化工園區(qū)污水處理工藝技術(shù)設(shè)計

翟忠偉，孔雪

工藝與裝備

化工園區(qū)污水處理工藝技術(shù)設(shè)計

翟忠偉，孔雪

（沈陽萊科知源環(huán)?？萍加邢薰?， 遼寧 沈陽 110166）

蓋州仙人島能源化工區(qū)主要處理園區(qū)內(nèi)企業(yè)排放的污水，以中海石化（營口）有限公司排放的含油污水及園區(qū)內(nèi)的生活污水為主。設(shè)計出水執(zhí)行GB 18918《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》中一級標準的A標準。污水處理后，一部分外排，一部分供給園區(qū)內(nèi)企業(yè)使用。

含油污水；生活污水；工藝流程；A2O工藝；設(shè)計參數(shù)

本次論文設(shè)計以化工園區(qū)的煉油企業(yè)排放的含油污水及園區(qū)內(nèi)的生活污水處理為主。根據(jù)污水的水質(zhì)指標特點采取了預(yù)處理分類、分段設(shè)計，預(yù)處理后污水混合綜合處理設(shè)計。

1 設(shè)計進、出水及水質(zhì)加權(quán)計算

蓋州仙人島能源化工區(qū)主要處理園區(qū)內(nèi)的化工企業(yè)的含油污水（中海石化（營口）有限公司）和園區(qū)內(nèi)的生活污水，設(shè)計處理規(guī)模：含油污水667 m3·h-1，生活污水1 041 m3·h-1，混合后污水處理規(guī)模為1 708 m3·h-1。設(shè)計出水執(zhí)行GB 18918《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》中一級標準的A標準。出水一部分排放，一部分供給園區(qū)內(nèi)企業(yè)使用。見表1水質(zhì)、水量設(shè)計計算表。

表1 水質(zhì)、水量設(shè)計計算表

2 工藝流程設(shè)計及說明

2.1 設(shè)計污水處理工藝流程

設(shè)計污水處理工藝流程見圖1。

2.2 設(shè)計工藝流程說明

2.2.1 含油污水預(yù)處理段

經(jīng)過預(yù)隔油的含油污水，進入含油污水預(yù)處理系統(tǒng)。工藝流程主要為豎流隔油池+中和池+渦凹氣浮池+除硫池+溶氣氣浮池。

豎流隔油池主要去除污水中的浮油及污水中的部分懸浮物。出水自流進入中和池。

中和池調(diào)節(jié)pH至8左右，防止H2S釋出。當進水硫化物質(zhì)量濃度大于20 mg·L-1, 投加FeCl3作為催化劑。在除硫池內(nèi)，通過曝氣和催化方法除硫。

氣浮部分采用兩級氣浮，去除污水中的乳化油和細分散油，控制出水油含量在出水要求以內(nèi)。在CAF、DAF進水端投加FeCl3和聚丙烯酰胺(PAM)，與污水充分混合反應(yīng)。溶氣氣浮出水進入調(diào)節(jié)池。

2.2.2 生活污水進行前處理段

其工段包括：粗格柵+細格柵+曝氣沉砂池。

在前處理工段，來水經(jīng)粗格柵去除水中較大的懸浮物和雜質(zhì)后，經(jīng)泵提升后通過細格柵及曝氣沉砂池進一步去除污水中懸浮物和砂子，在調(diào)節(jié)池與預(yù)處理后的含油污水混合。

2.2.3 混合污水處理段

混合污水處理工藝一段（生化處理）包括：調(diào)節(jié)池+水解沉淀池+ A2O生化池+二沉池。

圖1 污水處理工藝流程

污水進入水解沉淀池內(nèi)，通過布水器與污泥床快速而均勻地混合。污泥床內(nèi)含有高濃度的兼性厭氧微生物，在池內(nèi)缺氧條件下，被截留下來的有機物質(zhì)在大量水解—產(chǎn)酸菌作用下，將不溶性有機物水解為溶解性物質(zhì)，將大分子、難于生物降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易于生物降解的物質(zhì)，從而改善污水的可生化性，為后續(xù)處理奠定良好基礎(chǔ)。

水解出水與從二沉池排出的含磷回流污泥同步進入?yún)捬鯀^(qū)，厭氧區(qū)主要功能是釋放磷，同時部分有機物進行氨化；在缺氧區(qū)中，反硝化細菌利用從好氧區(qū)中經(jīng)混合液回流而帶來的大量硝酸鹽，以及污水中可生物降解的有機物進行反硝化反應(yīng)，達到同時去碳和脫氮的目的。含有較低濃度碳氮和較高濃度磷的污水隨后進入好氧區(qū)。好氧池通過曝氣充氧，在好氧狀態(tài)下，污水中的有機物被活性污泥中的微生物群體分解，并且在聚磷菌體的作用下使得污水中磷的濃度大大降低。

