关键词：葡二联；速沉器；污水处理；水质
DOI:10.3969/j.issn.2095-1493.2016.01.010
葡二联原有含油污水深度处理站2座，主要工艺为两级沉降+两级过滤，总处理能力为15000m3/d。2011年，该站污水处理负荷过高，在产能建设中对葡二联含油污水处理站进行了扩建，随着油田开发的不断深入，采出成分复杂，污水量及处理难度逐年增加。为了充分利用已建资源，节省一次性投资，利旧采油一厂新中一站1000m3/d的速沉器2套，采油三厂北III-1站80m3/h的金属膜过滤器1套，并新建了3000m3/d系统主体设备，最终建成1套处理能力为5000m3/d的速沉器+金属膜污水处理工艺的污水处理站，该站建成后于2012年8月投产试运行。在葡二联合站建成处理规模为5000m3/d的速沉器污水处理工艺。速沉器污水处理工艺是一种新型的油田含油污水处理技术。该工艺利旧采油三厂北Ⅲ-1精细过滤器和采油一厂新中一速沉器、加药装置、污泥泵等已有设备2000m3/d，新建3000m3/d系统主体设备。
1技术原理及工艺流程
将葡二联3#污水处理站的含油污水先进入沉降罐，污水经管道混合器与药剂（絮凝剂）混匀后进入速沉器，经速沉器内流道充分反应后，泥水混合物进入泥水沉淀区，在此区域泥水分线形成，污水经粗过滤区过滤后排出；污泥则沉至泥区进行沉降，定时排出设备，泥水充分混合反应后在速沉器沉降区内进行动态混凝沉降；污水经粗滤后进入全自动精细过滤单元进行精细过滤，精细过滤器中回流污水进入前端缓冲罐，滤后水进入净化水罐[1]，见图1。
2存在问题
污水站运行初期处理污水量较低，药剂不匹配，滤后水水质波动。2013年，通过与厂家协调，引进药剂；同时，对药剂混合器进行改造，对速沉器内部填料进行更换，滤后水水质得到了改善。但随着运行时间的延长，依然存在诸多问题。1）药剂无法本地化，没有入网。现场使用设备厂家的2种药剂（液体的絮凝剂、干粉的助凝剂），由于设备厂家药剂未在大庆油田入网，无法采购，工艺调试完成后，现场应用了常规工艺的药剂，药剂使用型号与厂家的要求不同，药理反应时间存在差异，导致滤出水水质达不到要求；且经常性的出现药剂沉淀产生黏滞物堵塞加药罐与加药泵之间管线。速沉器的去除率降低，出水口含有细小悬浮物，悬浮物含量升高，速沉器运行数据，见表1。2）滤料存在漏失现象。目前采用定时反冲洗，但由于污水来水水质不稳定，当水质较好时，反冲洗会增加滤料的流失。水质较差时，会导致滤料污染，通透性降低，不利于水质的稳定运行及出水效果，精细过滤器运行数据，见表2。3）速沉器、精细过滤器均存在污染堵塞情况。随着油田不断开发，各种措施较多，如压裂、酸化、射孔、补孔等措施，使含油污水成分比较复杂，到污水处理系统后，经过投加絮凝剂沉降后，产生的污泥较多，污泥浓缩罐中的污泥通过叠螺机到回收水池，再通过增压泵打到高效沉降罐，产生的大量的污泥没有及时排出，而是在系统中循环。造成沉降段、过滤段处理效果不好，最终处理后水质超标[2]。4）污水处理量达不到预期标准，外输水量低。药剂在管道混合器中絮凝时间短，反应不充分，影响污水处理效果。由于反冲洗频率高，含油污水二次精滤，增加该站的处理负荷。设计处理量为5000m3/d，目前日平均处理量为3200m3/d，污水站各段水质数据，见表3。
3解决方案与实施
针对以上问题，根据开罐检查的结果确定维修改造方案，但由于目前污水处理负荷较大，速沉器不能停运。就目前该站存在的问题，通过与速沉器厂家进行沟通，制定以下解决方案并予以实施。改用干粉药剂；对设备进行清理，清淤；更改反冲洗方式，将定时反冲洗改为定压反冲洗。根据进出口水质不同，压差不同，实现自动反冲洗，更好适应水质的变化；来水经过缓冲罐充分缓冲后，稳定的输送到沉降罐进行沉降。避免影响滤后水质。
4结论
通过分析3#污水处理系统存在的问题，提出相应的对策，通过实施水质问题得到很大程度上的改善，目前水质基本达到标准。1）由于该工艺的特殊性，要求专业配套的干粉药剂，年用量约5t，目前该设备厂家药剂未在油田企业内入网，因此药剂的采购是目前亟待解决的问题。2）设备需定期进行清淤，更换滤料，维护保养。
参考文献：
[1]何平，张寿通.油田回注污水处理系统问题分析及解决方案[J].大连交通大学学报，2010（5）:57-60.
【关键词】污水预处理 工艺设计 效果分析
1 前言
目前，我厂每年大约产生2.16×104 m3污水量，这些污水采用罐车拉运至污油污水存储池存放，由于存储空间有限，导致作业、洗井困难。依托已建计量间建设了污油水回收装置存在以下三方面问题：一是计量间回油管线管径较小，回收污水量有限，不能满足大量污水处理需要。二是装置本身没有设计安装泥沙清理设备，存在污油、污泥清理困难的情况；三是回收污水含有大量的硫酸盐还原菌，直接进入油干线对联合站脱水系统影响严重。
2 解决思路
我厂首先确定了预处理站的依托地点。依托联合站建设污水预处理站，处理后污水进入到联合站已建污水深度处理站进行再处理，处理后回住，这样可不影响油系统，并且处理能力可根据该地区产生污水量确定，满足该地区钻井放压、洗井、作业的要求；其次确定了预处理工艺流程。；三是确定了污水预处理装置的功能。；四是确定污水预处理站建设地点及建设规模。
3 C联污水预处理工艺流程
选择C联为试验站，该区块内的污水，用罐车拉运至C联污水预处理站，向装置内排放污水，同时加药装置启动，均匀向装置内加入絮凝剂，经分离、沉降后的污水进入沉降缓冲池后由排液泵直接排合站污水深度处理系统，处理后回注；当处理后的污油上浮到刮油板可触及的位置时启动刮油板，向收油池内排油，收油池液面上升到一定高度时启动收油泵，将污油打入老化油缓冲罐进行再处理；当装置底部沉积泥沙量较多时，启动螺旋推进器和泥沙泵，将泥沙排入污泥池，由罐车拉运至污泥集中存放池。
4 预处理装置结构设计
C联污水深度处理站对污水原水的含油量、悬浮物一般要求均为≤300mg/L。根据这一标准，我们对污水预处理装置进行了结构设计。装置主要功能是除油、悬浮物和泥沙。
该装置按结构分，有三个池子，即收油池、分离沉降池、沉降缓冲池。按系统分，有油水分离系统、悬浮物沉降系统、加药系统、排油系统、除沙系统、伴热系统等。
4.1 油水分离系统
目前，对含油污水实施除油的主要方法主要有机械分离方法和破除乳化作用的化学处理两种方法。机械分离方法主要有重力法、离心法、聚结法、过滤法、电场法等。由于污水预处理后水质指标要求不高，所以应用了最基本的初级处理方法――机械分离法中的重力分离法除油。
4.2 悬浮物沉降系统
沉降缓冲池分两部分，第一部分安装了四层折流板，第二部分为缓冲池。
4.2.1 悬浮物高效沉降原理
垂直折流板使得装置的物理结构具有了搅拌功能，不需要搅拌机械就可加强药剂与污水的接触；在容积不变的条件下增大了污水沉降时间，使药剂与污水的接触机会和接触时间增多，提高了处理效率；由于折流板的阻挡和污水中悬浮物自身的重力，悬浮物沿着装置水平方向的移动速度变慢，大量的悬浮物被留在反应器内，实现了悬浮物高效沉降。
4.2.2 沉降缓冲池设计
四层折流板增加了污水中悬浮物的沉降时间，利用有效空间，增加了悬浮物处理效果。
缓冲池部分为处理后水和超越管来水缓冲池，为外输泵提供缓冲时间和空间，同时进行最后一步沉降。
4.3 加药系统
主要由加药箱、加药泵组成。在污油水进入装置的同时进行加药。加入药剂为絮凝剂。
4.4 排油系统
主要由刮油片、收油池及收油泵组成。根据洗井污水、作业污水油水分离后，刮油板收集的油量，当收油池液面达到一定高度时收油，每收一次油为一个收油周期。收油是泵输到老化油缓冲罐。
4.5 除沙系统
主要由螺旋推进器、泥沙泵等组成。将污油水回收装置底部设计成凹槽形状，凹槽内安装螺旋推进器，防止沉积到底部的泥沙板结，帮助泥沙泵更好地排除沉积泥沙。
4.6 伴热系统
有两种伴热方式，一种是利用联合站伴热系统为该装置进行伴热，要求联合站内有充足的、温度在60℃以上的上伴热系统。二是在联合站伴热条件不具备时，采用导热油锅炉进行伴热及采暖。浮污油集中部位及收油池内部作为重点保温部位。
5 现场试验
2010年，C联污水预处理站投产试运行。同时允许2辆罐车卸污，每天最多时可卸污20辆罐车，卸污时间15min/辆车，总卸污量达到每天260m3。
5.1 除悬浮物试验
5.1.1 药剂选择
针对葡萄花油田洗井污水、作业污水油含量和悬浮物含量的实际现状，我们选取了6种杀菌剂和絮凝剂进行试验优选，最终确定效果最好的复合絮凝剂LF-2。复合絮凝剂LF-2由改性的新型阳离子型聚丙烯酰胺CPAM和无机絮凝剂PAC复配而成。
5.1.2 现场试验
为了确定最佳加药量及加药浓度，我们先后采用加药浓度为300ppm、200ppm、100ppm，然后分别取水样化验悬浮物含量。从化验结果看，三种加药浓度均能满足指标要求，加药浓度越大，悬浮物祛除效果越好。
5.2 除油试验
在正常排油情况下，取了6组一级分离池、沉降缓冲池、污水深度处理站总来水、SSF罐出口水样化验含油量。一级分离池含油量在997-1350mg/l之间，预处理后降到133-202mg/l之间，达到了考核指标要求；处理后污水进入污水深度处理站后，对总来液水质影响不大，处理后结果达到了注水水质指标。
5.3 除砂试验
由于含砂量少，在整个试验期内按半个月为一个周期，进行排砂，排砂量很少，C联污水预处理站目前存砂量为0.1m3。达到一定量后由罐车拉运至污泥集中存放池。
