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電磁流量計在大慶石化廢水處理廠預處理系統改造工程中的應用

來源:作者:發表時間:2017-08-31 09:37:04

 摘要:針對大慶石化公司廢水處理廠預處理系統存在的管道、泵輪易堵,除油效果不佳,無除硫措施以及無法實現不停工檢修等問題,在盡量利舊的原則下,通過增設格柵、調節除油罐、COD在線分析儀、電磁流量計、加藥除硫裝置以及對氣浮單元進行優化等措施,實現了預處理系統水量水質的均衡穩定、系統無需停工檢修的功能,提高了廢水處理廠的抗沖擊負荷能力,以供石化行業相關技術人員參考。

 
1 工程概況
        大慶石化公司廢水處理廠始建于1993年,原處理能力為600m3/h,采用傳統老三套工藝(隔油、氣浮、生化),出水水質達到《污水綜合排放標準》(GB8978—1996)二級標準。隨著煉油廠煉油能力擴大以及環保要求的提高,原廢水處理廠需要進行提標改造。改造后處理能力提高至800m3/h,出水水質滿足《污水綜合排放標準》一級標準。改造工程投產運行后出水水質穩定達標。
 
        廢水處理廠改造后總的處理流程為格柵—沉砂—調節除油—斜板除油—兩級氣浮—A/O生化處理—纖維束過濾。
 
        煉化企業含油廢水具有水質、水量波動大、COD、油、SS含量高、污染物成分復雜的特點,預處理主要任務是去除水中懸浮物、油,調節pH,使水量及水質均衡穩定,其處理效果好壞直接關系到后續處理單元能否正常穩定運行,本文介紹了該項目中預處理即A/O生化處理之前的改造方案。
 
2 原預處理部分存在問題
2.1 工藝流程(見圖1)
 原預處理系統流程
        圖1中原水由管道重力流入1#、2#沉砂池,2座沉砂池并聯運行。廢水經沉砂池去除沙礫后,進入提升水池(亦作泵前集水池),經泵提升進入調節除油罐,調節除油罐采用立式除油罐,是一種重力分離型除油設備,在除油罐內去除浮油和部分粒徑較大的分散油后,出水進入斜板除油池進一步去除細小分散油,斜板除油池在池內設置了傾角為45°平行波紋板,用以去除60μm以上粒徑的分散油粒。斜板除油池出水進入中和水池,在此進行酸堿調節及氣力攪拌后,進入一級、二級氣浮池,兩級氣浮均采用加藥溶氣氣浮,進一步去除水中細小的懸浮物以及乳化油,二級氣浮池出水進入后續生物處理單元。
 
2.2 原預處理系統存在的問題
通過現場踏勘并分析原有預處理工藝,確定該預處理流程存在如下問題:
        (1)前端缺少格柵攔截進水中的大顆粒物。廢水處理廠進水雜物較多,多次發生過管道、泵輪堵塞等故障,嚴重時引起電機燒毀。
        (2)調節除油罐容積為10 000m3,僅有除油功能,無水量調節和均質功能。煉油廠各生產裝置在運行過程中難免發生意外,導致瞬間大流量高濃度廢水外排。如果這部分水直接進廢水處理廠,必將影響系統正常運行,甚至導致微生物死亡,產生污泥上浮、流失等事故。
        (3)根據廢水處理廠運行經驗,生化處理構筑物進水硫化物應控制在5mg/L以下,高于此值將對生化池中微生物生長產生抑制作用。根據業主提供廢水處理廠2005年月平均硫化物數值,硫化物波動比較大(見表1),全年平均為8.7mg/L,原處理工藝流程中無去除硫化物措施。
進水硫化物含量
(4)廢水處理廠進水沒有水質監控儀表,無法根據進水水質情況及時調整操作。
(5)兩級氣浮均采用加藥氣浮方式,氣浮產泥量大,占“三泥”(油泥、浮渣、剩余污泥)處理總量的2/3以上,“三泥”裝置脫水費用高。另外氣浮池分離浮油含有較多藥劑成分,難以回收利用。
(6)調節除油罐、提升水池均為1座,無法實現不停工檢修。
 
3 改造措施
        根據上述分析結果,確定如下改造方案,見圖2。
優化后的工藝流程
改造內容如下。
(1)增加2臺格柵。在兩座沉砂池進水渠道前,各安裝1臺機械格柵,利用格柵攔截較大顆粒污染物,并通過螺旋輸送器將柵渣運出系統,保護后續管道和設備。柵條間隙20mm,機械格柵設計兩種自動啟動方式:由PLC根據格柵前后液位差或時間定時控制;同時機旁設置急停、啟動按鈕。
 
