大牛地气田倒班点WSZ-AO工艺污水一体化处理装置

摘　要：为了保护大牛地气田所在区域生态环境，使气田集中生活点（倒班点）生活污水达标排放，针对倒班点洗浴和餐饮的生活污水特点，大牛地气田先后配套建设了6座生活污水处理设备，其中有4套采用了WSZ-AO型污水一体化处理装置，2套已经建设使用，2套准备建设。本文旨在详细阐述大牛地气田WSZ-AO型污水一体化处理工艺和装置，计算其运行费用，指出其优缺点，提出合理化建议。

关键词：WSZ-AO型 生活污水 A/O生物接触氧化 处理
　　第一部分 概况
　　大牛地气田位于陕西榆林市与内蒙古鄂尔多斯市交界地区，构造上位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡北部东段。2005年大牛地气田正式转入开发阶段，当年即建成了10亿方天然气产能并向北京供气。随着2006年、2007年、2008、2009年四年的滚动开发，目前大牛地气田已经拥有了6座倒班点、34座集气站、4座输气站和2座甲醇污水处理站，管理气井708口，日采气达670×104m3，具备了年产20×108m3天然气的生产能力。
　　为了便于集中管理和营造良好的工作生活环境，针对倒班点700多人的日常洗浴、餐饮生活污水，大牛地气田配套建设了生活污水处理设备，经过处理的污水主要用于倒班点的绿化灌溉用水，其余部分能达到国家有关排放标准，可直接排放，满足国家和地方政府环境保护的需要。
　　第二部分 工艺和装置概述
　　大牛地气田倒班点生活污水先后建设使用了GLWSZ-5型一元化设备生活污水处理工艺设备、GLWSZ-I-1地埋式污水处理工艺，都采用了世界上先进的WSZ-AO生物处理工艺，集去除BOD5、COD、NH3-N于一身，设备可埋入地表以下，地表可作为绿化或广场用地，设备不占地表面积，不需盖房，更不需采暖保温。广泛应用于住宅小区、医院，学校、别墅小区、宾馆、疗养院等生活污水的处理。该处理装置和工艺具有工艺简单、工程造价低、操作运行方便、自动化程度高、日常费用低廉、出水稳定、体积小、对冲击负荷和温度变化适应能力强、沉淀池具有固液分离效果好、维修更换方便等优点；出水进入消毒池进行消毒处理，能确保污水经处理后各项指标全面达标(国家《污水综合排放标准》的一级排放限值和《城镇污水处理厂污染物排放标准》)。
　　地埋式污水处理工艺采用了成熟可靠的“A/O生物接触氧化”工艺，该设备主要有调节缺氧池、接触氧化池、二沉池、消毒池、罐体、风机等组成。
　　污水中有机成份较高，BOD5/CODcr=0.5，可生化性很好，因此采用生物处理方法大幅度降低污水中有机物含量是最经济的。调节池的污水(餐饮污水隔油后的污水)用泵提升至生活污水处理设备前的调节池，调节池主要是缓冲来水波动，经过调节池的污水进入设备A级生化池（缺氧池）和O级生化池（好氧池）进行生化处理。由于污水中氨氮及有机物含量较高，特别是有机氮，在生物降解有机物时，有机氮会以氨氮形式表现出来，采用缺氧、好氧（A/O）生物接触氧化工艺，即生化池需分为A级池和O级池两部分。在A级池内，由于污水中有机物浓度较高，微生物处于缺氧状态，此时微生物为兼性微生物，它们将污水中有机氮转化为氨氮，同时利用有机碳源作为电子供体，将NO2--N、NO3--N转化为N2，而且还利用部分有机碳源和氨氮合成新的细胞物质。A级池不仅具有一定的有机物去除功能，减轻后续O级生化池的有机负荷，以利于消化作用进行，而且依靠污水中的高浓度有机物，完成反消化作用，最终消除氮的富营养化污染。经过A级池的生化作用，污水中仍有一定量的有机物和较高的氮氨存在，为使有机物进一步氧化分解，同时在碳化作用趋于完全的情况下，消化作用能顺利进行，特设置O级生化池，O级生化池的处理依靠自养型细菌（消化菌）完成，它们利用有机物分解产生的无机碳源或空气中的二氧化碳作为营养源，将污水中的氨氮转化为NO2--N、NO3--N。在A级和O级生化池中均安装有填料，整个生化处理过程依赖于附着在填料上的多种微生物来完成的。在A级池内溶解氧控制在0.5mg/l左右；在O级生化池内溶解氧控制在3mg/l以上。O级池出水一部分回流至调节池进行内循环，以达到反消化的目的，另一部分进入沉淀池进行沉淀，进行固液分离。此外，A/O工艺还有一定的除磷作用1，分离后的出水进入出水消毒池，消毒处理后的出水达标排放。
