鉆井隊(duì)生活污水處理設(shè)備研制

周以琦

（中國(guó)石化江蘇油田技術(shù)監(jiān)督處）

鉆井隊(duì)生活污水處理設(shè)備研制

周以琦

（中國(guó)石化江蘇油田技術(shù)監(jiān)督處）

文章論述了從微生物處理法中選擇適合鉆井隊(duì)生活污水處理的工藝。合理選配相關(guān)配套裝置，能較好地去除生活水中的COD、BOD5、SS、動(dòng)植物油、氨氮、總磷等污染物，處理后水質(zhì)達(dá)到GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，且裝置的處理效果穩(wěn)定、可靠，運(yùn)行節(jié)能，操作管理簡(jiǎn)單，設(shè)備體積小、便于搬運(yùn)。

鉆井生活污水；處理設(shè)備；研制

0 引 言

生活污水中含有碳水化合物、動(dòng)植物脂肪、蛋白質(zhì)、含氮化合物、含磷化合物、洗滌劑和細(xì)菌等，未經(jīng)處理直接排放將造成環(huán)境污染，破壞生態(tài)環(huán)境、引起水體的富營(yíng)養(yǎng)化。對(duì)于處在水網(wǎng)密布，人口稠密，物產(chǎn)豐富，環(huán)境十分敏感地區(qū)的油田來(lái)說(shuō)，鉆井隊(duì)生活污水處理問(wèn)題十分重要。為此有必要研制一套滿足鉆井隊(duì)生產(chǎn)及生活特點(diǎn)的污水處理設(shè)備［1-2］。

本研究通過(guò)從現(xiàn)有較為成熟的微生物處理法中，根據(jù)鉆井隊(duì)生活污水特點(diǎn)，選配相關(guān)配套工藝，形成一套移動(dòng)式生活污水處理裝置。本研究的關(guān)鍵點(diǎn)是要求所選的微生物處理法能適應(yīng)鉆井隊(duì)頻繁搬遷，即鉆井隊(duì)搬遷過(guò)程中，保證一部分微生物能夠存活，待搬遷到位后能立即啟動(dòng)處理裝置，確保裝置正常運(yùn)行，以滿足處理要求［3-4］。

1 鉆井生活污水特點(diǎn)分析

1.1 生活污水水質(zhì)分析

微生物處理工藝用于固定場(chǎng)所處理生活污水已非常成熟，且被廣泛采用，但用該工藝處理的重要前提是被處理的污水中，必須有必要的碳源和其他無(wú)機(jī)元素（如氮、磷等），以滿足微生物不斷進(jìn)行繁殖和正?；顒?dòng)所需的營(yíng)養(yǎng)。為此對(duì)鉆井隊(duì)生活污水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，了解水體中是否具有滿足微生物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)。選取3個(gè)具有代表性井隊(duì)的6個(gè)樣本的生活污水進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，監(jiān)測(cè)分析結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可知，除氨氮、p H以外其他指標(biāo)均超過(guò)了GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值，各種污染物濃度區(qū)間范圍和均值顯示，鉆井生活污水屬于低濃度污水。從BOD5和COD兩指標(biāo)中可以看出污水中含有滿足微生物所需的營(yíng)養(yǎng)，且污水中B／C都大于0.3，說(shuō)明鉆井隊(duì)生活污水的可生化性好，適合采用微生物處理法。

表1 鉆井隊(duì)生活污水監(jiān)測(cè)結(jié)果 mg／L

對(duì)鉆井隊(duì)生活污水產(chǎn)生量調(diào)查結(jié)果可知，每個(gè)隊(duì)平時(shí)約有30人正常生活，污水產(chǎn)生量約15～25 m3／d。

