海上平臺生活污水處理裝置的 膜池液位計及控制系統改造

郭紀強，王寶森，余合林

(中海石油(中國)有限公司天津分公司 天津 300452)

1 研究背景介紹

生活污水主要來源于生活區，包括灰水及黑水 2路污水?；宜饕ㄊ程蒙顝U水、生活洗浴水、生活洗衣水(以上都是使用的生活淡水)，黑水為沖廁的污水。生活污水循環利用裝置是小型高效節能減排生活污水處理及循環利用裝置，其自動化程度高，處理效率高，凈化程度好，污泥產生量少，能耗及管理費低，操作維護方便。

海上石油平臺定員數量和生活習性具有固定性，其生活用水特征類似于居民區；流動人員大于固定人員，其生活用水具有公共設施的特征，污水量波動較大，早中晚排量較大；而且會出現某段時間(如夜間)無污水排放的情況。

2 設備功能及故障原因分析

生活區來的黑水流入初沉池，截留部分雜質后，流入調節池與灰水混合，通過曝氣均質衡量，由提升泵提升進入水解酸化池(缺氧區)間歇曝氣，然后進入生物接觸氧化池(好氧區)連續曝氣。好氧區末端為膜分離區(簡稱膜區)，間歇式的曝氣裝置定時吹掃抖動膜片，緩解膜絲周邊的污泥累積；污水由自吸泵經膜分離組件的高效截留分離后，進入產水池備用[1]，流程如圖1所示。

圖1 污水處理流程示意圖 Fig.1 Schematic diagram of sewage treatment process

膜生物反應器是膜分離技術與生物技術相結合的一種新型高效的污水生化處理系統，其工作原理如圖2所示。首先通過活性污泥去除水中可生物降解的有機污染物，然后利用膜分離組件的高效截留性能，在緊湊的空間內同時實現微生物對污染物質的降解和超濾膜對污染物質的分離，把大分子顆粒和活性污泥截留在生物處理池中，延長一時難于降解的大分子有機物在反應器中的停留時間，使之得到最大限度的分解。膜絲的孔徑在0.1μm左右，產水懸浮物和濁度近于0，幾乎不含懸浮物和細菌。

圖2 生物膜示意圖 Fig.2 Schematic diagram of biofilm

生活污水裝置膜池原設計配備磁浮子液位開關，磁浮子浸入到膜池液中，當液位高時，磁浮子向上移動，到達位置后，液位開關輸出閉點，用來控制產水泵運行將膜池液通過MBR膜輸送到產水池。液位開關原理如圖3所示。

圖3 液位開關原理示意圖 Fig.3 Schematic diagram of level switch principle

生活污水裝置自投入使用以來，多次發生膜池冒灌及產生池供沖廁水不足等現象，經過對故障現象仔細排查，最終判定為膜池磁浮子液位開關卡滯造成，無法指示膜池液位，沒有得到膜池高液位信號輸出造成產水泵無法正常啟動；如果膜池得不到好氧池來液的循環供應，造成膜池菌種濃度升高，產生高強度液泡(污泥膨脹)，隨著液泡的增壓就會溢出膜池，造成污水沿膜池頂部觀察孔處外溢流到工作甲板；此時由于得不到膜池的來液供應就會造成沖廁水不足，沖廁泵低頻率運轉無法滿足使用要求。

改造后的膜池磁浮子液位開關是由同一根不銹鋼管內的磁吸開關和中心帶孔的磁力浮球套在不銹鋼管上組成，如圖4～6所示。

圖4 浮子示意圖 Fig.4 Schematic diagram of float

圖5 液位計 Fig.5 Level gauge

依靠液位的高低輸出信號啟停產水泵。由于膜池在生化處理過程中會產生黏稠的糊狀物質，嚴重時會附著在磁浮子液位開關的不銹鋼管和不銹鋼磁力浮球中心孔內，導致浮球上下受阻無法正常工作，高液位時產水泵得不到高液位信號不能啟泵向產水池供液，導致生活污水裝置自動循環系統故障。

圖6 產水泵控制圖 Fig.6 Control chart of production water pump

3 解決方案

維修人員本著因地制宜、自主解決、修舊利廢、降本增效的原則，決定對下沉式液位開關進行改造。將下沉式液位開關改造成上浮式液位開關，將液位開關整體移至膜池頂部，安裝支架固定，將磁力浮球打孔用儀表管按照原有尺寸固定，儀表管下端焊接具有一定重量的短管，改造后自制浮球通過連桿控制磁力浮子上下移動來指示液位高低，從而通過控制啟停產水泵來控制膜池液位[2]。在實際使用時，一旦膜池液位波動較大或者膜池活性污泥膨脹時膜池液位頻繁變化，會造成產水泵頻繁啟動[3]，為避免電機頻繁啟動，增加一延時繼電器，當磁浮子液位開關顯示低液位時，延時繼電器動作，延時1min后，控制產水泵 停泵。

