济南炼油厂污水处理实例

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• 概述
  济南炼油厂是中国石化系统大型燃科-润滑油型石油加工企业。随着原油加工量的增加，原油品种的变化和原油加工深度的提高，污水水质也发生了很大的变化：污水中的污染物质成倍增加，污水处理难度明显加大，加之污水排放标准的提高，使得原来在20世纪七、
  八十年代建成的“老三套”污水处理设施无法满足使排放水全部达标的要求。为此，于1990年9月开始了500m3/h污水处理厂的初步设计，1991年6月完成施工图设计，并于同年7月开始施工，l992年10月竣工并投入运行，1994年8月进行了技术标定。
  该污水处理场工程设计的重点是解决油的去除和有机物、氨氮处理这两大关键问题，吸纳了当时稳妥可靠的先进技术手段，从强化一级(隔油、气浮)入手，提高二级(生化)处理水平。
  加深三级(混凝沉淀、生物炭)后处理的效果，同时，辅以有效的水质、水量均质、调节和污水处理仪表监测控制水平，使该污水处理场取得了很好的处理效果，满足了生产发展需要。
  
• 设计水量和水质
  为了使处理后的污水能够回用或用于农业灌溉，该处理场将含盐污水和含油污水分为二套系统进行处理。其中，含油污水处理水量为250m3/h、含盐污水包括40m3/h的含硫污水、循环水排污水、电脱盐排水和部分含油污水，其水量也为250m3/h，因此，总处理水量为500m3/h。
  污水处理场的进水水质见表。

  污水处理场进水水质

  水温/℃	＜40	氰化物	4
  pH值	7-9	氨氮	100-150
  石油类	700-800	CODcr	80-1000
  硫化物	20-30	BOD5	400-520
  挥发酚	60-80	悬浮物	500

  注：单位：除水温和pH值外，均为mg/L。
• 污水处理流程的选择
  (1)强化一级处理的目的在于除油
  为防止油在被搅动时产生再乳化的现象，首先采用了稳妥可靠的平流隔油池，最大限度地将粗分散油除去，在泵提升的过程中，防止了油品的再乳化。对于细分散油，则采用同济大学开发的内循环射流式溶气气浮工艺，部分回流式，两级串联。内循环所需的空气量，经过循环射流器、真空进气阀以自吸式来完成。空气在水中的溶解效率达90%。溶气罐内气液面采用弹簧管自动控制内循环泵的启、停，且备有混合设备和释放装置，具有节电耗、无噪声、不堵塞、无油污、耐腐蚀、易操作、自动控制、运行稳定等特点。
  为保证除油工艺的平稳操作，进水水质应做到相对稳定。而炼油操作过程中，原油的变化、工艺条件的调整、设备故障检修，以及突发情况的出现，都会使水质发生大的波动。为此，配套设置了大容量调节储罐和pH值微电脑自控系统两大措施，保证了进入平流式隔油池的污水，在水质、水量上始终处于相对稳定的状态，从而保证了除油效果。
  (2)提高二级处理水平的关键是将污水的有机物如COD、NH3-N、酚等，同时去除掉，以符合不断提高的污水排放标准的要求。为此，设计中采用了A/O1/O2生化工艺路线，即反硝化-碳化-硝化三级串联工艺。
  反硝化过程采用固定的生长系统即生物膜法。其特点是：操作方便、耐冲击负荷、生物相多样化、生物量多、不会产生污泥膨胀、省去二沉池、过剩污泥量少、动力消耗少、但投资稍高；而硝化过程则采用分散生长系统即活性污泥法。其特点是：设备简单、投资省、容积负荷和处理深度较高。
  为提高曝气充氧能力，降低能耗，选用了中微孔曝气设备-孔径200μm的微孔陶瓷扩散板、玻璃钢压铸托盘和PVC/FRP复合管道，同时将四台离心式鼓风机，尽可能靠近供风构筑物分散布置。
  O1/O2均为推流式活性污泥法，各自设有二沉池。污泥分别回流，以驯化各自功能的微生物菌胶团。
  二沉池均采用周边进、出水的辐流式沉淀池，保证了从生化处理后的污水中将活性污泥微粒分离沉淀，回流到曝气池中，防止水流将活性污泥微粒带出二沉池。
  (3)加深后处理是确保出水达标的可靠把关手段
  一般情况下，经生化处理后的水，由于各种原因，往往残留较多难以生物降解的或非生物降解的物质，以及部分油、活性污泥、悬浮物等，有时不能稳定地达到排放标准，其超标的主要污染是CODcr、油，尤其对必须达到回用或农灌要求的，必须加强后处理。
  本设计选择了混凝沉淀和生物活性炭作为后处理的把关措施。投加混凝剂后的混合水，经过管道混合器混合、三级机械反应池反应后进入沉淀池进行重力分离。可去除CODcr15%-25%。生物活性炭塔可以将活性炭的物理吸附与微生物生化作用结合起来，是保证使出水水质得到进一步达标的理想深度处理设备。
  污水处理流程见图6-1。
  
