化工园区污水处理工艺技术设计

翟忠伟，孔雪

工艺与装备

化工园区污水处理工艺技术设计

翟忠伟，孔雪

（沈阳莱科知源环保科技有限公司， 辽宁 沈阳 110166）

盖州仙人岛能源化工区主要处理园区内企业排放的污水，以中海石化（营口）有限公司排放的含油污水及园区内的生活污水为主。设计出水执行GB 18918《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级标准的A标准。污水处理后，一部分外排，一部分供给园区内企业使用。

含油污水；生活污水；工艺流程；A2O工艺；设计参数

本次论文设计以化工园区的炼油企业排放的含油污水及园区内的生活污水处理为主。根据污水的水质指标特点采取了预处理分类、分段设计，预处理后污水混合综合处理设计。

1 设计进、出水及水质加权计算

盖州仙人岛能源化工区主要处理园区内的化工企业的含油污水（中海石化（营口）有限公司）和园区内的生活污水，设计处理规模：含油污水667 m3·h-1，生活污水1 041 m3·h-1，混合后污水处理规模为1 708 m3·h-1。设计出水执行GB 18918《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级标准的A标准。出水一部分排放，一部分供给园区内企业使用。见表1水质、水量设计计算表。

表1 水质、水量设计计算表

2 工艺流程设计及说明

2.1 设计污水处理工艺流程

设计污水处理工艺流程见图1。

2.2 设计工艺流程说明

2.2.1 含油污水预处理段

经过预隔油的含油污水，进入含油污水预处理系统。工艺流程主要为竖流隔油池+中和池+涡凹气浮池+除硫池+溶气气浮池。

竖流隔油池主要去除污水中的浮油及污水中的部分悬浮物。出水自流进入中和池。

中和池调节pH至8左右，防止H2S释出。当进水硫化物质量浓度大于20 mg·L-1, 投加FeCl3作为催化剂。在除硫池内，通过曝气和催化方法除硫。

气浮部分采用两级气浮，去除污水中的乳化油和细分散油，控制出水油含量在出水要求以内。在CAF、DAF进水端投加FeCl3和聚丙烯酰胺(PAM)，与污水充分混合反应。溶气气浮出水进入调节池。

2.2.2 生活污水进行前处理段

其工段包括：粗格栅+细格栅+曝气沉砂池。

在前处理工段，来水经粗格栅去除水中较大的悬浮物和杂质后，经泵提升后通过细格栅及曝气沉砂池进一步去除污水中悬浮物和砂子，在调节池与预处理后的含油污水混合。

2.2.3 混合污水处理段

混合污水处理工艺一段（生化处理）包括：调节池+水解沉淀池+ A2O生化池+二沉池。

图1 污水处理工艺流程

污水进入水解沉淀池内，通过布水器与污泥床快速而均匀地混合。污泥床内含有高浓度的兼性厌氧微生物，在池内缺氧条件下，被截留下来的有机物质在大量水解—产酸菌作用下，将不溶性有机物水解为溶解性物质，将大分子、难于生物降解的物质转化为易于生物降解的物质，从而改善污水的可生化性，为后续处理奠定良好基础。

水解出水与从二沉池排出的含磷回流污泥同步进入厌氧区，厌氧区主要功能是释放磷，同时部分有机物进行氨化；在缺氧区中，反硝化细菌利用从好氧区中经混合液回流而带来的大量硝酸盐，以及污水中可生物降解的有机物进行反硝化反应，达到同时去碳和脱氮的目的。含有较低浓度碳氮和较高浓度磷的污水随后进入好氧区。好氧池通过曝气充氧，在好氧状态下，污水中的有机物被活性污泥中的微生物群体分解，并且在聚磷菌体的作用下使得污水中磷的浓度大大降低。

A2O生化池出水进入二沉池，在二沉池中，活性污泥与澄清液分离，一部分污泥回流，剩余污泥则从系统中排入污泥浓缩池进行浓缩、脱水等后续处置。二沉池上清液则进入混凝沉淀池进行后续处理。

2.2.4 混合污水处理工艺二段

混合污水处理工艺二段（深度处理）包括：混凝沉淀池+ V型滤池+臭氧接触池+清水池。

二沉池的出水进入混凝沉淀池。在混凝剂的作用下，污水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮凝体，继而沉淀，从而去除二级处理出水中大部分污染物。经过V型滤池过滤工艺、进一步去除悬浮物质。

