海上平臺(tái)生活污水處理及中水回用技術(shù)研發(fā)及設(shè)備

李國(guó)禹

【摘要】海上采油平臺(tái)生活污水經(jīng)處理后，實(shí)現(xiàn)中水回用技術(shù)及實(shí)現(xiàn)零排放研究。

【關(guān)鍵詞】生活污水；中水回用；零排放

目前海上采油平臺(tái)多采用海水沖廁，沖廁廢水與其他生活污水混合后，經(jīng)處理達(dá)到GB4914-2008《海洋石油勘探開(kāi)發(fā)污染物排放濃度限值》排放標(biāo)準(zhǔn)后直接排海，造成淡水資源的浪費(fèi)，海水的引入同時(shí)也增加了生活污水的處理難度及設(shè)備制造成本的增加，處理后的水質(zhì)高于回用水標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法回用。設(shè)計(jì)研究開(kāi)發(fā)適用于海上平臺(tái)，高度集成化的一體化生活污水處理回用技術(shù)，經(jīng)第三方機(jī)構(gòu)檢測(cè)結(jié)果顯示完全符合《城市污水再生利用-城市雜用水水質(zhì)GB-T18920-2002》的水質(zhì)要求。

該技術(shù)采用生物膜法加微電解的方式處理海上平臺(tái)的生活污水，通過(guò)該技術(shù)可將沖廁（采用淡水）、洗澡、廚房等廢水收集處理后，可達(dá)到中水回用級(jí)別，實(shí)現(xiàn)回用，如沖廁、沖洗甲板、回注等循環(huán)利用，節(jié)約海上平臺(tái)淡水的消耗量。提高海上采油平臺(tái)生活污水處理裝置處理效果，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)生活污水排放“零污染”。

1、處理工藝流程

反應(yīng)器采用生物膜反應(yīng)器與微電解處理工藝向結(jié)合的設(shè)計(jì)，保證出水水質(zhì)的穩(wěn)定，設(shè)計(jì)處理流程入下圖：

沖廁黑水——破碎機(jī)——厭氧池——膜生物反應(yīng)器——電解——出水——回用生活污水——生物膜反應(yīng)器——電解——出水——回用

1.1厭氧反應(yīng)池

厭氧反應(yīng)池采用單體設(shè)備內(nèi)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(yīng)的容積負(fù)荷，并能有效提高反應(yīng)速率，沖廁黑水在厭氧狀態(tài)下，污水中的有機(jī)物被厭氧細(xì)菌分解、代謝、消化，使得污水中大分子難降解的有機(jī)物得到水解，變成易被生物降解的小分子有機(jī)會(huì)，保證后續(xù)好氧反應(yīng)的效率。

1.2生物膜反應(yīng)池

設(shè)計(jì)并制作了利用曝氣推動(dòng)力驅(qū)動(dòng)活性污泥在缺氧、好氧區(qū)循環(huán)流動(dòng)，最后通過(guò)超濾膜將活性污泥與水分離的一體式生物膜反應(yīng)器。由于固定膜生物反應(yīng)強(qiáng)化了內(nèi)源呼吸過(guò)程，使剩余污泥量大大減少。

1.3微電解反應(yīng)池

微電解利用羥基自由基的強(qiáng)氧化性，不但能去除水中常規(guī)有機(jī)物，更能將水中難去除的有機(jī)物氧化除去，另外電解產(chǎn)生強(qiáng)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(zhuǎn)移到吸附材料表面同時(shí)被羥基自由基氧化，使吸附表面再生。實(shí)現(xiàn)宏觀上沒(méi)有吸附再生“時(shí)間段”的高效吸附再生過(guò)程，解決了傳統(tǒng)吸附和再生設(shè)備分離，化學(xué)再生，熱再生等方法投資運(yùn)行費(fèi)用高等問(wèn)題，微電解池內(nèi)還引入具有催化活性的粒狀絕緣材料，使設(shè)備內(nèi)的填料具有吸附、電極和催化三重功能。吸附劑同時(shí)作為三維復(fù)級(jí)電極，組成無(wú)數(shù)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(shí)間大大降低。

2、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

2.1驗(yàn)證試驗(yàn)地點(diǎn)、檢測(cè)方式

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)為某市政污水處理廠。

本次驗(yàn)證試驗(yàn)特邀請(qǐng)具有專業(yè)資質(zhì)檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)方式為連續(xù)10天跟蹤檢測(cè)。

