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整个过程为通过粗格删的原污水经过污水提升泵提升后,经过格删或者筛率器之后进入沉砂池,经过砂水分离的污水进入初次沉淀池,以上为一级处理(即物理处理)。初沉池的出水进入生物处理设备,有活性污泥法和生物膜法(其中活性污泥法的反应器有曝气池、氧化沟等。生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法和生物流化床)。生物处理设备的出水进入二次沉淀池,二沉池的出水经过消毒排放或者进入三级处理,到此为二级处理。三级处理方法有生物脱氮除磷法、混凝沉淀法、砂滤法、活性炭过滤及离子交换法和电渗析法等。
随着油田上产和开发的不断深入,综合含水一直上升,来液量也逐步的提升。为合理规划利用水资源,油田建设了污水过滤系统,对过滤后的油田水进行回注。但是随着水处理量的增大,水处理的压力慢慢的变大,外输回注水已经饱和,为减少作业区污水回灌的压力,降低操作成本。油田于2001年开始建设污水生化处理站,通过生化处理达到国家污水外排指标而外排,减少对环境的污染[1]。
油田采油污水主要是从地层中随原油一起被开采出来的。采油污水中不仅含有原油,而且在高温度高压力的油层中还溶进了地层中各种盐类、悬浮物、有害化学气体和有机物。在油气集输及处理过程中还掺进了一些化学药剂;采出水中含有大量的有机物,会滋生大量的细菌。采油污水的COD浓度虽然不算高,但BOD5/COD值非常低,仅有0.15~0.3左右[3]。根据实践经验,此种污水属一种特殊的难降解有机废水。与一般生活垃圾污水相比,主要特征是:①含石油类有机物;②含盐量高;③含悬浮物和矿物杂质[4]。
包括化学氧化法、电解法,前者是向废水中投加臭氧、三氧化氯、过氧化氢、高锰酸钾等氧化剂,将废水中的有机物分解以达到转化和去除污染物的目的。其中臭氧氧化性强,有机物分解彻底,且不产生毒副作用,出水水质好,但操作费用高,是一种高效环保氧化剂。后者一般只适合于处理小规模的乳化油废水。其除油效率高,但耗电量大、装置复杂,对导电材质要求高,电解过程有氢气产生(易爆)。
包括好氧活性污泥法、生物目法、氧化塘法、厌氧生物处理。微生物以水中的有机物作为营养的东西,通过吸收、吸附、氧化分解等作用,一部分有机物转化为微生物体内的有机成分或增殖成新的微生物;(另一部分有机物被微生物氧化分解成简单的无机或有机物质,如CO2、H2O、N2、CH4等小分子物质,从而使污水得到净化。生物法从流程形式上可分为活性污泥法、生物膜法和氧化塘法,按微生物对氧的需求上可分为好氧操作和厌氧操作[5,6]。
采出水处理站于2008年建成投产,是冀东油田最大的污水处理站。目前接收高尚堡河东各站含油污水、高一联合站预脱水器部分含油污水、庙一联合站含油污水和雨水泵含油污水,经过处理后经生化处理达标后外排。生产规模:污水解决能力43 000 m3/d,注水解决能力12 000 m3/d,生化处理能力25 000 m3/d。其中生化处理工艺是来液进入气浮池后,通过厌氧池、中沉池、好氧池、二沉池及外排缓冲池后外排。
采出水主要处理高尚堡作业区来水、预脱部分出水、老爷庙来水、油气厂雨水泵来水四部分,其中老爷庙来水直接进缓冲罐,来液量高时可达到4 000 m3/d,含油在3 mg/L,但如出现水质不好,水含油可达到10 mg/L,而粗前的含油是4~5 mg/L,反而提高了水中的含油量。水含油过高的情况,导致缓冲罐含油较多,影响过滤罐过滤效果[7,8]。在来液量大、水质差的情况下,不但会影响过滤罐过滤,还可能使进入气浮池前水含油过高,进而影响生化系统。
