氣浮澄清池處理煉化廢水出口總磷影響因素
石油煉化企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量廢水不僅具有高污染性，同時伴隨強烈的異味，對周邊環(huán)境造成嚴(yán)重的威脅。石油煉化類廢水中的總磷是造成水體富營養(yǎng)化的原因之一。在污水生化處理過程中，部分總磷無法被微生物利用，從而進入后續(xù)處理單元，影響到出水水質(zhì)，時常造成出水總磷超標(biāo)的狀況。為適應(yīng)更加嚴(yán)格的排水新標(biāo)準(zhǔn)，有效降低出水總磷濃度，水廠于2014年新增氣浮澄清池作為深度處理設(shè)施，以保證排江水質(zhì)得到進一步優(yōu)化和提高。
1、氣浮澄清池簡介
氣浮澄清池屬于深度處理單元，主要作用是對凈一純氧二沉池出水中的油、懸浮物及總磷進行去除。純氧二沉池出水經(jīng)一過濾泵房提升后，流入氣浮澄清池的管式混凝反應(yīng)器，同時投加聚合氯化鋁(PAC)。經(jīng)過混凝后的水自池中部進入氣浮濾池裝置，顆粒與溶氣釋放器釋放出的含微氣泡水相遇、粘附后，在氣浮分離室進行渣水分離，浮渣布于池面并通過刮渣機定期刮入排渣槽，清水則由出水管排出，進入后續(xù)處理設(shè)施。氣浮澄清系統(tǒng)見圖1。
2、氣浮澄清池現(xiàn)狀分析
根據(jù)GB8978―1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級標(biāo)準(zhǔn)的要求，總排出水中總磷質(zhì)量濃度應(yīng)保持在0.5mg/L以下。由于所處理的污水水質(zhì)波動較大，導(dǎo)致部分純氧出水水質(zhì)不穩(wěn)定，造成管式混凝反應(yīng)器的水水質(zhì)總磷偏高，平均質(zhì)量濃度達(dá)到0.85mg/L。目前處理后出水質(zhì)量濃度基本維持在0.58mg/L，總磷出水合格率僅為83.47%，導(dǎo)致總排出水經(jīng)常不達(dá)標(biāo)。因此，需增強氣浮澄清池處理效果。抽取2015年的分析數(shù)據(jù)，統(tǒng)計所有條件下總磷去除合格情況，數(shù)據(jù)見表1。
由表1可見：2015年共檢測氣浮澄清池出水總磷指標(biāo)744次，其中出水總磷不合格數(shù)為123次，出水總磷合格率僅為83.47%，水質(zhì)合格率與設(shè)計去除合格率90%以上偏差較大。
為進一步考察影響氣浮出水總磷合格率的原因，對上述123次出水總磷不達(dá)標(biāo)時的運行工況進行統(tǒng)計分析，結(jié)果見表2。
由表2可見：氣浮澄清池出水總磷不達(dá)標(biāo)時，出現(xiàn)“出水浮渣稀少”工況占60.98%，出現(xiàn)“底部污泥淤積”工況占24.39%，2項工況合計占總不合格次數(shù)的85.37%。由此可見，出水浮渣稀少及底部污泥淤積是造成氣浮澄清池出水總磷合格率偏低的主要原因。若能解決這2個主要原因，理論上氣浮澄清池總磷出水合格率將會得到提高。
3、氣浮澄清池處理廢水影響因素分析
3.1 排泥時間
氣浮運行過程中，會產(chǎn)生大量的浮渣、黏泥。這些物質(zhì)的主要來源是生化處理過程中隨水帶出的污泥，未經(jīng)生物利用的含磷物質(zhì)則存在于該污泥中。因此，氣浮效果的好壞直接影響到總磷的去除效果。
為確認(rèn)排泥時間對總磷去除效果的影響，考察了同等加藥條件下不同排泥時間時出水總磷質(zhì)量濃度的變化，結(jié)果見表3。
對表3數(shù)據(jù)進行數(shù)理統(tǒng)計分析，得到如下結(jié)論：在不同排泥時間下總磷去除效果有顯著差異，確認(rèn)排泥時間是影響總磷去除效果的關(guān)鍵因素之一。
3.2 藥劑質(zhì)量濃度
氣浮運行中會投加聚合氯化鋁(PAC)。通過吸附電中和、吸附橋架、壓縮雙電層、網(wǎng)捕及卷掃等作用，使水中的懸浮顆粒脫穩(wěn)凝聚。同時這些脫穩(wěn)顆粒與微氣泡粘附后形成強疏水性的物質(zhì)，上浮至池面形成浮渣。
藥劑質(zhì)量濃度是否合適，直接影響到浮渣形成的效果，對出水水質(zhì)的好壞產(chǎn)生影響。為確定藥劑質(zhì)量濃度對出水效果的影響，考察相同排泥時間、不同藥劑質(zhì)量濃度下出水總磷質(zhì)量濃度的變化，結(jié)果見表4。
對表4數(shù)據(jù)進行數(shù)理統(tǒng)計分析，得到如下結(jié)論：在不同藥劑質(zhì)量濃度下總磷去除效果有顯著差異，確認(rèn)藥劑質(zhì)量濃度是影響總磷去除效果的關(guān)鍵因素之一。
3.3 污水處理量
