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摘随着各类服务性营业网点在各城镇区域迅速建立,由此产生的各类污水排放也日渐增多,尤其是各类饮食场所的污水,因其含污量大,且在大多情况下排放条件较差,对环境造成的威胁已不容忽视。对这类污水在排放前进行预处理已成为一项较为紧迫的课题。1污水的排放条件与处理方法餐厅污水中的悬浮杂质分为以高分子脂类及其衍生物为主的油类和呈饭菜碎粒、不溶性蛋白、纤维质及淀粉质态的非溶解性有机物两类。厨房内不同作业点产生的污水有机物浓度有很大的差异。肉食洗涤水和残菜池内的污水BOD5可达1000mg/L以上,而一般洗菜水的BOD5含量则较低。考虑一个变化周期的水源均和,总体排放BOD5浓度约在200mg/L~300mg/L之间,COD则在300mg/L~500mg/L之间,SS约为500mg/L。而污水的综合排放标准(GB8978-88)中要求排放水中SS<70mg/L~100mg/L,BOD5<60mg/L~80mg/L,CODCr<100mg/L~150mg/L。
由于上述营业性餐厅的厨房大多布置拥挤,可利用空间极其有限,对污水处理设备的要求极为苛刻。事实上,处理设备占地在0.5m×0.5m以内时尚可接受,达到1m×1m占地时已只限于被较大型和正规的厨房选用,大于这一占地面积的设备则难以适应于这类用户。由于这一尺寸限制,污水在设备内的停留时间一般不能超过20min。因此,只能寻求某种高效的物理处理法,通过大幅度降低污水中的悬浮有机杂质来降低污水的有机物含量,以达到规定的排放条件。2离心气浮复合过程理论餐厅污水中的悬浮污染质可根据其物理密度上的明显区别分为重质微粒和轻质微粒两类。将溶气的餐厅污水引入高速旋转的离心场内。两类微粒在离心力的作用下,由于其自身的密度差异在半径方向上异向运动,利用微气泡的释放和吸附进一步加剧了轻质微粒表观密度与液体密度之差异,从而加速了这类微粒的径向运动速度。在这个系统中,污水同时经历了离心和气浮两个处理过程。在这个复合过程中重质微粒和轻质微粒在离心场作用下的游移速度可分别表示如下:(1)(2)式中ur——重质微粒径向游移速度,m/min;微粒的游移速度随其在离心场内的位置变化而改变,因此,分别对最不利粒径的微粒进行下述积分即可分别得到分离两类微粒所需的时间:(3)(4)式中tr——分离重质微粒所需时间,min;
要:目前大多数营业性餐厅厨房内布置拥挤,可利用空间极为有限,对污水处理装置的外形尺寸要求十分苛刻。事实上,污水在设备内的停留时间若超过20min,设备就可能因其尺寸过大而难以被用户接受。
关键词:餐厅污水预处理气浮
关键词:城市污水cass工艺工程调试滗水器
casswastewatertreatmentprocessforbeijingspaceflightcenter
abstract:theengineeringsituationandtechnologicalprocessespeciallytheset-upandtrialrunningofbeijingspaceflightcenterwtparepresented.finallysomepersonalviewsonthespecialcharactersofcyclicactivatedsludgesystem(cass)processaredescribedpractically.