　　2.1 污水调节池(外建)
　　在整个处理系统中设置了污水调节池，通过调节池能充分平衡水质、水量，使污水能比较均匀进入后续处理单元，提高整个系统的抗冲击性能，减少处理单元的设计规模，有利于降低运行成本和水质波动带来的影响。
　　2.2 A级生化池（缺氧池）
　　由于污水中的有机成分较高，BOD5/CODcr=0.5可生化性好，因此设计采用生物膜法。内部设高比表面积弹性填料（YTD-150），材质：高分子聚乙烯，填充率为70%，比表面积近600m2/m3，处理负荷达成14KgBOD/m3.d。
　　因为生活污水中有机氮含量高，在进行生物降解时会以氨氮的形式出现，所以排入水中的氨氮的指标会升高，而氨氮也是一个污染控制指标，因此在接触氧化池前加缺氧池，缺氧池可利用回流的混合液中带入的硝酸盐和进水中的有机物碳源进行反消化，使进水中NO２-、NO3-还原成N2达到脱氮作用，在去除有机物的同时降解氨氮值。
　　2.3 O级生化池（接触氧化池）
　　污水经缺氧池处理后，自流进入接触氧化池，进入接触氧化阶段，即进入好氧处理。
　　接触氧化池是一种生物膜法为主，兼有活性泥法的生物处理装置，通过提供氧源，污水中的有机物被微生物所吸附、降解，使水质得到净化。
　　在设备中考虑接触氧化时间较长为宜，即8～10小时左右，内部设高比表面积弹性立体填料（YTD-150），材质：高分子聚乙烯，填充率为70%，比表面积近600m2/m3，处理负荷达成14KgBOD/m3.d，是一般填料的5-10倍，在设计面积负荷时也充分考虑周围环境，能确保较好的处理效率。填料使用寿命约5年。池内氧气由百事德机械有限公司生产的HC-25IS型回转式风机提供。气水比也同时考虑较高的值：15:1。经过充分充氧的污水，浸没全部填料并以一定的速度流经填料，生满生物膜的填料表面经过与充氧的污水充分接触，使水中有机物得到吸附和降解，从而污水得到净化。
　　由于大量微生物被固定在填料层表面，形成高浓度的污泥床，俗称生物膜，它具有较强的耐负荷冲击。此种结构由于极少量地产生悬浮性的活性污泥，因而不会产生污泥膨胀，这也 是此法的一大特点。
　　此阶段关键在于填料层的生物培养与落床，只要运行初期将此项工作做好，运行期间基本不用过问其他问题。
　　由于填料骨架替代了活性污泥法中的悬浮性作用，因而不需污泥回流，此举大大降低了运行管理程序。
　　2.4 沉淀池
　　污水经过接触氧化后，夹带氧化过程中产生的少量的活性污泥及新陈代谢的生物膜，以及不能进行生物降解的少量固形物，进入二沉池进行固液分离。使水得到澄清排出。沉淀池采用竖流式，设计表面负荷0.9-1.2m3/m2.d，总停留时间在1.5小时以上，沉淀的污泥全部回流至污泥池作进一步消化减少剩余污泥。出水槽设计成可调液位的齿形集水槽，增加沉淀效果，二沉的污泥气提至污泥池。
　　2.5 消毒池
　　有4种消毒方法可供选择，大牛地气田各生活倒班点直接添加固体二氧化氯来进行消毒，操作和运行管理方便。
　　消毒原理是：二氧化氯对细胞壁有较好的吸附性和透过性能，可有效地氧化细胞内含疏基的酶；可与半胱氨酸、色氨酸和游离脂肪酸反应，快速控制生物蛋白质的合成，使膜的渗透性增高；并能改变病毒衣壳蛋白，导致病毒灭活。
　　2.6电器与控制
　　为了保证污水处理装置生产稳定的效率，减轻劳动强度，改善工作环境，同时为了实现污水处理自动化生产，本设备处理系统控制采用进口的PLC程序控制器作为中央控制器，以控制正常处理水量的工作程序。程序主要控制生化设备曝气时的二台风机的定时相互切换工作,沉淀池的定期气提排泥，由电磁阀控制气提排泥，定时间隙运行（每次5～8min）。
　　2.7风机
