某海上油氣田生活污水處理裝置優(yōu)化實踐

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司，廣東湛江524000）

1 引言

海上采油平臺的生活污水主要來自生活區(qū)的衛(wèi)生間、洗漱間、餐廚間以及醫(yī)用用水，污水中含有大量的污染物，如不經(jīng)過處理就直接排海，將會對周圍環(huán)境造成不良影響。

國家2008年新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)頒布，對海上采油平臺生活污水的排放指標(biāo)提出更高要求。

《防止船舶生活污水污染規(guī)則》作為MARPOL公約的附則Ⅳ部分，適用于海上石油開采開發(fā)裝置浮式儲油裝置FPSO和有人居住采油平臺?！秶鴥?nèi)航行海船法定檢驗技術(shù)規(guī)則》第五篇第5章“防止船舶生活污水污染規(guī)定”適用于申請發(fā)給《防止生活污水污染證書》的船舶、固定式采油平臺裝置。

海上油氣田作為持有《防污證書》作業(yè)者，配備了生活污水處理裝置，能夠達(dá)到處理和排放的要求。但是由于存在設(shè)備本身設(shè)計的缺陷、工藝流程錯誤、人為操作不當(dāng)及重視程度不夠等方面問題在一定條件下運行時排水指標(biāo)值超標(biāo)問題時有發(fā)生。

2 生活污水處理裝置組成和技術(shù)特征

2.1 組成和主要性能參數(shù)

本處理裝置為撬塊式結(jié)構(gòu)，由生化組件、膜分離組件、供氣組件、消毒清洗組件、排放組件、電控組件等組成，所有組件安裝在一個公共機(jī)座上。

主要技術(shù)性能：MBR-60生活污水處理裝置水力負(fù)荷：生活污水4800L/d，洗滌灰水流量15200 L/d。MBR-120生活污水處理裝置水力負(fù)荷：生活污水8400L/d，洗滌灰水流量31600 L/d。排放水質(zhì)達(dá)到以下排放標(biāo)準(zhǔn)：BOD5≤25mg/L，SS≤35mg/L，大腸桿菌數(shù)≤100 個/100mL，pH：6～8.5，COD≤125mg/L。

2.2 生活污水處理裝置工作原理

裝置本體由曝氣柜、沉淀柜、二級生化柜、膜組件、污泥柜以及清水柜組成。生活污水進(jìn)入曝氣柜，在曝氣柜內(nèi)對原污水進(jìn)行好氧處理，去除污水中絕大部分有機(jī)物。經(jīng)過處理的污水流入沉淀柜，在沉淀柜內(nèi)進(jìn)行初步泥水分離，沉淀后的污泥氣提入污泥柜，上清液則進(jìn)入二級生化柜進(jìn)行進(jìn)一步的生化處理，然后通過循環(huán)泵打入膜組件，在抽吸泵的作用下，透過膜組件的清水經(jīng)紫外消毒器進(jìn)入清水柜，達(dá)到各項排放標(biāo)準(zhǔn)，由排放泵排出，剩余的泥水混合液回流至二級生化柜中，二級生化柜中的水由氣提向曝氣柜回流。

3 生活污水處理裝置運行過程中存在的問題

3.1 活性污泥的菌種培養(yǎng)活性對有機(jī)物消化、分解能力下降導(dǎo)致污水處理系統(tǒng)排水渾濁，排水不達(dá)標(biāo)。

3.2 制淡水沖廁產(chǎn)生的鹽度變化造成活性污泥內(nèi)微生物的活性能力下降造成出水指標(biāo)超標(biāo)。

3.3 污水產(chǎn)生高峰時段污水內(nèi)的有機(jī)物總量增加，污水在一級生化柜水力停留時間變短導(dǎo)致二級生化柜曝氣和接觸活性污泥的效率降低導(dǎo)致出水指標(biāo)大幅升高超標(biāo)。