2.2樣機(jī)選擇

本次驗(yàn)證設(shè)備設(shè)計(jì)使用人數(shù)為60人，按平臺(tái)每人每天產(chǎn)生污水350L設(shè)計(jì)，日處理污水量為21m?。

2.3主要技術(shù)參數(shù)

設(shè)計(jì)使用人數(shù)為60人，平均水力符合21000（L/d），高峰水力符合2625（L/h），有機(jī)符合7.14（kgCOD/d），設(shè)備尺寸2890x2680x3200mm。

黑水進(jìn)水COD指標(biāo)≥1000 mg/L，灰水進(jìn)水COD指標(biāo)≥400 mg/L；

經(jīng)設(shè)備處理后排放指標(biāo)：COD≯300mg/L，SS≯35mg/L，大腸菌群數(shù)≯100個(gè)/100mL；

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

2.3.1活性污泥培養(yǎng)、馴化。

模擬試驗(yàn)開(kāi)始前需對(duì)膜生物反應(yīng)池進(jìn)行活性污泥培養(yǎng)訓(xùn)話，為節(jié)省污泥訓(xùn)話時(shí)間，本次型式認(rèn)可試驗(yàn)污泥采用污水處理廠活性污泥接種方式。

2.3.2正常運(yùn)行

（1）打開(kāi)黑水與灰水給水泵，向?qū)嶒?yàn)設(shè)備布水，將曝氣風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)向“啟動(dòng)”，曝氣風(fēng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行，給水泵開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)向“自動(dòng)”運(yùn)行，向電解池排水，自吸泵運(yùn)行方式為運(yùn)行8分鐘停2分鐘，循環(huán)運(yùn)行。

（2）當(dāng)設(shè)備內(nèi)液位降至中也液位時(shí)，自吸泵運(yùn)行，降至低位時(shí)停止運(yùn)行。

（3） 自吸泵出水進(jìn)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(yàn)證設(shè)備污水處理型裝置的處理能力≥21m?/d。

2.3.4要實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)水水質(zhì)：

黑水進(jìn)水COD均值為3374.8mg/l （設(shè)計(jì)黑水進(jìn)水COD為1000mg/l）；

灰水進(jìn)水COD均值為613.3mg/l （ 設(shè)計(jì)灰水進(jìn)水COD為400mg/l） ；

經(jīng)設(shè)備處理后出水水質(zhì)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(biāo)均不詳列；

出水水質(zhì)符合 GB-T18920-2002城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

2.4試驗(yàn)結(jié)論

通過(guò)一個(gè)月的模擬實(shí)驗(yàn)和連續(xù)10天的進(jìn)出水水質(zhì)檢測(cè)的出水結(jié)果分析，采用膜生物反應(yīng)器與微電解相結(jié)合的處理后海上采油平臺(tái)生活污水，出水水質(zhì)完全可以達(dá)到城市雜用水回用標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中設(shè)備出水水質(zhì)穩(wěn)定且遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于相關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn)。海上采油平臺(tái)可將處理后的中水，用于沖廁或者甲板等，實(shí)現(xiàn)生活污水的零排放，該設(shè)備是組合的一體化設(shè)備，安裝簡(jiǎn)便，維護(hù)工作量小，是理想的海上鉆井平臺(tái)污水處理設(shè)備。

2.5實(shí)際應(yīng)用

設(shè)計(jì)的生產(chǎn)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(tái)采油作業(yè)平臺(tái)得到應(yīng)用，投入使用將近兩年出水水質(zhì)穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)中水會(huì)用。在使用過(guò)程中也出現(xiàn)過(guò)一些設(shè)備運(yùn)行的問(wèn)題，例如三維電解擠壓不密實(shí)，出現(xiàn)活性炭跑漏現(xiàn)象，有機(jī)超濾膜片清洗時(shí)易破損等問(wèn)題，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究論證已經(jīng)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(xiàn)象。有機(jī)超濾膜經(jīng)過(guò)重新選型，更換為無(wú)機(jī)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(tái)實(shí)際應(yīng)用時(shí)的出水水質(zhì)，可以看出水水質(zhì)完全滿足城市雜用水水質(zhì)標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]《城市污水再生利用-城市雜用水水質(zhì)GB-T18920-2002》

[2]GB4914-2008《海洋石油勘探開(kāi)發(fā)污染物排放濃度限值》

[3]IMO、MEC159（55）的排放標(biāo)準(zhǔn)