某海上油氣田生活污水處理裝置優(yōu)化實(shí)踐

（中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司，廣東湛江524000）

1 引言

海上采油平臺(tái)的生活污水主要來(lái)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(guò)處理就直接排海，將會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境造成不良影響。

國(guó)家2008年新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)頒布，對(duì)海上采油平臺(tái)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(kāi)采開(kāi)發(fā)裝置浮式儲(chǔ)油裝置FPSO和有人居住采油平臺(tái)?！秶?guó)內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)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(qǐng)發(fā)給《防止生活污水污染證書(shū)》的船舶、固定式采油平臺(tái)裝置。

海上油氣田作為持有《防污證書(shū)》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(jì)的缺陷、工藝流程錯(cuò)誤、人為操作不當(dāng)及重視程度不夠等方面問(wèn)題在一定條件下運(yùn)行時(shí)排水指標(biāo)值超標(biāo)問(wèn)題時(shí)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(gè)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(gè)/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(jí)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(duì)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(guò)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(jí)生化柜進(jìn)行進(jìn)一步的生化處理，然后通過(guò)循環(huán)泵打入膜組件，在抽吸泵的作用下，透過(guò)膜組件的清水經(jīng)紫外消毒器進(jìn)入清水柜，達(dá)到各項(xiàng)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(jí)生化柜中，二級(jí)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(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題

3.1 活性污泥的菌種培養(yǎng)活性對(duì)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(shí)段污水內(nèi)的有機(jī)物總量增加，污水在一級(jí)生化柜水力停留時(shí)間變短導(dǎo)致二級(jí)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(wú)水封彎，生化柜內(nèi)臭氣返流。

3.6 膜組件曝氣攪拌，通過(guò)觀察每個(gè)膜組件的視鏡，使2個(gè)膜組件供氣均勻，正常運(yùn)行過(guò)程中，經(jīng)常性出現(xiàn)膜組件淤堵嚴(yán)重的問(wèn)題。

3.7 污水裝置系統(tǒng)處理水量及灰水處理模塊問(wèn)題

3.7.1 從流程圖上看，裝置處理全部生活污水，未有單獨(dú)的灰水處理模塊。

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

3.7.3 結(jié)合設(shè)計(jì)資料及流程圖，生化處理柜（一級(jí)柜、二級(jí)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(wèn)題

3.8.1 二號(hào)柜低液位計(jì)在調(diào)試時(shí)循環(huán)泵未停泵，可能存在低液位計(jì)不動(dòng)作或液量大的問(wèn)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(guò)現(xiàn)有處理系統(tǒng)處理負(fù)荷，沖廁海水長(zhǎng)流水問(wèn)題需要解決。

3.8.5 現(xiàn)有裝置沒(méi)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(wèn)題治理

對(duì)于菌種培養(yǎng)活性對(duì)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(wèn)題，油田在單機(jī)聯(lián)機(jī)試車(chē)、活性污泥培菌、裝置排泥方面總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

4.1.1 單機(jī)、聯(lián)機(jī)開(kāi)車(chē)減少對(duì)活性污泥的損壞

裝置內(nèi)加入部分清水，接通電源,逐個(gè)檢查風(fēng)機(jī)、抽吸泵、排放泵、循環(huán)泵，點(diǎn)動(dòng)及連續(xù)運(yùn)行，檢查機(jī)泵設(shè)備運(yùn)行是否正常、轉(zhuǎn)向是否正確。電控箱投入自動(dòng)運(yùn)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(mén)打開(kāi)，引灰水入處理裝置清水柜，排放泵通過(guò)液位控制，自控操作。

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

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

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

封閉一、二級(jí)柜蓋板，系統(tǒng)投入首次培菌過(guò)程。

首次培菌過(guò)程一般需要5～10d，后續(xù)培菌過(guò)程只需2～3 d。培菌時(shí)每日對(duì)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(yíng)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(shí)，系統(tǒng)可以投入連續(xù)運(yùn)行，使用淡水沖廁的裝置可以直接投入滿負(fù)荷運(yùn)行。使用海水沖廁的裝置，需要逐步將黑水閥門(mén)開(kāi)啟至全開(kāi)狀態(tài)，一般需要10 d左右時(shí)間。

4.1.3 裝置排泥

裝置一般運(yùn)行7 d左右（平臺(tái)人數(shù)較多時(shí)應(yīng)增加排泥頻率）應(yīng)進(jìn)行一次排泥，排泥時(shí)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(mén)

b.打開(kāi)一級(jí)柜和一級(jí)污泥柜排放閥門(mén)。正常排泥操作，只需要排除一級(jí)柜污泥。

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

d.將電氣控制箱面板上排放泵功能開(kāi)關(guān)置于“排水”。

e.關(guān)閉一級(jí)柜和一級(jí)污泥柜排放閥門(mén)。

f.打開(kāi)清水柜排放閥門(mén)。

4.2 污水產(chǎn)生高峰時(shí)段水力停留時(shí)間變短問(wèn)題整改

4.2.1 沉淀柜溢流管匯設(shè)計(jì)缺陷

沉淀柜溢流管匯設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致一級(jí)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(guò)修改溢流至裝置外部的管路至污水收集艙沉淀，見(jiàn)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(huì)導(dǎo)致一級(jí)生化柜液位上升較快，需擴(kuò)大一級(jí)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(shí)間

降低溢流至二級(jí)生化柜的溢流管（降低50mm），導(dǎo)致二級(jí)生化柜水量增多，二級(jí)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(jiàn)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(shí)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(jí)沉淀柜對(duì)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(gè)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(jì)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(gè)膜組件需要次氯酸鈉原液：V=2L。

在正常運(yùn)行的條件下，如抽吸管路負(fù)壓上升，清洗無(wú)效時(shí)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(mén)，卸下上封頭，然后將筒體卸下，松開(kāi)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(kāi)相應(yīng)閥門(mén)。

4.5 污水高峰時(shí)段水力停留時(shí)間變短問(wèn)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(guó)船級(jí)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(tái)使用的該設(shè)備使用WGM-420的膜組件2個(gè)，每個(gè)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(shí)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(shí)再進(jìn)入裝置處理，見(jiàn)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(shí)沉淀柜污水直接溢流出裝置，見(jiàn)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(shí)，污水直接進(jìn)入裝置處理；當(dāng)流量大于1.5 m3/h時(shí)，超出的水量將不得進(jìn)入裝置，而流入污水柜儲(chǔ)存，待低峰時(shí)再轉(zhuǎn)運(yùn)至生活污水處理裝置處理，見(jiàn)圖6。

圖6

4.6 生活污水處理裝置連續(xù)取樣化驗(yàn)

連續(xù)對(duì)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(yùn)行。由于南海奮進(jìn)號(hào)船體配載時(shí)，特別是船體重載時(shí)，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(wèn)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(dú)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(shí)踐成效

對(duì)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(shí)測(cè)，經(jīng)過(guò)了2a多的現(xiàn)場(chǎng)使用，裝置運(yùn)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(guò)的生活污水處理裝置在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)污水排放不達(dá)標(biāo)等嚴(yán)重環(huán)保問(wèn)題，裝置最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間已經(jīng)有2年3個(gè)月，從運(yùn)行效果和調(diào)試培菌維護(hù)方面的經(jīng)驗(yàn)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(huì)效益

某油氣田實(shí)成功實(shí)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(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)并找出解決問(wèn)題的應(yīng)對(duì)措施并且成功實(shí)施，相信隨著環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng)及生活污水對(duì)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(tái)還是切實(shí)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。