污水處理量的大小直接影響到氣浮澄清池內(nèi)部的水力情況。氣浮池內(nèi)的水力狀況受池內(nèi)斜板影響，主要分為層流層及紊流層，紊流的傳遞速率遠(yuǎn)大于層流，因此，污水處理量也作為一個影響處理效果的潛在影響因素?？疾煜嗤拍鄷r間、不同處理量下出水總磷質(zhì)量濃度的變化，結(jié)果見表5。
對表5數(shù)據(jù)進行數(shù)理統(tǒng)計分析，得到如下結(jié)論：在不同處理量下總磷去除效果有顯著差異，處理量也是影響總磷去除效果的關(guān)鍵因素之一。
4、影響因素優(yōu)化試驗
由以上試驗可確定，排泥時間、藥劑質(zhì)量濃度及處理量是影響氣浮澄清池總磷去除效果的關(guān)鍵因素。由于不同的排泥時間、藥劑質(zhì)量濃度及處理量之間對總磷的影響是相互的，因此采用正交試驗來確定最佳參數(shù)組合。
4.1 藥劑質(zhì)量濃度單因素試驗
在進行正交試驗之前，須先確定藥劑質(zhì)量濃度的范圍，以確定正交試驗中藥劑質(zhì)量濃度梯度，因此對藥劑質(zhì)量濃度進行單因素試驗。
4.1.1 污水來源
水源直接選取該裝置進水水樣，即純氧出水進行試驗。
4.1.2 PAC混凝劑質(zhì)量濃度選擇
為確保試驗結(jié)果準(zhǔn)確，采用大跨度濃度進行試驗，分別加入20，40，60，100，200，300mg/L的PAC混凝劑。
4.1.3 試驗步驟
取氣浮進水250mL若干份，測定濁度為4.23。分別加入20，40，60，100，200，300mg/L的PAC混凝劑，以400r/min進行攪拌，靜置30min?？疾斐恋斫Y(jié)果(SV30)，并測其上清液濁度。
4.1.4 試驗結(jié)果與討論
PAC混凝劑質(zhì)量濃度選擇試驗結(jié)果見表6。
由表6可見：對于現(xiàn)有水質(zhì)，藥劑質(zhì)量濃度較低時絮凝效果更佳，藥劑質(zhì)量濃度增大后，易出現(xiàn)絮體反絮現(xiàn)象，不利于污水處理效果。因此，選擇PAC混凝劑質(zhì)量濃度20，40，60mg/L進行試驗。
4.2 正交試驗
4.2.1 正交試驗因素水平
根據(jù)正交試驗要求，主要影響因素為排泥時間、藥劑質(zhì)量濃度、處理量。各自有3個水平，其中排泥時間為裝置控制系統(tǒng)可設(shè)定的3個值，分別為1，2，3h;處理量選最低水量、中間水量及最高水量，分別為300，400，500t/h;根據(jù)單因素試驗結(jié)果，藥劑質(zhì)量濃度定為20，40，60mg/L。正交試驗影響因素及其水平見表7。
4.2.2 正交試驗方案與結(jié)果
考察指標(biāo)為出水總磷質(zhì)量濃度，該指標(biāo)越小越好，選取正交表L9(34)進行試驗，試驗方案與結(jié)果分析見表8。
由表8可見：根據(jù)極差值大小，各因素對出水總磷質(zhì)量濃度影響由大到小依次為：排泥時間，處理量，藥劑質(zhì)量濃度。
正交試驗各組合條件下出水總磷質(zhì)量濃度均可穩(wěn)定在0.5mg/L以下。其中排泥時間為1h時，處理效果較好，說明增加排泥頻次可有效提高處理總磷效果;藥劑質(zhì)量濃度為40mg/L時，處理效果最好，濃度過低水中雜質(zhì)無法完全絮凝，過高則會產(chǎn)生反絮，使出水水質(zhì)變差;處理量大小對池內(nèi)水力運動會產(chǎn)生影響，處理量越大，處理效果越好。綜上可得影響因素最優(yōu)組合為排泥時間1h、藥劑質(zhì)量濃度40mg/L、處理量500t/h。
5、驗證試驗
根據(jù)正交試驗結(jié)果，選取排泥時間1h、藥劑質(zhì)量濃度40mg/L、處理量500t/h，進行現(xiàn)場試用。出水總磷質(zhì)量濃度見表9及圖2。
由表9、圖8可見：現(xiàn)場試用后平均出水總磷質(zhì)量濃度為0.42mg/L，出水總磷去除合格率為95.32%。優(yōu)化后裝置出水透亮，處理狀況良好。
6、結(jié)論
通過設(shè)計正交試驗，對氣浮澄清池處理煉化廢水總磷影響因素進行優(yōu)化，得到影響處理效果的各個因素影響程度大小、影響規(guī)律及較優(yōu)的影響因素組合。重復(fù)驗證試驗結(jié)果表明，優(yōu)化后平均出水總磷質(zhì)量濃度為0.42mg/L，出水總磷去除合格率為95.32%，出水水質(zhì)達(dá)到環(huán)保要求，具有較好的環(huán)境效益。同時可根據(jù)不同水質(zhì)情況調(diào)節(jié)不同處理參數(shù)，可增加藥劑量、水量聯(lián)鎖裝置，提高工藝的操作靈活性。(來源：中國石化集團資產(chǎn)經(jīng)營管理有限公司揚子石化分公司水廠)