深井曝氣技術(shù)處理煉油廢水工程實(shí)例

李志洪，張彤炬

(上海廣聯(lián)環(huán)境巖土工程股份有限公司，上海 200444)

國內(nèi)某石油化工企業(yè)，目前主要生產(chǎn)符合國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)的汽油、柴油等清潔油品。該企業(yè)廢水主要包括常減壓、催化裂化、延遲焦化、加氫精制、硫磺回收等裝置產(chǎn)生的工藝廢水，凈水裝置反沖洗、循環(huán)水場排污等產(chǎn)生的假定凈水，以及生活及辦公區(qū)產(chǎn)生的生活污水。煉油廢水污染物濃度高，水質(zhì)水量波動大，溫度高，且可生化性較差[1-3]。相比于常規(guī)曝氣工藝，深井曝氣技術(shù)具有占地面積小、惡臭少、容積負(fù)荷高、抗沖擊負(fù)荷、氧利用率高、運(yùn)行費(fèi)用低、不易產(chǎn)生污泥膨脹、不易受氣候影響等優(yōu)點(diǎn)[4-7]，且隨著技術(shù)的發(fā)展，曝氣深井運(yùn)行安全性已得到有效保障[8]。經(jīng)綜合比較分析，該企業(yè)污水處理站最終采用兩級隔油+兩級氣浮+缺氧+深井曝氣組合工藝。

1 設(shè)計(jì)規(guī)模及進(jìn)出水水質(zhì)

設(shè)計(jì)規(guī)模為300 m3/h，出水執(zhí)行該省污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)排入污水處理廠標(biāo)準(zhǔn)，具體進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)如表1所示。

2 工藝流程

該污水處理站采用兩級隔油+兩級氣浮+缺氧+深井曝氣組合工藝，具體工藝流程如圖1所示。

工藝廢水及假定凈水就近排入生產(chǎn)污水管線(PD線)，經(jīng)機(jī)械格柵除污后匯至集水井。隨后由集水井提升泵提升至調(diào)節(jié)罐，進(jìn)行初步的油、水、泥分離。當(dāng)企業(yè)出現(xiàn)生產(chǎn)事故時(shí)，切換管線閥門，集水井提升泵可將集水井內(nèi)高濃度廢水提升至事故池，以防對污水處理站生化系統(tǒng)形成沖擊。待生產(chǎn)排水正常后，事故池提升泵逐步將事故水提升至格柵渠，與正常排水混合后進(jìn)行后續(xù)處理。調(diào)節(jié)罐出水經(jīng)調(diào)節(jié)罐提升泵提升至斜板隔油池，對油、水、泥進(jìn)一步分離。斜板隔油池出水自流進(jìn)入渦凹?xì)飧⊙b置的混凝池，與PAC、PAM混勻后進(jìn)入渦凹曝氣區(qū)，渦凹曝氣機(jī)利用底部葉輪的高速轉(zhuǎn)動在水中形成一個(gè)真空區(qū)，并將液面上的空氣抽至水面下，產(chǎn)生微小氣泡，該氣泡與水中的顆粒物結(jié)合，上浮至液面上[9]。隨后在氣浮分離區(qū)，微氣泡攜帶的固體懸浮物、膠狀物、浮油等被去除[10]。渦凹?xì)飧〕鏊粤鬟M(jìn)入溶氣氣浮裝置的混凝池，與投加的PAC、PAM進(jìn)行混凝反應(yīng)，隨后進(jìn)入曝氣段。本工程采用的溶氣氣浮裝置為部分回流加壓溶氣氣浮裝置，即將溶氣氣浮后段部分出水加壓回流至溶氣罐并利用空壓機(jī)加氣，溶氣水在曝氣段底部通過壓力釋放器釋放，產(chǎn)生微小氣泡[11]。微氣泡黏附水中的顆粒物上浮至液面，隨后在氣浮分離段去除微氣泡結(jié)合的固體懸浮物、膠狀物、浮油等，以確保出水符合后續(xù)生化系統(tǒng)的進(jìn)水要求。

表1 主要進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)Tab.1 Main Quality Indicators of Influent and Effluent Water

