污水站反沖洗參數(shù)優(yōu)化試驗

賈 娜 大慶油田采油三廠

污水站反沖洗參數(shù)優(yōu)化試驗

賈 娜 大慶油田采油三廠

針對北十六污水站改造投產(chǎn)后出現(xiàn)的外輸水質(zhì)超標現(xiàn)象，反沖洗達不到預期效果的問題，進行了反沖洗參數(shù)的優(yōu)化，并進行了過濾罐仿真模擬試驗。結(jié)合生產(chǎn)實際和過濾罐仿真模擬試驗分析認為，該站過濾罐濾料存在污染是影響外輸水質(zhì)懸浮物含量超標的主要原因。因此提出以下幾點改善水質(zhì)的建議：根據(jù)目前實際調(diào)整污水處理站反沖洗參數(shù)；在過濾罐濾料與墊料層之間增加一層礫石壓板，防止反沖洗過程中因強度過大發(fā)生混料；在反沖洗流程增加濾料攪拌設(shè)備。

過濾罐；濾料污染；反沖洗參數(shù)；污水；水質(zhì)

大慶油田采油三廠一礦聚北十六污水處理站于1999年投產(chǎn)，設(shè)計能力20 000 m3/d，采用兩級沉降，石英砂、海綠石壓力過濾流程，設(shè)計反沖洗強度16 L/（s·m2），反沖洗周期24 h。主要負責上游北二二站的含聚污水處理與外輸，平均處理量10 000 m3/d，負荷率50%。建站以來共進行兩次改造：一是2004年反沖洗泵安裝反沖洗變頻裝置；二是2006年污水站大修改造，增加污水處理新工藝和更換部分污水處理設(shè)備（主要有過濾罐改造、收油流程改造、增加物理殺菌裝置和污泥濃縮裝置等）。但2007年改造投產(chǎn)后存在濾后水懸浮物含量超標問題。針對北十六污水站改造投產(chǎn)后出現(xiàn)的外輸水質(zhì)超標現(xiàn)象，反沖洗達不到預期效果的問題，進行了反沖洗參數(shù)的優(yōu)化，并進行了過濾罐仿真模擬試驗。

表1 反沖洗參數(shù)對比

1 反沖洗參數(shù)優(yōu)化及運行效果

1.1 反沖洗參數(shù)的優(yōu)化

北十六污水站現(xiàn)有石英砂過濾罐8座，海綠石過濾罐2座。優(yōu)化前與優(yōu)化后反沖洗參數(shù)見表1。

優(yōu)化反沖洗參數(shù)時，首先小強度（7.5 L/（s·m2））進水，沖洗8 min；然后開啟反沖洗泵，再中強度（10 L/（s·m2））進水，沖洗4 min；最后反沖洗強度提高到最大（12.7 L/（s·m2）），進行大強度沖洗8 min。

1.2 優(yōu)化后反沖洗效果

通過對北十六污水站石英砂和海綠石過濾器反沖洗階段及過濾階段水質(zhì)進行分析可知，處理難度最大的問題是懸浮固體含量達標問題。因此，試驗的技術(shù)指標主要是監(jiān)測懸浮固體達標情況，優(yōu)化后反沖洗階段運行效果如圖1所示，過濾階段運行效果如圖2所示。

圖1 反沖洗階段運行效果

圖2 過濾階段運行效果

通過化驗數(shù)據(jù)分析，得出如下結(jié)論：

（1）反沖洗后含油量基本能達到指標要求。

（2）反沖洗階段單罐監(jiān)測前5 min含油量及懸浮物含量較高，反沖洗后第4～8 h懸浮物含量逐漸下降，反沖洗后10～23 h較好，但懸浮物平均含量超標，見表2。

表2 運行效果統(tǒng)計mg/L

1.3 過濾罐開罐檢查

為了確定濾料對水質(zhì)的影響程度，對10個壓力過濾罐工作狀況進行逐罐開罐檢查。通過近幾年開罐檢查發(fā)現(xiàn)，該站10座過濾罐普遍存在濾料表層積有1 cm左右的油層，各罐濾料表層都不同程度的含有油塊，見圖3、圖4。10座罐濾料在20 cm以下的樣中都或多或少地存在混料現(xiàn)象，所以在開罐檢查的同時對每座過濾罐都投加了500 kg助洗劑，對濾料進行清洗。

圖3 濾料表層污染物

圖4 篩筐表層取下的黏結(jié)物

2 過濾罐仿真模擬試驗

為進一步查找水質(zhì)超標的原因，在做好加藥、收油、清淤、化驗、反沖洗等工作前提下，開展了過濾罐過濾階段和反沖洗階段仿真模擬試驗，為找到解決水質(zhì)超標問題提供有力數(shù)據(jù)。

