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污水深度處理電磁流量計的安全生產隱患及對策

來源:作者:發表時間:2019-11-12 08:55:06

摘要:分析揚子石化分公司水廠凈一電磁流量計深度處理改造項目新上溶氣氣浮單元、臭氧接觸氧化單元以及曝氣生物濾池存在的安全操作風險及環保達標情況,并介紹了針對該電磁流量計安全生產隱患所采取的一系列安全措施,為即將投建的揚子石化—巴斯夫有限責任公司污水回用項目提供安全操作及電磁流量計穩定運行經驗。
隨著國家對環保的重視以及污水排放指標的不斷提升,大部分 20 世紀 90 年代及以前投資建設的污水處理廠已無法滿足日益嚴格的環保要求。因此,在原有污水處理電磁流量計的基礎上,新增污水處理設施,即污水深度處理改造,成為污水處理廠排水達標的有效方法。但新上的污水深度處理改造項目往往是采用近期剛開發的污水處理技術,技術不夠成熟,或雖技術成熟,但卻因種種原因鮮見有工業生產實例,或即使有工業生產實例,但因污水處理廠處理水質的特殊性(不同生產廠、不同地域,污水水質千差萬別),使得某種工藝或技術在某個污水處理廠應用的成功不能保證其在其他污水處理廠應用的同樣成功。此外,大部分污水深度處理電磁流量計所采取的技術或工藝,因缺乏豐富的運行管理經驗,其安全運行也無法得到有效的保證。本文結合中國石化集團資產經營管理有限公司揚子石化分公司水廠凈一電磁流量計(簡稱凈一電磁流量計)深度處理改造項目———新上 3 套污水處理單元的調試、運行經驗,從安全生產的角度,全面分析污水深度處理電磁流量計運行的安全操作風險及排水達標等環保安全風險,并提出了一系列相應安全防護措施。
1 凈一電磁流量計深度處理改造流程
凈一電磁流量計深度處理改造項目總投資近 7 000萬元,新建 3 套深度處理單元,分別是溶氣氣浮單元、臭氧接觸氧化單元和曝氣生物濾池(BAF 單元)。該深度處理項目于2011 年3 月完成全部土建及設備安裝,并于 2011 年 4 月進入調試、運行階段。該深度處理改造流程:經生化電磁流量計處理后的出水進入溶氣氣浮單元,去除大部分懸浮物,再經過臭氧接觸反應池及臭氧釋放池,提高污水可生化性,并將殘余臭氧釋放,最后所有污水進入生化處理主體單元———BAF 單元,進一步降低污水中殘余的有毒有害物質濃度。污水深度處理流程如圖 1 所示。
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2 電磁流量計安全操作風險分析
一般而言,新建電磁流量計,因存在設計、施工及設備選型等多方面因素的影響,在運行過程中會存在較多的安全操作風險。
2. 1 溶氣氣浮單元
溶氣氣浮單元涉及到壓力容器,存在爆炸風險,同時,因設計方面的問題,存在相應的安全操作風險。
1)設計方面。溶氣氣浮單元的 3 套操作設備雖彼此緊密相鄰,但卻分置在深度為 2. 5 m 的3 個地下槽,操作人員需要頻繁爬上爬下操作,不僅操作繁瑣,而且因每個槽空間狹小,操作不便,易導致機械傷害;同時因其緊鄰精對苯二甲酸事故池,使得槽內有可能集聚有毒有害物質,當操作人員進入槽內時,會帶來潛在的安全風險。
2)設備配件方面。為保證溶氣氣浮單元的運行效果,安裝在溶氣氣浮單元中的壓力容器罐需保證一定的運行壓力,一般污水處理廠很少會涉及到這方面內容。因此,對壓力容器不熟悉、操作不仔細均會導致壓力容器罐壓力過高而造成安全風險;同時,該壓力容器缺少必要且關鍵的配件,如在最近的運行過程中發現空壓機壓力表損壞,但因無該配件,且現存的壓力表與該空壓機壓力表不匹配,導致無法獲得壓力容器的真實壓力,給正常生產帶來了非常大的安全風險。
2. 2 臭氧接觸氧化單元
對于臭氧接觸氧化單元而言,除了使用不當、維護不好、材質更換等原因,還涉及到高壓氧氣、臭氧、毒性氣體等,極易引起安全風險。