雨水泵来水直接进气浮池,雨水泵来水在100 m3/d,而雨水泵来水含油较高,一般都在30 mg/L,会使气浮池含油提高到10~20 mg/L。而气浮池含油在10 mg/L内的情况下,会缓解厌氧、好氧池的油水分离压力,使生化效果达到最佳。由于雨水泵的来液含油较高和气浮池容量有限,导致气浮池内水含油偏高以致于生化站内浮油较多,浮油一旦进入厌氧池内,不容易进行回收,最终将影响污水外排指标,对生态环境能够造成破坏。而且水含油的提高不仅对外排有特别大的影响,也加大了工人的劳动强度,池面污油回收只有通过人工才能进行回收,如果对污油的回收不及时,即是对环境的污染,也是对污油的浪费。
首先老爷庙来液不再直接进缓冲池,而进入一次隔油罐。经过一、二次隔油罐后的来液,水含油有明显的降低,减轻了过滤罐的负荷,使过滤罐达到较好的过滤效果。雨水泵来液进一次隔油罐再进入过滤系统后,这样经过过滤系统的来液,大幅度的降低了水中的含油,因为经过粗细过滤后的水含油一般控制在1~2 mg/L之内,还可以达到0.7 mg/L。经过过滤的雨水泵和老爷庙来液的含油的降低直接减轻了气浮池负荷,同时也为污水生化处理提供了强有力的保障。
2.1.重力式流程. 自然(或斜板)除油-混凝沉降-压力(或重力)过滤流程。从原油处理系统分离出的含油污水经自然收油初步沉降后,投加混凝剂进行混凝沉降,再经过缓冲、提升、进行压力过滤,滤后水再加杀菌剂,得到合格的净化水,外输用于回注。滤罐反冲洗排水用回收水泵均匀地加入含油污水中再做处理。回收的油送回原油处理系统来进行处理 。重力式处理流程处理效果良好,对生产污水含油量、水量变化波动适应能力强,自然除油回收油品好,投加净化剂混凝沉降后净化效果好。但当处理规模较大时,压力罐数量较多、操作量大,处理工艺自动化程度稍低。当对净化水质要求较低且处理规模较大时,可采用重力式单阀滤罐提高处理能力。
2.2.压力式流程。 旋流(或立式除油罐)除油―聚结分离―压力沉降―压力过滤流程。它加强了流程前段除油和后段过滤净化,原油处理系统送来的含油污水,若压力较高,可进旋流除油器;若压力适中,可进接收罐除油,为了更好的提高沉降净化效果,在压力沉降之前加一级聚结(亦称粗粒化),使油珠粒径变大,易于沉降分离。亦或采用旋流除油后立即进入压力沉降。根据对净化水质的要求可设置一级过滤和二级过滤净化。压力式处理流程处理净化效率较高、效果良好,污水在处理流程停滞时间较短,但适应水质,水量波动能力稍低于重力式流程。旋流除油装置可高效去除污水中含油,聚结分离可使污水中微细油珠聚结变大,缩短分离时间,提高处理效率。该流程系统机械化、自动化水平稍高于重力式流程,现场预制工作量大幅度的降低,且可充分的利用含油污水来水水压,减少系统二次提升。
2.3.浮选式流程 。接收(溶气浮选)除油―射流浮选或诱导浮选―过滤、精滤流程。该流程首端大都采用溶气气浮,再用诱导气浮或射流气浮取代混凝沉降设施,后端根据净化水回注要求,可设一级过滤和精细过滤装置。浮选流程处理效率高,设备组装化、自动化程度高,现场预制工作量小。因此大范围的应用于海上采油平台,在陆上油田,尤其是稠油污水处理中也被较多应用。但该流程动力消耗大,维护工作量稍大。
生产污水处理系统采用重力沉降、加气浮选和核桃壳过滤器过滤三级处理流程,其中包含了3 种以上流程。重力式流程在沉降舱内得到了体现,浮选装置为浮选式流程的代表,而在整个浮选至过滤的过程中,所有设备及管线密封带压,概括了压力式流程。来自原油处理系统的含油污水首先进入 2 个污水沉降舱,在 100.8~110 kPaA 操作压力下进行重力沉降分离,除去浮油、部分颗粒直径较大的分散油及杂质。另外,需要在沉降舱的四周安装加热器,以确保冬季或关断期,舱内温度维持最低 50 ℃。经过沉降分离后的含油污水由 3 台污水增压泵提升进入 2 座加气浮选装置进行浮选,除去污水中的乳化油和细小的固体颗粒。经浮选装置浮选处理后的含油污水再经过双介质核桃壳过滤器过滤处理,除去污水中的微小悬浮物和油珠及被杀菌剂杀死的细菌和藻类等。双介质核桃壳过滤器为5 用 1 备。处理后的生产污水进入净水缓冲罐。当核桃壳过滤器需要反冲洗的时候,净水反冲洗泵将处理后的生产水打回核桃壳过滤器。含油污水处理系统需用惰性气体进行密封,以保证注水水质中含
