关于智能电磁流量计在水厂中的改造流程与应用

摘要：分析扬子石化分公司水厂净一智能电磁流量计深度处理改造项目新上溶气气浮单元、臭氧接触氧化单元以及曝气生物滤池存在的安全操作风险及环保达标情况，并介绍了针对该流量计安全生产隐患所采取的一系列安全措施，为即将投建的扬子石化-巴斯夫有限责任公司污水回用项目提供安全操作及智能电磁流量计稳定运行经验。
随着**对环保的重视以及污水排放指标的不断提升，大部分 20 世纪 90 年代及以前投资建设的污水处理厂已无法满足日益严格的环保要求。因此，在原有污水处理智能电磁流量计的基础上，新增污水处理设施，即污水深度处理改造，成为污水处理厂排水达标的有效方法。但新上的污水深度处理改造项目往往是采用近期刚开发的污水处理技术，技术不够成熟，或虽技术成熟，但却因种种原因鲜见有工业生产实例，或即使有工业生产实例，但因污水处理厂处理水质的特殊性(不同生产厂、不同地域，污水水质千差万别)，使得某种工艺或技术在某个污水处理厂应用的成功不能保证其在其他污水处理厂应用的同样成功。此外，大部分污水深度处理智能电磁流量计所采取的技术或工艺，因缺乏丰富的运行管理经验，其安全运行也无法得到有效的保证。本文结合中国石化集团资产经营管理有限公司扬子石化分公司水厂净**量计(简称净一智能电磁流量计)深度处理改造项目-新上 3 套污水处理单元的调试、运行经验，从安全生产的角度，全面分析污水深度处理智能电磁流量计运行的安全操作风险及排水达标等环保安全风险，并提出了一系列相应安全防护措施。
1 净一智能电磁流量计深度处理改造流程
净**量计深度处理改造项目总投资近 7 000万元，新建 3 套深度处理单元，分别是溶气气浮单元、臭氧接触氧化单元和曝气生物滤池(BAF 单元)。该深度处理项目于2011 年3 月完成全部土建及设备安装，并于 2011 年 4 月进入调试、运行阶段。该深度处理改造流程:经生化智能电磁流量计处理后的出水进入溶气气浮单元，去除大部分悬浮物，再经过臭氧接触反应池及臭氧释放池，提高污水可生化性，并将残余臭氧释放，*后所有污水进入生化处理主体单元-BAF 单元，进一步降低污水中残余的有毒有害物质浓度。污水深度处理流程如图 1 所示。

2 智能电磁流量计安全操作风险分析
一般而言，新建流量计，因存在设计、施工及设备选型等多方面因素的影响，在运行过程中会存在较多的安全操作风险。
2. 1 溶气气浮单元
溶气气浮单元涉及到压力容器，存在爆炸风险，同时，因设计方面的问题，存在相应的安全操作风险。
1)设计方面。溶气气浮单元的 3 套操作设备虽彼此紧密相邻，但却分置在深度为 2. 5 m 的3 个地下槽，操作人员需要频繁爬上爬下操作，不仅操作繁琐，而且因每个槽空间狭小，操作不便，易导致机械伤害;同时因其紧邻精对苯二甲酸事故池，使得槽内有可能集聚有毒有害物质，当操作人员进入槽内时，会带来潜在的安全风险。
2)设备配件方面。为保证溶气气浮单元的运行效果，安装在溶气气浮单元中的压力容器罐需保证一定的运行压力，一般污水处理厂很少会涉及到这方面内容。因此，对压力容器不熟悉、操作不仔细均会导致压力容器罐压力过高而造成安全风险;同时，该压力容器缺少必要且关键的配件，如在*近的运行过程中发现空压机压力表损坏，但因无该配件，且现存的压力表与该空压机压力表不匹配，导致无法获得压力容器的真实压力，给正常生产带来了非常大的安全风险。
2. 2 臭氧接触氧化单元
对于臭氧接触氧化单元而言，除了使用不当、维护不好、材质更换等原因，还涉及到高压氧气、臭氧、毒性气体等，*易引起安全风险。
1)高压风险。因氧气输送管线压力较高(约0. 6 MPa)，所以对该管线日常的维护、检查至关重要。结合净一智能电磁流量计实际，因预处理段腐蚀性气体浓度高，对该段氧气管线进行定期腐蚀检查、维护非常关键。