6 结论与认识
（1）污水预处理装置的应用，解决了钻井放压、洗井、作业、管线冲洗等污水集中存放，存储空间有限、污染环境、洗井困难的问题，保证注水井正常有效洗井，提高注水效率。
（2）污水预处理装置依托联合站建设，解决了依托计量间建设存在的一些问题，避免了对集油系统的影响，处理后的污水能够进合站再处理，直接用于回注。
（3）该装置结构的优化设计，可满足处理后水质达到污水深度处理站来水水质要求，一般情况下不需投加药剂既能满足污水预处理水质要求。
（4）预处理装置的应用，可以节省地下清水用量，使废水得到重新利用。
关键词：城市排水;现状;存在问题;对策;湖南常德
城市排水是指城市生活污水、工业废水、大气降水(含雨、雪水)径流和其他弃水的收集、输送、净化、利用和排放。含污染物的生活污水和工业废水,通称城市污水。城市污水,一般通过城市排水管网输送到城市污水处理厂进行净化,达到规定的水质标准后,再加以利用或排入水体。城市排水设施是指接纳、输送城市雨、污水和废水的管网、沟渠、泵站,起调蓄功能的池塘以及污水处理厂,污水和污泥处置及其相关设施;它是城市肌体的“血脉”,是保证城市地面水排除、防治城市水污染、保证城市水资源得以良性循环的必不可少的基础设施[1-4]。
1常德市城区排水现状
常德市城区人口68万人,建成区面积68km2。城区山水相依,有“三山三水”,其中沅江穿城而过,形成了两岸(江南、江北)四区(武陵区、鼎城区、柳叶湖旅游度假区、德山开发区)的格局。目前,常德市城市排水管理机构主要是排水管理处,其主要工作职责是负责江北城区排水排渍,负责城区排水设备设施的新(扩、改)建和维护管理,参与提出和制定城市排水事业近、远期规划。市城区排水管网主要是合流制,部分小区新建了雨、污分流管道,但最终汇入各泵站蓄水池,还是雨污合流。江北城区排水设施分3个部分,一是市排水管理处负责管理的11处排水泵站,这是主要部分,泵站实现五班三运转,全天候生产运行;二是城市郊区8处农排机埠,按需开机,运行不正常;三是市水利局管理的南碈电排,运行正常。排水水系主要包括地下管网、护城河和穿紫河水系等。排水设施共11处排水泵站,农排机埠8处,各类设备38台套,总装机容量5791kW,承担江北城区近3500hm2汇水区的防涝排渍任务,年排渍量6000万～8000万m3。
常德市城市排水分别由多个部门参与管理,如常德市排水管理处是全额拨款正科级事业单位,属市住房和城乡建设局管理,主要管理江北城区11处排水泵站运行以及巡查护城河,对城市排水管网的建设、规划等未参与,运行经费由财政预算拨付;对护城河也无有效的管理权,只是打捞水面漂浮物。城区其他农排机埠分布由武陵区政府、柳叶湖旅游度假区管委会管理。南碈电排是全额拨款正科级事业单位,由市水利局管理。污水净化中心是全额拨款正科级事业单位,属市住房和城乡建设局管理,主要负责江北城区污水的部分收集、处理。污水处理费由市自来水公司在收取水费时统一征收,实行收支两条线管理,污水处理费主要用于污水净化中心运行及相关配套设施建设。以上各单位业务上各负其责。
2存在的问题
2.1水环境污染较严重
常德老城区虽然经过多年治理,各单位实行雨污分流,部分地下管网雨污分流,但由于地下管网的先天不足,始终没有真正实行雨污分流,进入排水调蓄池后全部是混合水。污水净化中心就是在调蓄池抽一部分混合水进行处理,由于混合水的COD偏低,导致污水处理中心“喝稀饭”,既吃不饱又吃不了,剩下的大部分污水直接排入穿紫河水系,由穿紫河排入沅江,给水环境造成严重污染。并且楠竹山泵站、杨武垱泵站没有污水泵站,污水全部直接排入穿紫河,严重影响环境。城区排水泵站现有8处调蓄池,污水暴露在空气中,产生恶臭,严重影响周边居民的生活环境质量。
2.2排水设施建设资金不足
常德市几家排水设施维护管理单位主要是吃财政饭,运行经费没有纳入城市污水处理费使用范畴,处于城市建设资金使用的边缘化位置,这对城市排水设施的健康发展极为不利,主要表现在:一是排水能力严重不足。排水处所辖蓄水池所承受最大降水量是假定降水能完全及时从地下管网汇入调蓄池,实际情况要大打折扣。在这种情况下,由排水处管理的11个排水泵站中排水能力最低的夏家垱泵站仅能承受38.6mm的降水。由于没有足额资金保障排水管网、蓄水池的清淤,管道、蓄水池淤塞严重,排水能力差。二是排水设备老化。排水设备运行环境恶劣,设备腐蚀严重,许多设备超期服役。由于排水处运行资金未纳入污水处理费使用范畴,每年财政拨付的运行经费有限,只能进行保养性维护,没有能力进行大修,也没有应急设备。杨武垱泵站建于1973年,仅增加了1台潜水泵,一直没有大的扩容维修,出水管大面积锈穿,且调蓄池很小,当进入汛期在长时间开机运行的情况下随时有可能停机。三是水系不畅。杨武垱汇水区(
四、六村)排水管网不畅,经常是居民家中进水,排水机埠没水;夏家垱汇水区(芷兰小区旁)有一段排水沟被房产开发挤占仅剩1m多宽,居民区经常被淹;老城区护城河因局部建设,多段被封存于地下,标准不一,形成多处卡口,10年没有清淤且设施损坏严重,一旦下暴雨,后果不堪设想。四是排水规划滞后。排水管理处没有规划资质,没有参与城市排水管网等相关规划设计,排水规划严重滞后,排水设施建设力度弱。尤其近几年,随着近期城市建设扩容提速,城市化进程加快,郊区成为城区,排水规划矛盾将更加突出。
2.3管理体制不顺
一是水系多头管理。护城河由排水处管理,公用局、排水处都管不住护城河被挤占、被覆盖建设;穿紫河水系分属武陵区和柳叶湖管理,污水排入穿紫河经常和养鱼户扯皮。二是排水设施多头管理。排水设施分别属于市排水处、市水利局、武陵区和柳叶湖的农排,步调不一,调度不灵。在同一个调蓄池中有排水处的排水泵站和污水处理中心的污水泵站,2套设施、2套人马,浪费资源。三是城市排水调度体系紊乱。城市一下暴雨,排水处为保证城区不积水,蓄水池达到启排水位立即开机排水,污水被排入穿紫河,再汇入护城河。一旦护城河水位过高,南碈电排及时开机,污水被大量排入沅江。同样,污水净化中心与排水处同从蓄水池取水,排水处一开机,污水大部分被排出,导致污水净化中心水量不足。然而,如若排水处不开机,污水净化中心又接受不了全部污水。总之,污水始终无法完全到达污水处理厂。
2.4排水技术力量不足
目前,常德市排水管理处全日制大学本科毕业生只有2人,排水专业的大学生只有1人。这些年培养了一些土技术人员勉强维持,也仅仅是维持排水生产的正常运行。各单位没有排水规划人才,没有城市规划资质,也没有被赋予相关城市排水管理职能;其他机埠工作人员也只知道开关机,仅仅是送水泵站。
3对策
3.1理顺管理体制
一是整合资源,理顺关系。建议组建一个具有统一协调管理能力的机构,受住房和城乡建设局、公用局委托具有一定行政管理职能,负责对城区水系治理、排水、污水规划及其设施建设等进行综合管理,并将南碈电排、近两年要成为城区的农排机埠纳入统一管理。二是加强法制建设。制定城市排水许可、护城河管理、水资源开发利用等规范性文件,规范排水许可、护城河管理等行为,强化排水管理职能。
3.2实施合理的雨污分流
一是对包括护城河在内的老城区进行综合改造。提高城市的含水能力和自洁能力,疏通河道,截污顺流。二是对城区排水泵站调蓄池实施雨污分流治理。将调蓄池雨污进行物理分隔并进行生态治理,保证污水大部分进入污水处理中心处理,雨天蓄水池上清液直接排进穿紫河。三是对于新建城区要实行严格的雨污分流,结合节水型城市工作,采用装置收集部分雨水,采用生态绿地控制初期雨水污染,雨水经初步净化后可排入穿紫河,污水进入泵站蓄水池后直接送到污水处理厂。
3.3加强排水管网建设
从全国来说,我国不少城市和地区往往只把污水处理厂作为重点工程对待,放松与之相配套的污水管网建设。常德市随着城市的快速发展,尽管新建改建了一些排水设施,但是总体水平仍然较落后。大多管网还是老、旧、糊,一些房产商图一时方便,地下管网不按规划接驳,支管未建或支管与主管连接不上,排水不通畅。加上管网建设资金大,投资回报效率不明显,建设压力大。今后,要重视管网建设,要做到排水管网建设与污水处理厂一体化建设同步实施。
3.4多元投资,提高排水能力
近两年常德城市建设投资将超过200亿元,城市建成区将扩大到100km2,真正进入建设规划的排水泵站一个也没有。这对城市排水事业既是机遇又是挑战,一方面要随城市建设发展对排水设施同时规划、同时设计、同时建设、及时投入使用;另一方面要拓宽思路,采取BT、BOT、发行债券等多种融资形式筹措资金,将排水设施建设资金纳入政府城建融资体系中。同时,要将排水设施建设纳入污水处理费使用范畴,合理配置资源,做大做强城市排水事业。
3.5引进和培养人才,保障事业发展
一方面对于专业技术人才要采取灵活多样的方式,通过聘用等方式引进一批专业技术人员充实到基层;另一方面要对现有人员进行培训,提高其专业技能,满足排水事业发展要求。
4结语
城市排水是伴随城市发展的一项重要基础设施,因此,必须理顺城市排水体制,加大建设资金保障力度,搞好配套设施建设,协调好污水处理、输送等相关问题,做到城市排水系统功能完善,使城市水环境的这条大动脉保持畅通,确保城市生态系统良性循环,保护城市居住环境,促进社会经济的可持续发展。
5参考文献
[1]夏畅斌.城市污水处理厂实习与设计[M].长春:吉林科学技术出版社,2004.