　　风机房里安装控制柜一台，百事德机械有限公司生产的HC-25IS型回转式风机二台，该风机噪声小，使用寿命长，正常处理水量时为一用一备，并且在4.0～8.0小时内自动交替使用。当污水调节池内的水位处于低液位时，PLC程序控制器控制HC-25IS型回转式风机能进入睡眠状态，即开机10min，停机30min。这样即保证了污水中的溶解氧的含量，又可节约部分电能耗。风机房出风管和设备进风管相连结，其距离不超过15米。
　　2.8、启动前的准备工作
　　安装完毕后必须把设备存满水，试水各管路口必须不渗漏，进一步检查确认后，把电控柜控制线与设备接通，电控柜与电源接通，接线时注意风机上的电机转向，必须与风机所指方向相同，同时要检查风机机油、运转有无异常声音。
　　2.9设备的检修和周期
　　当设备运行几年后，接触氧化池、缺氧池的填料有损坏时，关闭进水阀门，把接触氧化池、缺氧池内污水用泵抽干后更换新的填料就可以投入运行。
　　第三部分 运行成本计算
　　WSZ-AO型装置国内生产厂家较多，市场趋于成熟，设备成套价格低，配件组织便利，运行成本主要是风机、潜污泵运行费用。
　　四套装置运行成本主要包括污水处理装置的风机、污水泵的电耗，以及消毒池的固体二氧化氯加药费用。
　　① 电耗：
　　四套装置总风机功率为6.2kw/h，按照365天不间断运行，共耗电54312kw，电价0.8元/kw，4套装置共计4.34496万元。
　　② 加药费用：
　　全部按照添加固体二氧化氯来计算。正常加药每2周1kg的频率，全年52周需加药26kg，固体二氧化氯单价为10元/kg（连云港拓石水处理有限责任公司网站报价），4套装置共需加药费用1040元。
　　③ 维保费用：
　　装置运行稳定，维修很少。预计随着后续设备运行，泵的零配件问题会逐步显现，维保费用会发生一些。按照每年2000年估计。
　　三项费用合计年运行费用为4.649万元。按照现有处理污水量100m3/d计算，单位运行成本为1.27元/m3。随着污水处理量的增加，单位运行成本将进一步降低。
　　第四部分 生产过程中需要注意的事项和问题
　　1、生活污水处理装置投产前都是由厂家来调试，投加菌种，为了避免菌种流失，需要减少进水量并启动风机进行曝气，直至填料上长出一层橙黄色生物膜，即完成填料挂膜，然后将进水量增加至额定流量。待完成填料挂膜后，再对A级生物池内微生物进行驯化，即逐渐减少曝气量，使A级生物池处于缺氧状态，使填料上微生物变为兼性微生物，然后对微生物进行适应性运转，直至达到设计出水指标要求。
　　2、作为一套简单有效的生活污水处理装置，需要建立一套定期保养制度：
　　①主要易损部件是风机与水泵。风机不能逆转，定期检查风机机油，风机进气口需要经常清理；风机及水泵（有备用泵）须每运行5000-8000小时进行一次保养与维修；要定期检查风机与水泵各部螺丝松动情况，填料函的松紧情况、轴承的温度和润滑油的油质和油量，保证各部正常。
　　②安排专人负责消毒剂的投加和设备维护保养。
　　3、存在问题和建议：
　　①倒班点餐厅含油污水必须先经隔油池处理后（油≤10mg/L），才能进入污水处理系统，但是使用单位没有监测手段和设备，因此建议现场增加监测设备或仪器，时刻监控隔油效果、进出水水质。
　　②生活污水处理装置要定期清理杂物、污泥，清理出的杂物暂时没有有效的处理措施，污泥可以用作绿化用肥料。
　　③目前建成使用的2套装置，只有采气三队生活污水处理装置建有格栅来去除较大固体颗粒杂质，另一套还没有有效去除较大固体颗粒杂质的设备。建议增加固液分离机，自动清除污水中3mm以上固体物，保证后续处理装置稳定运行。
　　第五部分 结束语
　　建设生活污水处理装置是解决生活污水污染问题的有效途径，也是当前减排污染物的重要举措之一，是我国环保政策的需要，也是可持续发展的时代需要。研究好、使用好、维护好生活污水处理装置，对于建设清洁、和谐大牛地气田有着非常重要的意义。
　　参考文献:
　　1、李志建，王慧娟，A/O接触氧化法处理城市生活污水，水世界-中国城镇水网,2005,12
作者简介：
马燕兵，北京石油化工学院机械工程学院环境工程毕业，2005参加工作，在大牛地气田主要负责环境保护和HSE体系管理工作。