效果好壞不得而知。 的確，潔凈的氣泡本身具有自動降低表面自由能的傾向，即所謂氣泡合 并作用。而且如果氣泡壁缺少兩親分子吸附層的包裹，泡壁變薄，氣泡浮升 到水面以后，水分很快蒸發(fā)，因而極晃使氣泡破滅，以致水面上得不到穩(wěn)定 的氣浮泡沫層。 所以當(dāng)原水中缺少表面活性劑或是有機污染物念量不多時，泡沫的穩(wěn)定 性可能成為影響氣浮效果的主要因素。在這種情況下，向水中加入適量的有 中國 。ff 油人學(xué)（華碩 +論文 第 4 章 1:藝研究 機高分子物 質(zhì)是合適的。但需注意加藥量，以防止污染粒子的嚴(yán)重乳化，避 免即使形成穩(wěn)定的泡沫層，氣浮效果反而變差現(xiàn)象的發(fā)生。 3) 關(guān)于溶氣方式的選擇的問題。 35 氣浮工藝的溶氣系統(tǒng)是氣浮工藝的核心。近年來，圍繞著溶氣方式的問 題，產(chǎn)生了不少的新型技術(shù)，比如： CAF、 EDUR, JAF 等，這些技術(shù)在實際 中也有應(yīng)用。但效果好又穩(wěn)定的當(dāng)數(shù)傳統(tǒng)的 DAF方式。 在實際設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)污水的實際情況，占地情況合理選擇溶氣方式。 4) 對于豎流式曙氣溶氣釋放闊闊后管材的選擇 由于突然減壓，水中溶解的氣體會大量釋出，形成類似水錄發(fā)生氣燭的 現(xiàn)象。如果在管材的選擇上不細(xì)心考慮，將會造成的管材的迅速破損，影響 裝置的正常運行。 引進工藝注意到了這個細(xì)節(jié)，溶氣罐出口至豎流式 DAF池的入口管線 釆用了襯塑碳鋼管，較好的解決了這個問題。 5 氣浮部分小結(jié) 國外技術(shù)比國內(nèi)幵發(fā)早，發(fā)展較快，自動化程度較高，出水效果好。通 過上面對引進工藝氣浮工藝的分析，對引進工藝氣浮工藝總結(jié)如下： 在引進工藝中設(shè)置了單獨混凝絮凝反應(yīng)池，并且注意到了氣浮工藝的混 凝絮凝反應(yīng)與沉淀工藝的混凝絮凝反應(yīng)的不同，合理選擇混凝劑的加藥量、 混凝絮凝反應(yīng)池的水力停留時間及攪拌器的 G 值。 在引進工藝中釆用了適中的氣泡尺寸 （ 80/im) ’氣浮效果好，同時也 節(jié)約了由于過分強調(diào)產(chǎn)生過細(xì)的微氣泡而增加的能耗。 將生化系統(tǒng)的剩余污泥回流至混凝池參與混凝反應(yīng)，并且在后續(xù)的在氣 浮單元進行污泥濃縮。 溶氣釋放闊后采用了襯塑碳鋼管，解決了溶氣釋放閥的管道易損問題。 氣浮的控制影響參數(shù)較多，操作復(fù)雜，各參數(shù)之間互相影響，如何使每 中國々 _油人 39。學(xué)（華 /〗 、）碩十論文 __________________________笫 4 章 I:藝研究 個參數(shù)處于最佳狀態(tài)下工作將是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程。目甜氣浮理論還不夠 完善，致使對氣浮的研究還存在一定的缺陷，氣浮工藝關(guān)鍵 技術(shù)參數(shù)的確定 均是通過試驗來確定。目前我們對引進工藝工藝參數(shù)的分析只是停留在定性 基礎(chǔ)上，并沒有通過試驗進行驗證，這是研究中的不足，還需要做進一“步的 工作。 36 4, 預(yù)處理部分小結(jié) 采用了先隔油池后調(diào)節(jié)的工藝，并設(shè)置水量調(diào)節(jié)措施。 