A2O生化池出水進入二沉池，在二沉池中，活性污泥與澄清液分離，一部分污泥回流，剩余污泥則從系統(tǒng)中排入污泥濃縮池進行濃縮、脫水等后續(xù)處置。二沉池上清液則進入混凝沉淀池進行后續(xù)處理。

2.2.4 混合污水處理工藝二段

混合污水處理工藝二段（深度處理）包括：混凝沉淀池+ V型濾池+臭氧接觸池+清水池。

二沉池的出水進入混凝沉淀池。在混凝劑的作用下，污水中的膠體和細微懸浮物凝聚成絮凝體，繼而沉淀，從而去除二級處理出水中大部分污染物。經(jīng)過V型濾池過濾工藝、進一步去除懸浮物質(zhì)。

過濾出水經(jīng)泵提升至臭氧系統(tǒng)，在臭氧系統(tǒng)中，一部分大分子、難降解的有機物氧化降解去除，尾氣經(jīng)管路收集后進入尾氣破壞系統(tǒng)催化消解達標排放進入大氣。排入清水回用水池，一部分外排，一部分園區(qū)回用。

3 污水處理工藝設(shè)計

3.1 設(shè)計分析

本次設(shè)計的主要污染物有石油類、氨氮、SS、COD、BOD等，由于含油污水石油類物質(zhì)濃度高，影響生化作用，在生化處理之前，需進行除油處理。目前，國內(nèi)主流的含油污水預(yù)處理方式為隔油+氣浮的處理方式，隔油處理重油，氣浮處理輕油。本次論文設(shè)計采用豎流隔油池+兩道氣?。u凹氣浮+溶氣氣?。┑奶幚矸绞?，增加除硫工藝，主要處理含油污水中的硫化物?！董h(huán)境工程技術(shù)手冊-廢水污染控制技術(shù)手冊》P145列舉部分煉油廠采用了隔油雙級氣浮的工藝。

含油污水與生活混合后，B/C比為0.36，可生化性較好，但基于多年的行業(yè)經(jīng)驗，含油污水中有一部分難降解的COD，在生化之前進行水解工藝，分解難降解部分，提高后續(xù)生化處理效率。《環(huán)境工程技術(shù)手冊-廢水污染控制技術(shù)手冊》P153見含油廢水的特點，P1328某國些內(nèi)煉油廠實例中含水解酸化工藝。

混凝沉淀工藝即在混凝劑的作用下，使廢水中的膠體和細微懸浮物凝聚成絮凝體，然后予以分離除去的水處理法。V型濾池其最大的特點是反沖洗過程，通過引入氣洗過程和水洗過程的濾層微膨脹，從而回避了濾層膨脹沖洗的過程對濾層的水力篩分，保證上下濾層均勻，濾池截污能力可以得到充分發(fā)揮，延長反沖洗周期。因其有效過濾濾層厚度大，所以過濾后出水效果好。臭氧能夠有效地氧化分解廢水中的有機物和氨氮，具有接觸時間短、處理效率高、不受溫度影響等特點，并具有殺菌、除臭、除味、脫色等功能。因此，一般采用臭氧氧化與其他處理方法聯(lián)用的工藝，去除廢水中有機污染物的方法應(yīng)用較為廣泛。本次論文設(shè)計選擇混凝沉淀池+V型濾池+臭氧工藝組合作為深度處理?；炷恋沓?V型濾池+臭氧工藝組合，在一些工業(yè)園區(qū)的污水處理廠中應(yīng)該比較多。

3.2 工藝設(shè)計參數(shù)

3.2.1 豎流隔油池

設(shè)計參數(shù)：表面負荷3.0 m3·m-2·h-1。

主要建構(gòu)筑物：豎流隔油池2座：有效直徑Φ14 m×5.8 m（直段高度）。

主要設(shè)備：刮油刮渣機：2臺，Φ14 m，全橋式，=1.5 kW，防爆。

3.2.2 中和池、渦凹氣浮、含油除硫池

設(shè)計參數(shù)：中和池HRT=9 min；渦凹氣浮HRT=18 min；除硫池HRT=6 h。

主要建構(gòu)筑物：中和池2座：4.0 m×4.0 m×4.6 m；氣浮池2座：21.7 m×4.0 m×2.6 m，除硫池1座：24.0 m×6.0 m×8.3 m；結(jié)構(gòu)：鋼砼。