0概述
北京航天城污水处理厂是跨世纪国家重点工程的配套设施。该污水处理厂分两期建设,一期工程于1996年12月破土动工,至1998年4月建成并投入设备调试及试运行,7月29日经北京市环保局验收后转入正常运转。近期排放污水量7200m3/d,远期14400m3/d。废水主要包括生活污水、工业废水'''');">工业废水和医院污水,各自所占比例为81.5%、18.0%、0.5%,其污水主要是生活污水,主要污染物包括:有机物、悬浮物和油类等。设计进出水水质及排放标准(北京市综合废水排放二级标准)见表1。
表1设计进出水水质及排放标准
项目cod
/mg/lbod5
/mg/lss
/mg/lph矿物油
/mg/l
进水3502502206.5~8.55.8
出水<50<15<306.0~8.5<3
排放标准6020506.0~8.54
1工艺概况
1.1工艺简介
在大量文献调研基础上,通过方案筛选,我们选用周期循环活性污泥法(cyclicactivatedsludgesystem,简称cass)。该工艺最早是美国川森维柔废水处理公司1975年研究成功并推广应用的废水处理技术专利。为将该工艺引进、消化,探讨适合我国国情的新型污水处理工艺,总装备部工程设计研究总院环保中心于1994年在实验室进行了模拟试验研究,并成功地应用于北京航天城污水处理厂。
1.2工艺流程
污水处理厂高程布置如图1所示。污水中含有较大颗粒的悬浮物和漂浮物,经过格栅截留,除去上述污染物,防止后续处理构筑物管道、阀门和水泵机组堵塞。污水经集水池用潜污泵抽至沉砂池,在沉砂池中可除去比重较大的无机颗粒,污水经沉砂池后由配水管自流进入cass池进行生物处理,出水达标后,部分用作农田灌溉或池塘补充水,剩余部分排放。
图1北京航天城污水处理厂高程布置图(数字的单位为m)
cass池是污水处理厂的核心,它在sbr的基础上前部设置了生物选择区,后部安装了可升降的自动滗水器,曝气、沉淀、排水均在同一池子内周期性循环进行。生物选择区和主反应区之间由隔墙隔开,污水由生物选择区通过隔墙下部进入主反应区,托动水层缓慢上升。整个cass池平面24m×24m,主反应区和预反应区长度分别为19.25m和3.75m,宽度方向分4格,每格可独立运行,池深5m,有效水深4.5m(污泥区高1.3m,缓冲区高1.7m),活性污泥界面以上最小水深为1.34m,每周期排水比约为1/3,cass反应池构造简图示于图2。
图2cass反应池构造简图
2工程调试和试运行
污水处理厂调试及试运行是污水处理工程建设的重要阶段,是检验污水处理厂前期设计、施工、安装等工程质量的重要环节。设备安装完工后,按单体调试、局部联合调试和系统联合试运转三个步骤进行。污泥的培养驯化采用接种培养法,具体是在cass池中加入其它污水处理厂浓缩脱水后的污泥,闷曝24h,此后每天排出部分上清液并加入新的污水,逐步加大负荷,此阶段不排泥。培养期间应通过镜检密切观察cass池中微生物相的变化;同时进行进、出水水质及反映活性污泥性能指标的测定,包括:sv、mlss、svi、cod、bod5等。随着微生物培养时间的增加,检测到污泥中有大量活跃的原生动物和少量的后生动物,此时svi=80ml/g~100ml/g,sv=18%~20%,mlss=1200mg/l~1800mg/l,表明活性污泥培养基本成功。此阶段完成后即可进入污水厂全面试运行阶段。
污水厂试运行是指在满负荷进水条件下,优化、摸索运行参数,取得最佳的去除效果,同时对工程整体质量进一步全面考核,为今后长期稳定运行奠定基础。此阶段大致包括以下几方面工作:滗水器控制参数的确定,cass池运行周期及曝气、沉淀、排水、闲置时间的分配,自控系统的校正、污泥脱水过程中混凝剂的投加量等。
2.1滗水器控制参数的确定