1.2 鉆井生產(chǎn)特點(diǎn)對(duì)污水處理的影響分析

鉆井生產(chǎn)特點(diǎn)是流動(dòng)性強(qiáng)，鉆井隊(duì)在一處鉆井短則半個(gè)月左右，長(zhǎng)則一年左右，江蘇油田鉆井隊(duì)平均40天左右搬遷一次，有的搬遷更頻繁。在搬遷過(guò)程中井隊(duì)所有設(shè)備都斷電，斷電時(shí)間平均在8～10 h。斷電對(duì)微生物處理法的影響非常大，利用微生物處理法進(jìn)行污水處理，離不開(kāi)好氧處理方法，而好氧處理中必須不斷充氧才能使好氧微生物生存，滿足搬遷后能立即啟動(dòng)處理裝置，從而達(dá)到處理效果。其次，受到搬遷運(yùn)輸車輛的限制，處理裝置應(yīng)小型化，所有工藝集中于一體，便于搬遷和裝拆，處理裝置外體應(yīng)有足夠強(qiáng)度。

1.3 外環(huán)境對(duì)污水處理的影響分析

微生物處理法中影響微生物降解轉(zhuǎn)化作用的因素較多，但主要因素有微生物活性、化合物結(jié)構(gòu)、溫度、酸堿度、營(yíng)養(yǎng)、氧、有機(jī)底物的濃度、適應(yīng)—馴化等，以上影響因素大多數(shù)在1.1和1.2中已進(jìn)行分析。關(guān)于對(duì)微生物的活性和適應(yīng)影響，由于污水不含有抑制微生物降解轉(zhuǎn)化的物質(zhì)，影響微生物降解轉(zhuǎn)化作用的就是溫度。由于鉆井施工在野外，環(huán)境情況較為惡劣，特別是夏季溫度太高及冬季溫度太低。

2 工藝選擇

廢水微生物處理的方法很多，根據(jù)不同的性質(zhì)和用途，可作不同的劃分。若根據(jù)起主要作用的微生物的呼吸類型，分為好氧處理、厭氧處理和兼氧處理。如果根據(jù)微生物存在的狀態(tài)，可分為懸浮生長(zhǎng)系統(tǒng)和固定膜系統(tǒng)。近年來(lái)，用于生活污水處理的生物處理的方法，主要有活性污泥法、生物轉(zhuǎn)盤法、生物接觸氧化法三種處理技術(shù)，或在這三種方法前段加一段厭氧處理［5-6］。為此，對(duì)這三種方法進(jìn)行了重點(diǎn)分析，從中選用能滿足在中斷曝氣后恢復(fù)處理能力較快、小型化、操作簡(jiǎn)單的工藝，對(duì)這三種微生物處理方法優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析比較，見(jiàn)表2。

表2 三種處理方法優(yōu)缺點(diǎn)比較

從表2可知，活性污泥法處理污水效果優(yōu)于其它方法，且被廣泛用于城市生活污水處理；但由于設(shè)施龐大、不易小型化、需要專業(yè)人員管理，因而不適合本研究工藝的要求。生物轉(zhuǎn)盤法對(duì)水質(zhì)、水量的變化適應(yīng)性強(qiáng)，停止運(yùn)行一段時(shí)間，可快速恢復(fù)正常工作，由于要求生物膜比表面積要大，生物轉(zhuǎn)盤不易小型化，也不能作為本研究工藝技術(shù)。接觸氧化法一般用于水量較小，水質(zhì)較為穩(wěn)定，濃度不是很高的低濃度污水，同時(shí)由于生物膜培養(yǎng)較快（一般夏天為3～7 d，冬天為10～15 d），系統(tǒng)調(diào)試好后運(yùn)行穩(wěn)定，中斷工作后恢復(fù)處理能力較快，可操作性較強(qiáng)，對(duì)操作人員的要求較低。

綜合比較，本工藝選用生物接觸氧化法工藝。

3 設(shè)備構(gòu)造

3.1 處理工藝流程的確定

由于鉆井隊(duì)的生活污水水質(zhì)組成較為單一，各污染物濃度相對(duì)較低，被稱為低濃度有機(jī)污水；污水每天產(chǎn)生的量約15～25 m3。根據(jù)水質(zhì)和水量特點(diǎn)，采用污水處理工藝流程，見(jiàn)圖1。