[2]冯生华.城市中小型污水处理厂的建设与管理[M].北京:化学工业出版社,2001.
关键词城市排水;现状;存在问题;对策;湖南常德
城市排水是指城市生活污水、工业废水、大气降水(含雨、雪水)径流和其他弃水的收集、输送、净化、利用和排放。含污染物的生活污水和工业废水,通称城市污水。城市污水,一般通过城市排水管网输送到城市污水处理厂进行净化,达到规定的水质标准后,再加以利用或排入水体。城市排水设施是指接纳、输送城市雨、污水和废水的管网、沟渠、泵站,起调蓄功能的池塘以及污水处理厂,污水和污泥处置及其相关设施;它是城市肌体的“血脉”,是保证城市地面水排除、防治城市水污染、保证城市水资源得以良性循环的必不可少的基础设施[1-4]。
1常德市城区排水现状
常德市城区人口68万人,建成区面积68km2。城区山水相依,有“三山三水”,其中沅江穿城而过,形成了两岸(江南、江北)四区(武陵区、鼎城区、柳叶湖旅游度假区、德山开发区)的格局。目前,常德市城市排水管理机构主要是排水管理处,其主要工作职责是负责江北城区排水排渍,负责城区排水设备设施的新(扩、改)建和维护管理,参与提出和制定城市排水事业近、远期规划。市城区排水管网主要是合流制,部分小区新建了雨、污分流管道,但最终汇入各泵站蓄水池,还是雨污合流。江北城区排水设施分3个部分,一是市排水管理处负责管理的11处排水泵站,这是主要部分,泵站实现五班三运转,全天候生产运行;二是城市郊区8处农排机埠,按需开机,运行不正常;三是市水利局管理的南碈电排,运行正常。排水水系主要包括地下管网、护城河和穿紫河水系等。排水设施共11处排水泵站,农排机埠8处,各类设备38台套,总装机容量5791kW,承担江北城区近3500hm2汇水区的防涝排渍任务,年排渍量6000万～8000万m3。
常德市城市排水分别由多个部门参与管理,如常德市排水管理处是全额拨款正科级事业单位,属市住房和城乡建设局管理,主要管理江北城区11处排水泵站运行以及巡查护城河,对城市排水管网的建设、规划等未参与,运行经费由财政预算拨付;对护城河也无有效的管理权,只是打捞水面漂浮物。城区其他农排机埠分布由武陵区政府、柳叶湖旅游度假区管委会管理。南碈电排是全额拨款正科级事业单位,由市水利局管理。污水净化中心是全额拨款正科级事业单位,属市住房和城乡建设局管理,主要负责江北城区污水的部分收集、处理。污水处理费由市自来水公司在收取水费时统一征收,实行收支两条线管理,污水处理费主要用于污水净化中心运行及相关配套设施建设。以上各单位业务上各负其责。
2存在的问题
2.1水环境污染较严重
常德老城区虽然经过多年治理,各单位实行雨污分流,部分地下管网雨污分流,但由于地下管网的先天不足,始终没有真正实行雨污分流,进入排水调蓄池后全部是混合水。污水净化中心就是在调蓄池抽一部分混合水进行处理,由于混合水的COD偏低,导致污水处理中心“喝稀饭”,既吃不饱又吃不了,剩下的大部分污水直接排入穿紫河水系,由穿紫河排入沅江,给水环境造成严重污染。并且楠竹山泵站、杨武垱泵站没有污水泵站,污水全部直接排入穿紫河,严重影响环境。城区排水泵站现有8处调蓄池,污水暴露在空气中,产生恶臭,严重影响周边居民的生活环境质量。
2.2排水设施建设资金不足
常德市几家排水设施维护管理单位主要是吃财政饭,运行经费没有纳入城市污水处理费使用范畴,处于城市建设资金使用的边缘化位置,这对城市排水设施的健康发展极为不利,主要表现在:一是排水能力严重不足。排水处所辖蓄水池所承受最大降水量是假定降水能完全及时从地下管网汇入调蓄池,实际情况要大打折扣。在这种情况下,由排水处管理的11个排水泵站中排水能力最低的夏家垱泵站仅能承受38.6mm的降水。由于没有足额资金保障排水管网、蓄水池的清淤,管道、蓄水池淤塞严重,排水能力差。二是排水设备老化。排水设备运行环境恶劣,设备腐蚀严重,许多设备超期服役。由于排水处运行资金未纳入污水处理费使用范畴,每年财政拨付的运行经费有限,只能进行保养性维护,没有能力进行大修,也没有应急设备。杨武垱泵站建于1973年,仅增加了1台潜水泵,一直没有大的扩容维修,出水管大面积锈穿,且调蓄池很小,当进入汛期在长时间开机运行的情况下随时有可能停机。三是水系不畅。杨武垱汇水区(四、六村)排水管网不畅,经常是居民家中进水,排水机埠没水;夏家垱汇水区(芷兰小区旁)有一段排水沟被房产开发挤占仅剩1m多宽,居民区经常被淹;老城区护城河因局部建设,多段被封存于地下,标准不一,形成多处卡口,10年没有清淤且设施损坏严重,一旦下暴雨,后果不堪设想。四是排水规划滞后。排水管理处没有规划资质,没有参与城市排水管网等相关规划设计,排水规划严重滞后,排水设施建设力度弱。尤其近几年,随着近期城市建设扩容提速,城市化进程加快,郊区成为城区,排水规划矛盾将更加突出。
2.3管理体制不顺
一是水系多头管理。护城河由排水处管理,公用局、排水处都管不住护城河被挤占、被覆盖建设;穿紫河水系分属武陵区和柳叶湖管理,污水排入穿紫河经常和养鱼户扯皮。二是排水设施多头管理。排水设施分别属于市排水处、市水利局、武陵区和柳叶湖的农排,步调不一,调度不灵。在同一个调蓄池中有排水处的排水泵站和污水处理中心的污水泵站,2套设施、2套人马,浪费资源。三是城市排水调度体系紊乱。城市一下暴雨,排水处为保证城区不积水,蓄水池达到启排水位立即开机排水,污水被排入穿紫河,再汇入护城河。一旦护城河水位过高,南碈电排及时开机,污水被大量排入沅江。同样,污水净化中心与排水处同从蓄水池取水,排水处一开机,污水大部分被排出,导致污水净化中心水量不足。然而,如若排水处不开机,污水净化中心又接受不了全部污水。总之,污水始终无法完全到达污水处理厂。
2.4排水技术力量不足
目前,常德市排水管理处全日制大学本科毕业生只有2人,排水专业的大学生只有1人。这些年培养了一些土技术人员勉强维持,也仅仅是维持排水生产的正常运行。各单位没有排水规划人才,没有城市规划资质,也没有被赋予相关城市排水管理职能;其他机埠工作人员也只知道开关机,仅仅是送水泵站。
3对策
3.1理顺管理体制
一是整合资源,理顺关系。建议组建一个具有统一协调管理能力的机构,受住房和城乡建设局、公用局委托具有一定行政管理职能,负责对城区水系治理、排水、污水规划及其设施建设等进行综合管理,并将南碈电排、近两年要成为城区的农排机埠纳入统一管理。二是加强法制建设。制定城市排水许可、护城河管理、水资源开发利用等规范性文件,规范排水许可、护城河管理等行为,强化排水管理职能。
3.2实施合理的雨污分流
一是对包括护城河在内的老城区进行综合改造。提高城市的含水能力和自洁能力,疏通河道,截污顺流。二是对城区排水泵站调蓄池实施雨污分流治理。将调蓄池雨污进行物理分隔并进行生态治理,保证污水大部分进入污水处理中心处理,雨天蓄水池上清液直接排进穿紫河。三是对于新建城区要实行严格的雨污分流,结合节水型城市工作,采用装置收集部分雨水,采用生态绿地控制初期雨水污染,雨水经初步净化后可排入穿紫河,污水进入泵站蓄水池后直接送到污水处理厂。
3.3加强排水管网建设
从全国来说,我国不少城市和地区往往只把污水处理厂作为重点工程对待,放松与之相配套的污水管网建设。常德市随着城市的快速发展,尽管新建改建了一些排水设施,但是总体水平仍然较落后。大多管网还是老、旧、糊,一些房产商图一时方便,地下管网不按规划接驳,支管未建或支管与主管连接不上,排水不通畅。加上管网建设资金大,投资回报效率不明显,建设压力大。今后,要重视管网建设,要做到排水管网建设与污水处理厂一体化建设同步实施。
3.4多元投资,提高排水能力
近两年常德城市建设投资将超过200亿元,城市建成区将扩大到100km2,真正进入建设规划的排水泵站一个也没有。这对城市排水事业既是机遇又是挑战,一方面要随城市建设发展对排水设施同时规划、同时设计、同时建设、及时投入使用;另一方面要拓宽思路,采取BT、BOT、发行债券等多种融资形式筹措资金,将排水设施建设资金纳入政府城建融资体系中。同时,要将排水设施建设纳入污水处理费使用范畴,合理配置资源,做大做强城市排水事业。