cass工艺的特点是程序工作制,可依据进、出水水质变化来调整工作程序,保证出水效果。滗水器是cass工艺中的关键设备,工程采用的滗水器是我院环保中心和四达水处理公司在模拟试验基础上开发成功的新型滗水设备。该滗水器采用丝杠套筒式,通过电机的运动,带动丝杠上下移动,从而带动连接于丝杠末端的浮动式滗水堰,完成滗水过程。
每次滗水阶段开始时,滗水器以事先设定的速度首先由原始位置降到水面,然后随水面缓慢下降,下降过程为:下降10s,静止滗水30s,再下降10s,静止滗水30s…,如此循环运行直至设计排水最低水位,通过滗水器的堰式装置迅速、稳定、均匀地将处理后的上清液排至排水井,滗水器下降速度与水位变化相当,排出的始终是最上层的上清液,不会扰动已沉淀的污泥层。滗水器上升过程是由低水位连续升至最高位置,即原始位置,上升时间通过调试摸索确定。滗水器在运行过程中设有限位开关,保证滗水器在安全行程内工作。调试工作主要是根据进出水水质及水量来探索滗水器的排水时间、滗水器最佳下降速度及排水结束后滗水器的上升时间。
2.2cass池运行周期的确定
根据实验室小试结果,原设计的cass池运行周期是4h,其中曝气2h,沉淀1h,排水1h。调试过程中发现原水浓度比设计原水浓度低,有必要根据实际废水水质情况来确定运行周期,根据进出水水质指标适当调整周期中各阶段时间的分配,如适当减少曝气时间、延长沉淀时间等,这样在保证出水水质的情况下节省了能耗。污水厂实际运行周期仍是4h,其中曝气1.5h,沉淀1h,排水1h,闲置0.5h。
2.3自控系统的校准
cass工艺之所以在国外得到普遍应用,得益于自动化技术的应用。北京航天城污水处理厂根据工艺流程与厂区设备分布状况,自动控制采用集散式控制系统,由我院环保中心与北京研华公司合作研制。整套控制系统采用现场可编程控制(plc)与微机集中监控,在污水提升泵房、4座cass池及污泥脱水机房各设置1台现场控制机(可手动控制);在中心监控室设有1台工控机和模拟显示屏。现场控制机独立完成相应的参数设置、数据显示、自动控制、数据通信等全功能,中央控制计算机通过工业现场总线向各现场控制机传输和采集数据,并可根据进、出水水质变化适当调整工作程序,发现问题及时解决。模拟显示屏显示工艺全过程的数据与状态。
2.4运行结果
从每天监测的水质情况看,cass工艺经过上述各阶段的调试和试运行,取得了良好效果。进水水质:codcr=70mg/l~80mg/l,bod5=30mg/l~35mg/l,ph=6.8~7.5;出水经常保持在codcr=20mg/l以下,bod5=7mg/l左右,svi=80ml/g~100ml/g,sv=18%~20%,ph=6.8~7.5,优于国家排放标准。
cass工艺产生的污泥量较少,污泥性质稳定,具有良好的沉降、絮凝、脱水性能。调试至今半年过去了,未发生污泥膨胀现象,这样更从实践上验证了cass工艺的优越性。
3cass工艺的特点
从北京航天城污水处理厂的运行实践来看,cass工艺与其它污水处理工艺相比确实是一种先进实用的工艺。具体体现在以下几个方面:
(1)此工艺建设费用低,与常规活性污泥法相比,省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流设备,工艺流程简洁,建设费用可节省10%~25%,占地面积可减少20%~35%。
(2)运转费用省。由于曝气是周期性的,重新开始曝气时,氧浓度梯度大,传递效率高,节能效果显著,运转费用可节省10%~25%。此外,本工程采用水下曝气机代替传统鼓风机曝气,消除了噪音污染。
(3)有机物去除率高,出水水质好。
(4)管理简单,运行可靠,能有效防止污泥膨胀。与传统的sbr工艺相比,cass最大的特点在于增加了一个生物选择区,且连续进水(沉淀期、排水期仍连续进水),没有明显标志的反应阶段和闲置阶段。设置生物选择区的主要目的是使系统选择出良好的絮凝性生物。