工藝流程為：集水池出水經(jīng)過(guò)污水泵進(jìn)入生物接觸氧化池進(jìn)行生化處理，該工藝屬于生物膜法工藝，抗水質(zhì)、水量沖擊負(fù)荷能力高；經(jīng)生化處理后的水質(zhì)基本達(dá)到要求，但含有脫落的生物膜，需通過(guò)二沉池進(jìn)行泥水分離，為了確保污水的達(dá)標(biāo)，二沉池中斜板采用蜂窩形填料，使斜板上也掛生物膜，即可進(jìn)行泥水分離又對(duì)污水再一次進(jìn)行生化處理，經(jīng)沉砂池沉淀后再經(jīng)過(guò)濾池過(guò)濾，沉淀下來(lái)的污泥，定期外排至污泥貯存池中貯存。

圖1 污水處理工藝流程

由于本裝置主體采用生物接觸氧化工藝，污泥產(chǎn)生量相對(duì)較少，結(jié)合需要處理的水量較小，考慮到井隊(duì)經(jīng)常搬遷等方面因素，不單獨(dú)設(shè)置污泥處理裝置，污泥定期外排至污泥貯存池中貯存。

3.2 接觸氧化池填料的選擇

生物接觸氧化法（固定床）工藝較成熟，在生活污水處理中應(yīng)用較多。生物接觸氧化法選用的填料主要為彈性填料、蜂窩填料。彈性填料是90年代初我國(guó)自行開(kāi)發(fā)的填料，它具有掛膜快、脫膜容易、重量輕、運(yùn)輸方便等優(yōu)點(diǎn)。蜂窩形填料材質(zhì)為塑料，它具有比表面積大、空隙率高達(dá)97%～98%、質(zhì)輕強(qiáng)度高，堆積高度可達(dá)4～5 m、管壁光滑無(wú)死角，衰老生物膜容易脫落等優(yōu)點(diǎn)，PVC雙通孔填料由優(yōu)質(zhì)聚氯乙烯片材粘接而成。徑向和橫向都有通孔，孔徑大于50 mm，表面有波紋，孔徑大，不堵塞，掛膜快，對(duì)生物膜的生長(zhǎng)和脫落效果好。

綜合比較，生物接觸氧化池填料選用軟性纖維材料；沉淀池填料（斜板）采用PVC雙通孔填料。

3.3 設(shè)備結(jié)構(gòu)的確定

根據(jù)污水處理工藝流程，污水處理裝置設(shè)計(jì)了接觸池、沉淀池（及二次接觸）、過(guò)濾池、消毒池（備用）和風(fēng)機(jī)房，考慮處理裝置要小型化，沒(méi)有設(shè)計(jì)污水集水調(diào)節(jié)池，污水集水調(diào)節(jié)池則就地開(kāi)挖。由于鉆井隊(duì)污水量較小，處理裝置的處理水量設(shè)計(jì)為1 m3／h。處理裝置結(jié)構(gòu)及形狀見(jiàn)圖2。

圖2 污水處理設(shè)備俯視圖

處理裝置為一長(zhǎng)方體，寬2 m、長(zhǎng)8.5 m、高2.2 m，除設(shè)計(jì)了幾個(gè)功能池外，還配套了兩臺(tái)風(fēng)機(jī)、控制柜、水位控制提升泵、布?xì)夤艿?。管道?lián)結(jié)和電源接頭都采用快速接頭，便于安裝和拆卸。

3.4 保溫和降噪的處理

由于鉆井施工在野外，為了消除夏季溫度高和冬季溫度太低對(duì)微生物的影響，對(duì)處理裝置整體加裝保溫層，并在保溫層外加了防護(hù)層。

為防止風(fēng)機(jī)噪聲產(chǎn)生二次污染，選配了低噪聲風(fēng)機(jī)，從源頭對(duì)噪聲進(jìn)行控制，并設(shè)置了專門的風(fēng)機(jī)房，進(jìn)行隔聲處理。

4 結(jié)果與討論

4.1 水質(zhì)分析

經(jīng)過(guò)設(shè)備的研制、生產(chǎn)制造、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)改進(jìn)，鉆井隊(duì)生活污水處理項(xiàng)目已全部實(shí)施。為考察其處理效果，分別選擇了剛安裝調(diào)試完10 d左右和使用搬遷后剛啟動(dòng)運(yùn)行不久的兩套處理裝置，選取4個(gè)樣本監(jiān)測(cè)分析，其處理結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 處理裝置處理效果監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì) mg／L