  考虑到处理后的污水用于回用、灌溉的要求，按含盐含油两套系统设计，其处理工艺、设备、构筑物的技术与参数、结构造型完全相同，两套系统平行布置，其间设有连通管线，便于事故、检修情况下，互为备用。
  首先，污水重力流入格栅池，其内设机械拦污栅，将大颗粒悬浮杂质、漂浮物截留，浮上的污油被收集。然后重力流入平流隔油池。隔油池内设链板式刮泥机、集油管、排泥阀。
  经隔油后的水重力流入1号污水提升泵房，由立式污水泵将污水提升至中和池。当暴雨或进水水量变化高于正常水位时，可自动启动其他泵，将超过部分水量送入调节罐。调节罐除调节水量变化外，尚能储存不合格水。罐内水可均匀进入隔油池进行处理。中和池上设有硫酸罐，用微机控制pH值达到7左右。
  经中和后的水，重力流入一级气浮池。采用喷射加压溶气回流工艺，回流量为30%-50%，池内设有链条式刮渣机。气浮混凝剂为聚合氯化铝，管道式混合器混合，机械搅拌反应。一级气浮后的水进入二级气浮池，其结构和设计参数与一级气浮池相同。二级气浮池出水，重力流入生化处理单元(A/O1/O2)，有机负荷为0.24kgBOD/kg.MLSS.d，氨氮负荷为0.033kg NH3-N/kg.MLSS.d。A段是缺氧池即脱氮池，采用生物接触氧化法，其溶解氧控制在0-0.5mg/L，利用反硝化好氧池回流水中的硝酸盐，使氨氮还原成氮气逸出。为了提供足够的硝酸盐，硝态液回流比按200%设计。
  缺氧池出水，重力流入一级好氧池即O1段。采用活性污泥法，主要用于去除有机物。出水进入一级沉淀池。回流污泥经提升进入好氧池进口端，污泥回流比为50%-100%，溶解氧控制在2mg/L左右，以便使碳化细菌增长。然后污水重力流入二级好氧池，即O2段，亦就是硝化池。这里是脱氮的关键所在，应保持较高的溶解氧和较低的有机物浓度，在亚硝化菌的作用下，将氨先氧化成亚硝酸盐，然后再氧化成硝酸盐。溶解氧控制在3-4mg/L。
  混合液经二级沉淀池澄清分离，将活性污泥回流至二级好氧池进口端，污泥回流比为50%-100%，硝化液则回流至A段缺氧池的进口端。
  三级生物化学处理后的水，经混凝沉淀后，由泵提升到生物炭吸附塔，该塔结构、功能可以满足生物炭吸附再生工艺的正常运行。活性炭吸附后的水，先进入监测池，经监测合格后，用泵提升排放；监测不合格的水，则打入调节罐内，以待重新处理。
  二、三级生化处理后的水设有跨越混凝沉淀及生物炭塔的超越管线。如二、三级生化处理后的水质已经达到排放标准时，可直接外排。
  