据有关资料[1]介绍,污泥膨胀的直接原因是丝状菌的过量繁殖。由于丝状菌比菌胶团的比表面积大,因此,有利于摄取低浓度底物。而一般丝状菌的比增殖速率比其它细菌小,在高底物浓度下菌胶团和丝状菌都以较大速率降解底物和增殖,但由于菌胶团细菌比增殖速率较大,其增殖量也很大,从而占优势。所以cass池首端设计合理的生物选择区可以有效地抑制丝状菌的生长和繁殖,克服污泥膨胀。
(5)控制系统设计紧密结合cass工艺特点,管理简单,运行可靠。cass工艺要求周期性地对相关设备进行控制,在系统设计与软件编程上我们采取了以下做法:①滗水器的滗水量采用了准pwm法,即在排水进程滗水器间歇下降,由于下降时间与间歇时间均可方便设定,实现了非调速滗水机滗水量的控制;②监控室内可方便地设定曝气量;③采取了超低水位进程暂停、超高水位声光报警等较完备的保护措施。④污水提升泵采用自动循环备用的自控模式,使每台泵的运行几率尽可能相同;避免了自动备用方式造成的主泵过度运转。日处理量7200m3/d的北京航天城污水处理厂,需操作管理工5~8人,而我国相同规模采用传统污水处理工艺则需操作管理工30人以上。
(6)污泥产量低,性质稳定。
【关键词】CASS工艺;污水处理;处理方法
前言
CASS工艺是由SBR结合科学技术的改进技术,是循环活性污泥技术(CAST)的一种新形式。CASS工艺在应用中由于其操作工序复杂,与其他的工艺相比较所需要控制的各种变量和变化较大,因此在工作中其控制工作量大,对各种控制能技术环节要求较为严密。CASS工艺是在SBR工艺和氧化沟技术的基础上优化开发的,在现阶段的废水和污水处理工程中得到广泛的应用。
1、CASS工艺的运行及特点
CASS是循环活性污泥技术的主要形式,其在工作中主要的工作原理是将序批式活性污泥法的反应池沿长度方向分为两个不同的部分,前部分为预反应区,第二部分则为主反应区。CASS工艺在工作中由于其操作工艺和程序较为复杂,与其他各项工艺相比而言充满着变量和变动性,因此需要控制的部分较多,为了满足污水处理工作的安全可靠和生产的连续性,同时为了满足污水处理工艺的需求和社会环保要求,在工作中通过各种先进的技术手段和设备进行全面的改革与完善,使得工艺能够适应现阶段的社会发展需求。在现阶段的CASS工艺运行特点是特指设有一个分建或合建式的生物选择器,并且要能够使得生物选择器的容量是可以根据反应量大小来进行改变,同时采用序批曝气-非曝气方式运行的充-放式间隙的活性污泥处理方法和措施,在这个工程运行中,各种反应都是在同一个反应器中进行,这就可以有效的避免了有机物污染和由于泥水分离出来生物的讲解过程,同时反应器应当还具有相关的泥水分离处理功能。整个系统以推流方式运行,而在运行的过程中各个反应区都是以混合方式来实现运转和同步碳化的流程,因此则需要采用相关的控制器来进行有效控制,从而有效的降低系统的能耗和药耗问题。
1.1CASS工艺的循环运行过程
CASS以一定的时间序列运行,在运行的过程之中主要包括了充水-曝气、充水-泥水分离、上清液滗除和充水-闲置等各阶段的控制过程,同时在这些阶段运行中通过有机系统的方式构成一个整体,并且能够形成一个有效的运行周期。不同的运行阶段的运行方式可以根据处理效果和工作需要来进行调整和分配,如果在工作中没有相关的反应和冲水搅拌流程,则需要采用相应的进水曝气方式来进行严肃控制。同时由于CASS工艺在运行中是一个循环运行的过程,因此则需要在一个周期完成且结束之后在进行下一个周期的运行,并且其运行流程是和上一周期重复一直的,以此形成循环运行流程,并连续不断的使其进行。
1.2CASS的工艺组成及设计要点
