污水站反沖洗參數優化試驗

賈 娜 大慶油田采油三廠

污水站反沖洗參數優化試驗

賈 娜 大慶油田采油三廠

針對北十六污水站改造投產后出現的外輸水質超標現象，反沖洗達不到預期效果的問題，進行了反沖洗參數的優化，并進行了過濾罐仿真模擬試驗。結合生產實際和過濾罐仿真模擬試驗分析認為，該站過濾罐濾料存在污染是影響外輸水質懸浮物含量超標的主要原因。因此提出以下幾點改善水質的建議：根據目前實際調整污水處理站反沖洗參數；在過濾罐濾料與墊料層之間增加一層礫石壓板，防止反沖洗過程中因強度過大發生混料；在反沖洗流程增加濾料攪拌設備。

過濾罐；濾料污染；反沖洗參數；污水；水質

大慶油田采油三廠一礦聚北十六污水處理站于1999年投產，設計能力20 000 m3/d，采用兩級沉降，石英砂、海綠石壓力過濾流程，設計反沖洗強度16 L/（s·m2），反沖洗周期24 h。主要負責上游北二二站的含聚污水處理與外輸，平均處理量10 000 m3/d，負荷率50%。建站以來共進行兩次改造：一是2004年反沖洗泵安裝反沖洗變頻裝置；二是2006年污水站大修改造，增加污水處理新工藝和更換部分污水處理設備（主要有過濾罐改造、收油流程改造、增加物理殺菌裝置和污泥濃縮裝置等）。但2007年改造投產后存在濾后水懸浮物含量超標問題。針對北十六污水站改造投產后出現的外輸水質超標現象，反沖洗達不到預期效果的問題，進行了反沖洗參數的優化，并進行了過濾罐仿真模擬試驗。

表1 反沖洗參數對比

1 反沖洗參數優化及運行效果

1.1 反沖洗參數的優化

北十六污水站現有石英砂過濾罐8座，海綠石過濾罐2座。優化前與優化后反沖洗參數見表1。

優化反沖洗參數時，首先小強度（7.5 L/（s·m2））進水，沖洗8 min；然后開啟反沖洗泵，再中強度（10 L/（s·m2））進水，沖洗4 min；最后反沖洗強度提高到最大（12.7 L/（s·m2）），進行大強度沖洗8 min。

1.2 優化后反沖洗效果

通過對北十六污水站石英砂和海綠石過濾器反沖洗階段及過濾階段水質進行分析可知，處理難度最大的問題是懸浮固體含量達標問題。因此，試驗的技術指標主要是監測懸浮固體達標情況，優化后反沖洗階段運行效果如圖1所示，過濾階段運行效果如圖2所示。

圖1 反沖洗階段運行效果

圖2 過濾階段運行效果

通過化驗數據分析，得出如下結論：

（1）反沖洗后含油量基本能達到指標要求。

（2）反沖洗階段單罐監測前5 min含油量及懸浮物含量較高，反沖洗后第4～8 h懸浮物含量逐漸下降，反沖洗后10～23 h較好，但懸浮物平均含量超標，見表2。

表2 運行效果統計mg/L

1.3 過濾罐開罐檢查

為了確定濾料對水質的影響程度，對10個壓力過濾罐工作狀況進行逐罐開罐檢查。通過近幾年開罐檢查發現，該站10座過濾罐普遍存在濾料表層積有1 cm左右的油層，各罐濾料表層都不同程度的含有油塊，見圖3、圖4。10座罐濾料在20 cm以下的樣中都或多或少地存在混料現象，所以在開罐檢查的同時對每座過濾罐都投加了500 kg助洗劑，對濾料進行清洗。

