1、中国大港油田居民生活污水净化及再生回用系统工程方案摘要：石油的开采将荒无人烟的油田变成了拥有众多人口的城镇，因油田多处于海相沉积地带，土壤呈盐碱性，地表水水质不好，缺乏充足的淡水资源，在自然灾害日益频繁暴发的今天，缺水将对居民生活和油田生产构成严重的威胁，缺水危机常常是我们面临的现实，解决油田缺水问题的重要途径应该是将城镇生活污水变为城镇供水水源。城镇污水就近可得，来源稳定，容易收集，是可靠且稳定的供水水源。城镇污水经净化后回用主要可作为市政绿化、工业用水、和景观用水。 关键词：油田 净化 再生 回用 一概述：石油的开采将荒无人烟的油田变成了拥有众多人口的城镇，因油田多处于海相沉积地带，土壤呈
2、盐碱性，地表水水质不好，缺乏充足的淡水资源，在自然灾害日益频繁暴发的今天，缺水将对居民生活和油田生产构成严重的威胁，缺水危机常常是我们面临的现实，解决油田缺水问题的重要途径应该是将城镇生活污水变为城镇供水水源。城镇污水就近可得，来源稳定，容易收集，是可靠且稳定的供水水源。城镇污水经净化后回用主要可作为市政绿化、工业用水、和景观用水。城镇污水再生回用工程包括污水收集系统、污水净化处理技术及其系统、出水输配系统、回用水应用技术和监测系统。其中污水净化再生技术及其系统是关键，污水净化处理的流程要简单可靠，投资和运行费用要为该城镇经济实力所能承受，处理后出水的水质要满足回用的要求。沿用了许多年的传统的
3、“一级处理”及“二级处理”水处理工艺技术和设备已经难以适应当今的高浊度和高浓度污水的净化处理要求，处理后出水更不能满足城市对水回用的水质要求。沿着传统的工艺技术路线只能进一步附加传统的“三级处理”设备系统，既回避不了庞大复杂的传统二级生化处理系统，也回避不了投资和运行费用都十分昂贵的传统三级过滤吸附处理系统。这些恰恰是实现污水回用的忌讳之处。所以，环保市场十分迫切需要净化效率更高、处理后出水能满足现有环保标准并且能回用于城市，投资和运行费用又要为现有城市的经济实力所能接受的污水处理新技术和新设备。最新发明的“SPR 高浊度污水净化系统” （2002 年 3 月 19 日由美国专利局授予美国发明
4、专利权）将污水的“一级处理”和“三级处理”程序合并设计在一个 SPR 污水净化器罐体内，在 30 分钟流程里快速完成。它容许直接吸入悬浮物（浊度）高达 500 毫克/升至 5000 毫克/升的高浊度污水，处理后出水的悬浮物（浊度）低于 3 毫克/升（度） ；它容许直接吸入 CODcr 为 200 毫克/升至 800 毫克/升的高浓度有机污水，处理后出水 CODcr 可降为 60 毫克/升以下。只需用相当于常规的一、二级污水处理厂的工程投资和低于常规二级处理的运行费用，就能够获得三级处理水平的效果，出水可作为工业用自来水或城市绿化、景观用水，实现城市生活污水的再生和回用。SPR 污水处理系统首先
5、采用化学方法使溶解状态的污染物从真溶液状态下析出，形成具有固相界面的胶粒或微小悬浮颗粒；选用高效而又经济的吸附剂将有机污染物、色度等从污水中分离出来；然后采用微观物理吸附法将污水中各种胶粒和悬浮颗粒凝聚成大块密实的絮体；再依靠旋流和过滤水力学等流体力学原理，在自行设计的 SPR 高浊度污水净化器内使絮体与水快速分离；清水经过罐体内自我形成的致密的悬浮泥层过滤之后，达到三级处理的水准，出水实现回用；污泥则在浓缩室内高度浓缩，定期靠压力排出，由于污泥含水率低，且脱水性能良好，可以直接送入机械脱水装置，经脱水之后的污泥饼亦可以用来制造人行道地砖，免除了二次污染。最新发明的 SPR 污水净化技术以其流
6、程简单可靠、投资和运行费用低、占地少、净化效果好的众多优势将为当今世界的城市污水的再利用开创一条新路。城市污水实现再利用之后，为城市提供了第二淡水水源，为城市的可持续发展提供了必不可少的条件，其经济效益和社会效益是不可估量的。城市生活污水处理厂的 SPR 工艺流程新模式：污水经 SPR 系统处理后，回用于城市绿化、浇灌草地树木，或作为工业用水二大港油田居民生活污水水质、处理后出水水质要求及处理水量大港油田生活污水主要来自几个生活小区，其中也有部分商业排放水。这个污水处理厂服务人口约 14 万人。根据油田缺乏淡水资源和防治水污染的要求，将油田居民生活污水经过净化处理后，再生的出水用作城镇绿化、工