CASS是一种具有脱氮除磷功能的循环间隙废水生物处理技术。每个CASS反应器由3个区域组成,即生物选择区、兼氧区和主反应区生物选择区是设置在CASS前端的小容积区(容积约为反应器总容积的10%),水力停留时间为0.5h~1h,通常在厌氧或兼氧条件下运行。生物选择器是根据活性污泥反应动力学原理而设置的。通过主反应区污泥的回流并与进水混合,不仅充分利用了活性污泥的快速吸附作用而加速对溶解性底物的去除并对难降解有机物起到良好的水解作用,同时可使污泥中的磷在厌氧条件下得到有效的释放,而且在完全混合反应区之前设置选择器,还有利于改善污泥的沉降性能,防止污泥膨胀问题的发生。此外,选择器中还可发生比较显著的反硝化作用(回流污泥混合液中通常含2mg/L左右的硝态氮),其所去除的氮可占总去除率的20%左右。选择器可定容运行,亦可变容运行,多池系统中的进水配水池也可用作选择器。由主反应区向选择区回流的污泥量一般以每天将主反应器中的污泥全部循环1次为依据而确定其回流比。
1.3CASS工艺的主要特点
CASS工艺在运行的过程中是SBR处理技术的一个改进方式,与传统的活性污泥处理工艺相比,CASS工艺不但具有着工艺简单、自动化程度要求高、运行灵活方便简单、具有明显的除磷脱氮功能,而且其还具有着能够根据生物选择原理与利用方式来直接与主反应区进行分建和合建,同时能够对系统中所存在的生物选择器和磷的释放要求进行全面控制。在CASS工艺运行中,可变容积的采用有效的提高了系统对水量和水质的适应性能,同时使得操作运行更加方便和有效。同时这种工艺能够根据生物反应动力学原理,通过在反应的过程中采用各种新技术和新工艺来进行优化,使得工艺在运行之中有效的降低了运转费用。
2、控制策略
CASS工艺作为现阶段污水处理的主要工作其在管理控制中主要是由粗格栅间、进水泵房、细格栅间、沉砂池、CASS反应池、加氢间和污水脱水机房等构成。
3、CASS工艺需要注意问题
在CASS工艺的应用过程中,需注意以下问题:(1)生物选择器运行的控制。为保证回流污泥与进水底物的良好接触,生物选择器宜控制在厌氧或缺氧条件下运行并确保完全混合,以充分发挥其自我调节的功能;(2)生物速率的控制。CASS的主反应区具有同步硝化和反硝化功能,其反硝化主要是在停止曝气的泥水分离阶段和在曝气过程中使污泥结构内部处于缺氧状态而实现的。因而,反应器中溶解氧(DO)浓度的控制——即生物速率的控制十分重要。一般采用池内溶解氧探头仪控制DO,并据此测定微生物的代谢活性,作为自动调节曝气时间、曝气速率和排泥速率的重要控制参数。溶解氧探头仪可直接设置在主反应器内,也可设置在污泥回流管线上。
【关键词】小区;污水处理;处理工艺
1、前言
随着国民经济的飞速发展,城市规模不断向周围扩展。在众多城市的边缘地区以及旅游景区出现了新建小区、宾馆、住宅、学校、休闲娱乐场所、医院等。由于这些小区没有市政管网,有的虽然在市政管网规划范围内,但因市政污水处理滞后于城市的发展,在短期内还无法建设完整的市政系统。有的小区远离城市,污水今后也不可能排入污水处理厂。这样,小区的污水都就近排入地面水体,污染了周围环境,特别是有些旅游景点,地面水体水质恶化,与周围环境极不协调,人民群众要求治理的呼声越来越高。与此同时,各地环境部门加大了对小区污水污染治理的力度,一般要求进行二级处理,多数要求达到国家《污水排放标准》中的一级标准。小区污水治理存在着较大的市场。
2、小区污水处理工程设计时应注意的问题
1)水量、水质变化较大。一些小区居住成员基本为同一单位职工,上、下班时间较集中,用水量时变化系数很大;还有一些小区为工业企业,不但用水量大,而且时常要间断排水,形成水质、水量的冲击。
2)管理人员素质较差。小区的污水处理大多没有专门的污水处理专业人员,对处理工艺了解甚少,对运行过程中出现的问题,不能及时处理。
3)管理人员流动性较大。不少小区污水处理工作没有长期固定的管理人员,更换较频繁。由于频繁的岗位变动,造成在岗人员没有长期打算,不安心本职工作,不钻研业务,技术水平较低。
4)一些小区的建设初期没有考虑污水的治理,没有规划污水处理位置。因此,小区污水处理只能因地制宜,在总排水口的附近见缝插针。