按污水来源分类,可将污水处理划分为生活污水处理和生产废水净化处理两类污水处理。其中生活垃圾污水处理就是对日常生活产生的污水的处理,这些污水主要是指各种各样的有机物和无机物及其混合物,这中间还包括纯溶液、悬浮和漂浮的各种各样的固体颗粒以及凝胶状和胶状扩散物等;生产废水净化处理最重要的包含工业废水净化处理、农业污水处理以及医疗污水处理等。
概括的讲,整一个完整的过程为原污水经过通过粗格栅的污水提升泵提升后,在经过砂滤器或格栅之后进入沉砂池,将经过砂水分离的污水排放到初沉池,这一过程称为一级处理;初次沉淀池的出水通过采用活性污泥法和生物膜法进入生物处理设备,经过生物处理设备的出水进入二沉池;二次沉淀池的出水经过生物脱氮除磷法、活性炭吸附法以及离子交换法处理后进入三级处理,完成整个污水处理工艺流程。昆山市锦溪镇地处环太湖流域,污水处理厂出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。
改良型SBR是序列间歇式活性污泥法的简称,它是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术。其工艺原理是预先培养一定量的活性污泥于反应器内,当废水进入反应器后,这些活性污泥就会与污水中的微生物混合在一起,这样的话微生物就可通过污水中的有机物进行新陈代谢,从而能够将有机物降解,并将其沉淀分离,达到废水净化处理的效果。改良型SBR生物处理过程主要由初期的去除与吸附、微生物的新陈代谢以及沉淀物的形成等几个净化过程来完成污水处理的。锦溪污水处理厂所辖农村污水处理站有采用该类型工艺,出水水质较稳定达标。
氧化沟又名氧化渠,其构筑物多呈封闭的环形沟渠。它是SBR生物处理技术的一种变型。由于氧化沟生物处理技术的污水和活性污泥在曝气渠道中是不断循环流动的,所以氧化沟又称为循环曝气池。其中氧化沟一般由导流和混合设备、沟体、曝气设备和进出水装置等组成,沟体一般都会采用的呈环形、长方形、L形、圆形或其他形,沟端的形状多为矩形和梯形。一般较大型城市污水处理厂采用该工艺,是锦溪污水处理厂二期20000M3/D的备选工艺。
倒置A/A/O工艺是是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称。该工艺处理效率比较高,一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂的污水处理,与效率呈正比。倒置A/A/O工艺的基础建设费和运行的成本也非常的高,而且运行管理的要求也非常高,所以倒置A/A/O生物处理技术多用于大中型城市污水厂的污水处理。锦溪污水处理厂目前10000M3/D规模选用倒置A/A/O工艺,并增加深度处理工艺—化学沉淀除磷,新型有阀漏池去除SS,目前运行稳定,出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。
为了做到污水处理工艺的精细化管理,昆山市锦溪污水处理厂自运行以 来,依据自己的真实的情况,在借鉴其他兄弟公司成功经验的基础上,制定了各项污水处理管理的规章制度以及污水处理的操作规范流程,同时在污水处理工艺的运行中不断健全各项管理规章制度,严格各项污水处理的操作规范流程的执行情况。充分保障污水处理工艺运行管理的良性循环。
人才是做好污水处理的关键,尽管不少从事污水处理的有关人员都具有一定的专业相关知识,但这些专业相关知识往往与实际管理相脱节。鉴于这种情况,昆山市锦溪污水处理厂采用了理论讲课与真实的操作相结合的培训机制,强化对专业方面技术人员的培训学习力度,通过对专业技术人员的培训,使其掌握实际条件下污水处理工艺的各项核心技术环节,熟悉污水处理的实际工艺流程,明确流程的要领,通过提高人才的专业技能来有效提升污水处理的质量和效率。