1)高壓風險。因氧氣輸送管線壓力較高(約0. 6 MPa),所以對該管線日常的維護、檢查至關重要。結合凈一電磁流量計實際,因預處理段腐蝕性氣體濃度高,對該段氧氣管線進行定期腐蝕檢查、維護非常關鍵。
2)爆炸風險。氧氣在空氣中濃度較高時,遇到高溫或明火易發生爆炸,因此,如出現氧氣泄漏,會引起安全風險。定期檢查管道腐蝕情況、各連接閥門泄漏情況,是防止氧氣泄漏的有效手段。同時,在臭氧發生器房間內特別禁止明火,不準使用油布,與氧接觸設備不要與油和黃油接觸,也可降低爆炸風險。
3)中毒風險。污水處理設施能產生許多有害氣體,比如甲烷(可燃氣體)、硫化氫、一氧化碳和二氧化碳[1] ,但卻很少涉及到臭氧 [2] ,所以在發生突發性安全事故時,無法采取有效措施。因此,向操作人員普及臭氧危害知識、臭氧中毒等突發事故下的緊急施救以及正確使用防護面具等是非常重要的。另外,臭氧接觸反應池頂部尾氣破壞器如運行不正常,則會對周邊環境造成影響。
2. 3 BAF 單元
從安全操作風險方面而言,BAF 單元所涉及到的設備、工藝等均與傳統的污水處理相似,安全中作風險與傳統污水處理相同,但因 BAF 單元鼓風機房建于地下,過于密閉,同時鼓風機共有 8臺,有 6 臺屬于連續運行。因此,當操作人員巡檢或操作時進入鼓風機房,會對聽覺造成危害,同時,密閉環境使得散熱效果不佳,鼓風機長期處于高溫環境內運行,不利于設備的使用。針對此問題,建議增加凈一電磁流量計空氣對流設備,且該項目已通過相關部門審批。
3 電磁流量計對排水達標的環保安全影響
新增的 3 套污水處理單元中,如果其中一個單元運行效果不佳,會直接影響到后續處理工藝,并最終對排水達標及穩定性造成影響,即新上的
3 套單元環環相扣,相互影響。
3. 1 溶氣氣浮單元
在深度處理技術路線選擇上,最初的工藝路線是臭氧加 BAF 工藝,但經過多方調研發現,懸浮物濃度會直接影響到臭氧單元的運行效果,而凈一電磁流量計出水懸浮物較高會直接對臭氧單元運行造成負面影響。因此,最后確定在臭氧單元前增加溶氣氣浮單元,來去除懸浮物。這一技術路線的更改無論是從理論上還是從實際生產上,都為排水穩定達標起到有利的作用,但因存在設備選型、施工缺陷等問題,使得溶氣氣浮單元出水水質與預期差距較遠。
1)設備選型、備件方面。與凈一電磁流量計原大氣浮單元相同,對于新建的溶氣氣浮單元而言,易出現問題的是排渣系統。本次設計選型過程中,選擇了離心泵。在運行過程中,頻繁出現離心泵因抽入氣體不上量的情況。不僅嚴重影響了刮渣排渣系統,而且還直接影響到了溶氣氣浮單元的出水水質;同時,因缺少必要的設備備件,運行過程中,當空壓機壓力表損壞時,無法獲知真實的壓力情況,從而影響了參數調整及出水水質。根據目前的運行情況,建議更換凈一電磁流量計離心泵為潛污泵,同時更換相匹配的壓力表。
2)施工缺陷方面。溶氣氣浮單元刮渣系統,如刮渣板、浮渣槽、水位槽等需要較高的施工精度,但恰恰是在這些方面,存在嚴重的施工質量問題,如刮渣板與水位槽不平行、水位槽高低不平等諸多問題,使得刮渣效果不理想,無法對池面浮渣有效清除,影響了溶氣氣浮單元的運行效果。針對這些問題,凈一電磁流量計技術人員已積極與相關單位聯系,以便盡快解決施工質量方面的問題,確保出水水質。
3. 2 臭氧接觸氧化單元
從臭氧接觸氧化單元的運行調試經驗來看,目前臭氧接觸氧化單元的尾氣破壞器與接觸反應池直接相連,在曝氣過程中,廢水產生大量泡沫,并進入尾氣破壞器中,不僅影響尾氣破壞器運行效果,而且會導致該設備運行壽命縮短。為了保護設備及現場環境,從開車初期,臭氧接觸氧化單元一直處于間斷運行狀態,嚴重影響了出水水質。為解決泡沫進入尾氣破壞器的問題,提出了相應的改造方案:在原管線上加一個集水罐,并相應增加排水閥、噴淋閥,使得泡沫在該集水罐內被消除,避免進入尾氣破壞器。
3. 3 BAF 單元