3.5引进和培养人才,保障事业发展
一方面对于专业技术人才要采取灵活多样的方式,通过聘用等方式引进一批专业技术人员充实到基层;另一方面要对现有人员进行培训,提高其专业技能,满足排水事业发展要求。
4结语
城市排水是伴随城市发展的一项重要基础设施,因此,必须理顺城市排水体制,加大建设资金保障力度,搞好配套设施建设,协调好污水处理、输送等相关问题,做到城市排水系统功能完善,使城市水环境的这条大动脉保持畅通,确保城市生态系统良性循环,保护城市居住环境,促进社会经济的可持续发展。
5参考文献
[1]夏畅斌.城市污水处理厂实习与设计[M].长春:吉林科学技术出版社,2004.
[2]冯生华.城市中小型污水处理厂的建设与管理[M].北京:化学工业出版社,2001.
关键词：SSF油田；含油污水；悬浮物
中图分类号：X741 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）03-0082-03
1 SSF污水净化技术简介
1.1 SSF污水净化技术原理
悬浮污泥过滤法又称SSF（Suspended Sludge Filtration）法，该污水净化工艺及系统主要由物化工艺和SSF污水净化器两大部分组成。
首先采用投加混凝剂使污水中部分溶解状态的污染物胶体颗粒吸附出来，形成微小悬浮颗粒，从污水中分离出来；依据旋流和过滤水力学等流体力学原理，在SSF污水净化器内形成絮体，与水快速分离并形成悬浮泥层，后续的污水经过罐体内自我形成的悬浮泥致密层过滤之后，达到净化水的目的。
1.1.1 Stokes定律。水中颗粒悬浮物的沉降速度可以用Stokes定律描述（当Re≤2，呈层流状态）。
式中：
u—颗粒沉降速度
ds—颗粒直径
ρs、ρl—颗粒和液体的密度
μ——液体黏度，N·S/m2
1.1.2 同向凝聚理论。使细小颗粒凝聚长大的作用是因流体扰动使颗粒之间碰撞而结合的结果称之为同向凝聚。若有效碰撞分数为ap，水中相碰撞的粒子为同一种颗粒，则因有效碰撞使颗粒减少的速率可以用公式：
式中：
ap—有效碰撞分数
Z—颗粒直径
单位体积中的n个颗粒的总体积常数φ。
图1 SSF污水净化结构示意图
依据Stokes定律和同向凝聚理论，当加药后的污水由底部进入SSF固液分离组件，由于组件的特殊构造，水流方向发生很大变化，造成较强烈的紊动。污水中污泥颗粒正处于前期絮凝阶段，随着絮凝不断进行，污泥颗粒越来越大。污泥的絮凝过程到了后期絮凝阶段，紊动的不利影响越来越大，与絮凝过程的要求相适应，这时混合液流过组件弯折，流速大大降低，且流动开始趋于缓和。因此在固液分离组件下部的底层里，絮凝作用已基本完成。絮凝成形的污泥颗粒在不断上升的过程中，密度越来越大，流速越来越小。慢慢开始沉降的污泥颗粒还会被罐底不断涌入的污水的上升水流所冲击，当重力与向上的冲击力相等时，污泥保持动态的静止，于是形成一个有化学活性的悬浮污泥层。见图1。
1.2 SSF污水净化结构示意图
SSF污水净化结构示意图如图1所示。
2 呼一联站污水处理工程技术要求
2.1 呼一联站污水处理工艺流程
含油污水在来水管线上加入除油剂后进入100m3除油缓冲罐进行沉降除油，在除油缓冲罐出水管线上依次加入净水剂、絮凝剂后进入污水提升泵提升，在污水提升泵出水管线上加入助凝剂后进入SSF悬浮污泥处理装置进行污水处理，SSF悬浮污泥处理装置出水直接重力进入水力自控变截面滤罐过滤，滤后水进40m3清水缓冲罐后由外输泵输送到注水岗污水净化水罐进行注水。详见图2。
图2 呼一联含油污水处理站工艺流程图
2.2 工艺运行参数测定
呼一联含油污水处理站设计参数及测试时运行参数见表1。
2.3 现场调查及结果分析
2.3.1 现场调查数据：
SSF悬浮污泥过滤装置参数：
额定处理量：30m3/h；
临界点处理量：36m3/h；
测试流量范围：15～30m3/h。
药剂处理成本：0.45元/m3。
排泥量：总处理量的0.5%（污泥含水98%）。
2.3.2 无阀过滤器：
滤料种类：锰砂；
滤料规格：0.6～1.2mm；
滤料厚度：800mm；
反冲洗周期：24小时；
反冲洗自耗水量：6m3/次。
2.3.3 检测参数设定。本次测试主要进行了三种过滤流量（15m3/h、23m3/h、30m3/h）的测试，重点是额定处理量30m3/h流量的测试，也就是SSF悬浮污泥过滤装置满负荷流量。同时通过降低油站污水沉降罐液位和除油缓冲罐液位来提高SSF悬浮污泥过滤装置进水的含油量和悬浮固体含量，测试流量和水质具有较强的代表性。
2.4 结果分析
从SSF悬浮污泥过滤装置的水质测试数据汇总表可以看出，在三种过滤流量的状态下，SSF悬浮污泥过滤装置的二项水质指标去除率都在93%以上，水质能够达到“8.3.2”的指标要求。另外在满负荷30m3/h流量时，SSF悬浮污泥过滤装置的进水含油量由95.1mg/L上升到180.7mg/L，出水仅在1mg/L左右；悬浮固体含量由34.6mg/L上升到66.2mg/L，出水悬浮固体含量仍保持在1.8mg/L左右；说明SSF悬浮污泥过滤装置设备本身的耐水质变化冲击负荷能力较强，因此最终过滤出水均能达到“5.1.1”的指标要求。
2.4.1 SSF净水器进出水水质分析：
从表2可以看出，这三种不同流量的状态下，SSF悬浮污泥过滤装置的出水水质指标比较稳定，且油和悬浮物指标去除率都在95%以上。
2.4.2 各个设备水质分析。测试期间药剂投加量为净水剂49.3mg/L、絮凝剂12.8mg/L、助凝剂0.8mg/L。
2.4.3 SSF净水设备污泥成分分析。具体参数见表3。
3 工程投资及运行费用
3.1 工程投资
呼一联SSF含油污水处理工程投资是310万元（不含利旧设备），其中设备购置费168万元。含利旧设备（SSF-30B净化器及SSF-30B无阀滤器）呼一联SSF含油污水处理工程投资是530万元（不含利旧的200m3污水净化水罐及污水回收池），其中设备购置费388万元。
3.2 运行成本分析
3.2.1 电费：呼一联含油污水处理站，现场各种机泵运行全天耗电227kWh，其它用电10kWh，按满负荷处理量720m3/d计算（具体见表3.1），电费为：
237kwh/d÷720m3/d×0.5747元/KWh=0.189元/m3
3.2.2 药剂费。呼一联含油污水处理站，经过现场药剂费计算，只加净水剂、絮凝剂、助凝剂三种化学药剂，满负荷处理量时的三种化学药剂费为0.452元/m3，其中净水剂为0.31元/m3，絮凝剂为0.078元/m3，助凝剂为0.064元/m3。
3.2.3 设备折旧费。购置的设备按照十年折旧
计算。
呼一联SSF含油污水处理站设备购置费为388万元，折旧费为：
388.0万元÷10a÷365d/a÷500m3/d×10000=2.13元/m3
3.2.4 吨水处理成本：
通过对电费、药剂费和设备折旧费的计算，可以得出，呼一联含油污水处理站的吨水处理成本为：
0.19元/m3+0.45元/m3+2.13元/m3=2.77元/m3。
4 结语
SSF悬浮污泥过滤装置在满负荷30m3/h情况下，可将进水含油量180.7mg/L、悬浮固体含量66.2mg/L处理后达到出水含油量1.07mg/L、悬浮固体含量1.78mg/L，除油率平均在99.4%、悬浮固体去除率平均在97.3%，出水达到“8.3.2”指标要求。
经SSF悬浮污泥过滤装置处理后，再经变截面过滤器处理，出水水质达到了“5.1.1”指标要求。
SSF悬浮污泥过滤装置处理过程中需要投加净水剂、絮凝剂、助凝剂，投加量分别为50mg/L、13mg/L、0.8mg/L左右，药剂总投加成本0.452元/m3。投资及十年运行费用限值是处理每方水2.77元。
参考文献
关键词：污水三段处理 自动加药流程 黄沙坨油田 降低加药比和操作成本