结语:水作为人类的生命之源,做好生活和工业污水的处理工作,保护生态环境,是实现人类可持续发展的根本保证,因此,做好污水处理工作意义重大。污水处理的核心在于污水处理工艺流程的实施,随着科学技术的进步,各种生物、物理和化学技术的应用大幅度的提升了污水的处理效率,然而污水处理工艺在运行时还应注意一些细节的技术问题,正所谓细节决定成败,做好细节的技术问题,将决定污水处理的质量和成效。
随着城镇经济的加快速度进行发展,城镇的污水慢慢的变多,越来越严重,在有些地区甚至威胁到了居民的生活,因此城镇地区污水处理也变的形势日益严峻。目前在水处理方面的工艺基本上分为四大体系,工艺相对来说很成熟,更适合小城镇地区,但是每种方法在营运上的可靠度、经济指标等都不一样,应该根据各地真实的情况做出适当选择,也是目前的当务之急。
目前的水水来源主要可大致分为两大类,一类来自居民污水,一类来自工业排放污水。居民排放污水的主要污染物质基本上以SS、COD、BOD、NH3-N、TN、TP等为主,乡镇企业排放污水主要为印染废水、电镀废水、电子废水等。当然,由于不同城镇的经济发展水平不同,所排放的污水无论在量上还是成分的组成上都会有很大的差别,因此充分的利用本地的有利条件,以最少的投资带来最大的效果才是污水处理的目的。
20世纪60年代,Ludzack和Ettinger首次提出了前置反硝化工艺,即Ludzack-Ettinger脱氮工艺,将反硝化段设置在系统的前端,直接利用污水中的有机物作为反硝化的碳源,解决了碳源不足的问题。但好氧池的硝酸氮也会被携带至沉淀池,影响沉淀池水质。20世纪70年代,Barnard又提出改良型Ludzack-Ettinger脱氮工艺,即大范围的应用的A/O工艺。A/O工艺中,好氧池的混合液和沉淀后的污泥同时回流到缺氧池,这样,回流液中的大量硝酸盐回流到缺氧池后,反硝化菌以原废水中的有机碳为碳源,不需要外加碳源,使反硝化脱氮得以充分进行。
A/O法的基础原理是:在常规活性污泥法基本流程的基础上,为了除磷或脱氮,将厌氧状态组合到活性污泥法中,即在生化反应池中隔开一段作为厌氧段,别的部分仍然保留好氧状态;或使生化反应池反复周期性的实现厌氧、好氧状态。A/O法有以脱氮为主的缺氧/好氧(A1/O)工艺和以除磷为主的厌氧/好氧(A2/O)工艺。
A2/O工艺是在20世纪70年代由美国专家在厌氧-好氧除磷工艺(A2/O工艺)的基础上开发出来的,同时具有脱氮除磷的功能。此工艺在A2/O工艺的基础上增设一个缺氧池,为达到硝化脱氮的目的,将好氧池流出的部分混合液回流至缺氧池前端。A2/O工艺的特点是将脱氮、除磷和降解有机物三个生化过程巧妙地结合起来,在厌氧和缺氧段提供不同的反应条件完成除磷脱氮,在最后的好氧段为三个指标的处理提供了共同的反应条件,能够用简单的流程,尽量少的构筑物完成复杂的处理过程,给工程实施创造方便条件。
SBR是序批式活性污泥法(SequenceBatchReactor)的简称(间歇式活性污泥法),SBR法早在1914年即已开发,20世纪70年代初出现于美国,SBR工艺去除有机污染物与传统活性污泥工艺完全一致,只是运行方法不一样,他的主体构筑物是SBR反应池,污水依次完成曝气、沉淀、排水及排除剩余污泥等工序。可以从时间上安排曝气、缺氧和厌氧的不同状态,简化了工艺流程,省去了初次沉淀池和二次沉淀池,节省土地和投资,耐冲击负荷且运行方式灵活,实现除磷脱氮的目的。
SBR工艺有很多种类型,除了常规SBR工艺之外,还有一些变型,如循环活性污泥CAST及CASS工艺、改良式序列间歇反应器MSBR工艺、间歇循环延时曝气系统ICEAS工艺、交替运行一体化UNITANK工艺等。在相城区12个污水处理厂中,其望亭污水处理厂采用的是CAST工艺,太平污水处理厂采用的是ICEAS工艺,后续再辅以深度处理装置,出水水质均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)规定的一级排放标准的A标准。