过滤出水经泵提升至臭氧系统，在臭氧系统中，一部分大分子、难降解的有机物氧化降解去除，尾气经管路收集后进入尾气破坏系统催化消解达标排放进入大气。排入清水回用水池，一部分外排，一部分园区回用。

3 污水处理工艺设计

3.1 设计分析

本次设计的主要污染物有石油类、氨氮、SS、COD、BOD等，由于含油污水石油类物质浓度高，影响生化作用，在生化处理之前，需进行除油处理。目前，国内主流的含油污水预处理方式为隔油+气浮的处理方式，隔油处理重油，气浮处理轻油。本次论文设计采用竖流隔油池+两道气浮（涡凹气浮+溶气气浮）的处理方式，增加除硫工艺，主要处理含油污水中的硫化物。《环境工程技术手册-废水污染控制技术手册》P145列举部分炼油厂采用了隔油双级气浮的工艺。

含油污水与生活混合后，B/C比为0.36，可生化性较好，但基于多年的行业经验，含油污水中有一部分难降解的COD，在生化之前进行水解工艺，分解难降解部分，提高后续生化处理效率。《环境工程技术手册-废水污染控制技术手册》P153见含油废水的特点，P1328某国些内炼油厂实例中含水解酸化工艺。

混凝沉淀工艺即在混凝剂的作用下，使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮凝体，然后予以分离除去的水处理法。V型滤池其最大的特点是反冲洗过程，通过引入气洗过程和水洗过程的滤层微膨胀，从而回避了滤层膨胀冲洗的过程对滤层的水力筛分，保证上下滤层均匀，滤池截污能力可以得到充分发挥，延长反冲洗周期。因其有效过滤滤层厚度大，所以过滤后出水效果好。臭氧能够有效地氧化分解废水中的有机物和氨氮，具有接触时间短、处理效率高、不受温度影响等特点，并具有杀菌、除臭、除味、脱色等功能。因此，一般采用臭氧氧化与其他处理方法联用的工艺，去除废水中有机污染物的方法应用较为广泛。本次论文设计选择混凝沉淀池+V型滤池+臭氧工艺组合作为深度处理。混凝沉淀池+V型滤池+臭氧工艺组合，在一些工业园区的污水处理厂中应该比较多。

3.2 工艺设计参数

3.2.1 竖流隔油池

设计参数：表面负荷3.0 m3·m-2·h-1。

主要建构筑物：竖流隔油池2座：有效直径Φ14 m×5.8 m（直段高度）。

主要设备：刮油刮渣机：2台，Φ14 m，全桥式，=1.5 kW，防爆。

3.2.2 中和池、涡凹气浮、含油除硫池

设计参数：中和池HRT=9 min；涡凹气浮HRT=18 min；除硫池HRT=6 h。

主要建构筑物：中和池2座：4.0 m×4.0 m×4.6 m；气浮池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；结构：钢砼。

主要设备：涡凹气浮装置：2套，处理量：420 m3·h-1，=11 kW；卧式离心泵，6台，4用2备（2台变频），=210 m³·h-1，=12 m，=11 kW，防爆。

3.2.3 溶气气浮池

设计参数：气浮池表面负荷：3.5 m3·m-2·h-1，回流比：30%～39%。

主要建构筑物：气浮池2座，有效直径Φ13 m×3.75 m（直段高度），结构：钢砼×9.0 m，提升泵房1座，尺寸：9.0 m×8.0 m×8.3 m，框架结构。

主要设备：刮渣刮泥机：2台，Φ=13 m，=1.1 kW, 防爆。

3.2.4 粗格栅、细格栅及提升泵池

设计参数：=1.32，过栅流速0.8 m·s-1, 栅前水深1.0 m。

主要建构筑物：粗格栅间1座，尺寸：9.0 m×7.5 m×6.0 m；细格栅间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，框架结构。

主要设备：回转式格栅除污机：2台，规格：渠宽=0.7 m，渠深=5.5 m，=20 mm，=5 mm，=75°，=0.75 kW，材质：SS304；齿耙式格栅除污机：2台，规格：渠宽=700 mm，=5 mm，=0.55 kW，渠深=1.6 m，=75°，材质：SS304；提升泵6台，4用2备。