為了穩(wěn)定生化池進水水質(zhì)，釆用了催化氧化的除硫工藝。 為了減輕 DAF池的除油負(fù)荷，應(yīng)在 DCI 和 DAF之間增設(shè)波紋板或 斜板隔油池。 生物處理部分工藝研究 氮是生命有機體中最重要的元素之一，它是構(gòu)成生物體中的蛋白質(zhì)、 DNA、RNA等這樣一些重要組分中必不可少的一種元素，其含量約占生物 重量的 10%。 動植物尸體中的蛋白質(zhì)經(jīng)細(xì)菌分解可生成氨。氧又可經(jīng)確化作用被亞銷 酸菌、硝酸菌轉(zhuǎn)化為亞銷酸鹽、硝酸鹽。一部分銷酸鹽為植物所利用，另一 部分在反硝化菌的作用下轉(zhuǎn)化為游離氮進入大氣，完成氣循環(huán)。 工業(yè)生產(chǎn)過程中排放的含氮廢水及生活污水排入收納水體，土壤中的氮 肥隨爾水神淋入江河，給水體帶來的危害性表現(xiàn)在以下幾個方面。 在生物氧化（確化反應(yīng)）過程中，氨氮要消耗大量的氧。當(dāng)污水場進水 氨氮為 20? 50mg/L時，氣氮氧化所需氧量約為 總需氧量的 40%。 因此，沒 有硝化反應(yīng)的生物處理，將不足以防止受納水體中氧的耗竭；化合態(tài)氣對人體及生物的毒害作用，水中亞 ffi 酸氮超過 Img/L 時，即 會使水生生物的血液結(jié)合氧的能力降低：超過 3mg/L時，可于 M? 96h內(nèi) 中國石油人學(xué)（華東）碩十論文 第 4 章 I:藝研究 使金魚、鳊魚死亡。亞硝酸鹽與胺作用生成的亞硝酸胺有致癌、致畸作用。 飲用水中亞 硝酸氮含量超過 lOmg/L 時，不適于飲用，可引起高鐵血癥。 氮是使水體形成?水華?的營養(yǎng)元素之一，確化本身并不意味著營養(yǎng)物含 量發(fā)生了變化，因為植物同樣會吸收確酸鹽但如果要去除污水中的氮， 則必須進行反躺化反應(yīng)（這是經(jīng)濟的做法），因為將銷酸鹽轉(zhuǎn)化為游離氮的 反確化反應(yīng)要求氨氮化合物必須先氧化為硝酸鹽后才能還原為氣態(tài)氮。 氣污染對水體生態(tài)系統(tǒng)和人民健康造成的危害僅次于 BOD 污染而占第 二位，徵污染不容忽視。因此脫氮問題在二級處理普及率較高的發(fā)達國家中 受到了高度重視 [24]。 由于在傳統(tǒng)活性污泥法為代表的好氧 生物處理法中，其傳統(tǒng)功能是去污 水中呈溶解性的有機物。至于氮、憐只能靠細(xì)菌細(xì)胞由于生理上的需要而攝 取的數(shù)量，這樣氮的去除率為 20? 30%，而憐的去除率為 5%? 10% (由于 大多數(shù)煉化企業(yè)污水處理場并無憐去除的問題，因此磷的去除不再贅述）， 這樣的氣攝去除率往往達不到要求，因此隨著環(huán)保要求的不斷提高和污水回 用量越來越大的背景下，近年來開發(fā)了不少脫氮技術(shù)，大致可以分為物理化 學(xué)脫氮和生物脫氮兩種技術(shù)。 其中生物脫氮法因具有高效、經(jīng)濟、運行靈活性強的特點而備受關(guān)注， 國內(nèi)外研究人員開發(fā)除了不少的生物脫氣工藝 。但由于在生物脫氣工程中需 要自氧菌和異氧菌兩種不同類型的微生物參與，因而在生物硝化和反硝化過 程和條件中存在以下矛盾 對有機物的要求：銷化要求低的有機物濃度，反硝化要求高的有機 物濃度； 對供氧的要求，確化要求高 D0， 反確化要求低 DO。 38 確化過程為反確化過程提供粥酸鹽，但確化過程產(chǎn)生的確酸鹽積累 過多時，又對銷化反應(yīng)產(chǎn)生抑制，從而使全過程不能繼續(xù)進行； 中 B A 油人予（華東 ） 碩十論文 _______________________________ 第 4 章丄藝研究 確化過程產(chǎn)酸好堿，反確化過程產(chǎn)堿。 