• 污水处理构(建)筑物及其设计数据
  污水处理构筑物及设计数据见下表。
  

  污水处理构筑物及设计数据

  序号	名称	规格(长*宽*高)/m	数量	说明
  1	格栅池	2.0*2.5*2.6	2座	设有提升式机械格栅
  2	平流式隔油池	21.5*4.5*5.55	6间	键板式刮油机，停留时间1h，水平流速3mm/s
  3	中和设施	低位储酸罐 高位加酸罐 混合反应槽	1个 1台 2个	微电脑控制pH值
  4	一级气浮池	23.1*4.5*3.3	6间	喷射加压溶气罐Ф1.2m*3.0m，喷射器喷口压力0.28-0.35MPa，溶气压力0.27-0.34MPa，高效射流器效率60%-70%，自动加药管道混合，机械搅拌反应，分离时间1.5h，键板式刮渣机
  5	二级气浮池	23.1*4.5*3.3	6间	喷射加压溶气罐Ф1.2m*3.0m，喷射器喷口压力0.28-0.35MPa，溶气压力0.27-0.34MPa，高效射流器效率60%-70%，自动加药管道混合，机械搅拌反应，分离时间1.5h，键板式刮渣机
  6	缺氧生化池(A)	45*4.5*5	4间	地上式，ZH型组合填料，溶解0-0.5mg/L，硝态液回流量200%
  7	一级好氧池(O1)	45*4.5*5	6间	鼓风曝气活性污泥法，溶解氧为2mg/L，污泥浓度3g/L
  8	一级沉淀池	Ф16m	4座	周边进、出水辐流式，设中心传动刮泥机，表面水力负荷0.63 m3/m2·h
  9	二级好氧池(O2)	45*4.5*5	6间	鼓风曝气活性污泥法，溶解氧为3-4mg/L，污泥浓度3g/L
  10	二级沉淀池	Ф16m	4座	周边进、出水辐流式，设中心传动刮泥机，表面水力负荷0.63 m3/m2·h
  11	混合反应池	三间式	1座	三级反应均为机械反应搅拌机，反应速度为0.6-0.2m/s
  12	混凝沉淀池	同一、二次沉淀池	4座
  13	生物炭吸附塔	Ф3.6m高6.91m	10台	炭层高5m，炭层停留时间44min，谁速6.9m/h，单塔处理水量62.6m3/h，反洗周期3-7d
  14	检测池	40*7.2*3.5	4间	停留时间7h
  15	调节罐	V=5000m3	2台	地上式立式钢制拱顶储罐

  注：另外尚有:一级气浮回流水池、二级气浮回流水池、一级活性污泥回流池、二级活性污泥回流池、活性炭吸附塔进水池、处理后水水池各2间、油泥浮渣池、活性污泥池、污油池各一间。
  污水处理场建筑物及设备，见下表。

  污水处理场建筑物及设备

  序号	建筑物名称	规格尺寸 长*宽	设备名称	数量/台	设备型号及性能
  1	一号(提升)泵房		含盐污水立式泵 含油污水立式泵	3 3	6LP1 10-5 Q=100.8--90.3m3/h H=27.6--20m
  2	二号泵房	52m*16m	含盐一二级气浮回流泵 含油一二级气浮回流泵	4 4	1S100-65-200A型 Q=50--112m3/h H=27.6--20m
  			油泥浮渣泵	2	800WGF Q=40--110m3/h H=48--42.5m
  			含硫污水泵	2	80WG Q=32--87m3/h H=32--27m
  			污油泵	2	65Y-60 Q=11--30m3/h H=68--53m
  			一二级气浮加药机	6
  3	三号泵房		一级沉淀池回流泵	8	100WG Q=165m3/h H=29m
  			含盐含油废水 生化回流泵	6	1S150-125-250型 Q=130-200-250m3/h H=22-20-18m
  4	四号泵房		含盐含油废水处理后提升泵	4	8Sh-9A Q=20--100m3/h H=54.5--37.5m
  			活性污泥泵和油泥浮渣泵	4	80WG Q=20--100m3/h H=10--48m
  			自动加药机	3
  			真空泵	2
  5	一、二号鼓风机棚	11m*8.7m	离心鼓风机	2	D120-61 G=120m3/min h=49800Pa