圖3 濾料表層污染物

圖4 篩筐表層取下的黏結物

2 過濾罐仿真模擬試驗

為進一步查找水質超標的原因，在做好加藥、收油、清淤、化驗、反沖洗等工作前提下，開展了過濾罐過濾階段和反沖洗階段仿真模擬試驗，為找到解決水質超標問題提供有力數據。

2.1 試驗流程

試驗設備安裝在該站過濾間內，一臺透明仿真過濾罐進口接1#過濾罐濾前水取樣口處，出口接排污口，過濾罐反沖洗進口接濾后水箱，通過水泵由過濾罐底部進過濾罐，反沖洗出水至排污口，見圖5。

圖5 仿真模擬過濾罐流程

2.2 過濾階段試驗

試驗中，隨著過濾進程和時間的增加，發現表層濾料由于長期截留油污及雜質，上層逐漸產生污染，形成濾料黏附油污等具有黏結作用的物質，濾料黏結成塊，過濾速度下降，反沖洗不能完全將濾料再生。如此循環往復，濾料污染程度不斷加深，厚度達到10～20 cm，產生板結現象，過濾罐易發生憋壓。根據濾料污染程度的不同進行水質取樣發現，當濾料發生污染后濾后水樣懸浮物含量不斷上升，濾后水質變差，見圖6。

圖6 仿真模擬過濾罐濾料污染情況

2.3 反沖洗階段試驗

在反沖洗試驗中，初期反沖洗效果較好，隨著過濾時間的不斷增加，反沖洗效果變差，不能將濾料完全再生，按照不同反沖洗強度及流量進行了試驗，反沖洗流量與濾料膨化高度關系見表3。

表3 反沖洗流量與濾料膨化高度的關系

反沖洗過程共歷時30 min，首先是小流量進行沖洗，當雜質脫附后再逐漸增大強度進行清洗，通過水流的攪動，沖洗以及濾料間的摩擦作用，使雜質從濾料上脫離，濾料污染層由于大流量的沖洗發生上浮，由聚合物、雜質、濾料、油污黏結在一起形成的大小不一的石英砂顆粒隨水流上移，并充滿整個過濾罐頂部。當反沖洗停止時，懸浮在過濾罐頂部的污染顆粒逐漸下沉，污染后的石英砂顆粒并沒有完全沖洗干凈，一部分堵在篩管上，另一部分重新回落至濾料頂層，濾料仍然存在一定高度的污染。仿真模擬過濾罐運行效果見圖7、圖8。

圖7 仿真模擬過濾罐反沖洗階段運行效果

圖8 仿真模擬過濾罐過濾階段運行效果

試驗初期，石英砂濾料未發生污染，濾后水質很好，各項指標合格；試驗中期，濾料發生輕度污染，反沖洗不能將濾料完全再生，濾后水質下降；試驗后期，濾料污染嚴重，濾料上層有大約10 mm高度的濾料不能完全靠反沖洗沖洗干凈，存在油污和顆粒黏結現象，造成過濾效果變差，濾后水質急劇下降，見表4。

表4 仿真模擬過濾罐濾后水質指標mg/L

3 結論

結合生產實際和過濾罐仿真模擬試驗分析認為，過濾罐濾料存在污染是影響外輸水質懸浮物含量超標的主要原因，減少過濾罐濾料污染是提高水質的關鍵。因此提出以下幾點改善水質的建議：

（1）針對多數過濾罐存在混料現象，建議根據目前實際調整污水處理站反沖洗參數，以改善反洗效果，適應含聚污水處理需要，同時能夠延長過濾罐、濾料使用壽命，減少濾料清洗次數。另外，建議在過濾罐濾料與墊料層之間增加一層礫石壓板，防止反沖洗過程中因強度過大發生混料。

（2）針對濾后水中懸浮固體含量超標問題，可根據各站介質特點和水處理工藝不同，采取不同的方法解決。建議在反沖洗流程增加濾料攪拌設備，使濾料污染層的油污、雜質等黏結物能夠通過攪拌搓洗充分打碎脫落，打破板結層，使濾料與油污雜質充分脫落分離，在反沖洗低流量時進行攪拌，使濾料再生以提高反沖洗效果。

（欄目主持張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.4.014