黄沙坨油田动用含油面积2.8km2，动用地质储量1043×104t，油藏类型属于火山岩裂缝性边底水块状油气藏，平均中深3120m。原始地层压力31.35MPa，饱和压力20.6MPa，原始气油比173m3/t，油藏平均温度103.3℃，地面脱气原油粘度6.23mPa.s，原油凝固点27℃，含蜡量9.06%。随着勘探开发的不断深入，油田目前总井数61口，开50口，日产油水平141t/d，日产液量495.9t/d，日产气5.6×104m3/d，综合含水71.57%。油田自2005年开始注水开发，对采油站的来液量进行除油和除机杂等处理后，全部回注到采油井站的注水井。因此，对回注的水质要求较高，含油、含机杂均控制在10mg/l以内。否则将堵塞裂缝和孔洞等储集空间和油气通道，降低油田的开发效果。
一、污水处理中存在的主要问题
小一集中处理站污水处理系统采用三段处理方式：处理一段是采油站来液，经过加药（预脱水剂，破乳剂剂）化学脱水，在2000m3沉降罐内进行重力分异，把来液400mg/l以上的机杂，降低80%左右。处理二段是利用沉降罐内液体的重力差把底部污水压到500m3斜板除油罐内，进行机械除油和机杂，把机杂由110mg/l左右，进一步降低50%以上，随后进入蓄水罐，定期清污和排泥。处理三段是蓄水罐内的污水，经过一级过滤罐和二级过滤罐装置处理后，把机杂由60mg/l左右，降低到10mg/l以下，再由注水泵注输到采油计量站，按照单井配产方案进行配注。但是，处理源头的加药流程采用人工投放的方式，一次1.5桶，不仅工作量大，操作繁重，劳动强度大，更重要的是加药比和加药量很难达到规定的要求，难以计量，不能根据瞬时来液量的多少和机杂含量的变化，及时调整加药比和加药量，使污水处理的结果时好时坏，药剂成本逐渐上升。
按照污水处理量300m3/d计算，浓度为150mg/l时，需要混凝剂45kg/d，费用212元；而浓度为100mg/l时仅需要混凝剂30kg/d，费用141元。同时，浓度为75mg/l时，需要助凝剂22.5kg/d，费用38.25元；而浓度为50mg/l时，仅需要助凝剂15kg/d，费用22.5元。可见：随着加药比浓度的上升，小一集的药剂处理费由15.0万元/年，上升到30.47万元/年。
二、自动加药工艺流程
为解决人工加药计量不准确，药剂费用上升，自动化水平低等问题，采油三区引进了自动加药流程和操作工艺。
1.自动加药装置
自动加药系统由来液流量计，远红外温度探测仪，含油和机杂PLC分析仪，原液储药罐，搅拌罐，吸药举升泵，搅拌器，终端器，超声波液位计，传感器，隔膜式加药比例泵，自动输出变频器等零部件组成。系统的控制参数是：来液量，下药量，加水量和下药调解量，根据来液量的变化，自动调整加药比和加药量。
2.工作原理
流量计自动计量总来液量，分析含油和机杂含量，由超声波液位计监控加药罐的液位，根据体积的变化，由螺杆吸药举升泵将药液打入加药罐，由涡轮流量计负责计量上水量，搅拌器负责配比调和，多功能自动输出变频器启动隔膜式加药比例泵，完成系统的连续自动加药和记录，交流电衔接器输送到电脑终端。
三、现场应用效果
1.自动降低加药比
应用自动加药流程，对污水处理过程进行自动加药，解决了人工加药误差大，操作管理不方便，自动化管理程度低等难题，使加药比和加药量趋于合理和准确，成本费用得到了有效地降低，污水处理结果也稳定达标。
2.操作简便管理可靠
自动加药装置减轻了员工的劳动强度，增加了设备管理的先进性，只要保证原液储药罐内有足够的剂量，吸药举升泵就能根据超声波液位计的指令，及时进行补药、加水和自动搅拌等，操作简便可靠，自动化管理水平较高。
3.重力分异作用好
应用自动加药处理装置，解决了原油在沉降罐内成层分布，夹层水较多，沉降时间不足，脱水效果较差等问题，监测化验浮顶油样的含水下降到0.5%以下，外输油含水下降到0.3%以下，污水处理系统运行良好。
四、结论
自动加药工艺流程适合黄沙坨油田的原油脱水和污水处理生产，管理简单操作方便，有效地降低了员工的劳动强度，降低了加药比和操作成本，提高了自动化管理水平，使用范围广，不受来液量中含油和机杂变化的影响，是相对成熟的集输技术，长期使用不会对设备等造成较大的损害，可获得较好的经济效益。
参考文献
[1]马强黄沙坨油田火山岩裂缝油气藏储层评价[J]. 断块油气田，2008，15（1）：31～33。
[2]冯叔初，郭揆常，王学敏油气集输[M].东营：石油大学出版社，1998：41～43。
【关键词】污水管网;系统;提升泵房;改造;规模
1.天目湖镇行政中心区概况
天目湖位于苏、浙、皖三省交界处的江南历史名城-溧阳市境内,是国家AAAA级景区。本次设计的是天目湖镇行政中心附近区域(以下简称天目湖镇中心区)污水管网,含都市商业区、度假别墅区、天目湖大酒店游客接待区、游客服务中心、迎宾广场等,占地面积约12平方公里。该片区属于天目山余脉,原为农业区,地形起伏较大,区域内主要有中干渠、西干渠两条南北向的灌溉渠道,一条排洪渠道-溢洪河,已建道路有:中心大道、天目路、迎宾路(西段)、东麻路、西麻路等。
2.排水现状
该片区原排水系统为雨、污合流制,已建道路及宾馆等设施只配套设置排水管道系统一根,并将污水就近排至附近水体。目前区域内已建污水厂一座,位于该片区的东北角、中心大道北侧,一期建成规模为3.0×104m3/d;已实施完成了进入污水厂横穿中心大道d1000污水主干管一根;已设计道路(东西大道、迎宾路(东段)、纵五路、纵六路等)含雨、污水管道。
根据天目湖镇中心区建设现状,针对该片区的地形特点(山区,地形起伏较大)及污水厂的位置,通过各方面综合分析,关于排水方面(污水管网)所存在的问题主要有:
(1)缺少排水专项规划,道路路网竖向设计没有和排水专业设计相结合,道路局部高程不够合理,现有的污水管网设计没有结合片区地形进行,导致有的道路下管道覆土过浅(≦0.5米);而有的道路下又埋深偏大(东陵路下,长约2.0公里的管道其埋深≧9.0米),致使管道采用大开挖施工困难,且该片区地下多为岩石,采用顶管施工法进行施工也困难重重。
(2)雨水管线已施工完毕,设计高程上并没有考虑污水管线的布置,因此给污水管线的设计及施工增加了一定的难度。
(3)污水管线设计滞后,虽有部分设计图纸但缺少总体考虑;全方位考虑,系统过于分散,一味强求重力流排放,致使管道埋深不够合理;已实施的污水管道部分,污水未经处理直接排入附近水体,水体遭受严重污染,片区水环境质量较差;中途提升泵房设置依据不足;且污水管径偏小,不能满足片区的发展。
针对上述情况分析,本次污水管网设计任务主要包括两方面的内容:(1)根据路网、场地竖向、污水厂的位置并充分考虑地质条件的影响,重新对污水管道系统进行优化设计,增设污水提升泵房,使管道埋深更合理、更经济更加符合片区实际;(2)对局部已形成的污水管道系统(水庐宾馆、水阅山庄污水管道系统)依据片区规划进行改造,对管道走向、管径、高程等重新设计、复核、增加汇水面积,就近接入污水管网。
3.设计指导思想
依据相关资料,污水管网设计应按以下原则进行设计:
(1)统一规划,合理布局、总体设计、分期实施;减少工程量,尽量保持自然景观,原则上对路网及场地竖向不做大的调整;充分利用原有设计资料,处理好雨、污水管线的交叉,减少对已建道路的开挖;结合地形条件,尽量减少管道埋深,少建中途提升泵站,一般情况下,根据片区地质及施工条件,干管起点埋深控制在2米左右,管道终端埋深控制在6.0~7.0米,当埋设深度超过7.0米时考虑设置污水提升泵站。
(2)设计年限与城市总体规划基本一致。
(3)设计范围:溧阳市天目湖镇中心区总规划面积12平方公里,本次污水管网设计,根据天目湖镇区的实际情况,主要进行已开发部分污水管网的优化设计,即与总体规划相一致,北、西至中心大道、南至天目湖、东至新241。
(4)排水系统的选择:
溧阳市天目湖镇行政中心附近区域属于新建工业及居住小区。目前该区域内道路已部分形成,雨水管线也已施工完毕,但道路两侧的人行道及绿化部分还没有实施,进驻该区域的企业还不够多,因此完善排水系统并进行污水管道的设计及施工无论从经济上、还是从技术上都是可行的。故国家AAAA景区范围内排水体制全部采用雨、污分流制系统。
(5)生活污水全部收集并输送至城市污水厂集中处理。
(6)对于已有的污水管道,结合新设污水管网对其系统按规划重新进行复核,对局部需穿越的道路采用管道牵引技术,取消不必要的污水提升设施。
4.排水布局
污水排水系统的划分,主要根据城市用地的布局、河道情况和地形条件等因素。
根据污水厂的位置,针对天目湖该区域区内地形北低南高,东西两端低中间高、局部地区地面标高过低的情况,将该片区自然划分成两个区域:以天目路为界分东片区及西片区,西片区污水总干管位于纵五路下,污水汇水面积为650ha,东片区污水总干管位于新S241西侧,污水汇水面积为550ha(包括部分西片面积)。西片区污水管采用重力流从南向北布置至中心大道南侧污水总干管内;东片区污水管采用重力流从南向北至迎宾路附近后至提升泵房,污水经提升后沿新S241从南至北排入中心大道南侧污水总干管内,污水汇总后,横穿中心大道至污水处理厂。
5.污水管网工程设计
污水处理系统由设计区域内的收集系统和污水处理厂及排放管线组成。根据城市总体规划、城市规模、水系和地势等因素。天目湖污水处理厂位于中心大道北侧,已实施完成规模3.0万立方米/日,该部分设计不属本次设计范畴,本次设计范围为污水收集系统,以下对污水收集系统设计阐述如下:
污水管网系统设计
5.1污水量计算:
因天目湖原为溧阳市内的一个小镇,因自然风光优美而闻名,无系统的规划,基础设施薄弱,不确定因素很多,这就给污水量的确定带来了很大难度。根据景区总体规划区域内企业及住宅布局图,参照相似地区污水指标标准,污水设计参数按工业企业类、居住类、及公共设施类分别进行取值如下述。工业企业类:地均用水指标取80立方米/日.公顷;居住区:地均综合生活用水指标取60立方米/日.公顷;供水普及率100%,用水量日变化系数取1.30;污水集中处理率:工业企业类取100%,其它取85%;城市污水排放系数取0.80;市政及其它污水量取生活、工业污水量和的10%。
污水厂按平均日污水量设计,污水管道按最高日最高时污水量设计。根据片区用地性质规划,经测算,各类面积组成为:工业企业类面积:240公顷;居住区类面积:500公顷;公共设施及其它类面积:460公顷,总计服务面积:1200公顷(12平方公里)。经计算片区总计污水量:3.0万立方米/日(其中:工业企业类污水量为11815立方米/日、居住区污水量为15692立方米/日、公共设施及其它类污水量为2750立方米/日)
5.2污水管道设计。
(1)管径:由设计流量Q、初选管径D,计算坡度及流速V,并考虑最大设计充满度,最大设计流速,最小管径与最小坡度等因素确定管径D。
(2)管网布置:天目湖属于天目山余脉,局部地形起伏较大。因此污水收集管网布置既要遵循平原地区一般设计原则,又要结合地形特点按山区地形特点灵活进行布置。合理划分片区布局,污水主干管一般沿规划道路布置,局部地段垂直等高线布置,这样可使其管道长度最省,并根据需要适时设置跌水设施。
5.3污水提升泵站设置:当污水管道跨越较大河流障碍以及管道埋深较大时应设置污水提升泵站,根据景区汇水区域划分,应设置污水提升泵站一座,东部(1#泵站),服务面积约3.0平方公里,其中工业企业类和住宅占地为1.2平方公里,公共设施及其它类占地1.8平方公里。经计算设计流量Q1=0.2升/秒。
5.4管网改造。
原天目湖水阅山庄片饭店位于天目湖岸边,饭店污水收集后通过提升泵房提升后穿越天目湖堤坝路与水芦宾馆污水相接,最终排至水芦宾馆后的排水沟内。目前新设污水管网已将污水管引致排水沟边,为使两处污水管对接更为合理,本次设计根据原两处饭店所在位置,通过现场踏探及对污水管走向及高程进行整理后发现,水阅山庄片区地面高程为19.00米左右(黄海高程)而水芦宾馆片区地面高程为18.00米左右。虽然堤坝路面高为23.00米,但总体趋势是污水管道起点处的水阅山庄地面标高高于污水终点管道处的地面标高,可采用重力流输送,可不设提升泵站。至于如何穿越堤坝路,设计通过察看现场发现,本工程需穿越堤坝路段实际是天目湖堤坝的顺延段,完全可以从堤坝路下部穿越而不会影响天目湖水库的防洪安全。
根据以上情况分析,经过核对该堤坝路的地质情况,征得有关部门的同意,设计确定采用牵引法进行拖拉管(DN400)施工方法,牵引法管采用HDPE实壁管,管材的物理性能应符合下列要求:质量密度:0.94~0.96g/cm。短期弹性模量:Ep≥800MPa;抗拉强度标准值tkf≥20.7MPa;抗拉强度设计值tf≥16.0MPa;管材环刚度≥12.5KN/m2;管材拉应力按不大于12MPa控制。现场实施顺利,目前污水提升泵房已废除,管道运行情况良好,大大减少了日常维修及运转费用。
6.设计总结
通过天目湖污水管网优化设计,设计认为:地区的发展,基础设施建设很重要,污水系统的建设要和道路、雨水等建设同步进行,以免再建污水处理系统时造成不必要的麻烦及浪费;位于丘陵地带污水管网布置,既要遵循平原地区布置一般规律,又要借鉴山区污水管道布置基本原则,一般情况下应先划分地势变化区域,地势平坦区按常规布置原则布置污水管网,地势变化大的区域按山区一些特点布置污水管网;地势平坦区域道路下的污水管道一般采用最小设计坡度布置污水管,根据需要可做部分倒坡,过河处一般采用倒虹管的形式过河;地形变化大的道路下的污水管道走向要与道路纵坡一致,坡度可适当放大,但流速不宜过大,穿越箱涵及桥梁处一般可从上方通过;充分利用新技术,穿越已建道路等障碍物可采用牵引法进行施工;泵站设置情况需根据地形特点灵活掌握,尽量利用地形变化,不设提升泵房。总之要对地形、地貌充分研究、分析、才能使设计的管网系统更为合理。
关键词：污水回用 A2/O系统 中负荷系统 污泥脱水
0 概况
西安市邓家村污水处理厂始建于1956年，处理规模4万m3/d,经过1963年和1979年的两次扩建后，处理能力达到12万m3/d，并由一级物理处理提高到二级生物处理。接纳污水范围东起西安市环城西路，西至三桥皂河，南到大环河，汇集有130多家工厂的工业废水和近50万居民的生活污水，流域面积约2500 m2，处理后出水水质达到国家排放标准，在西安市城市环保建设中，发挥了举足轻重的作用。
该厂虽经两次扩建，但是限于当时技术设备条件，设备多为非污水处理工程专用设备。加之经过多年运转，设备严重老化、技术落后、故障频繁、能耗高、难以维持污水厂正常生产运转。因此，1994年西安市市政工程管理局结合近几年城市发展和排水规划调整，对污水厂提出改造方案，经改造后处理规模扩大到16万m3/d，污水、污泥处理工艺流程各为两条线。污水处理：中负荷系统采用传统活性污泥法工艺(处理水量6万m3/d)；深度处理系统采用A2/O活性污泥法+微絮凝过滤工艺(处理水量6万m3/d)；其余4万m3/d污水经一级处理后排放。
污泥处理：中负荷系统的污泥采用中温一级消化+机械脱水工艺；A2/O系统的污泥采用污泥不经消化仅浓缩后直接机械脱水工艺。
污水厂改造坚持充分利用现有建(构)筑物和厂内管道、道路，新建(构)筑物尽量利用厂区现有空地、不再新征土地的原则。
1 水质标准与工艺流程
综合可行性研究报告和污水厂1995年10月～1996年12月之间进厂水质分析报告，中、丹技术专家对本流域范围内的污水水质、水量、回用水水质、水量进行了综合性分析，确定了该厂设计规模和水质标准。
(1)进水水质(生活污水占30%，工业废水占70%)；BOD=275 mg/L COD=560 mg/L,SS=265 mg/L,TN=50 mg/L,TP=11.3 mg/L,NH3-N=33 mg/L。
(2)出水水质标准如表1所示。
表1 污水处理厂各处理工艺出水水质
项
目
A2/O系统
中负荷系统
终沉池后
砂滤池后
终沉池后
BOD(mg/L)
≤20
