南川页岩气田阳春沟区块页岩气采出水处理项目入河排污口设置论证报告.docx
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1、目录前言11 总则4论证目的41.1 论证原则4论证依据51.2 论证范围7论证工作程序81.3 论证的主要内容102 项目概况11项目基本情况112.1 项目所在区域概况213 水域管理要求和现有取排水状况24水功能区管理目标和要求243.1 水功能区纳污能力24水功能区现有取排水状况274 拟建排污口设置和所在水功能区水质现状29入河排污口设置方案294.1 水域水环境现状295 拟建入河排污口设置可行性分析论证34废水来源及构成345.1 废水主要污染物种类及排放浓度、总量34入河排污口设置可行性分析365.2 与本项目产业政策、相关规划符合性分析366 入河排污口设置对水功能区水质和水
2、生态影响40影响范围406.1 对水功能区影响分析44纳污河流沿线盐碱化分析446.2 对水生态的影响分析44对地下水的影响分析456.3 对第三方权益影响分析45对控制断面水质的影响467 水环境保护和应急防范47污水处理措施及效果分析47结合项目建设前期建设情况、项目设计方案编制情况,现状水平年与现 状水质监测一致,为2022年;规划水平年为污水处理站投产年,为2023 年。(1)现场查勘与资料收集根据南川页岩气田阳春沟区块页岩气采出水处理项目设计方案,通 过现场查勘,调查收集排污口相关工程的基本资料、工程所在区域自然环境 和社会环境资料、排污口设置江段的水文、水质和水生态资料,并收集可能
3、 受影响的其他取、排水用户资料等。收集建设项目设计方案、环境影响评价文件、竣工环境保护验收报告, 特别是入河排污口设置方案,以及废污水处理工艺流程资料等,以便依据排 污口论证相关的技术规程和规范要求,以及水资源保护规划的要求,遵循合 理开发、节约使用、有效保护的原则,开展入河排污口论证相关工作。(2)资料整理与分析对所收集资料进行整理分析,明确拟建设工程基本布局、入河排污口设 置、主要污水来源、主要污染物排放量及污染物特性等基本情况;根据拟建 设工程所属河段水资源保护管理要求,深入分析水环境现状和水生态现状, 以及其他取、排水用户分布情况等;整理分析水功能区内现有取排水状况、 水质现状及纳污状
4、况,以及水功能区纳污能力及限制排污总量;分析拟建排 污口废污水构成、主要污染物种类、浓度及总量。(3)建立数学模型及计算根据排污口所处河道与水文特性,确定计算边界,选定数学模型;采用 现状水文、水质监测数据对模型参数进行率定与验证,建立水流、水质数学 模型;根据排污口特征污染物及其相关参数,计算排污口设置对河道的影响 范围、水质影响程度、水功能区的影响程度等。(4)拟定计算工况,进行预测计算结合污水处理站废污水排放情况、所在河段水文特性,拟定模型计算工况,进行预测计算,统计分析废污水排放产生的影响范围。(5)影响分析根据计算结果与水功能区管理的要求,分析排污口对所在水功能区水质 影响程度和变化
5、趋势;根据排污口所处江段水生态现状,以及排污口设置前 后水域生态系统的演替变化趋势,分析排污口排污对水域生态系统和敏感生 态目标的影响程度。论证分析排污对论证范围内及第三方取用水安全的影 响,提出入河排污口设置的制约因素。(6)排污口设置合理性分析根据论证结果,综合考虑规划排污口所在河段水文与河道形态、水功能 区(水域)水质和水生态保护要求、第三者权益等因素,分析入河排污口位 置、污水排放影响范围的相对关系;根据排放总量,对照所在水域纳污能力 综合分析论证排污口设置的合理性,提出排污口设置的制约性因素。(7)提出水环境保护措施根据工程建设及后期运行过程中可能出现的影响河道水质的风险因素, 有针