圖1 廢水處理工藝流程Fig.1 Process Flow of Wastewater Treatment

溶氣氣浮出水進(jìn)入缺氧池，并在此與生活污水進(jìn)行混合。根據(jù)運(yùn)行實(shí)際，可適當(dāng)投加堿液及磷酸鹽等，以補(bǔ)充堿度及營養(yǎng)鹽。缺氧池出水經(jīng)喉管進(jìn)入深井內(nèi)筒，廢水在深井內(nèi)主要進(jìn)行好氧反應(yīng)。部分硝化液隨深井外筒流至緩沖池(深井頂槽)，隨后回流至缺氧池，其余經(jīng)深井底部出水管至懸浮澄清池。通過上部刮渣機(jī)及底部刮泥機(jī)，污泥進(jìn)入懸浮澄清池內(nèi)儲泥池，隨后污泥回流泵將大部分污泥回流至缺氧池，其余污泥提升至污泥均質(zhì)罐，經(jīng)疊螺脫水機(jī)處置后外運(yùn)。深井出水在懸浮澄清池進(jìn)行泥水分離并達(dá)標(biāo)后，排放至園區(qū)污水處理廠進(jìn)一步處理。

3 主要構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)

(1)格柵。設(shè)格柵除污機(jī)1臺，寬為1 000 mm，柵條間距為20 mm，功率為1.5 kW，主要去除廢水中的部分懸浮物及雜物，降低后續(xù)處理設(shè)施負(fù)荷，防止堵塞泵。

(2)集水井。1座，鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸為6.0 m×6.0 m×6.4 m。設(shè)集水井提升泵3臺，兩用一備，單臺流量為150 m3/h，揚(yáng)程為25.0 m，功率為30.0 kW。集水井主要用于收集污水處理場除生活污水以外的所有來水及不合格的回水。

(3)調(diào)節(jié)罐。設(shè)調(diào)節(jié)罐2臺，地上鋼結(jié)構(gòu)，并聯(lián)運(yùn)行，單臺直徑為18.0 m，高為13.0 m。調(diào)節(jié)罐為罐中罐形式，主要由外罐、內(nèi)罐、油水分離器、加熱蒸汽盤管構(gòu)成。另設(shè)調(diào)節(jié)罐提升泵3臺，兩用一備，單臺流量為160 m3/h，揚(yáng)程為20.0 m，功率為15.0 kW。

(4)斜板隔油池。2套，為成套設(shè)備，并聯(lián)運(yùn)行，尺寸為14 m×3 m×2.9 m，單套處理能力為150 m3/h，功率為0.75 kW。該設(shè)備具有遠(yuǎn)程和就地控制功能，正常運(yùn)行時(shí)通過中控室PLC控制，斜板隔油池的刮油機(jī)定時(shí)自動運(yùn)行，污油通過管道回流至污油池。

(5)渦凹?xì)飧⊙b置。2套，為成套設(shè)備，并聯(lián)運(yùn)行，單套處理能力為150 m3/h，功率為13.5 kW。每套渦凹?xì)飧⊙b置設(shè)攪拌機(jī)2臺，渦凹曝氣機(jī)2臺，刮渣機(jī)1臺。刮渣機(jī)定時(shí)運(yùn)行，浮渣通過管道自流至油泥浮渣池。

(6)溶氣氣浮裝置。2套，亦為成套設(shè)備，并聯(lián)運(yùn)行，單套處理能力為150 m3/h，功率為32.5 kW。在PLC的控制下，溶氣氣浮裝置的空壓機(jī)及回流泵自動運(yùn)行，刮渣機(jī)定期刮渣，浮渣自流至油泥浮渣池。

(7)缺氧池。2座，鋼砼結(jié)構(gòu)，單座尺寸為16.2 m×12.7 m×5.5 m，有效水深為5.0 m。每座缺氧池設(shè)潛水?dāng)嚢铏C(jī)4臺，單臺功率為3.0 kW，以保證池內(nèi)污水與污泥的充分混合。

(8)曝氣深井。1座，直徑為3.2 m，深為90.0 m。設(shè)空壓機(jī)2臺，一用一備，單臺氣量為16 Nm3/min，額定排氣壓力為0.75 MPa，功率為90.0 kW。深井采用同心圓形式，分為內(nèi)筒和外筒。廢水由喉管流入內(nèi)筒，再由外筒流入緩沖池。內(nèi)外筒均設(shè)置曝氣裝置。

(9)緩沖池(深井頂槽)。1座，鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸為16.2 m×10.2 m×5.5 m，有效水深為4.6 m。設(shè)硝化液回流泵4臺，單臺流量為250 m3/h，揚(yáng)程為0.6 m，功率為2.2 kW。緩沖池的主要作用是使深井外筒出水流速得以緩沖，壓力得以釋放。

(10)懸浮澄清池。鋼砼結(jié)構(gòu)，1座，共2格，平面總尺寸為25.3 m×12.3 m，有效水深為3.4 m。每格各設(shè)刮渣機(jī)、刮泥機(jī)一套，單套設(shè)備功率均為2.2 kW。另設(shè)污泥回流泵3臺，兩用一備，單臺流量為150 m3/h，揚(yáng)程為20.0 m，功率為15.0 kW。懸浮澄清池主要用于泥水分離，達(dá)標(biāo)后的廢水直接排放至園區(qū)污水處理廠，如出水不合格，則回流至集水井重新進(jìn)行處理。