≤10
≤20
COD(mg/L)
≤100
≤50
≤100
SS(mg/L)
≤20
≤5
≤20
NH3-N(mg/L)
≤10
≤5
≤2.5
TN(mg/L)
≤15
≤15
TP(mg/L)
≤3
≤1
(3)污水处理工艺流程：西安市邓家村污水处理厂改造工程利用丹麦政府低息贷款，并从丹麦某公司引进主要设备和仪表。经改造后的污水及污泥处理工艺流程如图1所示。
图1 污水、污泥处理工艺流程
2 主要构筑物及设备设计
污水处理厂主要新(设)建工艺系统及设备有格栅间、曝气沉砂池、A2/O工艺系统、回用水系统、中等负荷系统及污泥处理系统，现对具体各项设计选型详述如下：
2.1 一级处理系统
(1)粗格栅间。污水进入提升泵站之前，要通过现有两套背耙式粗格栅，格栅间隙为25 mm ，宽度1.5 m，栅渣由螺旋输送器和压渣泵送至地面。设计引进螺旋输送机长4.5 m,流量4 m3/d 1台，栅渣压送泵长1.6 m，流量3 m3/h，配电机功率1.55 kW 1台。粗格栅的运行是根据格栅前后水位差或时间来控制。
(2)污水提升泵房。污水提升泵房利用现有建筑物和部分设备。共计6台水泵，其中4台利用原有设备，单台流量为2 016 m3/h，2台为新更换设备，单台流量为2 020 m3/h，扬程1 3 m，4用2备。水泵的运转由集水井中的液位计来控制。
(3)细络栅间。为去除污水中漂浮物质，以保证后续处理构筑物正常运行，设计新增细格栅。细格栅间建在单管出水井与曝气沉砂池之间，长10.6 m，宽8.0 m共两层，一层为彭风机间(供沉砂池曝气用)和电气控制间，二层安装DN53型弧型格栅共5台，每台宽度1. 05 m，栅条间隙10 mm，自动清渣，配电机功率0.55 kW。另外，二层还设有事故平板格栅1 台，宽度1.5 m，手动清渣，间隙50 mm，无轴螺旋输送机1台，全长11.8 m，直径285 mm ，电机功率2.2 kW，除渣能力5 m3/d，用于将栅渣送出池外。格栅的运行由格栅前后水位差或时间来控制。
(4)曝气沉砂池。利用现有曝气沉砂池，拆除更换现有除砂、曝气设备。沉砂池1座2格，每格长24.0 m，宽3.3 m，有效水深3.3 m；水力停留时间：平均流量时6 min，高峰流量时4 min。沉砂池上设有长度6.4 m桥式除砂机1台，桥上配有淹没式吸砂泵2台，流量11.0 L/s，功率1.3 kW，将池底沉砂抽送入贮砂槽，经砂水分离器(0.75 kW)脱水后装槽车运出。沉砂池曝气采用气水比为0.1～0.2，引进BLS80型鼓风机2台，1用1备，额定风量668 m3/h，功率15 kW。
(5)初沉池配水井及计量设备。利用现有的初沉池配水井，污水经配水井后通过管道上安装的电磁流量计，进入初沉池。电磁流量计读数显示在污水厂SCADA系统中，记录每日最大、最小的流量及日流量、月流量和年流量。
(6)初次沉淀池。利用现有初次沉淀池，主要更换初沉池出水堰及集水槽，并对刮泥机进行大修检查，更换部分零件。初沉池共计2座，每座直径45 m，旱季流量时水力停留时为2. 5 h，高峰流量时停留时间为1.7 h。结合现有初沉池运行情况及污染物实际去除率，设计S S去除率为47.5%，BOD和COD去除为30%，NH3-N去除率为7%～10%，总磷去除率为15%。另外，改造后初沉池设置刮浮渣装置。
(7)曝气池配水井。设计新建1座曝气池配水井，来自初沉池的污水经此配水井后分为三条水线：一是进入A2/O生物处理系统(高峰时流量2500 m3/h，占总流量的31%)；二是进入新建中负荷生物处理系统(高峰时流量3500 m3/h，占总流量的44%)；三是经配水井后直接排放进入接纳水体(高峰时流量2000 m3/h，占总流量的25%)。配水井为地上式钢筋砼结构，平面尺寸为6.9 m×5.9 m，出水采用固定式溢流堰，其中进入A2/O系统堰长L1=3.0 m,进入中负荷系统堰长L2=2.4 m，直接排放堰长L3=1.5 m，堰上水头为0.16 m。
2.2 二级处理及回用水处理系统
2.2.1 A2/O及回用水处理系统
设计将现有曝气池改为A2/O处理工艺，该工艺包括预反硝化池(预反硝化回流污泥中的氮)、用于控制丝状菌生长的选择池以及增强生物除磷脱氮的内循环过程。为达到上述条件，现有曝气池需加高0.5 m，以满足工艺要求的停留时间和池体容积。A2/O处理工艺如图 2所示。
图2 A2/O处理工艺流程
设计曝气池分为平行两组，每组尺寸为：长×宽×水深＝50.0 m×6.0 m×(5.10～4.9 m)，其中；预反硝化池，每组容积为1350 m3，水深5.1 m；选择池每组容积为260 m3 ，水深5.05 m，厌氧池每组溶积为1330 m3，水深5.0 m；缺氧池每组容积为665 m3。水深4.95 m，好氧池每组容积为9770 m3，水深4.90 m，单组系列容积13375 m3 。设计水力停留时间为12.83 h，污泥负荷0.09 kgBOD/(kgMLSS·d)，MLSS浓度4000 mg/ L，污泥产率为0.78 kgSS/kgBOD,污泥龄为15.3 d，其中好氧泥龄为10.5 d。每组的预反硝化池、厌氧池、反硝化池分别设置水下搅拌器2台(每组共计6台)，配电机功率3.0 kW，选择池设置水下搅拌器2台，配电机功率1.5 kW。曝气池好氧廊道布置NOPON膜扩散微孔曝气头，并以递减方式安装，以适应不同的空气量需要，两组曝气池共安装KKR300型曝气头3000个。其中曝气池前半部分布设1760个，后半池为1240个。为了有效地控制A2/O系统的运行，每组设置RCP5036型淹没式混合液回流泵1台，流量1325 m3/h，配电机功率10 kW，内回流比为100%～125%。活性污泥回流系统设DN800电磁流量计1台，同时，两组反应池内还设置溶解氧测定仪4台，温度计2台，与中心控制室相连。控制系统可按池中溶解氧大小，自动调节风机风量，在配气管上设置Y型过滤器以降低曝气头维修工作量。
(2)A2/O系统终沉池。采用圆形辐流式沉淀池，共3座，每座直径36 m，池边水深4.8 m ，表面负荷0.82 m3/(m2·h)，水力停留时间为5.8 h，每座配1台长19.6 m半桥式刮泥机，功率为0.37 kW，桥式刮泥机连续运转，浮渣自动排除，回流污泥量最大为2500 m3 /h，回流比为80%～100%。
(3)A2/O系统污泥泵房。活性污泥回流与剩余污泥排放分别采用AFB2021.1和AFP0841 .1 型淹没式潜水泵各3台，每座终沉池两种型号的泵各1台，设计污泥泵房2座，分别建于终沉池之间，其中一座泵房宽4.0 m，长13.9 m，另外一座泵房宽4.0 m，长6.55 m，地下式钢筋砼结构。回流污泥泵流量450 m3/h，扬程6.0 m，剩余污泥泵流量40 m3/h，杨程6. 5 m，电机功率分别为11 kW和1.95 kW，当发生故障时淹没式潜水泵更换检修方便，污泥泵房设于地下，一般无需专人操作管理。
(4)A2/O系统终沉池药剂投加站。A2/O系统包括使用强化生物除磷，设计投加氯化铁以降低沉淀池出水中磷的浓度，由于氯化铁具有较好的絮凝作用，活性污泥在终沉池中将会更好的沉淀。药剂投加点设在终沉池配水井，选用R412型隔膜式药剂泵2台，1用1备，投加流量为0～550 L/h，扬程30 m，配电机功率为0.55 kW，药剂的投加量是按A2/O系统的进水量通过变频调速来控制。
(5)砂滤池提升泵站。A2/O系统终沉池出水经提升后进入砂滤池，泵站中设有溢流堰及事故出水管路，以防止停电或水泵机械故障，设计AFP3003.1型潜水泵3台(2用1备)，单台流量?1325? m3/h，扬程8 m，电机功率为30kW，泵房为地下式钢筋砼结构，长10.0 m，宽7.0 m。
