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气浮澄清池处理炼化废水出口总磷影响因素

发布时间:2022-6-20 17:43:38  中国污水处理工程网

  石油炼化企业生产过程中产生的大量废水不仅具有高污染性,同时伴随强烈的异味,对周边环境造成严重的威胁。石油炼化类废水中的总磷是造成水体富营养化的原因之一。在污水生化处理过程中,部分总磷无法被微生物利用,从而进入后续处理单元,影响到出水水质,时常造成出水总磷超标的状况。为适应更加严格的排水新标准,有效降低出水总磷浓度,水厂于2014年新增气浮澄清池作为深度处理设施,以保证排江水质得到进一步优化和提高。

  1、气浮澄清池简介

  气浮澄清池属于深度处理单元,主要作用是对净一纯氧二沉池出水中的油、悬浮物及总磷进行去除。纯氧二沉池出水经一过滤泵房提升后,流入气浮澄清池的管式混凝反应器,同时投加聚合氯化铝(PAC)。经过混凝后的水自池中部进入气浮滤池装置,颗粒与溶气释放器释放出的含微气泡水相遇、粘附后,在气浮分离室进行渣水分离,浮渣布于池面并通过刮渣机定期刮入排渣槽,清水则由出水管排出,进入后续处理设施。气浮澄清系统见图1。

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  2、气浮澄清池现状分析

  根据GB8978—1996《污水综合排放标准》中一级标准的要求,总排出水中总磷质量浓度应保持在0.5mg/L以下。由于所处理的污水水质波动较大,导致部分纯氧出水水质不稳定,造成管式混凝反应器的水水质总磷偏高,平均质量浓度达到0.85mg/L。目前处理后出水质量浓度基本维持在0.58mg/L,总磷出水合格率仅为83.47%,导致总排出水经常不达标。因此,需增强气浮澄清池处理效果。抽取2015年的分析数据,统计所有条件下总磷去除合格情况,数据见表1。

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  由表1可见:2015年共检测气浮澄清池出水总磷指标744次,其中出水总磷不合格数为123次,出水总磷合格率仅为83.47%,水质合格率与设计去除合格率90%以上偏差较大。

  为进一步考察影响气浮出水总磷合格率的原因,对上述123次出水总磷不达标时的运行工况进行统计分析,结果见表2。

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  由表2可见:气浮澄清池出水总磷不达标时,出现“出水浮渣稀少”工况占60.98%,出现“底部污泥淤积”工况占24.39%,2项工况合计占总不合格次数的85.37%。由此可见,出水浮渣稀少及底部污泥淤积是造成气浮澄清池出水总磷合格率偏低的主要原因。若能解决这2个主要原因,理论上气浮澄清池总磷出水合格率将会得到提高。

  3、气浮澄清池处理废水影响因素分析

  3.1 排泥时间

  气浮运行过程中,会产生大量的浮渣、黏泥。这些物质的主要来源是生化处理过程中随水带出的污泥,未经生物利用的含磷物质则存在于该污泥中。因此,气浮效果的好坏直接影响到总磷的去除效果。

  为确认排泥时间对总磷去除效果的影响,考察了同等加药条件下不同排泥时间时出水总磷质量浓度的变化,结果见表3。

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  对表3数据进行数理统计分析,得到如下结论:在不同排泥时间下总磷去除效果有显著差异,确认排泥时间是影响总磷去除效果的关键因素之一。

  3.2 药剂质量浓度

  气浮运行中会投加聚合氯化铝(PAC)。通过吸附电中和、吸附桥架、压缩双电层、网捕及卷扫等作用,使水中的悬浮颗粒脱稳凝聚。同时这些脱稳颗粒与微气泡粘附后形成强疏水性的物质,上浮至池面形成浮渣。

  药剂质量浓度是否合适,直接影响到浮渣形成的效果,对出水水质的好坏产生影响。为确定药剂质量浓度对出水效果的影响,考察相同排泥时间、不同药剂质量浓度下出水总磷质量浓度的变化,结果见表4。

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  对表4数据进行数理统计分析,得到如下结论:在不同药剂质量浓度下总磷去除效果有显著差异,确认药剂质量浓度是影响总磷去除效果的关键因素之一。