6、对性的提出工程施工期及运行期应急风险防范措施。具体论证程序见图1.6-1。资料收集资料收集现场查勘补充监测图1.6-1入河排污口设置论证程序图L6论证的主要内容(1)拟建工程入河排污口所在水功能区(水域)管理要求和取排水状 况分析;(2)拟建工程入河排污口设置后污水排放对水功能区(水域)的影响 范围分析;(3)拟建工程入河排污口设置对水功能区(水域)水质和水生态影响 分析;(4)入河排污口设置对有利害关系的第三者权益的影响分析;(5)入河排污口设置合理性分析。2项目概况2项目基本情况2.L1工程建设概况项目名称:南川页岩气田阳春沟区块页岩气采出水处理项目;项目性质:新建;建设单位:中石化重庆页
7、岩气有限公司;建设地点:污水处理站及排污口均位于南川区南城街道万隆村,地理位 置与交通详见附图2;服务对象及处理规模:采出水收集范围为阳春沟区块阳页1、阳页2、 DP50 (胜页 3 井)、DP51、DP52 (胜页 5 井)、DP53、DP54、DP55、 DP56、DP57、DP58、DP59、DP60、DP61、DP62、DP63、DP64、DP65、 DP66、DP67、DP68、DP69、DP70、DP71、DP72、DP73、DP74 等页岩气 平台,设计处理规模为lOOOnrVd。2.L2服务范围、收集方式及建设规模2.121区块概况阳春沟背斜区位于重庆市南川区境内,涉及南川区南
8、城街道、南平镇、兴隆镇、神童镇等乡镇街道。阳春沟背斜区与其他区块位置关系图如下。图2.1-1阳春沟背斜位置示意图目前阳春沟区块已有完钻井2 口,为胜页3HF和胜页5HFO胜页3HF 于2018年4月9日开始放喷求产,产气量约1.0Xl()4m3/d。胜页5HF目前 在测试放喷阶段,测试期间产气量约9.6X104m3/d,获得高产工业气流,显 示了该区块的良好开发潜力。2.122规划部署情况阳春沟背斜区域规划部署有阳页1、阳页2、DP50 (胜页3井)、 DP51、DP52 (胜页 5 井)、DP53、DP54、DP55、DP56、DP57、DP58、 DP59、DP60、DP61、DP62、D
9、P63、DP64、DP65、DP66、DP67、DP68、 DP69、DP70、DP7k DP72、DP73、DP74 等页岩气平台。表2.1-1服务范围平台及气井规划部署情况一览表序号平台号规划气井1DP50(胜页 3)82DP5183DP52(胜页5井)84DP5385DP5486DP5587DP5688DP5789DP58810DP59811DP60812DP61413DP62414DP63415DP64416DP65417DP66418DP67419DP68420DP69421DP708序号平台号规划气井22DP71823DP72824DP73825DP74826阳页1827阳页28合
10、计180收集管网规划根据建设单位提供的相关资料,区域内部集输干线采取环网敷设,集输 支线就近接入,设计压力6.3MPa,管径DN150-DN300。平台集输模式采取 “两相计量+分离脱水+平台增压+分子筛深度脱水”,集输管网采取干气集 输。页岩气集输管线与采出水收集管线、通信光缆同沟敷设。区域集输管网 等地面工程部署规划图如下。华南线Q胜虹 MjUf .飞m;胜页5 胜页3DN200QrDP6fQ DPg6GT口二)已 DP67口濯资占口幡豺DP53-fi5。胜,DN300;tl DP6;DP51-DP4DN300胜页舁DP54口 DP5M胜页4-1) Df 74DN300D572D572一口
11、DP54-DP51DN300 DP64K3-DP54DN300建设规模根据南川平桥南区、焦页10井区、东胜区域等区域气井产气产水规 律,采出水水量具有逐渐递减的规律,稳产12年后,每口井采出水产生量 约5m3/d,项目服务范围内规划气井约180 口,采出水产生量约900m3/d, 考虑到水量一定的波动性,项目设计处理规模1000m3/do水质特征阳春沟区域页岩气开采目的层、钻井工艺、压裂工艺及采气集输工艺与 东胜、平桥南区、焦页10井区等区块一致,采出水水质预计与其他区域相 似,根据建设单位提供的焦页201、焦页205、焦页210、DP31、胜页2、 胜页9、胜页14等平台采出水水质检测报告及