5)各小区都有自己的建筑风格,污水处理设施必须与周围环境相协调,切勿将小区污水处理设施建在小区显眼的地方。
6)小区内污水处理设施往往离建筑物及人员活动的地方较近,应尽量减轻污水处理机械噪音及散发的异味对环境的影响。
7)小区污水处理资金多为居住单位自筹资金,一般资金总额有限,应合理安排资金。
2 小区污水处理工艺制定时应注意的问题
1)处理工艺成熟、可靠、流程简单,所需设备及管道要少,所选用的设备应时通用设备。
2)在制定工艺参数时,要根据各小区水质、水量变化的特点来确定。
3)选用的设备、操作与控制要简单、易维修、更换方便
4)尽量采用一体化组合式构筑物或设备。这种一体化工艺可将各个处理单元组合在一起,各单元之间仅用一道隔墙(或隔板)分开,在隔墙上设孔口,实现相邻单元的链接,各单元左右或上下交错排列,构成一体。这种方法具有占地面积小、连接管道少、操作简单,初投资及运行费用较低等优点。
5)尽量采用埋地式或半地下式的形式,将污水处理站全部或大部分埋置在底下,上面绿化。全埋地式可设置在小区规划的绿地道路下,不影响小区景观,也不占用原建筑物规划用地。
3、传统生物接触氧化工艺存在的问题
目前小区污水处理治理形式较多,大多采用埋地式形式,其工艺为传统的生物接触氧化法;污水沉淀池生物接触氧化池二沉池消毒池排放。传统生物接触氧化工艺存在的问题如下:
1)填料容积负荷偏高,设备总容积较小,经受不了水质、水量变化的冲击,造成出水水质不达标。
2)填料、斜管等器材使用年限一般为3到5年,如不及时更换将影响污水处理效果,但因器材都填装在地下设备内,更换时空间狭小、环境较差,维护较困难。
3)鼓风机、消毒设备等全部安装在地下设备内、湿度较大,通风不好,容易造成设备腐蚀,使部分设备部能正常运转。
4、小区污水处理技术工艺的制定
从污水处理工艺上讲,凡是适合市政污水处理的工艺,用在小区污水处理时,水质都可以达到排放标准。但在选用小区污水处理工艺时,还必须考虑小区污水处理的特点,选择适用的技术工艺。
目前,小区污水处理采用的方法为活性污泥法,其形式有5种:
1)传统活性污泥法。一沉曝气二沉,其中,二沉设有污泥回流。
2)传统形式改进型A/O与A2/O法。A/O法有2种,一是用于降磷的厌氧―好氧工艺,二是用于降氮―好氧工艺。A2/O法事用于除氮、除磷的工艺。
3)氧化沟又称循环曝气池,类似活性污泥的延时曝气法。近年来我国中小城市污水处理厂多采用这一工艺。特别是一体化氧化沟,它不设初沉池、二沉池,处理设施简单。氧化沟具有传统活性污泥法的特点,有机物去除率高,并具有脱氮功能,适合小区污水处理。但氧化沟不宜采用地下式,占地面积较大,与小区周围环境不协调,限制了这种工艺在小区污水处理中的应用。
4)间歇性活性污泥法(SBR工艺)。它的前身是充排式反应池,由于操作繁琐,限制了它的发展。它的特点是:在一个池子中完成污水的生化反应、沉淀、排水、排泥。
5)周期循环活性污泥法(改进型的SBR工艺)。CASS工艺的反应池用一道隔墙将其分为生物选择区和主反应区。首先在生物选择区内,微生物通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中的大部分可溶性有机物,完成一个高负荷的基质快速积累的过程,这可对进水水质、水量、PH值和有毒有害物质起到较好的缓冲作用,然后再主反应区完成一个较低符合的基质降解过程。
CASS工艺为连续进水工艺。当污水量较小时只需设置一个池子,省去了污水流量随时间变化分配的自动控制阀门。该方法只设一台滗水器,池子结构简单,生物选择区与主反应区一墙之隔,只在池底设置一定数量的孔口相互连接,使两个区的水面标高相等。生物选择区容积设计为总容积的20%~25%,池长宽比多采用5:1~4:1,一个周期的排水量为总容积的30%~40%,排水时间一般为1h,一周期为4h~8h,在排水时进入生物选择区的污水量只占到生物选择区总容积的15%~30%。排水时池内水平流速极小,水流较稳定,池长宽比又较大,所以排水时连续进水并不影响排出水水质。滗水机是CASS公益的主要设备之一,自行研制的PL型旋转式滗水机应用较广,它省去了在池内建排水井,用双曲环状橡胶软管代替了进口设备上的旋转接头,其结构简单、使用、价格便宜。