(11)污油池。鋼砼結(jié)構(gòu)，1座，尺寸為6.0 m×6.0 m×4.2 m。設(shè)污油提升泵2臺，一用一備，單臺流量為5 m3/h，揚(yáng)程為20.0 m，功率為2.2 kW。污油池內(nèi)的污油最終回收至廠內(nèi)罐區(qū)，作為生產(chǎn)的原料。

(12)油泥浮渣池。鋼砼結(jié)構(gòu)，1座，尺寸為6.0 m×6.0 m×4.2 m。設(shè)油泥浮渣提升泵2臺，一用一備，單臺流量為10 m3/h，揚(yáng)程為20.0 m，功率為3.0 kW。

(13)油泥濃縮罐。1臺，地上鋼結(jié)構(gòu)，直徑為6.5 m，高為9.0 m。設(shè)油泥輸送泵2臺，一用一備，單臺流量為5 m3/h，工作壓力為0.6 MPa，功率為2.2 kW。

(14)污泥均質(zhì)罐。1臺，地上鋼結(jié)構(gòu)，直徑為3.0 m，高為3.5 m。另設(shè)生化污泥提升泵2臺，一用一備，單臺流量為5 m3/h，工作壓力為0.6 MPa，功率為2.2 kW。

4 工程運(yùn)行效果

本工程自2016年11月投入使用以來，出水一直處于穩(wěn)定達(dá)標(biāo)狀態(tài)。2018年4月～6月每天實(shí)際進(jìn)水在2 122～3 317 m3/d，實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)如表2所示。

表2 實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)Tab.2 Actual Quality Indicators of Influent and Effluent Water

由表2可知，經(jīng)深井曝氣組合工藝處理后，出水CODCr小于300 mg/L，NH3-N小于30 mg/L，水中油小于20 mg/L，硫化物小于1 mg/L，完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，符合當(dāng)?shù)匚鬯C合排放標(biāo)準(zhǔn)中排入污水處理廠標(biāo)準(zhǔn)。

5 工程運(yùn)行成本分析

該污水處理站的直接運(yùn)行成本主要包括藥劑費(fèi)、動力費(fèi)和人工費(fèi)。

5.1 藥劑費(fèi)

污水處理站使用的藥劑主要為PAC、PAM、除臭藥劑和營養(yǎng)鹽，目前PAC投加量為52 kg/d，PAM投加量為2.5 kg/d，除臭藥劑使用量為2.88 kg/d，營養(yǎng)鹽投加量為75 kg/d。PAC采購價(jià)為2 000 元/t，PAM采購價(jià)為22 000元/t，除臭藥劑采購價(jià)為78 元/kg，營養(yǎng)鹽采購價(jià)為3 000 元/t，合計(jì)藥劑費(fèi)為0.24 元/m3。

5.2 動力費(fèi)

動力費(fèi)是污水處理站的主要運(yùn)行費(fèi)用之一，主要包括泵、空壓機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行電費(fèi)。目前，該污水處理站運(yùn)行用電量為4 041 kW·h/d，用電單價(jià)為0.8 元/(kW·h)，合計(jì)動力費(fèi)為1.29元/m3。

5.3 人工費(fèi)

人工費(fèi)主要包括污水處理站運(yùn)行和管理人員的工資、福利、津貼等費(fèi)用。目前，該污水處理站運(yùn)行采用四班三倒，每班3人，共12人，工資福利等共計(jì)648 000元/年，合計(jì)人工費(fèi)為0.71元/m3。

5.4 運(yùn)行成本

綜上所述，目前該污水處理站直接運(yùn)行成本約2.24元/m3。由于目前實(shí)際處理水量未達(dá)到設(shè)計(jì)處理水量，噸水人工費(fèi)和電費(fèi)等均偏高。待二期項(xiàng)目建成投產(chǎn)后，該污水處理站直接運(yùn)行成本將顯著降低。

6 結(jié)語

(1)本工程采用兩級隔油+兩級氣浮+缺氧+深井曝氣組合工藝處理煉油廢水，處理效果良好，出水水質(zhì)符合當(dāng)?shù)丨h(huán)保排放要求。

(2)該企業(yè)煉油廢水水質(zhì)、水量變化較大，而深井曝氣組合系統(tǒng)出水水質(zhì)一直處于穩(wěn)定達(dá)標(biāo)狀態(tài)，表明該系統(tǒng)具有良好的抗沖擊負(fù)荷能力。