3.2.5 曝气沉沙池

设计参数：HRT=2～5 min。

主要建构筑物：曝气沉沙池1座（2格），尺寸：16.0 m×6.0 m×4.6 m，砼结构。

主要设备：桥式吸砂机1套，规格：宽6.0 m，=10 m3·h-1，=7.0 m，=1.77 kW，材质：SS304。

3.2.6 水解沉淀池

设计参数：HRT=8.2 h。

主要建构筑物：水解沉淀池4座，尺寸：34.0 m×17.0 m×7.1 m，砼结构。

主要设备：布水系统1 920套，规格：布水软管PP，DN40，=8 m。

3.2.7 A2O生化池、配水井及辐流二沉池

设计参数：混合液悬浮固体浓度MLSS：3 800 mg·L-1；污泥负荷：0.094 kg BOD5·kg MLVSS-1·d-1；混合液回流比：200%～300%；污泥回流比：50%～100%；二沉池设计表面负荷0.65 m3·m-2·h-1。

主要建构筑物：厌氧池池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；辐流二沉池4座，尺寸：Ø33 m×4.5 m; 砼结构。

主要设备：潜水穿墙泵12台，8用4备，规格：=450 m3·h-1，=1.2 m，=7.5 kW; 潜污轴流泵6台，4用2备，规格：=450 m3·h-1，=4 m，=18.5 kW；潜水搅拌机12套，叶轮直径620 mm，转速480 r·min-1，=5 kW；刮吸泥机4套。

3.2.8 混凝沉淀池及提升泵池

设计参数：表面负荷12 m3·m-2·h-1。

主要建构筑物：混合池8座，尺寸：1.95 m×1.85 m×6.3 m；反应池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，砼结构。

主要设备：混凝絮凝搅拌机4台，规格：叶轮直径1.6 m，功率=4 kW，转速13～53.9 r·min-1；刮泥机4套；离心泵6台（4用2备），规格：=500 m3·h-1，=12 m，=30 kW。

3.2.9 V型滤池设计

设计参数：滤速7.3 m·h-1。

主要建构筑物：V型滤池6座，尺寸：8.0 m×7.0 m×4.3 m，砼结构。

主要设备：滤料416 m3，规格：Φ1.35 mm；罗茨风机3台（2用1备），规格：=21 Nm3·min-1（标况下），=4 m，=30 kW。

3.2.10 臭氧接触池及清水回用水池

设计参数：接触时间1 h。

主要建构筑物：臭氧接触池4座，尺寸：20.0 m×3.5 m×7.3 m，砼结构；清水回用水池2座，尺寸：21.5 m×12.0 m×5.0 m，砼结构。

主要设备：曝气器188个，规格：服务面积0.5～4 m2·个-1，DN150。

4 运行成本设计计算

本次设计运行成本只考虑设备电费和药剂费，管理费、人员工资、污泥运输及其他等费用，与工艺设计关联不大，本次论文设计不考虑。

4.1 电费计算

需要系数K取0.8，cos取0.8，tan取0.75，计算含油处理预处理生活污水预处理及混合后污水，每天耗电量67 631.5 kW·h，污水处理单位电量为1.610 kW·h·m-3·污水-1，电费按：0.65元·kWh-1计，计算吨水电费为1.047元。

4.2 药剂费计算

拟定药剂费价格如下：

氢氧化钠（20%）： 1 200元·t-1；氯化铁（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；纯氧(99.8%)：1 100元·t-1；碳酸钠（99%）：

1 500元·t-1；磷酸钠（99%）：3 600元·t-1；阳离子PAM：35 000元·t-1；自来水：4元·t-1。

4.3 药剂投加量

H2SO4、NaOH投加量为0～40 mg·L-1；FeCl3投加量6～30 mg·L-1；Polymer聚合物(90%)投加量为20～40 mg·L-1；ClO2配置溶液投加量为8 mg·L-1；纯氧(99.8%)输入量285 mg·L-1，碳酸钠（99%）投加量：0～50 mg·L-1；阳离子PAM投加量：3～10 kg·t-1干泥。

计算吨水药剂费为1.498元。

电费+药剂费合计为：2.545元·t-1水。

5 结束语

根据石油化工污水和生活污水的特点，进行分段预处理+水质水量混合后综合处理，选择适合的工艺组合及详细设计。对比《环境工程技术手册-废水污染控制技术手册》P1329中表4-2-6某国内炼油厂实际出水COD去除率96.8%，氨氮去除率90.3%。相比较之下，本次论文方案设计去除率石油类为99%、COD去除率为92%、氨氮去除率为92%，工艺技术选择先进，设计去除率设计选择适当，设计工艺运行成本适当。

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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

翟忠伟（1981-），男，辽宁省沈阳市人，环境保护工程师，2005年毕业于辽宁工程技术大学环境工程专业，研究方向：环境保护水污染治理、生态流域治理等。

TQ085

A

1004-0935（2022）03-0335-04