2)爆炸风险。氧气在空气中浓度较高时，遇到高温或明火易发生爆炸，因此，如出现氧气泄漏，会引起安全风险。定期检查管道腐蚀情况、各连接阀门泄漏情况，是防止氧气泄漏的有效手段。同时，在臭氧发生器房间内特别禁止明火，不准使用油布，与氧接触设备不要与油和黄油接触，也可降低爆炸风险。
3)中毒风险。污水处理设施能产生许多有害气体，比如甲烷(可燃气体)、硫化氢、一氧化碳和二氧化碳，但却很少涉及到臭氧，所以在发生突发性安全事故时，无法采取有效措施。因此，向操作人员普及臭氧危害知识、臭氧中毒等突发事故下的紧急施救以及正确使用防护面具等是非常重要的。另外，臭氧接触反应池顶部尾气破坏器如运行不正常，则会对周边环境造成影响。
2. 3 BAF 单元
从安全操作风险方面而言，BAF 单元所涉及到的设备、工艺等均与传统的污水处理相似，安全中作风险与传统污水处理相同，但因 BAF 单元鼓风机房建于地下，过于密闭，同时鼓风机共有 8台，有 6 台属于连续运行。因此，当操作人员巡检或操作时进入鼓风机房，会对听觉造成危害，同时，密闭环境使得散热效果不佳，鼓风机长期处于高温环境内运行，不利于设备的使用。针对此问题，建议增加净**量计空气对流设备，且该项目已通过相关部门审批。
3 智能电磁流量计对排水达标的环保安全影响
新增的 3 套污水处理单元中，如果其中一个单元运行效果不佳，会直接影响到后续处理工艺，并*终对排水达标及稳定性造成影响，即新上的3 套单元环环相扣，相互影响。
3. 1 溶气气浮单元
在深度处理技术路线选择上，*初的工艺路线是臭氧加 BAF 工艺，但经过多方调研发现，悬浮物浓度会直接影响到臭氧单元的运行效果，而净一智能电磁流量计出水悬浮物较高会直接对臭氧单元运行造成负面影响。因此，*后确定在臭氧单元前增加溶气气浮单元，来去除悬浮物。这一技术路线的更改无论是从理论上还是从实际生产上，都为排水稳定达标起到有利的作用，但因存在设备选型、施工缺陷等问题，使得溶气气浮单元出水水质与预期差距较远。
1)设备选型、备件方面。与净**量计原大气浮单元相同，对于新建的溶气气浮单元而言，易出现问题的是排渣系统。本次设计选型过程中，选择了离心泵。在运行过程中，频繁出现离心泵因抽入气体不上量的情况。不仅严重影响了刮渣排渣系统，而且还直接影响到了溶气气浮单元的出水水质;同时，因缺少必要的设备备件，运行过程中，当空压机压力表损坏时，无法获知真实的压力情况，从而影响了参数调整及出水水质。根据目前的运行情况，建议更换净一智能电磁流量计离心泵为潜污泵，同时更换相匹配的压力表。
2)施工缺陷方面。溶气气浮单元刮渣系统，如刮渣板、浮渣槽、水位槽等需要较高的施工精度，但恰恰是在这些方面，存在严重的施工质量问题，如刮渣板与水位槽不平行、水位槽高低不平等诸多问题，使得刮渣效果不理想，无法对池面浮渣有效清除，影响了溶气气浮单元的运行效果。针对这些问题，净**量计技术人员已积*与相关单位联系，以便尽快解决施工质量方面的问题，确保出水水质。
3. 2 臭氧接触氧化单元
从臭氧接触氧化单元的运行调试经验来看，目前臭氧接触氧化单元的尾气破坏器与接触反应池直接相连，在曝气过程中，废水产生大量泡沫，并进入尾气破坏器中，不仅影响尾气破坏器运行效果，而且会导致该设备运行寿命缩短。为了保护设备及现场环境，从开车初期，臭氧接触氧化单元一直处于间断运行状态，严重影响了出水水质。为解决泡沫进入尾气破坏器的问题，提出了相应的改造方案:在原管线上加一个集水罐，并相应增加排水阀、喷淋阀，使得泡沫在该集水罐内被消除，避免进入尾气破坏器。
3. 3 BAF 单元