7、业用水和其他洗车、冲洗厕所等市政用水，既可以防止城镇污水对水环境的污染，又能大大节省当地的淡水资源，而且为油田的工业生产提供了可靠的第二淡水水源。油田居民区城镇生活污水总量为 6000 立方米/天。城镇绿化灌溉需用水量为 5000 立方米/天。油田工业用水需用水量为 340 立方米/天。水质指标COD mg/lSS mg/lBOD5mg/lNH3-N磷酸盐城镇生活污水水质360200180455绿化灌溉水质要求60702015（1.5）工业回用水质要求50101010三污水处理工艺技术方案选用高效快速的 SPR 纯物理化学法污水处理工艺技术及其设备为系统主体，配套污泥脱水设备，处理后出水全部达
8、到配泥浆用水或修井压裂用水等油田工业用水水质标准，同时作为当地城镇绿化用水再利用。脱水后的污泥泥饼用以填埋。1。SPR 污水处理技术工艺流程图2。SPR 污水处理设备系统工艺布置图3。SPR 污水处理设备系统工艺平面布置图4。污水处理工艺过程生活污水经过已有的化粪池沉降调节后进入城镇下水道，集中流入污水处理厂，首先经过筛分去除大块杂物，然后交替进入调节池 A 或 B，向调节池内投加去除有机污染物的药剂，靠搅拌完成调匀和初级反应过程，并防止在调节池引起沉淀（每个调节池容量为 2 小时流量：300 立方米） ，靠污水泵将已经调节好的污水吸入管道，同时靠污水泵吸入端的负压按照设计的药剂配方吸入污水处
9、理药剂（包括混凝药剂、杀菌消毒药剂、污泥脱水助剂等） ，经管道混合后直接从 SPR 污水净化器底部进入罐体，在 SPR 净化器罐体内完成混凝、精细过滤和污泥浓缩全过程，净化后出水经顶部出口管道流出进入清水储存池，靠清水泵将再生水送给用户（工业用水或灌溉用水） ，定时间靠清水泵的压力将浓缩后的污泥浆从SPR 净水器的污泥浓缩室压出（污泥浆的含水率98%） ，并送入重力式污泥浓缩罐再次浓缩（再次浓缩后的污泥浆含水率95%） ，靠泥浆泵将污泥浓缩罐再次浓缩后的浓泥浆直接送入污泥脱水机实施脱水，脱水后的泥饼由汽车运走用以填埋。每运行 46 小时左右实施一次罐体反冲洗操作，反冲洗时间为 35 分钟。每运
10、行 68 小时左右污泥浓缩室存满后实施一次压力排泥操作，排泥时间 1020 分钟。罐体反冲洗污水和污泥脱水过程产生的污水都流回污水调节池进入下一个净化处理过程。整个污水净化过程只有一台污水泵作为吸取污水、添加药剂、混合、混凝、过滤和送出清水的动力源，净化污水的电力消耗为 0.125 度/1 立方米污水。处理污水的药剂消耗费用为 0.60.8 元人民币/立方米。 （根据实际污水工艺模拟试验结果，将最后确定污水处理药剂配方。 ）污水净化系统连续运行，由 6 台 SPR-50 型污水净化器系统并联组成系统，每台产水率为 50 立方米/小时，每天按 20 小时运行计算，日处理水量为 1000 立方米/
11、台，预留出充分的反冲洗、排泥等辅助操作和维护时间。全系统日处理污水量为 6000 立方米。四系统主要设备1。杂物筛分机 2 套（每台允许污水通过流量 300 立方米/小时，共 2 台。 ）2。污水调节池 4 座（直径 9 米，深 5 米；每座有效容积 300 立方米，共 4 座，4 座合计有效容积 1200 立方米。 ）3。污水池搅拌机（机械搅拌式或水力搅拌式）4 套（每池 3 台水下涡轮搅拌机、共 12 台；或每池配置 1 套活动喷嘴射流搅拌装置，共 4 套）4。污水泵 10 台（其中 4 台备用）（离心式污水泵：工作流量 50 立方米/小时，工作压力 30 米水柱，共 10 台）5。SPR
12、50 型污水净化器 6 台（轮廓直径 4.2 米，轮廓高度 7.8 米，基础承重 100 吨，共 6 台）6。污泥浓缩罐 6 座（轮廓直径 2 米，轮廓高度 7.2 米，基础承重 20 吨）7。泥浆泵 10 台（其中 4 台备用） （与污泥压滤机配套）8。自动厢式（板框）压滤机 7 台（其中 1 台备用）（处理污泥浆能力 2 立方米/小时。台，共 7 台）9。清水泵 4 台（其中 2 台备用）（工作流量 300 立方米/小时，工作压头 30 米水柱，共 4 台）10。药剂储存桶及加药流量计系统 6 套（含支承平台构架） （非标制作）11。药剂溶解配制装置系统 7 套（含支承平台构架） （非标制