A/0 工藝合理的解決了上述矛盾，并具有以下優(yōu)點：流程 簡審運行費用 低占地面積少；以原污水中的含碳物質(zhì)和內(nèi)源代謝產(chǎn)物作為反銷化的碳源物 質(zhì)，即節(jié)省了投加外碳源的費用也可保證較高的 C/N 比，從而達到充分反 確化，不需或減少投加外碳源；好氧池在缺氧池后，可以進一少去除反輞化 殘余的有機物，使出水水質(zhì)得以改善；缺氧池在好氧池之前，由于反銷化消 耗了一部分有機碳源，有利于減輕好氧池的有機負(fù)荷，減少好氧池中碳氧化 的需氧量；反確化產(chǎn)生的堿度可以補充原水喊度不足以及確化過程中對堿度 的消耗； A/0 工藝只有一個污泥系統(tǒng)，缺氧池在好氧池之前，起到生物選擇 器的作用，浪合菌群交 替處于缺氧和好氧狀態(tài)，有利于控制污泥膨脹；脫氣 系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥較少且易于脫水。 A/0 工藝的主要缺點是：脫氮效率一般為 70%? 80%,如欲進一步提 高，必須增大內(nèi)循環(huán)回流比，但這樣會導(dǎo)致運行費用加大，同時缺氧池中 DO 增大，影響反銷化進程。 成功應(yīng)用于大連石化污水處理場的得利滿生物除氮工藝正是采用 A/0 工藝是目前國內(nèi)少有的 A/0 工藝成功應(yīng)用于實踐的案例，盡管國內(nèi)近年來 廣泛開展了的對 A/0 工藝的研究，但應(yīng)用于工程實踐的國內(nèi) A/0 技術(shù)，卻 難以取得滿意的出水效果。下面將詳細(xì)介紹得利滿生物脫氮工藝的流程， A/0 生物除嵐原理，然后從以下幾個方面深入探討引進工藝，為國內(nèi) A/0 工藝的進一步“研究提供條件。 _ 引進工藝流程介紹 ? 選擇合適的藥劑及堿度投加量； ? 調(diào)整缺氧段、好氧段比例； ? 選擇合適的生化池好氧段混合液的回流比和二沉池污泥回流比； ‘ 調(diào)節(jié)曝氣池多點進水和曙氣量。39 中國 :ff 油大學(xué)（華東）碩十論文 笫 4 章 I:藝研究 _ 分析生化池好載段氣化還原電位與脫氮工藝的關(guān)系。 得利滿的 A/0 生物除氮工藝 M 來水 出水進二沉池 — ^ 回流污泥 至混騷反應(yīng)池 i9 弓丨進 I:藝 A/0 流程圖 m m H： .稅氣地 ⑩0 。 m m 吼— ? ■3 H r 0 h n 污泥未自二沉池 40 中國 1 油人學(xué)（華東）碩士論文 ______________________________ 笫 4 章 T藝研究 2. 流程描述 污水首先流入缺氧區(qū)，與回流污泥和循環(huán)混合液混合，進行反確化， 來 自回流污泥和混合液的確酸鹽將反確化為氮氣去除，以減少處理后水中確酸 鹽的含量 /還原確化反應(yīng)中消耗的部份誠。 缺氧區(qū)出水進入到好氧區(qū)，在這里，污水繼續(xù)進行好氧生化反應(yīng)。污泥 中的高效微生物首先吸附水中的污染物，隨后利用氧進行好氧生物降解，將 污染物轉(zhuǎn)化為水、二氧化碳，產(chǎn)生新的微生物，以達到水質(zhì)凈化的目的。在 生物反應(yīng)的過程中，氮和碟都是微生物生長所必需的成分，但污水中的憐含 量太少，因此需投加憐酸。 在污水間斷進入缺氧好氧區(qū)，完成有機物降解的同時，還通過以下兩個 部份實現(xiàn)生物除氣的功能： 確化；好氧微生物 和供氣中的氧將氛載化為銷酸鹽 （ N03_)； 反銷化：采用硝酸鹽 （ NOr)作為電子載體，對有機物進行氧化，將 確酸鹽還原為氣態(tài)氮。 