CASS工艺曝气方式的选择。曝气方式一般为鼓风机曝气机、潜水曝气2种方式。鼓风曝气系统需单独建造风机房,系统繁琐,噪音较大,设在水下的曝气管道及曝气头维修不便故使用较少。潜水曝气按排气方式分为自吸式和供气式两种,根据小区污水处理的特点常采用自吸式射流曝气方式。它的优点是:射流器多为铸造件,构造简单,无运动部件;没有较长风管,潜水泵出水口与射流器进水口直接相连,氧总的转移系数大、利用率高,污泥活性好,基质降解常数比其他活性污泥高;在射流曝气混合室内,由于射流的紊动及能量交换作用,形成了剧烈的混掺现象,它不仅在瞬时完成了氧由气体向水中的转移,而且进行着有机物、微生物、氧三者之间的传质和反应;射流器的工作流体是由与它直接相连的潜水泵供给;当需去除COD总量较大时,一般池内要设置多台射流器;不需要在池内设置曝气管道及曝气头;在污水处理过程中对污水的搅拌效果好,水质均匀,不易产生污泥膨胀。
关键词:高浓度污水;处理技术;应用现状
油田污水主要包括原油脱出水(又名油田采出水)、钻井污水及站内其它类型的含油污水。油田污水的处理依据油田生产、环境等因素可以有多种方式。由于油田污水种类多,地层差异及钻井工艺不同等原因,油田污水处理站不仅水质差异大,而且油田污水的水质变化大,废水水质复杂,含有石油破乳剂、盐、酚、硫等污染环境的物质,严重地污染了生态环境。当油田需要注水时,油田污水经处理后回注地层,此时要对水中的悬浮物、油等多项指标进行严格控制,防止其对地层产生伤害。为此,提出了更高的污水处理技术,对油田采出水处理具有一定的参考价值。
1 油田污水处理技术现状
油田的水处理工艺,其流程一般为“油―过滤”和“隔油―浮选(或旋流除油)―过滤”,即通常称为的“老三套”,其工艺主要是除去废水中的油和悬浮物。在很长一段时间内,此工艺流程被广泛地应用于各油田的采出水处理中,而且效果良好,处理后的水质一般都能达到回注水的要求。
1.1技术分类
(1)根据对油田污水处理程度和水质要求的不同,通常将污水处理技术分为一级处理、二级处理和三级处理。一般来说一级处理属于预处理,二级处理能除去90%左右可降解有机物和90%~95%的固体悬浮物。对于重金属毒物和生物等难以降解的有机物,例如高碳化合物以及在生化处理过程中出现的氮、磷,二级处理难以完全除去,则需进行三级处理。各级处理技术主要包括重力分离、粗粒化、浮选法、过滤、膜分离以及生物法等十几种方法。
(2)技术分类有物理法、化学法、物理化学法、生物法。物理处理法的重点是去除废水重点矿物质和大部分固体悬浮物、油类等,主要方法包括重力分离、离心分离、过滤、粗粒化、膜分离和蒸发等方法。化学法主要用于处理废水中不能单独用物理法或生物法去除的一部分胶体和溶解性物质,特别是含油废水中的乳化油,包括混凝沉淀、化学转化和中和法。物化处理法通常包括气浮法和吸附法两种。生物法是利用微生物的生化作用,将复杂的有机物分解为简单的物质,广泛为各国所采用。
1.2油田污水处理的一般工艺
油田污水成分比较复杂,油分含量及油在水中存在形式也不相同,且多数情况下常与其他废水相混合。因此单一方法处理往往效果不佳。同时,因各种方法都有其局限性,在实际应用中通常是两三种方法联合使用,使出水水质达到排放标准。另外,各油田的生产方式、环境要求以及处理水的用途的不同,使油田污水处理工艺差别较大。在这些工艺流程中,常见的一级处理有重力分离、浮选及离心分离。主要除去浮油及油湿固体;二级处理有过滤、粗粒化、化学处理等,主要是破乳和去除分散油;深度处理有超滤、活性炭吸附、生化处理等,主要是去除溶解油。
1.3膜生物反应器工艺