(6)砂滤池及反冲洗泵房。A2/O系统出水经砂滤池进行最终净化，设计砂滤池分为两组，共分12格，每格尺寸为5.5 m×4.35 m。滤料为单层，顶层为砂层，其它支持层为一定级配的砾石和碎石，滤料的组成如下：顶层厚1.20 m,砂层，粒径1.7～2.2 mm；第二层厚0.10 m，砾石，粒径3～5 mm；第三层厚0 .10 m,碎石，粒径5～8 mm；第四层厚0.10 m，碎石，粒径18～25 mm；第五层厚0.15 m ，碎石，粒径25～35 mm；合计总厚度1.65m。设计滤池采用气水反冲洗，主要设计参数：平均表面负荷9.5 m3/(m2·/h)，最高为1 0 m3/(m2·h)，气冲强度60 m3/(m2·h)水冲强度40 m3/(m2·h)。当砂滤池水位达到一定液位，反冲洗过程即开始，液位计传输必要的信号，每次只反冲洗一格，每格滤池每天反冲洗一次。设计反冲洗操作分为三个步骤：首先是气冲5～10 min，然后是大泵开启水反冲洗5～7 min，最后是气水联合反冲，其中气冲3～5 min，小泵水反冲洗5～7 min。反冲洗水经砂滤池后水流入反冲洗储水池，在满足反冲洗水量(最大25 000 m3/d)后，多余的水经溢流堰进入回用水蓄水池。反冲洗水池中安装一大一小潜水泵，其中大泵为AFP3003 型，流量为950 m3/h，扬程8 m，配电机功率30 kW；小泵为AFP1543型，流量为350 m3/ h，扬程8 m，配电机功率16 kW。另外设置BLS100型罗兹鼓风机2台，1用1备，风量为1 450 m3/h，风压为0.1 MPa。
(7)回用水蓄水池及加压泵房。由于厂地所限，蓄水池共设1座，分2格，单格平面尺寸为16 m×44 m，有效水深4.3 m，单格容积为3 000 m3，总容积6000 m3，占回用水系统处理水量的10%。蓄水池为地下式钢筋砼结构，池内设有液位变送器1台。加压泵房设计能力为6万m3/h，按照回用水管网要求，出厂压力为0.35MPa。泵房内设4台流量为864～1332 m3 /h，杨程为30～40 m,功率为160 kW离心泵，3用1备，均为变频调速控制。水泵的运行是通过管网压力和蓄水池内液位信号来控制，实现恒压供水。
(8)加氯系统。滤后水采用液氯进行消毒，投氯点设在蓄水池的进水处，投氯量按10 mg/L 设计。加氯间平面尺寸23.4 m×9 m，分为三大部分：氯瓶机间和值班室。加氯间位于滤池和蓄水池之间，离投氯点较近。加氯间、加氯间内设有Fx4800型真空加氯机2台(1用1备) 及其它相应附属设备，加氯量为40 kg/h。根据余氯信号和流量信号控制投氯量。氯瓶间设置漏氯报警仪，以确保工作人员安全和消除环境污染。
2.2 冲负荷处理系统
(1)中负荷系统曝气池。设计曝气池两组并列运行，主要用来去除BOD，不要求脱氮除磷，每组平面尺寸长×宽×水深＝65.0 m×9.7 m×4.9 m曝气池前端设置控制丝状菌生长的选择池，选择池容积260 m3，共2格，好氧曝气池每组容积为5715 m3,合计每组容积为5 975 m3，总容积为11 950 m3，水力停留时间为 5.75 h，污泥负荷0.20 kgBOD/(kgMLSS·d)，MLSS度3500 mg/L，污泥产率0.9 kgSS/kg BOD，污泥龄为6.5 d。选择池中设置水下搅拌器1台，配电机功率为22 kW。每组曝气池好氧廊道分2格，布置 YMB型微孔曝气器，并以递减方式安装以适应不同的空气量需要。两组曝气池共安装D215曝气头4 670个，60%安装在曝气池前半部分，配气管道上设置Y型过滤器共计24个。同时，两组曝气池中还设置溶解氧测定仪2台，温度计2台，可按池中溶解氧大小，调节鼓风机风量。
(2)中负荷系统终沉池。设计利用现有圆形周边进水周边出水沉淀池，共3座，每座直径为 36 m，池边水深4.6 m，表面负荷1.15 m3/(m2·h)，水力停留时间4.7 h。利用原有刮泥机，并进行大检修，更换刮泥机损坏零件以及更换出水堰等。终沉池排泥量可视池内污泥界面高度，调节锥形泥阀，使排泥量与产泥量相协调以保持沉淀池处于最佳工况。剩余污泥经污泥泵房排至初沉池，并与初沉污泥混合后共同沉淀。
(3)中负荷系统污泥泵房。利用现有污泥泵房的土建和集泥井并进行适当改造，污泥体积质量为7.5～8.0 g/L，污泥回流比例80%，泵房安装AFP3003.1型淹没式潜水泵3台(2用1备) ，流量为1050 m3/h，扬程为8 m；剩余污泥采用WQ70-12-5.5型淹没式潜水泵2台(1用1备)，流量为70 m3/h，扬程为12 m，配电机功率为5.5 kW。回流污泥泵的运行由集泥并中液位计控制，污泥泵每天自动切换，通常2台泵运行。剩余污泥泵按时间控制，每天总的运转时间设定在SCADAS系统中，每隔20 min一台泵运转，运转时间约10 min。
2.3 鼓风系统和污泥处理系统
2.3.1 鼓风系统
A2/O和中负荷系统共用的鼓风系统，利用现有鼓风机房及附属值班配电间。机房平面尺寸30 m×12 m，安装KA10V-GL210型离心风机共4台(其中A2/O系统2台，中负荷系统1台，另一台为两个系统共同备用)，风机具有连续可变输气量，单台输气量为4900～14000 m3/ h，风压0.06MPa，配电机动率为315 kW，风机可调节扩散叶片的角度，风量在35%～100%范围内变动，相应电机功率随之变化。每台风机自配控制器，根据曝气池中溶解氧计传输的信号，自动调节鼓风机进风叶片，相应调节输气量。整个系统有自动开停程序，也可手动选择操作。
2.3.2 污泥处理系统
(1)A2/O、中负荷污泥处理系统。污泥处理系统除污泥脱水机房及附属设备之外，均利用现有处理设施。其中A2/O系统污泥不经消化直接进入原有二次重力浓缩池，直径15 m，周边水深3.9 m，表面负荷为20 kgSS/(m2·d)，A2/O系统剩余污泥量为900 m3/d(7200 kg/d)，污泥含水率为99.2%，经直接浓缩后污泥含水率为97.5～98%，污泥量为320 m3/d。中负荷系统污泥需经浓缩-预热-消化过程。均利用原有处理设施，并适当维修更换。设计初沉池污泥量为14000 kgSS/d，中负荷剩余污泥量5300 kgSS/d,合计污泥量为19300 kgSS/d，污泥含水率按99%计，即污泥量1950 m3/d。经8座原有重力式浓缩池浓缩后，污泥含水率降低为95%～96%，相应污泥量为450 m3/d。污泥消化池共计6座，其中直径14.0 m,高10.75 m，4座，总体积为4×1300 m3；直径20 m，高12.8 m，2座，总体积为2×3450 m3。污泥消化温度控制在33～35℃，停留时间为27 d，沼气产量为6000～6500 m3/d。
(2)污泥脱水机房。A2/O和中负荷系统污泥各自进入不同的污泥均质池，然后分别进入污泥脱水机进行机械脱水。利用现有污泥脱水机房和附属值班、配电间等。机房平面尺寸为65m×15 m，安装KD10型带式压滤机2台(1用1备)，每台带宽2 m，处理能力为16～21 m3/h ；国产WKYQA-2型带式压滤机2台，带宽2 m，单台能力15～18 m3/h，脱水后污泥含水率小于80%。脱水机房两班制工作，脱水泥饼约140 m3/d。其它附属设备包括：A2/O系统10-6 L型螺杆泵3台 (2用1备)，流量为15.5 m3/h，电机功率4 kW，CR8-80型反冲洗泵3台(2用1备)流量为103/h，扬程60 m，电机功率3.0 kW。中负荷系统NM053.1S型螺杆泵3台，流量为15.5 m3 /h，电机功率3 kW;反冲洗泵3台(2用1备)，流量8.0 m3/h，扬程为69 m，电机功率3 kW；SV3型自动聚合物投加设备2套，投加量为3～5 kg/TSS;?Φ?285型无轴螺旋输送机4台长度10 m，分别与压滤机配套。药剂制备与投加、进泥、脱水、出泥和清洗等过程均可实施自控联动操作。
3 结语
(1)西安市邓家村污水处理厂改造工程为贷款项目，其国外贷款主要用于购置设备和仪表。为了发挥其工程投资效益，设备引进方案应结合工艺需要和贷款国的技术优势，重视降低能耗和处理成本。