2.1 試驗流程

試驗設(shè)備安裝在該站過濾間內(nèi)，一臺透明仿真過濾罐進口接1#過濾罐濾前水取樣口處，出口接排污口，過濾罐反沖洗進口接濾后水箱，通過水泵由過濾罐底部進過濾罐，反沖洗出水至排污口，見圖5。

圖5 仿真模擬過濾罐流程

2.2 過濾階段試驗

試驗中，隨著過濾進程和時間的增加，發(fā)現(xiàn)表層濾料由于長期截留油污及雜質(zhì)，上層逐漸產(chǎn)生污染，形成濾料黏附油污等具有黏結(jié)作用的物質(zhì)，濾料黏結(jié)成塊，過濾速度下降，反沖洗不能完全將濾料再生。如此循環(huán)往復，濾料污染程度不斷加深，厚度達到10～20 cm，產(chǎn)生板結(jié)現(xiàn)象，過濾罐易發(fā)生憋壓。根據(jù)濾料污染程度的不同進行水質(zhì)取樣發(fā)現(xiàn)，當濾料發(fā)生污染后濾后水樣懸浮物含量不斷上升，濾后水質(zhì)變差，見圖6。

圖6 仿真模擬過濾罐濾料污染情況

2.3 反沖洗階段試驗

在反沖洗試驗中，初期反沖洗效果較好，隨著過濾時間的不斷增加，反沖洗效果變差，不能將濾料完全再生，按照不同反沖洗強度及流量進行了試驗，反沖洗流量與濾料膨化高度關(guān)系見表3。

表3 反沖洗流量與濾料膨化高度的關(guān)系

反沖洗過程共歷時30 min，首先是小流量進行沖洗，當雜質(zhì)脫附后再逐漸增大強度進行清洗，通過水流的攪動，沖洗以及濾料間的摩擦作用，使雜質(zhì)從濾料上脫離，濾料污染層由于大流量的沖洗發(fā)生上浮，由聚合物、雜質(zhì)、濾料、油污黏結(jié)在一起形成的大小不一的石英砂顆粒隨水流上移，并充滿整個過濾罐頂部。當反沖洗停止時，懸浮在過濾罐頂部的污染顆粒逐漸下沉，污染后的石英砂顆粒并沒有完全沖洗干凈，一部分堵在篩管上，另一部分重新回落至濾料頂層，濾料仍然存在一定高度的污染。仿真模擬過濾罐運行效果見圖7、圖8。

圖7 仿真模擬過濾罐反沖洗階段運行效果

圖8 仿真模擬過濾罐過濾階段運行效果

試驗初期，石英砂濾料未發(fā)生污染，濾后水質(zhì)很好，各項指標合格；試驗中期，濾料發(fā)生輕度污染，反沖洗不能將濾料完全再生，濾后水質(zhì)下降；試驗后期，濾料污染嚴重，濾料上層有大約10 mm高度的濾料不能完全靠反沖洗沖洗干凈，存在油污和顆粒黏結(jié)現(xiàn)象，造成過濾效果變差，濾后水質(zhì)急劇下降，見表4。

表4 仿真模擬過濾罐濾后水質(zhì)指標mg/L

3 結(jié)論

結(jié)合生產(chǎn)實際和過濾罐仿真模擬試驗分析認為，過濾罐濾料存在污染是影響外輸水質(zhì)懸浮物含量超標的主要原因，減少過濾罐濾料污染是提高水質(zhì)的關(guān)鍵。因此提出以下幾點改善水質(zhì)的建議：

（1）針對多數(shù)過濾罐存在混料現(xiàn)象，建議根據(jù)目前實際調(diào)整污水處理站反沖洗參數(shù)，以改善反洗效果，適應(yīng)含聚污水處理需要，同時能夠延長過濾罐、濾料使用壽命，減少濾料清洗次數(shù)。另外，建議在過濾罐濾料與墊料層之間增加一層礫石壓板，防止反沖洗過程中因強度過大發(fā)生混料。

（2）針對濾后水中懸浮固體含量超標問題，可根據(jù)各站介質(zhì)特點和水處理工藝不同，采取不同的方法解決。建議在反沖洗流程增加濾料攪拌設(shè)備，使濾料污染層的油污、雜質(zhì)等黏結(jié)物能夠通過攪拌搓洗充分打碎脫落，打破板結(jié)層，使濾料與油污雜質(zhì)充分脫落分離，在反沖洗低流量時進行攪拌，使濾料再生以提高反沖洗效果。

（欄目主持張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.4.014