  3.3 污水处理量

  污水处理量的大小直接影响到气浮澄清池内部的水力情况。气浮池内的水力状况受池内斜板影响,主要分为层流层及紊流层,紊流的传递速率远大于层流,因此,污水处理量也作为一个影响处理效果的潜在影响因素。考察相同排泥时间、不同处理量下出水总磷质量浓度的变化,结果见表5。

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  对表5数据进行数理统计分析,得到如下结论:在不同处理量下总磷去除效果有显著差异,处理量也是影响总磷去除效果的关键因素之一。

  4、影响因素优化试验

  由以上试验可确定,排泥时间、药剂质量浓度及处理量是影响气浮澄清池总磷去除效果的关键因素。由于不同的排泥时间、药剂质量浓度及处理量之间对总磷的影响是相互的,因此采用正交试验来确定最佳参数组合。

  4.1 药剂质量浓度单因素试验

  在进行正交试验之前,须先确定药剂质量浓度的范围,以确定正交试验中药剂质量浓度梯度,因此对药剂质量浓度进行单因素试验。

  4.1.1 污水来源

  水源直接选取该装置进水水样,即纯氧出水进行试验。

  4.1.2 PAC混凝剂质量浓度选择

  为确保试验结果准确,采用大跨度浓度进行试验,分别加入20,40,60,100,200,300mg/L的PAC混凝剂。

  4.1.3 试验步骤

  取气浮进水250mL若干份,测定浊度为4.23。分别加入20,40,60,100,200,300mg/L的PAC混凝剂,以400r/min进行搅拌,静置30min。考察沉淀结果(SV30),并测其上清液浊度。

  4.1.4 试验结果与讨论

  PAC混凝剂质量浓度选择试验结果见表6。

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  由表6可见:对于现有水质,药剂质量浓度较低时絮凝效果更佳,药剂质量浓度增大后,易出现絮体反絮现象,不利于污水处理效果。因此,选择PAC混凝剂质量浓度20,40,60mg/L进行试验。

  4.2 正交试验

  4.2.1 正交试验因素水平

  根据正交试验要求,主要影响因素为排泥时间、药剂质量浓度、处理量。各自有3个水平,其中排泥时间为装置控制系统可设定的3个值,分别为1,2,3h;处理量选最低水量、中间水量及最高水量,分别为300,400,500t/h;根据单因素试验结果,药剂质量浓度定为20,40,60mg/L。正交试验影响因素及其水平见表7。

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  4.2.2 正交试验方案与结果

  考察指标为出水总磷质量浓度,该指标越小越好,选取正交表L9(34)进行试验,试验方案与结果分析见表8。

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  由表8可见:根据极差值大小,各因素对出水总磷质量浓度影响由大到小依次为:排泥时间,处理量,药剂质量浓度。

  正交试验各组合条件下出水总磷质量浓度均可稳定在0.5mg/L以下。其中排泥时间为1h时,处理效果较好,说明增加排泥频次可有效提高处理总磷效果;药剂质量浓度为40mg/L时,处理效果最好,浓度过低水中杂质无法完全絮凝,过高则会产生反絮,使出水水质变差;处理量大小对池内水力运动会产生影响,处理量越大,处理效果越好。综上可得影响因素最优组合为排泥时间1h、药剂质量浓度40mg/L、处理量500t/h。

  5、验证试验

  根据正交试验结果,选取排泥时间1h、药剂质量浓度40mg/L、处理量500t/h,进行现场试用。出水总磷质量浓度见表9及图2。

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  由表9、图8可见:现场试用后平均出水总磷质量浓度为0.42mg/L,出水总磷去除合格率为95.32%。优化后装置出水透亮,处理状况良好。

  6、结论

  通过设计正交试验,对气浮澄清池处理炼化废水总磷影响因素进行优化,得到影响处理效果的各个因素影响程度大小、影响规律及较优的影响因素组合。重复验证试验结果表明,优化后平均出水总磷质量浓度为0.42mg/L,出水总磷去除合格率为95.32%,出水水质达到环保要求,具有较好的环境效益。同时可根据不同水质情况调节不同处理参数,可增加药剂量、水量联锁装置,提高工艺的操作灵活性。(来源:中国石化集团资产经营管理有限公司扬子石化分公司水厂)

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