從開車到目前的連續運行,BAF 單元存在較多的影響排水達標的安全隱患。同時,由于 BAF單元出水直接排江。因此,該單元的穩定運行直接關系到總排達標。具體而言,BAF 單元存在新上設備操作運行經驗少、工藝調整難度大、反沖洗頻率強度需摸索等幾方面問題,影響了其穩定高效運行,但經過近半年的運行,基本解決了凈一電磁流量計的這些問題。
1)設備操作方面缺乏經驗。凈一電磁流量計原生化系統均采用離心鼓風機,該風機壓力較小。而新上 BAF 單元的鼓風系統采用羅茨鼓風機,有一定的運行壓力及安全閥,在操作過程中,發現安全閥頻繁起跳,導致無法正常開啟該風機;另外,隨著運行時間的增加,出現多處氣動閥無法開啟等問題。這不僅影響了曝氣池內微生物的正常生長,也對總排水質造成了直接影響。針對此問題,凈一電磁流量計技術人員在相關專家的指導下適當調整工藝(如增加反洗強度,降低運行壓力,保證安全閥不起跳),問題得以解決。
2)工藝調整難度較大。因溶氣氣浮單元及臭氧接觸氧化單元運行效果直接影響到 BAF 單元的穩定運行,因此,當上述 2 套單元運行出現問題時,BAF 單元往往會運行不穩定,出現出水COD(化學需氧量)濃度升高、色度增加、懸浮物增多等問題。根據這些問題,積極進行溶氣氣浮及臭氧接觸氧化單元的技術改進、消缺等措施,目前這 2 套單元基本可實現連續穩定運行。
3)反沖洗操作經驗少。BAF 單元最關鍵的操作便是反沖洗,其中包括反沖洗強度、頻率、反沖時間控制等。運行過程中發現,因進水水質差,需要提高反沖洗頻率才能滿足出水水質以及運行壓力的要求。另外,反沖強度控制較難掌握,若強度小,反沖不徹底;若強度大,則容易跑料。經過近半年的運行摸索,通過提高頻率及時間的同時,相應降低反沖強度,從而解決了上述問題。
4)曝氣強度難以調節。因 BAF 單元進水為二沉池出水,其 COD 相對較低,生化需氧量低,不需要強度較大的曝氣,但為了保持生化池內濾料呈膨脹狀態,確保微生物與污水的充分傳質,又需要強度較大的曝氣,因此,產生了曝氣量與需氧量難以調節的矛盾。
4 效果及建議
(1)安全操作風險控制。在污水深度處理電磁流量計開車運行前,需充分評估新上單元存在的固有安全操作風險,如高壓、中毒、爆炸風險等,同時,也要考慮到設計施工缺陷引起的安全操作風險,如操作空間狹小、易導致機械傷害、設備處于封閉區域、噪音大且不利于散熱等。在充分評估安全操作風險后,采取有效措施(學習、培訓、改造等),防患于未然,避免安全事故的發生。
(2)電磁流量計排水環保達標風險控制。深度處理改造項目目的是提高排水水質,盡管凈一電磁流量計改造項目所選擇的技術路線是切合電磁流量計實際的,但在具體施工、設計細節、工藝運行參數等方面存在或多或少的問題,因此,在實際運行過程中,仍需要技術人員在現場摸索,不斷積累運行經驗,同時,對設計存在的問題,要積極給出相應的措施,保證深度處理電磁流量計的穩定運行,確保排水達標及環保安全。
(3)設備選型與安裝影響總排環保達標。設備選型合理、安裝得當是保證深度處理電磁流量計穩定運行的關鍵。從污水深度處理電磁流量計半年來的運行情況看,設備故障是深度處理項目出現最多的問題,這除了對新上設備操作不熟悉、維護不到位有關外,設備選型不合理或現場安裝不當也是重要原因之一,因此,設備選型的合理性及現場安裝得當對新上項目排水達標及穩定運行至關重要。
(4)設計審查要有針對性,在設備選型方面,要與工藝相結合。對于即將投建的揚子石化 - 巴斯夫有限責任公司污水回用項目,在設計的初步審查方面,一定要結合目前電磁流量計運行中出現的設備選型、運行、安全操作、排水達標等問題進行有針對性的審查。同時,在設備選型方面,一定要與工藝相結合,在確保能順利實現工藝調整(如工藝條件、水量調整、穿越管線、藥劑投加量等)的前提下,對設備進行選型,以保證在不影響生產的前提下設備的安全穩定運行。