膜生物反应器(MBR)是一种由膜分离单元与生物处理单元相结台的新型水处理技术,以膜组件取代二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度减少污水处理设施占地,并通过保持低污泥负荷减少污泥量。与传统的生化水处理技术相比,MBR具有以下主要特点:处理效率高、出水水质好;设备紧凑、占地面积小;易实现自动控制、运行管理简单。自20世纪80年代以来,膜生物反应器己应用于美国、德国、法国和埃及等十多个国家,规模从6m3/d至13000m3/d不等。在我国,膜生物反应器作为污水再生回用的一项高新技术,其开发与研究也正越来越深入。虽然目前膜生物反应器在我国的实际应用还比较少,然而,在水资源日益紧缺的情况下,随着膜技术的发展、新型膜材料的开发以及膜材料成本的逐渐下降,膜生物反应器将会有较好的应用前景。
2 污水处理技术分析
目前,石化行业的碱渣废水处理方法主要有直接处理法、化学处理法和生物氧化法。直接处理法有出售、稀释、深井注入和焚烧处理等方法,其中以焚烧法为主,直接处理法容易出现污染转移(大气)或转嫁(其他地方),故受到一定限制。化学处理法通常采用湿式空气氧化技术(WAO),即在150~200℃,1.5~10MPa的条件下,利用氧气直接氧化去除碱渣中的硫化物,达到碱渣预处理的目的。碱渣的处理效果受制于氧化反应体系的温度与压力,污染物去除效率越高,相应体系所需的温度与压力也就越高,WAO法高昂的设备投资额度和运行费用使其应用受到限制。焚烧和湿式催化氧化都是投资、运行费用非常高的处理技术。相比之下,采用生化技术进行处理,其投资、运行费用都只有湿式催化、焚烧法的几分之一或者几十分之一,运行管理简单,处理效果稳定。生物氧化法首先将碱渣进行适度的稀释(10~20倍),控制硫化物在1000~3000mg/L,中和后,利用特殊的生物反应器,使硫细菌在生物反应器中形成生物氧化床,通过生物的作用利用空气中的氧气氧化硫化物和酚,从而达到碱渣预处理的目的。生物氧化方式相比具有较好的技术经济价值,而内循环固定生物氧化床技术即IRBAF处理工艺是针对石油炼制和石油化工产品精制过程中产生的废碱渣(汽油、柴油、液态烃等碱渣)而开发,大幅度减轻污水处理场的进水负荷,能够有效地氧化处理催化汽油废碱液、液态烃废碱液等高浓度废水,保证了现有污水处理系统的正常运转和达标排放。
3污水处理趋势分析
新型水处理药剂的研制和开发混凝剂是油田采出水、钻井污水处理中重要的环节,研制出混凝能力强、快速破乳、沉降快、絮凝体体积小、在碱性和中性条件下同样有效的新型混凝剂,是油田水处理药剂开发工作者今后努力的方向。近年来,研制和应用原料来源广的聚合铝、铁、硅等混凝剂成为热点,无机高分子混凝剂的品种已经逐步形成系列;而在有机方面,有机混凝剂复合配方的筛选和高聚物枝接是研究的重点。先进设备的研制和应用先进的生物处理技术被认为是未来最有前景的污水处理技术,一直是水处理工作者研究的重点和难点。近年来,基因工程技术的长足发展,以质粒育种菌和基因工程菌为代表的高效降解菌种的特性研究和工程应用,是今后污水生物处理技术的发展方向。膜分离技术的研究及推广膜分离技术用于油田污水处理,目前尚处于工业性试验阶段,难以大规模工业应用的原因主要是膜的成本和膜污染问题。因此,今后的研究的重点是:开发质优价廉的新材料膜;找出减少膜污染的措施;清洗方法的优化以及清洗剂的开发。开发工艺更为先进的复合反应器,提高处理效率,减少占地面积。膜生物反应器工艺,作为膜分离技术和生物处理技术的结合体,集中了两种技术的优点,已经在一些工业废水处理中应用。但就其自身特点而言,膜生物反应器应用于油田污水处理的趋势已经不可逆转。
4 结束语
介绍了油田污水处理的一般工艺和国际先进的膜生物反应器工艺,并对污水处理技术进行了对比分析,探讨了水处理今后的发展方向,为今后油田水处理工艺改进提供了理论依据。