3.4 餐廚水撇油器容積小，不滿足餐廚水使用需求。

3.5 黑灰水混流，流程入口管線無水封彎，生化柜內(nèi)臭氣返流。

3.6 膜組件曝氣攪拌，通過觀察每個膜組件的視鏡，使2個膜組件供氣均勻，正常運行過程中，經(jīng)常性出現(xiàn)膜組件淤堵嚴(yán)重的問題。

3.7 污水裝置系統(tǒng)處理水量及灰水處理模塊問題

3.7.1 從流程圖上看，裝置處理全部生活污水，未有單獨的灰水處理模塊。

3.7.2 從設(shè)備設(shè)計資料上看，未發(fā)現(xiàn)單獨的灰水處理撬塊。

3.7.3 結(jié)合設(shè)計資料及流程圖，生化處理柜（一級柜、二級柜）只處理相當(dāng)于120人的黑水處理量，清水柜1667L/h的處理量。

3.8 其他問題

3.8.1 二號柜低液位計在調(diào)試時循環(huán)泵未停泵，可能存在低液位計不動作或液量大的問題。

3.8.2 加藥泵不上液。

3.8.3 自接壓縮空氣風(fēng)管缺可視壓力表，操作不方便。

3.8.4 現(xiàn)有生活污水總量（取最小值）超過現(xiàn)有處理系統(tǒng)處理負(fù)荷，沖廁海水長流水問題需要解決。

3.8.5 現(xiàn)有裝置沒有預(yù)處理設(shè)備（撇油器、毛發(fā)收集器、化糞池）。

4 生活污水處理裝置優(yōu)化治理

4.1 活性污泥活性下降問題治理

對于菌種培養(yǎng)活性對有機(jī)物消化、分解能力下降以及制淡水沖廁產(chǎn)生的鹽度變化造成活性污泥內(nèi)微生物的活性能力下降的問題，油田在單機(jī)聯(lián)機(jī)試車、活性污泥培菌、裝置排泥方面總結(jié)經(jīng)驗。

4.1.1 單機(jī)、聯(lián)機(jī)開車減少對活性污泥的損壞

裝置內(nèi)加入部分清水，接通電源,逐個檢查風(fēng)機(jī)、抽吸泵、排放泵、循環(huán)泵，點動及連續(xù)運行，檢查機(jī)泵設(shè)備運行是否正常、轉(zhuǎn)向是否正確。電控箱投入自動運行狀態(tài)，逐條檢查自控程序。

4.1.2 活性污泥培菌

洗浴洗滌水閥門打開，引灰水入處理裝置清水柜，排放泵通過液位控制，自控操作。

引黑水（需要使用淡水）至一級柜，待液位柜中位燈亮（沉淀柜高液位）時，關(guān)閉黑水閥門。

打開一級柜、二級柜上蓋板，根據(jù)池內(nèi)曝氣情況，調(diào)整進(jìn)氣閥門，保持池內(nèi)正常曝氣。檢查一級柜、二級柜氣提返液管，調(diào)整氣閥，保證正常返液，返液量不宜過大。

上述工作調(diào)整正常后，由一、二級柜頂蓋入孔處，投加活性污泥菌種各200L及適量營養(yǎng)鹽。首次一般投加營養(yǎng)鹽10kg，以便于盡快恢復(fù)活性污泥活性。

封閉一、二級柜蓋板，系統(tǒng)投入首次培菌過程。

首次培菌過程一般需要5～10d，后續(xù)培菌過程只需2～3 d。培菌時每日對池內(nèi)污水進(jìn)行分析，一般早晚各分析一次。主要檢查SV30、溶解氧、COD含量。根據(jù)分析情況，適當(dāng)調(diào)整每日營養(yǎng)鹽投加量及污水更換量。待池內(nèi)活性污泥SV30增加至30%或COD每日都有較大消耗量時，系統(tǒng)可以投入連續(xù)運行，使用淡水沖廁的裝置可以直接投入滿負(fù)荷運行。使用海水沖廁的裝置，需要逐步將黑水閥門開啟至全開狀態(tài)，一般需要10 d左右時間。

4.1.3 裝置排泥

裝置一般運行7 d左右（平臺人數(shù)較多時應(yīng)增加排泥頻率）應(yīng)進(jìn)行一次排泥，排泥時應(yīng)在離岸12海里以外。步驟如下：

a.關(guān)閉清水柜排放閥門

b.打開一級柜和一級污泥柜排放閥門。正常排泥操作，只需要排除一級柜污泥。

c.將電氣控制箱面板上排放泵功能開關(guān)置于“排泥”，排放泵按時間繼電器KT3設(shè)置的時間運行約8～12min后停止。排泥的時間在處理裝置出廠時已設(shè)置好，可通過時間繼電器KT3的調(diào)整改變排泥的時間。

d.將電氣控制箱面板上排放泵功能開關(guān)置于“排水”。

e.關(guān)閉一級柜和一級污泥柜排放閥門。

f.打開清水柜排放閥門。

4.2 污水產(chǎn)生高峰時段水力停留時間變短問題整改

4.2.1 沉淀柜溢流管匯設(shè)計缺陷

沉淀柜溢流管匯設(shè)計缺陷導(dǎo)致一級柜黑水直接溢流至清水柜，污水溢流至清水柜后污染灰水，導(dǎo)致灰水排放標(biāo)準(zhǔn)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超標(biāo)，通過修改溢流至裝置外部的管路至污水收集艙沉淀，見圖1。

圖1

4.2.2 污水進(jìn)入沉淀柜的孔徑偏小堵塞

污水進(jìn)入沉淀柜的孔徑偏小，如有污物很容易堵塞，會導(dǎo)致一級生化柜液位上升較快，需擴(kuò)大一級柜和沉淀柜連通孔徑。

4.2.3 修改溢流口高度差增加停留時間

降低溢流至二級生化柜的溢流管（降低50mm），導(dǎo)致二級生化柜水量增多，二級柜負(fù)荷增加，加高溢流至清水柜的溢流管（100mm），曝氣柜透氣口離頂部只有50mm，基本和加高后溢流管同一高度，見圖2。