表3統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：經(jīng)該裝置理后的水質(zhì)，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，尤其是BOD5、COD、動(dòng)植物油、懸浮物等污染物去除率也都比較高。

4.2 去除效率分析

4.2.1 BOD5、COD、動(dòng)植物油、懸浮物去除效率

處理裝置對(duì)BOD5、COD、動(dòng)植物油、懸浮物等4種污染物有較好的去除效率，去除率分達(dá)到了74.9%，80.6%，97.4%，94.0%，效果明顯，說(shuō)明該處理裝置能確保有效對(duì)這4種污染物進(jìn)行處理。

4.2.2 氨氮、總磷去除效率

處理裝置對(duì)氨氮的處理效果不理想，去除率只有32.8%，這與鉆井隊(duì)生活污水中本身的氨氮濃度較低有關(guān)。

處理裝置對(duì)總磷有較好地處理效果，去除率達(dá)到66.1%，說(shuō)明該處理裝置能對(duì)總磷具有一定的處理效果。

4.3 中斷工作后處理能力的恢復(fù)

從兩套污水處理裝置處理后外排水的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，該裝置能在搬遷后較快地恢復(fù)處理能力，對(duì)污染物進(jìn)行有效處理，確保污水處理達(dá)標(biāo)，裝置能滿足鉆井隊(duì)生活污水處理要求。但還應(yīng)在今后操作管理中認(rèn)真執(zhí)行好如下規(guī)定：一是搬遷時(shí)接觸池和沉淀池中留有約三分之一的水，供微生物的生存；二是搬遷時(shí)污水處理裝置應(yīng)是最后一個(gè)停電，到新地方最早供電，進(jìn)行曝氣。

5 結(jié)束語(yǔ)

◆該污水處理裝置能滿足鉆井隊(duì)生活污水處理需要，達(dá)到GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

◆所選用的生物接觸氧化法工藝能對(duì)污水中的有機(jī)物進(jìn)行降解，所采用的處理工藝流程是比較好的組合，所選用填料材料是與工藝技術(shù)相配套的。

◆該污水處理裝置結(jié)構(gòu)較為緊湊，設(shè)施簡(jiǎn)單，操行簡(jiǎn)單方便，不需設(shè)專人操作，節(jié)能、體積小、便于搬運(yùn)。

◆鉆井生活污水原水氨氮濃度較低，原水營(yíng)養(yǎng)不足，造成該裝置除氨氮效果不理想，需要對(duì)原水的處理效果進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

［1］ 丁忠健，周以琦.江蘇油田生活污水生物處理技術(shù)述評(píng)［J］.油氣田環(huán)境保護(hù)，1996，6（1）：58-61.

［2］ 范超文，朱光燦，許卓.階式生物接觸氧化對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化太湖水源水中溶解有機(jī)物的去除性能研究［J］.環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2011，11（5）：2494-2498.

［3］ 馬文漪.環(huán)境微生物工程［M］.南京：南京大學(xué)出版社，1998.

［4］ 李茂茂.現(xiàn)代居住區(qū)水景治理方法的探討［J］.安徽建筑，2009（6）：24-26.

［5］ 田葳，秦翠翠.應(yīng)用人工濕地技術(shù)處理城鎮(zhèn)生活污水工藝設(shè)計(jì)研究［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009（33）：18-20.

［6］ 白春學(xué)，費(fèi)慶志，姜春東，等.生活污水處理為中水工藝參數(shù)［J］.大連交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2009（5）：29-31.

1005-3158（2014）06-0003-04

2014-10-15）

（編輯 李娟）

10.3969／j.issn.1005-3158.2014.06.002

周以琦，1987年畢業(yè)于湘潭大學(xué)分析化學(xué)專業(yè)，高級(jí)工程師，現(xiàn)在中國(guó)石化江蘇油田技術(shù)監(jiān)督處從事環(huán)境保護(hù)管理工作。通信地址：江蘇省揚(yáng)州市文匯西路1號(hào)，225009