(2)改造提升系統。新建1座提升水池,新增1臺變頻水泵。提升系統改造流程見圖3,改造后的流程可以實現的功能為:
        ①新舊兩座提升水池之間設置聯通閥門,2座提升水池可以實現串并聯運行;
        ②減少水泵啟停次數。現有泵房為地上式泵房,提升水池為地下式,水泵啟動前需要開啟真空系統,啟動時間較長,操作麻煩。新增1臺自吸泵,水泵提升能力為600m3/h,該水泵配置變頻控制,可以跟蹤提升水池液位自動改變頻率,以調節提升水量,從而減少水泵啟停次數。
 
        同時,調節除油罐進水管線上設置COD在線分析儀,及時了解水廠進水COD狀況。
 廢水提升系統改造流程
(3)改造調節除油罐系統。
        新建1座與原有調節除油罐相同的罐體,并在新建罐體上設置液位變送器,出水管道增設電動控制閥、電磁流量計。改造后調節除油罐系統流程見圖4。可以實現功能為:
        ①2座除油罐串聯運行。正常情況下,打開閥門V1、V2、V4、V1′、V3′,關閉閥門V5、V3、V2′、V6原有10 000m3除油罐起除油作用,新建調節除油罐起到水質調節和均質作用。
        ②2座除油罐并聯運行。打開閥門V1、V1′、V2、V2′、V5、V6,關閉閥門V4、V3、V3′,2座除油罐并聯運行,在保證除油效果情況下,實現調節除油罐不停工檢修。
        ③新建除油罐作為二次除油罐。當進水中含油量過高時,可以打開閥門V1、V2、V4、V1′、V2′,關閉閥門V5、V3、V3′,新建除油罐作為二次除油罐,以提高除油效率。
        ④超聲波液位計可以實時監測新建調節除油罐液位,并可與電磁流量計和電動調節閥組成控制系統,充分利用調節除油罐調節能力,保證后續處理構筑物進水流量相對穩定。
 調節除油罐系統改造工藝流程
(4)改造氣浮系統。采用國內專利高效溶氣技術,重點對兩級氣浮的溶氣系統進行改造。改造后溶氣系統可產生30μm左右微小氣泡,微小氣泡能充分捕捉極細小的懸浮物、分散油、乳化油,可在不投藥狀態下運行。為確保運行效果,取消原一級氣浮加藥系統,實現無藥氣浮;保留二級氣浮加藥系統,以去除水中表面帶負電荷的懸浮物及剩余乳化油。改造后二級氣浮系統運行成本降低,一級氣浮浮渣不含任何藥劑,減少浮渣量,便于浮油回收。一級氣浮出水油含量可降至30mg/L,二級氣浮出水油含量可降至20mg/L。一級氣浮改造為無藥氣浮后,按照一級氣浮投加絮凝劑30mg/L,水量800m3/h,浮渣含固率為4%計算,則每天可以減少浮渣量14.4m3。
 
        氣浮單元改造后的工藝流程見圖5
 氣浮單元優化后工藝流程
(5)增加除硫措施。增加氯化鐵加藥化學脫硫系統,以達到去除水中硫化物的目的。反應機理如下:
20170831094646.jpg
        由式(1)~式(3)可知,廢水中有毒硫化物或硫氫化物可被氧化為硫代硫酸鹽和硫酸鹽。但硫代硫酸鹽毒性超過硫化物,在通常情況下硫代硫酸鹽轉變為硫酸鹽的反應較為緩慢,大約只有10%的硫代硫酸鹽被氧化為硫酸鹽,需向水中投加催化劑,如硫酸錳、氯化銅和氯化鐵等,以提高硫代硫酸鹽轉化率。由于氯化鐵具有強腐蝕性,設計使用中須做好相應防護措施,如選用塑料加藥管道,加藥罐、加藥泵周圍地面貼耐酸堿瓷磚。
 
4 改造后的效果
4.1 調節除油罐出水水量
        由圖6可以看出,改造后的調節除油罐出水穩定,為后續處理單元穩定運行創造了良好條件。
改造后調節除油罐出水量
4.2 COD去除效果
        由圖7可以看出,改造后COD去除率在20%~40%,改造后預處理部分COD由進水的680~936mg/L降至出水的500~600mg/L,同時預處理部分起到了均質效果。
改造后 COD去除效果
4.3 除油效果
        由圖8可以看出,改造后除油率在90%以上,預處理部分出水的油含量穩定在20mg/L以下。
改造后除油效果
5 改造費用
        預處理部分改造總費用為893萬元(見表2)。
預處理部分改造費用
6 結語
        通過增設格柵、調節除油罐、COD在線分析儀、電磁流量計、加藥除硫裝置以及對氣浮單元進行優化等措施,實現了石化廢水處理廠預處理系統水量水質的均衡穩定、系統無需停工檢修的功能,提高了廢水處理廠的抗沖擊負荷能力,以期為石化行業相關廠區的改擴建提供參考。
 
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