12、南川区块页岩气采出水处理 项目验收监测数据(部分监测报告详见附件4),南川区域页岩气采出水水 质情况如下:表2.1-2区域采出水水质一览表污染物最高浓度(mg/L)最低浓度(mg/L)平均水浓度 (mg/L)COD308010402296TOC682.34316.64515.2氨氮64.4240.4747.94SS1037786.83TP1.30.170.6石油类0.620.520.56色度323232挥发酚2.360.2651.135氯化物12995.20768811386.2根据水质检测报告等资料,区域页岩气采出水COD、氨氮、SS和氯化 物等污染物浓度较高。主要工艺及工程组成污水处理工艺
13、目前,南川页岩气田已建成有采出水处理站位于焦页199平台,采用“均质缓冲池+预曝气+浅层离子高效气浮+预芬顿处理+AOO-MBR+中和反 应+斜板沉淀”处理工艺,设计总处理规模1400m3/d,平桥南区、焦页10 井区等区域页岩气采出水经管网收集后进入该站,处理达污水综合排放标 准(GB8978-1996) 一级标准后排放。根据该站验收报告、在线监测、日 常监测数据,该站运行状况良好,出水稳定达标。阳春沟区域采出水水质与平桥南区、焦页10井区等区域水质相近,结 合采出水水质特征,参照已投运的南川区块页岩气采出水处理项目,本项目 采用“水质调节+混凝沉淀+气浮+预芬顿+预曝气+ABR厌氧+两级接
14、触氧化 +MBR+斜板沉淀+消毒”。核心工艺介绍如下:(1) “AOO-MBR”处理工艺项目采用的“ABR厌氧+两级接触氧化+MBR”是核心处理工艺之一。MBR (MembraneBio-Reactor)是一种将活性污泥生物处理过程和膜分 离过程结合起来的新型污水处理工艺。是一种用膜分离过程取代传统活性污 泥法中二次沉淀池的水处理技术。在传统的废水生物处理技术中,泥水分离 是在二沉池中靠重力作用完成的,其分离效率依赖于活性污泥的沉降性能, 沉降性越好,泥水分离效率越高。而污泥的沉降性取决于曝气池的运行状 况,改善污泥沉降性必须严格控制曝气池的操作条件,这限制了该方法的适 用范围。由于二沉池固液
15、分离的要求,曝气池的污泥不能维持较高浓度,一 般在1.53.5mg/L左右,从而限制了生化反应速率。水力停留时间(HRT) 与污泥龄(SRT)相互依赖,提高容积负荷与降低污泥负荷往往形成矛盾。 系统在运行过程中还产生了大量的剩余污泥,其处置费用占污水处理项目运 行费用的25%40%。传统活性污泥处理系统还容易出现污泥膨胀现象,出 水中含有悬浮固体,出水水质恶化。针对上述问题,MBR将膜分离技术与传统生物处理技术有机结合, MBR实现污泥停留时间和水力停留时间的分离,大大提高了固液分离效 率,并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中特效菌(特别是优势菌 群)的出现,提高了生化反应速率。同时,通
16、过降低F/M比减少剩余污泥产 生量(甚至为零),从而基本解决了传统活性污泥法存在的许多突出问题。MBR有两种组合方式,分置式和一体式。分置式是将生物处理单元和 膜分离单元分开放置的,而一体式则是将膜分离元件放置在生物处理单元 内。一般小型系统倾向于采用一体式MBR,而大型系统则更倾向于将膜分 离单元独立于生物反应池。拟建项目采用分置式的MBR处理工艺。两种组 合方式工艺图示见下图。进水生物反1端生物反1端嗓与生顺应器展组件.出水出水泉分置式MBR处理工艺一体式MBR处理工艺图2.1-3MBR处理工艺两种组合方式工艺图示MBR工艺与传统工艺相比,具有以下优点:出水水质优质稳定由于膜的高效分离作用
17、,分离效果远好于传统沉淀池,处理出水极其清澈, 悬浮物和浊度接近于零,细菌和病毒被大幅去除,出水水质优于建设部颁发的生 活杂用水水质标准(CJ25.1-89),可以直接作为非饮用市政杂用水进行回用。同时,膜分离也使微生物被完全被截流在生物反应器内,使得系统内能够维 持较高的微生物浓度,不但提高了反应装置对污染物的整体去除效率,保证了良 好的出水水质,同时反应器对进水负荷(水质及水量)的各种变化具有很好的适 应性,耐冲击负荷,能够稳定获得优质的出水水质。剩余污泥产量少该工艺可以在高容积负荷、低污泥负荷下运行,剩余污泥产量低(理论 上可以实现零污泥排放),降低了污泥处理费用。占地面积小,不受设置场