泥齡應(yīng)足以保證硝化細(xì)菌的生存，稍化細(xì)菌的生長非常緩慢，隨出水溫 度以及特定的污染物而變化，煉油廠污水中念盼，則需要更長的泥齡。 在生化池內(nèi)，設(shè)置溶解氧儀和氧化還原計對水中的氧濃度和氧化還原電 位進行連續(xù)監(jiān)測。 污水和污泥混合液流入一個脫氣區(qū)，然后進入二沉池。 3. 關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)選取 BOD 污泥負(fù)荷 :() 總氮負(fù)荷率： kgTN/() 生化池水力停留時間： 20h 脫氣池停留時間： （ Uh 污泥齡： 15? 20d 41 中國 。{[油大學(xué)（華東）碩十論文 污泥濃度： 3000? 4000mg/L 缺氧池與好氧池的體積之比： 1: 缺氧池溶解氣： 缺氣池 pH: ,0 好氧池溶解氧： 2020? 4000 mg/L 好氧池 pH: 好氧池出水的堿度控制值 lOOmg/L 隣酸加藥量： ? 內(nèi)回流比： 300% 外回流比： 100190。 曝氣風(fēng) 機風(fēng)量： 12Nm3 (空氣） /ra3 (污水） .h A/0 工藝的實時控制 實時控制系統(tǒng)具有廣泛的實際應(yīng)用，如自動化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)、機器人 控制系統(tǒng)、軍事指揮控制系統(tǒng)及民航調(diào)度系統(tǒng)等。所有這些應(yīng)用的共同特性 就是實時性，即在一定的有效時間內(nèi)對所發(fā)生事件進行及時處理，否則經(jīng)導(dǎo) 致嚴(yán)重后果，因此，實時控制系統(tǒng)比一般控制系統(tǒng)更嚴(yán)謹(jǐn)、更全面。 由于污水生物處理系統(tǒng)是一個相當(dāng)復(fù)雜的動態(tài)過程，僅僅依靠固定時間 控制很難獲得理想的處理效果，因此，隨著實時控制系統(tǒng)在其它領(lǐng)域的成功 應(yīng)用，越來越多 的水處理工作者 TP“始探索研究污水處理實時控制策略。近年 來實時控制在芙國、歐洲和 R本的污水生物處理中都有典型的成功應(yīng)用 125】 。 選擇可以在線檢測的控制參數(shù)是實現(xiàn)在線控制的基礎(chǔ)?？梢詮囊韵氯齻€ 方面考慮在線檢測的控制參數(shù)；一是從控制出水水質(zhì)滿足污水排放標(biāo)準(zhǔn)方面 考慮，如 COD、 氣氮和硝酸鹽可以作為直接控制參數(shù)，二是能間接反應(yīng)出 水水質(zhì)或底物降解情況的環(huán)境變量 ORP, pH 值可以作為間接變量；三是從 第 4 章丨 :藝研究 中國 t 油人學(xué)（華 /jO 碩士論文 ________________________________ 笫 4 章丨：藝研究 能耗控制方面考慮， DO與曝氣量密切相關(guān)，是重要控制參數(shù)。 隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，在新建污水處理場的設(shè)計中， if:在推廣在線 DCK ORP、pH值、在線 COD 等在線檢測儀表的應(yīng)用， 00 已經(jīng)可以用于自動控 制曝氣量，而在線 COD 僅用于在線檢測供操作人員參考，很少用于自動控 制；在線營養(yǎng)檢測儀和在線污泥濃度儀的應(yīng)用很少。