主要設(shè)備：渦凹氣浮裝置：2套，處理量：420 m3·h-1，=11 kW；臥式離心泵，6臺，4用2備（2臺變頻），=210 m3·h-1，=12 m，=11 kW，防爆。

3.2.3 溶氣氣浮池

設(shè)計參數(shù)：氣浮池表面負荷：3.5 m3·m-2·h-1，回流比：30%～39%。

主要建構(gòu)筑物：氣浮池2座，有效直徑Φ13 m×3.75 m（直段高度），結(jié)構(gòu)：鋼砼×9.0 m，提升泵房1座，尺寸：9.0 m×8.0 m×8.3 m，框架結(jié)構(gòu)。

主要設(shè)備：刮渣刮泥機：2臺，Φ=13 m，=1.1 kW, 防爆。

3.2.4 粗格柵、細格柵及提升泵池

設(shè)計參數(shù)：=1.32，過柵流速0.8 m·s-1, 柵前水深1.0 m。

主要建構(gòu)筑物：粗格柵間1座，尺寸：9.0 m×7.5 m×6.0 m；細格柵間1座，尺寸：10.5 m×10.0 m×9.0 m，提升泵房1座，尺寸：9.0 m×8.0 m×8.3 m，框架結(jié)構(gòu)。

主要設(shè)備：回轉(zhuǎn)式格柵除污機：2臺，規(guī)格：渠寬=0.7 m，渠深=5.5 m，=20 mm，=5 mm，=75°，=0.75 kW，材質(zhì)：SS304；齒耙式格柵除污機：2臺，規(guī)格：渠寬=700 mm，=5 mm，=0.55 kW，渠深=1.6 m，=75°，材質(zhì)：SS304；提升泵6臺，4用2備。

3.2.5 曝氣沉沙池

設(shè)計參數(shù)：HRT=2～5 min。

主要建構(gòu)筑物：曝氣沉沙池1座（2格），尺寸：16.0 m×6.0 m×4.6 m，砼結(jié)構(gòu)。

主要設(shè)備：橋式吸砂機1套，規(guī)格：寬6.0 m，=10 m3·h-1，=7.0 m，=1.77 kW，材質(zhì)：SS304。

3.2.6 水解沉淀池

設(shè)計參數(shù)：HRT=8.2 h。

主要建構(gòu)筑物：水解沉淀池4座，尺寸：34.0 m×17.0 m×7.1 m，砼結(jié)構(gòu)。

主要設(shè)備：布水系統(tǒng)1 920套，規(guī)格：布水軟管PP，DN40，=8 m。

3.2.7 A2O生化池、配水井及輻流二沉池

設(shè)計參數(shù)：混合液懸浮固體濃度MLSS：3 800 mg·L-1；污泥負荷：0.094 kg BOD5·kg MLVSS-1·d-1；混合液回流比：200%～300%；污泥回流比：50%～100%；二沉池設(shè)計表面負荷0.65 m3·m-2·h-1。

主要建構(gòu)筑物：厭氧池池4座，尺寸：=16.5 m×11.0 m×7.1 m；缺氧池池4座，尺寸：22.5 m×16.5 m×7.1 m；好氧池池4座，尺寸：78.5 m×34.0 m×7.1 m。配水井2座，尺寸：6.0 m×6.0 m×7.0 m；輻流二沉池4座，尺寸：?33 m×4.5 m; 砼結(jié)構(gòu)。

主要設(shè)備：潛水穿墻泵12臺，8用4備，規(guī)格：=450 m3·h-1，=1.2 m，=7.5 kW; 潛污軸流泵6臺，4用2備，規(guī)格：=450 m3·h-1，=4 m，=18.5 kW；潛水攪拌機12套，葉輪直徑620 mm，轉(zhuǎn)速480 r·min-1，=5 kW；刮吸泥機4套。

3.2.8 混凝沉淀池及提升泵池

設(shè)計參數(shù)：表面負荷12 m3·m-2·h-1。

主要建構(gòu)筑物：混合池8座，尺寸：1.95 m×1.85 m×6.3 m；反應(yīng)池4座，尺寸：4.2 m×4.2 m×6.3 m；斜板沉淀池4座，尺寸：10.0 m×8.4 m×6.3 m；提升泵池2座，尺寸：11.75 m×12.0 m×4.5 m，砼結(jié)構(gòu)。