CAST工艺是序批式活性污泥法SBR工艺的改良型工艺,大体上分为三个反应区:一区为生物选择区,二区为缺氧区,三区为好氧区。CAST反应池由选择器和反应池组成,CAST在沉淀期和滗水期不进水并具有污泥回流系统。运行操作的流程为:进水阶段搅拌(在厌氧状态下释放磷)反应阶段(在好氧状态下降解有机物、硝化和磷吸收)沉淀排水排泥阶段(通过排泥除磷、利用沉淀过程中的缺氧条件进行反硝化脱氮)闲置阶段(再生污泥,准备进入下一个运行周期)。
MSBR的工艺流程和结构及形式综合了Bardenpho、A2/O、氧化沟、CAST等脱氮除磷工艺的优点,为各种微生物生存创造了最佳的环境条件和水力条件,使有机物的降解、氨氮的硝化、反硝化、磷的释放和吸收等生化过程长期处在高效反应状态,提高了反应效率,总系统采用组合式联体结构,减少了占地面积,降低了运行的成本。对传统SBR法进行了改进,开发了连续流序批式活性污泥法新工艺(简称MSBR),该工艺能确保连续进出水及保持固定水位,同时又省却了初沉池和二沉池。系统综合了以往其它除磷脱氮工艺的优点,去除有机污染物效率更加高,除磷脱氮效果更好,运行更稳定。
小城镇的污水处理和大城市有很大的差别,主要考虑的还是经济因素比较多,因此,一定要选取合理的施工工艺。再者,小城镇可通过的资源往往偏少,污水的处理量也不是非常大,兼之工作人员的文化程度往往不是太高,专业人才比较缺乏等客观因素决定了小城镇的污水处理除了经济性要高之外还应该尽可能的简单,容易处理,这样才可以更适合其使用。总之,小城镇污水处理一定要保持充足的重视,为中国的城镇化健康发展铺垫道路。
污水处理对除磷有要求高,A/A/O池中全部回流污泥和10-30%的污水进入生物选择器,在缺氧和提供的10-30%碳源情况下将回流污泥中残留的NO3-N反硝化生成N2,排入大气。然后混合液和70-90%的污水同时进入厌氧池, 混合液自厌氧池进入同步脱氮除磷A/A/O池的缺氧区,再进入好氧区, 磷从水中转移到污泥中,随剩余污泥排出系统,实现除磷。
A/A/O工艺的优点是:该处理技术,由于出水水质稳定、能耗不高、运行管理方便等特点,可有效增加活性污泥浓度,使之达到6000―8000mg/L,这比传统的生化处理活性污泥浓度高2-3倍,处理效果稳定。处理负荷大,CODcr、BOD5、N、P去除率高,产生的污泥量少。但A/A/O工艺存在下列缺陷:回流污泥直接回流进入厌氧段,其中夹带的大量硝酸盐回流至厌氧段,破坏了厌氧段的厌氧状态,从而影响系统的除磷效果;内回流增加了系统的能耗和污水处理的运行成本。
本工程以水解沉淀池取代传统的初沉池,COD的去除率可达到10-35%、SS的去除率可达到80-90%。将一部分硝化液回流至水解沉淀池的方式,利用反冲洗废水污泥回流到水解沉淀池和回流硝化液混合起到反硝化的作用,以达到水解沉淀池在去除BOD5的同时反硝化去除部分TN的目的,保证后续构筑物去除剩余TN时仍有足够的碳源。硝化液回流率为100%。
在本工艺中,污水中悬浮物的去除主要是依靠沉淀、过滤以及吸附作用。沉淀是使含有这些杂质的污水通过具有一定孔隙率的过滤介质时,水中悬浮物就会被截留在介质表面或内部孔隙中,而得以除去的过程。另外滤池滤料附着的微生物也具有一定的吸附作用,能够将污水中的部分悬浮物吸附,转化为污泥进而达到去除的目的。
DN生物滤池+CN曝气生物滤池是一种前置反硝化生物滤池工艺。 污水首先经过DN滤池(反硝化滤池),然后经过CN滤池(硝化滤池),CN池出水回流至水解沉淀池与反硝化滤池。由于硝化滤池将废水中的NH3-N转化为NO3-N,通过回流,反硝化菌利用进水中的有机质作为电子供体,NH3-N作为电子受体,进行电子的转移(氧化还原反应),最终转化为气态氮进入大气中,达到废水净化处理脱氮的目的。
水解沉淀池具有提高沉淀性能和反硝化性能的特点,提高去除总氮的效果,同时降低了沉淀池排出污泥含水率;曝气生物滤池具有处理负荷高,抗风险能力强,运行调试时间短,出水水质好等优点。V型砂滤池池与前面的工艺相组合,它的优势是占地面积少,保证了出水水质,工程投资和运行的成本低,流程简单,是目前最理想的工艺 。