圖2

4.3 廚房水撇油罐增大容積及管路整改

撇油器用于處理船舶廚房餐飲灰水，利用油與水的密度不同在停留時間適當(dāng)?shù)那闆r下撇去廚房灰水中的油脂。由于處理后的灰水進(jìn)入生活污水處理裝置清水柜，餐飲水經(jīng)撇油罐后COD濃度還比較高，進(jìn)入清水柜后污染灰水，灰水出水指標(biāo)值超標(biāo)，因此修改管路至一級沉淀柜對有機(jī)物進(jìn)行分解。

4.4 膜組件淤堵治理及膜組件清洗、更換

膜清洗液是由次氯酸鈉配置的稀釋液，配置有效氯濃度為1.0×10-4%左右。每個膜組件需上述濃度的清洗液約80L，一般情況下每30～45d需清洗膜組件一次。次氯酸鈉原液的體積按下式計算：

如：常用的次氯酸鈉原液為家用消毒劑（84或白貓），其有效氯濃度約4%,則清洗一個膜組件需要次氯酸鈉原液：V=2L。

在正常運行的條件下，如抽吸管路負(fù)壓上升，清洗無效時需更換膜組件，以第一組膜組件為例在更換前應(yīng)關(guān)閉該膜組件所有進(jìn)出閥門，卸下上封頭，然后將筒體卸下，松開上下中間板膜元件螺母，將膜取下，更換后按上述步驟安裝好膜組件，然后打開相應(yīng)閥門。

4.5 污水高峰時段水力停留時間變短問題治理

MBR-120生活污水處理裝置的額定水力負(fù)荷為8.4m3/d。根據(jù)中國船級社的要求，該水力負(fù)荷需滿足平均處理流量0.525 m3/h，高峰流量為平均流量的3倍即1.575 m3/h。目前平臺使用的該設(shè)備使用WGM-420的膜組件2個，每個膜組件的平均出水量為10L/min，則膜組件處理能力為1.2 m3/h。而生化柜的緩沖體積為0.52 m3，因此裝置高峰處理能力為：1.72 m3/h。根據(jù)實際使用的數(shù)據(jù)顯示，晚上高峰期的用水量約為3.0 m3/h，遠(yuǎn)大于處理能力1.72m3/h。

4.5.1 將沉淀柜溢流管引至柜體外，低峰時再進(jìn)入裝置處理，見圖3。

圖3

4.5.2 將沉淀柜溢流管與裝置清水柜的高位溢流口連接，這樣高峰時沉淀柜污水直接溢流出裝置，見圖4和圖5。

圖4

圖5

4.5.3 在裝置黑水進(jìn)口處加裝流量分配器。當(dāng)進(jìn)水流量小于1.5 m3/h時，污水直接進(jìn)入裝置處理；當(dāng)流量大于1.5 m3/h時，超出的水量將不得進(jìn)入裝置，而流入污水柜儲存，待低峰時再轉(zhuǎn)運至生活污水處理裝置處理，見圖6。

圖6

4.6 生活污水處理裝置連續(xù)取樣化驗

連續(xù)對生活污水裝置培菌/調(diào)試工作，做到達(dá)標(biāo)排水連續(xù)運行。由于南海奮進(jìn)號船體配載時，特別是船體重載時，船體吃水比較深，生活污水處理裝置水位底發(fā)生海水倒灌，正常調(diào)試難以維持，馴化培養(yǎng)的活性污泥損失殆盡。

4.7 其它問題解決辦法及措施

將洗澡水和洗衣洗滌水總管（灰水）從黑灰水總管中分離，獨立進(jìn)處理裝置。

5 生活污水處理裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化改造實踐成效

對生活污水處理裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究分析和行之有效的整改調(diào)試之后，2015年7月在某油氣田3套生活污水裝置上進(jìn)行應(yīng)用實測，經(jīng)過了2a多的現(xiàn)場使用，裝置運行狀況良好，出水排放化學(xué)需氧量COD≤300mg/L。截止到2017年3月，未發(fā)現(xiàn)整改過的生活污水處理裝置在運行過程中出現(xiàn)污水排放不達(dá)標(biāo)等嚴(yán)重環(huán)保問題，裝置最長運行時間已經(jīng)有2年3個月，從運行效果和調(diào)試培菌維護(hù)方面的經(jīng)驗都優(yōu)于以前，可以確定裝置在優(yōu)化方向及管理提升方面是成功的。

6 生活污水處理裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化改造社會效益

某油氣田實成功實施的生活污水處理裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化改造成效的基礎(chǔ)上對存在的問題進(jìn)行總結(jié)并找出解決問題的應(yīng)對措施并且成功實施，相信隨著環(huán)保意識的不斷加強(qiáng)及生活污水對水質(zhì)污染的不斷加重，相關(guān)的治理措施在海上石油采油平臺還是切實可行且較經(jīng)濟(jì)的，部分做法也已復(fù)制應(yīng)用在海洋石油系統(tǒng)內(nèi)的其它生活污水處理裝置上，取得了相同的成效。