主要設(shè)備：混凝絮凝攪拌機4臺，規(guī)格：葉輪直徑1.6 m，功率=4 kW，轉(zhuǎn)速13～53.9 r·min-1；刮泥機4套；離心泵6臺（4用2備），規(guī)格：=500 m3·h-1，=12 m，=30 kW。

3.2.9 V型濾池設(shè)計

設(shè)計參數(shù)：濾速7.3 m·h-1。

主要建構(gòu)筑物：V型濾池6座，尺寸：8.0 m×7.0 m×4.3 m，砼結(jié)構(gòu)。

主要設(shè)備：濾料416 m3，規(guī)格：Φ1.35 mm；羅茨風機3臺（2用1備），規(guī)格：=21 Nm3·min-1（標況下），=4 m，=30 kW。

3.2.10 臭氧接觸池及清水回用水池

設(shè)計參數(shù)：接觸時間1 h。

主要建構(gòu)筑物：臭氧接觸池4座，尺寸：20.0 m×3.5 m×7.3 m，砼結(jié)構(gòu)；清水回用水池2座，尺寸：21.5 m×12.0 m×5.0 m，砼結(jié)構(gòu)。

主要設(shè)備：曝氣器188個，規(guī)格：服務(wù)面積0.5～4 m2·個-1，DN150。

4 運行成本設(shè)計計算

本次設(shè)計運行成本只考慮設(shè)備電費和藥劑費，管理費、人員工資、污泥運輸及其他等費用，與工藝設(shè)計關(guān)聯(lián)不大，本次論文設(shè)計不考慮。

4.1 電費計算

需要系數(shù)K取0.8，cos取0.8，tan取0.75，計算含油處理預(yù)處理生活污水預(yù)處理及混合后污水，每天耗電量67 631.5 kW·h，污水處理單位電量為1.610 kW·h·m-3·污水-1，電費按：0.65元·kWh-1計，計算噸水電費為1.047元。

4.2 藥劑費計算

擬定藥劑費價格如下：

氫氧化鈉（20%）： 1 200元·t-1；氯化鐵（41%）： 1 800元·t-1；Polymer聚合物(90%)：15 000元·t-1；ClO2(31%)：2 000元·t-1；ClO2(99%)：5 000元·t-1；純氧(99.8%)：1 100元·t-1；碳酸鈉（99%）：

1 500元·t-1；磷酸鈉（99%）：3 600元·t-1；陽離子PAM：35 000元·t-1；自來水：4元·t-1。

4.3 藥劑投加量

H2SO4、NaOH投加量為0～40 mg·L-1；FeCl3投加量6～30 mg·L-1；Polymer聚合物(90%)投加量為20～40 mg·L-1；ClO2配置溶液投加量為8 mg·L-1；純氧(99.8%)輸入量285 mg·L-1，碳酸鈉（99%）投加量：0～50 mg·L-1；陽離子PAM投加量：3～10 kg·t-1干泥。

計算噸水藥劑費為1.498元。

電費+藥劑費合計為：2.545元·t-1水。

5 結(jié)束語

根據(jù)石油化工污水和生活污水的特點，進行分段預(yù)處理+水質(zhì)水量混合后綜合處理，選擇適合的工藝組合及詳細設(shè)計。對比《環(huán)境工程技術(shù)手冊-廢水污染控制技術(shù)手冊》P1329中表4-2-6某國內(nèi)煉油廠實際出水COD去除率96.8%，氨氮去除率90.3%。相比較之下，本次論文方案設(shè)計去除率石油類為99%、COD去除率為92%、氨氮去除率為92%，工藝技術(shù)選擇先進，設(shè)計去除率設(shè)計選擇適當，設(shè)計工藝運行成本適當。

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Design of Wastewater Treatment Processfor a Chemical Industrial Park

,

（Shenyang Leco Environment Protection Co., Ltd., Shenyang Liaoning 110166, China）

Gaizhou Xianrendao Energy source Chemical Zone mainly treats the sewage discharged by enterprises in the park, mainly includingthe Oily sewage from China Overseas Petrochemical (Yingkou) Co., Ltd. and domestic sewage from the park.The designed effluent is in accordance with the A standard of the first-level standard in GB 18918. After sewage treatment, part of it is discharged and part of it is supplied to enterprises in the park.

Oily water sewage; Domestic sewage; Process flow;A2O process; Design parameters

2021-11-23

翟忠偉（1981-），男，遼寧省沈陽市人，環(huán)境保護工程師，2005年畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)，研究方向：環(huán)境保護水污染治理、生態(tài)流域治理等。

TQ085

A

1004-0935（2022）03-0335-04