13、作）12. 冲氧喷射清水泵 4 台（其中 2 台备用）五经 SPR 系统处理后的出水水质CODcr 50 毫克/升， BOD5 20, SS 3 毫克/升，氨氮 10 毫克/升，大肠杆菌群 3 个/升，余氯 0.3 毫克/升，pH 69.六工程建设和运行为了使工程建设技术水平达到中国国内最先进水平，同时工程投资和运行费用又能为中国现有经济实力承受，采取引进美国发明专利 SPR 污水处理工艺技术及其 SPR 污水净化器主体设备制造技术，在中国境内制造，并选用中国国内辅助设备配套，尽可能国产化的方针。污水处理药剂全部国产化，由指定的公司提供，以合同形式保证长期供应，以确保污水净化系统拥有持续良好的
14、运行质量。污水处理厂建设周期为 46 个月。由于总体工程占地面积很小，全部设备系统都可以设置在简易厂房内，厂房建筑面积为 1296 平方米（长 36 米，宽 36 米，安装污水净化器的局部地区高度 12 米）全套系统冬天防冻的问题容易解决，厂房投资少，采暖费用低。由于污水净化工艺流程短，只需 30 分钟，而且是在密闭的罐体内进行，不会有臭气向环境散发。所以，允许在各居民生活区附近设置污水处理厂。从而大大减少污水输送渠道和再生回用水输送管道的建设费用。主要设备是离心式污水泵、离心式清水泵和水中搅拌装置，不会造成噪声污染。全部操作实现了机械化或半自动化，工人主要操作为开关阀门、按电钮和配制药剂，操
15、作工人劳动强度低。七SPR 污水处理系统与众不同的技术特点1 。城市生活污水和处理药剂的混合主要是在泵前吸药管道、污水泵叶轮、蛇形反应管和瓷球反应罐的组合作用下完成的，依照紊流速度、混合时间、和水力学结构数据设计，得以十分充分的混合，为取得最佳混凝净化效果和最大限度地节省药剂创造了前提条件。这是过去常规的一级处理和二级处理之水工结构所做不到的。2 。SPR 系统处理城市污水时，采用五种以上污水处理药剂及其最佳配方组合使用，靠化学反应使污水中溶解状态的有机污染物、重金属离子和有害的盐类从水中析出，成为有固相界面的微小颗粒（它包含有污水三级处理的作用） 。其中还选用了一种吸附效果很好而价钱又很便宜
16、的吸附剂,以吸附有机污染物和色度。靠消毒剂在 30 分钟的流程内杀灭细菌和大肠杆菌。靠混凝的物理化学吸附作用将悬浮物及各类杂质凝聚成大而且密实的絮团。这样发挥各药剂的单独作用和它们之间的交联作用的用药方式是与常规的物理化学法不相同的。而且 SPR 系统使用的组合药剂配方，只能在具有十分精细的水动力学参数设计的 SPR 污水净化器及其系统里才能充分发挥作用，在常规的水工系统里是无法使用的。3 。SPR 系统装置能够依照模拟试验得出的配方，借助大气压力和流量计，十分精确地投加混凝药剂和絮凝药剂，不致因加药过量而造成药剂残留在净化后的出水中，而且动力消耗很少。4 。SPR 污水净化器内部结构是完全按
17、照混凝机理精确设计的，形成的涡旋流动和各部位恰当的水流速度，使得胶体颗粒之间有最多的碰撞次数，并且有凝聚吸附所需的最佳流速环境。从而在极小的容积内获得了极充分的凝聚效果。这也是常规水工装置无法比拟的。5 。根据混凝形成的絮团实际状况，准确确定了 SPR 污水净化器内部的水动力学数据，使得在罐体中上部形成了一个有几十厘米厚的、十分致密的悬浮泥层。所有经过混凝的出水都必须通过此悬浮泥层的过滤，才能升流到罐体上部的清水汇集区。它十分成功地起到了污水高级处理工艺中极为重要的过滤作用。这个致密的悬浮泥层是由污水中的污泥及混凝药剂形成的絮体本身组成的。随着絮体由下向上运动，使泥层的下表层不断增加、变厚；同
18、时，随着过滤水力学原理形成的罐体的旁路流动，引导着悬浮泥层的上表层不断流入中心接泥桶，上表层不断减少、变薄。这样，悬浮泥层的厚度达到一个动态的平衡。当混凝后的出水由下向上穿过此悬浮泥层时，此絮体滤层靠界面物理吸附和电化学特性及范德华力的作用，将悬浮胶体颗粒、絮体、细菌菌体等等杂质全部拦截在此悬浮泥层上，使出水水质达到三级处理的水平。由于泥层是由絮体组成，致密度高，过滤效率远远高于常规的砂粒层过滤；由于是处于悬浮状态的絮体泥层作滤层，其过滤的水头（阻力）损失非常小，所以动力消耗远远低于常规的砂层过滤、微孔过滤、或反渗透膜过滤；又由于过滤泥层是净化过程中由污水中的污泥自动补充添加，又自动被引走，即过滤泥层自身在不断地更新，过滤泥层总是保持