由于該項改造結構簡單，使用方便，改造材料現場即可提供，無需另行采辦，成本低、安全性高，在海上生活污水裝置中具有很高的推廣價值。因改造后加入延時繼電器，解決了進水高峰時及膜池菌群異常情況下造成產水泵頻繁啟停的問題，延長了產水泵電機使用壽命；磁浮子液位開關改為上提式后，也方便后期維護檢修，從而降低了檢修強度，提高了工作效率。

自2018年改造完畢后，至今已使用2年多，液位開關未發生過卡澀，未因膜池高液位發生冒灌造成污水污染環境，產水泵電機使用良好，未更換過。

材料：0.25in(6.35mm)儀表管一根(2m)、延 時繼電器一個，共計200元。工時：5人×2h，共計75元。合計費用275元。

效果：

①減少壞境污染風險；

②減少產水泵故障維修頻次(6000元/年)；

③減少浮子故障維修頻次(3000元/年)。

該項目共計節約9000元/年，具有可觀的經濟價值，值得推廣應用。

4 生活污水裝置的維保及使用要求

4.1 日常巡檢要求

①檢查控制屏有無報警，檢查各池體液位、溫度、壓力、流量等參數，每天2次。

②檢查機械設備、閥門運行情況，有無異常聲音，每天2次。

③檢查隔油池浮油情況，每天1次。

④檢查好氧池及膜池污泥情況，測定30min沉降比(15%～30%為正常)，1次/2～3d。

⑤檢查加藥箱液位情況，每周1次，藥液一般1～2月補充1次。

⑥檢查更換袋式過濾器濾袋，1～1.5月更換 1次。

⑦檢查清理潛水泵，每月1次，清理更換鼓風機濾清器，每季1次。

4.2 對菌種產生影響的外界環境因素

4.2.1 水溫

菌種的生理活動與其周圍的溫度密切相關，其最適宜、生命力最旺盛的溫度是20～30℃。如水溫高于35℃或低于1℃就會對菌種產生很大的影響，而高于45℃或低于5℃時氧化速率可能會降到最低限度甚至停止。

4.2.2 pH

菌種最適宜的pH范圍是6.5～8.5。pH低于6.5時，有利于真菌的生長繁殖，開始與細菌競爭；降低到4.5時，真菌將完全占優勢，嚴重影響沉淀分離；pH超過8.5時，代謝速度將受到阻礙。

4.2.3 營養物質

為活性污泥的培養創造良好的營養條件，必須使廢水中菌種的基本元素C、N、P達到相應的濃度值，并保持一定的平衡關系，按BOD5∶N∶P＝100∶5∶1的比例補充氮源、含磷無機鹽。水、碳源、氮源、無機鹽及生長因素為微生物生長的條件。

4.2.4 溶解氧

溶解于水中的氧通稱為溶解氧。菌種在接觸氧化池內吸收溶解氧，使廢水中的有機污染物得以分解和氧化。廢水中的溶解氧不足時，新陳代謝能力降低，生化效果會顯著下降，甚至會發生腐化厭氣現象。但溶解氧也不是越高越好，過高的溶解氧會引起廢水中的有機物消耗過快，導致營養缺乏、污泥老化。溶解氧在2～4mg/L為宜。

4.3 注意事項

①循環利用裝置處理能力有限，不適用于“長流水”的沖廁方式，需安裝節水式的沖洗裝置。

②不要使用強酸、強堿清洗廁所、食堂及洗衣房。藥品會殺死污水處理裝置內的微生物，失去凈化能力，產生有毒的氣體及惡臭，故應使用對微生物無害的洗凈劑。

③不要向食堂下水道及廁所便槽內扔固體物質，會堵塞設備、管道及水泵。

④污水處理裝置停止運行后，手動保持氣泵間斷運行。停止供氣會使污水處理裝置內的微生物死亡，凈化能力喪失，產生有毒氣體及惡臭。

⑤污水處理裝置內面進行瀝青船底漆涂裝，不要靠近任何火源，裝膜面如有破損將產生腐蝕口，導致殼體腐蝕溢漏。

⑥海上天氣惡劣，須時常檢查空氣管和排氣管是否因污水及結露而導致堵塞?！?/p>