  注：1.不含污泥处理部分；2-设有变电所，压缩空气机泵；综合楼(含环保监测、分析化验，车间办公室、维修等)。
• 主要工程量及投资
  包括污水处理和污泥处理两大部分总的工程量和投资概算见下表。

  工程量及投资概算

  工程费用名称	设计能力、规模或主要实用工程量	概算价值/元
  总投资	总处理水量500m3/h(含油含盐污水各250m3/h)污泥脱水、焚烧处理规模1000kg/h	48358321
  工程费用		39857521
  总图竖向工程	土方11875m3、道路1100m、跨桥、防火堤、排水沟、绿化	607925
  土建工程	建筑物5900m3、综合楼、1#-4#泵房、变电所、空压机房、污泥脱水车间、鼓风机棚、构筑物、基础管墩管架	9672000
  采暖通风工程		528000
  给排水工程	污水处理管道钢管425t/19790m，铸铁管81t/2489m、复合管3203m、阀门1106个、塔10台、溶气罐12台、离心鼓风机4台、泵59台、刮油刮泥机6台、刮渣机12台、刮泥机12台、油罐钢结构118t、附件34套、填料3000m3、曝气器7100个、井室156座、卫生设备脱水焚烧管道钢管22t/1979m、铸铁管6t/198m、阀门218个、管道保温16.5m3、泵类8台、鼓风机2台、带式压渣机1台、消防设备、井室23座	16152000
  工艺管道安装		4565
  工业炉工程	流化床焚烧炉、辅助燃烧室、空气预热器	402000
  工艺设备及安装	容器类40t/19台，拱顶罐5000m3 206t/2台、500m350t/4台，设备衬里、保温	2284000
  机械设备及安装	机类泵类、集油管、调节堰板、排泥阀、释放器	576000
  加热工程	空压机3台、再生干燥器4台、阀门29个	144000
  电器设备及安装	变配电及动力配电、设备493台，电缆42500m、电线5053m；照明工程:灯具596套，电杆16根，防雷接地工程:接地极33根，接地电线362m、电缆150m	7410000
  通讯设备及安装	电话机38台、电缆745m	23731
  自控设备及安装	仪表设备485台件、钢管17t/4548m	2028000
  施工器具及家具购置费		25300
  其它费用	土地、青苗等补偿费、建筑单位管理费、生产职工培训费、办公用品费、设计费	5116800
  预备费	预备费、建设期设备差价	3384000

  从表中可知，整个污水处理场总投资为48358321元，其中污泥浓缩脱水及污泥焚烧部分工程投资为4577000元。因此，污水处理部分工程投资为43781321元。
  
• 消耗指标及运行成本
  (1)主要消耗指标如下:
  新鲜水 13m3/h 间断供给
  净化风 80m3/h 连续供给
  非净化水 420m3/h 间断供给
  蒸汽 3t/h 间断供给
  瓦斯气 5t/h 间断供给
  燃料油 50t/a 间断供给
  聚合氯化铝 10kg/h 连续供给
  电 672*10^4kW·h/a
  (2)运行成本计算的基础
  ①污水处理总量为500m3/h(其中含盐污水250m3/h，含油污水250m3/h)；
  ②污水处理场职工定员25人，人均年工资福利费为12000元；
  ③电费单价按0.5元/kW·h计；
  ④混凝剂投加总量为70mg/L，(其中一级气浮投加30mg/L、二级气浮20mg/L、混凝沉淀投加20mg/L)，混凝剂单价为800元/t；
  ⑤固定资产折旧率取2.5%，大修费率取1%；日常维护检修费取0.1%。
  (3)运行成本计算结果
  ①动力费 E1=3135000元
  ②药剂费 E2=224000元
  ③工资福利费 E3=300000元
  ④固定资产折旧费 E4=996438元
  ⑤大修理费 E5=398575元
  ⑥日常维修费 E6=39858元
  ⑦管理费用 E7=6∑n=1 E*5%=254694元
  ⑧年经营成本 Ec=7∑n=1E=5348565元
  ⑨运行成本 AC=Ec/∑Q=1.3元/m3
  
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