海上平臺生活污水處理及中水回用技術研發及設備

文/李國禹 大連佳爾沃水處理工程技術有限公司 遼寧大連 116000

目前海上采油平臺多采用海水沖廁，沖廁廢水與其他生活污水混合后，經處理達到GB4914-2008《海洋石油勘探開發污染物排放濃度限值》排放標準后直接排海,造成淡水資源的浪費，海水的引入同時也增加了生活污水的處理難度及設備制造成本的增加，處理后的水質高于回用水標準，無法回用。設計研究開發適用于海上平臺，高度集成化的一體化生活污水處理回用技術，經第三方機構檢測結果顯示完全符合《城市污水再生利用-城市雜用水水質GBT18920-2002》的水質要求。

該技術采用生物膜法加微電解的方式處理海上平臺的生活污水，通過該技術可將沖廁（采用淡水）、洗澡、廚房等廢水收集處理后，可達到中水回用級別，實現回用，如沖廁、沖洗甲板、回注等循環利用，節約海上平臺淡水的消耗量。提高海上采油平臺生活污水處理裝置處理效果，實現平臺生活污水排放“零污染”。

1、處理工藝流程

反應器采用生物膜反應器與微電解處理工藝向結合的設計，保證出水水質的穩定，設計處理流程入下圖：

沖廁黑水——破碎機——厭氧池——膜生物反應器——電解——出水——回用生活污水——生物膜反應器——電解——出水——回用

1.1 厭氧反應池

厭氧反應池采用單體設備內部加裝填料，使厭氧菌附著在填料上，增加厭氧菌與沖廁黑水的接觸面積，提高了反應的容積負荷，并能有效提高反應速率，沖廁黑水在厭氧狀態下，污水中的有機物被厭氧細菌分解、代謝、消化，使得污水中大分子難降解的有機物得到水解，變成易被生物降解的小分子有機會，保證后續好氧反應的效率。

1.2 生物膜反應池

設計并制作了利用曝氣推動力驅動活性污泥在缺氧、好氧區循環流動，最后通過超濾膜將活性污泥與水分離的一體式生物膜反應器。由于固定膜生物反應強化了內源呼吸過程，使剩余污泥量大大減少。

1.3 微電解反應池

微電解利用羥基自由基的強氧化性，不但能去除水中常規有機物，更能將水中難去除的有機物氧化除去，另外電解產生強氧化劑具有一定的消毒殺菌效果。微電解采用貴金屬惰性電極通電條件下，污染物轉移到吸附材料表面同時被羥基自由基氧化，使吸附表面再生。實現宏觀上沒有吸附再生“時間段”的高效吸附再生過程，解決了傳統吸附和再生設備分離，化學再生，熱再生等方法投資運行費用高等問題，微電解池內還引入具有催化活性的粒狀絕緣材料，使設備內的填料具有吸附、電極和催化三重功能。吸附劑同時作為三維復級電極，組成無數的微型電解槽，使被電解物的泳移距離大大縮短，電解電壓大大減小，能耗與停留時間大大降低。

2、驗證實驗

2.1 驗證試驗地點、檢測方式

實驗地點為某市政污水處理廠。

本次驗證試驗特邀請具有專業資質檢測機構對水質進行檢測，檢測方式為連續10天跟蹤檢測。

2.2 樣機選擇

本次驗證設備設計使用人數為60人，按平臺每人每天產生污水350L設計，日處理污水量為21m3。

2.3 主要技術參數

設計使用人數為60人，平均水力符合21000（L/d），高峰水力符合2625（L/h），有機符合7.14（kgCOD/d），設備尺寸2890x2680x3200mm。

黑水進水COD指標≥1000 mg/L，灰水進水COD指標≥400 mg/L；

經設備處理后排放指標：COD≯300mg/L，SS≯35mg/L，大腸菌群數≯100個/100mL；

中水回用主要指標：COD≤50mg/l，SS≤10 mg/l，BOB5≯10 mg/l，大腸菌群數≯3個/100mL；

2.3.1 活性污泥培養、馴化。

模擬試驗開始前需對膜生物反應池進行活性污泥培養訓話，為節省污泥訓話時間，本次型式認可試驗污泥采用污水處理廠活性污泥接種方式。

2.3.2 正常運行

（1）打開黑水與灰水給水泵，向實驗設備布水，將曝氣風機轉換開關轉向“啟動”，曝氣風機連續運行，給水泵開關轉向“自動”運行，向電解池排水，自吸泵運行方式為運行8分鐘停2分鐘，循環運行。

（2）當設備內液位降至中也液位時，自吸泵運行，降至低位時停止運行。

(3) 自吸泵出水進入電解池，被電解后流入電解水箱以備回用。

2.3.3 處理能力

驗證設備污水處理型裝置的處理能力≥ 21m3/d。

2.3.4 要實驗數據

模擬實驗進水水質：

黑水進水COD均值為3374.8mg/l （設計黑水進水COD為1000mg/l）；

灰水進水COD均值為613.3mg/l （ 設計灰水進水COD為400mg/l） ；

經設備處理后出水水質如下：

出水COD均值為15.05mg/l；

出水BOD均值為2.99mg/l；

出水SS均值為8.30mg/l ；

出水糞大腸桿菌均值為2mnp/100ml；

其他指標均不詳列；

出水水質符合 GB-T18920-2002城市雜用水水質標準。

2.4 試驗結論

通過一個月的模擬實驗和連續10天的進出水水質檢測的出水結果分析，采用膜生物反應器與微電解相結合的處理后海上采油平臺生活污水，出水水質完全可以達到城市雜用水回用標準，實驗過程中設備出水水質穩定且遠遠優于相關的排放標準。海上采油平臺可將處理后的中水，用于沖廁或者甲板等，實現生活污水的零排放，該設備是組合的一體化設備，安裝簡便，維護工作量小，是理想的海上鉆井平臺污水處理設備。

2.5 實際應用

設計的生產的生活污水處理中水回用裝置，分別與2015年12月與2016年1月在兩臺采油作業平臺得到應用，投入使用將近兩年出水水質穩定，實現中水會用。在使用過程中也出現過一些設備運行的問題，例如三維電解擠壓不密實，出現活性炭跑漏現象，有機超濾膜片清洗時易破損等問題，通過實驗研究論證已經克服并解決了。三維電解池填料改為小包裝集成化填裝，有效解決跑漏現象。有機超濾膜經過重新選型，更換為無機陶瓷超濾膜，在保證出水孔徑的前提下，提高了膜反洗壓力的能力，提高了膜片的使用壽命。下表為平臺實際應用時的出水水質，可以看出水水質完全滿足城市雜用水水質標。

[1]《城市污水再生利用-城市雜用水水質GB-T18920-2002》

[2]GB4914-2008《海洋石油勘探開發污染物排放濃度限值》

[3]IMO、MEC159(55)的排放標準