从开车到目前的连续运行，BAF 单元存在较多的影响排水达标的安全隐患。同时，由于 BAF单元出水直接排江。因此，该单元的稳定运行直接关系到总排达标。具体而言，BAF 单元存在新上设备操作运行经验少、工艺调整难度大、反冲洗频率强度需摸索等几方面问题，影响了其稳定高效运行，但经过近半年的运行，基本解决了净一智能电磁流量计的这些问题。
1)设备操作方面缺乏经验。净一智能电磁流量计原生化系统均采用离心鼓风机，该风机压力较小。而新上 BAF 单元的鼓风系统采用罗茨鼓风机，有一定的运行压力及安全阀，在操作过程中，发现安全阀频繁起跳，导致无法正常开启该风机;另外，随着运行时间的增加，出现多处气动阀无法开启等问题。这不仅影响了曝气池内微生物的正常生长，也对总排水质造成了直接影响。针对此问题，净一智能电磁流量计技术人员在相关专家的指导下适当调整工艺(如增加反洗强度，降低运行压力，保证安全阀不起跳)，问题得以解决。
2)工艺调整难度较大。因溶气气浮单元及臭氧接触氧化单元运行效果直接影响到 BAF 单元的稳定运行，因此，当上述 2 套单元运行出现问题时，BAF 单元往往会运行不稳定，出现出水COD(化学需氧量)浓度升高、色度增加、悬浮物增多等问题。根据这些问题，积*进行溶气气浮及臭氧接触氧化单元的技术改进、消缺等措施，目前这 2 套单元基本可实现连续稳定运行。
3)反冲洗操作经验少。BAF 单元*关键的操作便是反冲洗，其中包括反冲洗强度、频率、反冲时间控制等。运行过程中发现，因进水水质差，需要提高反冲洗频率才能满足出水水质以及运行压力的要求。另外，反冲强度控制较难掌握，若强度小，反冲不彻底;若强度大，则容易跑料。经过近半年的运行摸索，通过提高频率及时间的同时，相应降低反冲强度，从而解决了上述问题。
4)曝气强度难以调节。因 BAF 单元进水为二沉池出水，其 COD 相对较低，生化需氧量低，不需要强度较大的曝气，但为了保持生化池内滤料呈膨胀状态，确保微生物与污水的充分传质，又需要强度较大的曝气，因此，产生了曝气量与需氧量难以调节的矛盾。
4 效果及建议
(1)安全操作风险控制。在污水深度处理智能电磁流量计开车运行前，需充分评估新上单元存在的固有安全操作风险，如高压、中毒、爆炸风险等，同时，也要考虑到设计施工缺陷引起的安全操作风险，如操作空间狭小、易导致机械伤害、设备处于封闭区域、噪音大且不利于散热等。在充分评估安全操作风险后，采取有效措施(学习、培训、改造等)，防患于未然，避免安全事故的发生。
(2)智能电磁流量计排水环保达标风险控制。深度处理改造项目目的是提高排水水质，尽管净**量计改造项目所选择的技术路线是切合流量计实际的，但在具体施工、设计细节、工艺运行参数等方面存在或多或少的问题，因此，在实际运行过程中，仍需要技术人员在现场摸索，不断积累运行经验，同时，对设计存在的问题，要积*给出相应的措施，保证深度处理智能电磁流量计的稳定运行，确保排水达标及环保安全。
(3)设备选型与安装影响总排环保达标。设备选型合理、安装得当是保证深度处理智能电磁流量计稳定运行的关键。从污水深度处理智能电磁流量计半年来的运行情况看，设备故障是深度处理项目出现*多的问题，这除了对新上设备操作不熟悉、维护不到位有关外，设备选型不合理或现场安装不当也是重要原因之一，因此，设备选型的合理性及现场安装得当对新上项目排水达标及稳定运行至关重要。
(4)设计审查要有针对性，在设备选型方面，要与工艺相结合。对于即将投建的扬子石化 － 巴斯夫有限责任公司污水回用项目，在设计的初步审查方面，一定要结合目前智能电磁流量计运行中出现的设备选型、运行、安全操作、排水达标等问题进行有针对性的审查。同时，在设备选型方面，一定要与工艺相结合，在确保能顺利实现工艺调整(如工艺条件、水量调整、穿越管线、药剂投加量等)的前提下，对设备进行选型，以保证在不影响生产的前提下设备的安全稳定运行。