18、合限制生物反应器内能维持高浓度的微生物量,处理装置容积负荷高,占地面 积大大节省;该工艺流程简单、结构紧凑、占地面积省,不受设置场所限 制,易实现模块设计,适合于任何场合,可做成地面式、半地下式和地下 式。可去除氨氮及难降解有机物由于微生物被完全截流在生物反应器内,从而有利于增殖缓慢的微生物 如硝化细菌的截留生长,系统硝化效率得以提高。同时,可增长一些难降解 的有机物在系统中的水力停留时间,有利于难降解有机物降解效率的提高。操作管理方便,易于实现自动控制该工艺实现了水力停留时间(HRT)与污泥停留时间(SRT)的完全分 离,运行控制更加灵活稳定,是污水处理中容易实现装备化的新技术,可实 现微机
19、自动控制,从而使操作管理更为方便。而MBR工艺的生化处理段,可以选择多种传统生化处理工艺,如普通 活性污泥法、A0处理工艺、A?。处理工艺、氧化沟(0D)处理工艺等。针 对本项目氨氮较高且有机物分子量较小,初步确定采用生物法脱氮法去除 氮。因此MBR工艺的生化段采用AOO处理工艺,因此也可以称之为 AOO-MBR工艺。A00采用ABR厌氧+两级接触氧化的处理工艺,再通过 MBR超滤膜对污泥混合液中生物相的有效截留,可以提升AOO工艺段生物 相浓度,减小生化处理污泥负荷,从而达到缩减池体容积、厂区占地面积的 目的。MBR工艺系统的核心是膜分离单元,即膜组件。目前市场上用于MBR 工艺的膜有微滤膜
20、(MF)和超滤膜(UF)两种,膜孔径分布分别为0.10.411m 和0.030.05|im。这两种孔径分布对于以生化处理活性污泥来讲,完全可以 达到同样的目的,同时对细菌等微生物的截留也都能达到相似的效果,但超 滤膜对于病毒的截留效果优于微滤膜。拟建项目MBR系统采用0.03pm孔 径的PURONMBR超滤膜,PURONMBR是由美国科氏滤膜系统有限公 司(全球最大的错流滤膜供应商之一)研制的最新一代超滤膜组件,其由多 个集结成束的膜元组成,采用的是外压式中空纤维膜丝,过滤方向由外而 内,被截留的污染物停留在中空纤维膜丝的外侧,可以有效截留各类悬浮固 体颗粒、胶体、微生物、细菌以及病毒等杂质。
21、产水是通过真空抽吸从膜丝营运期水污染防治措施471.2 水环境应急风险防范488 排污口设置合理性分析51对纳污水体水功能水质可达标性分析518.1 与入河排污总量总体和阶段控制性任务的协调性分析51规划排污口位置设置合理性分析518.2 与第三者需求的兼容性分析529 论证结论及建议53结论539.1 建议5610 附图与附件58附图5810.1 附件58的内侧抽出。立体图剖面图图2.1-4PURONMBR超滤膜示意图(2) “芬顿催化氧化法”处理工艺参考南川区块页岩气采出水处理项目运行经验,采出水进入AOO-MBR 系统处理前,采用Fenton (H2O2/Fe2+)系统对废水进行深度氧化
22、处理,通 过外加的H2O2氧化剂与Fe2+催化剂,即所谓的Fenton药剂,两者在适当的 pH下会反应产生氢氧自由基(OH-),而氢氧自由基的高氧化能力与废水中 的有机物反应,进而分解污水中难降解的有机物,进一步降低废水的CODo2.L32主要建构筑物主要建构筑物详见表2.1-3。厂区平面布置详见图3。表2.1-3主要建构筑物一览表序号构筑物名 称单位数量设计规模与主要设备备注1调节池座11座,分3格,钢筋混凝土结构,H=6m,总容积约 2500m3,用于暂存采出水和水质水量调节。半地 埋式2混凝反应 池座11座,钢筋混凝土结构,7.2x2.2x7.0,分3格,总容 积约110m3半地 埋式序
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