邵天澤，張 敏

（中海油節(jié)能環(huán)保服務(wù)有限公司，天津 300450）

海外油田開發(fā)期間，為了便于油田開發(fā)，首先需要建立大量的長期生活營地設(shè)施和鉆井隊的流動鉆井營地。在運維過程中，生活營地會產(chǎn)生大量的生活污水，按照中國、美國、歐盟以及世界銀行組織的環(huán)保規(guī)范，生活污水需要處理達(dá)到相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)后才能排放。

1 目前海外遠(yuǎn)郊營地生活污水處理設(shè)備存在的問題

通過對海外現(xiàn)場實地調(diào)研，筆者發(fā)現(xiàn)，目前的生活污水處理設(shè)施在建造和使用過程中存在以下需要解決的突出問題。一是海外油田遠(yuǎn)郊營地一般位于落后國家的偏遠(yuǎn)地區(qū)，因此生活污水處理設(shè)備需要具備布局合理、模塊成撬、體積較小和便于運輸?shù)奶攸c；二是接種法的活性污泥難以找到，導(dǎo)致調(diào)試周期較長；三是主要服務(wù)于油田鉆井隊，其具有明顯的特殊性。

海外遠(yuǎn)郊營地生活污水處理設(shè)備的特殊之處主要表現(xiàn)為：（1）鉆井隊在一個井場完成任務(wù)后需要轉(zhuǎn)移至另一個井場，其轉(zhuǎn)移較為頻繁，需要考慮在轉(zhuǎn)移過程中設(shè)備斷水、斷電的情況；（2）每天各個時段產(chǎn)生生活污水的水質(zhì)、水量不同，晚間18:00-21:00時段產(chǎn)生污水量為每天污水總量的70%左右，對生化系統(tǒng)造成水力負(fù)荷以及有機(jī)負(fù)荷沖擊，需要考慮增加調(diào)節(jié)池來調(diào)節(jié)水質(zhì)水量；（3）鉆井隊沒有專業(yè)的環(huán)保設(shè)施運行人員，需要設(shè)備安裝、拆卸和維修方便，并且保證污水處理設(shè)備能夠24 h自動運行；（4）處理設(shè)備在野外露天放置，應(yīng)考慮設(shè)備防雨、防銹以及溫度等條件對處理工藝的影響[1-3]。

因此，需要開發(fā)一種便于運輸、安裝簡便、運行穩(wěn)定、操作簡單并能適應(yīng)海外鉆井營地特點的新型生活污水處理裝置。中海油能源發(fā)展股份有限公司安全環(huán)保分公司作為中海油內(nèi)部專業(yè)的環(huán)保公司自2012年起開始進(jìn)行海外遠(yuǎn)郊營地這一特殊應(yīng)用場合生活污水處理設(shè)備的研究和實踐工作。

2 海外遠(yuǎn)郊營地生活污水處理技術(shù)研究

2.1 生活污水處理主體工藝比選

目前，比較流行的生活污水處理裝置所采用的工藝主要有物化法、生化法（活性污泥法、生物膜法和膜生物反應(yīng)器法）、電解法等。其中，大型的城市市政污水處理廠主要采用生化法工藝，電解法主要在部分船舶及海上設(shè)施中使用。從整體的應(yīng)用效果來看，生化法是目前生活污水處理效果較好、較經(jīng)濟(jì)的工藝技術(shù)。通過分析各種工藝優(yōu)缺點，結(jié)合國內(nèi)應(yīng)用實例，筆者確定MBR工藝是一種較好的選擇。

MBR分為分置式MBR和一體式MBR。分置式MBR指膜組件與反應(yīng)器分離，反應(yīng)器中的污泥混合液由離心泵打入膜組件，通過正壓使清水透過膜作為出水，活性污泥、懸浮物等則被膜截留，并回流到反應(yīng)器內(nèi)。由于污泥混合液為錯流運行，污染較少，但活性污泥在高剪切力下容易受到破壞，污泥活性降低，生化處理效率下降。

一體式MBR反應(yīng)器的膜組件置于生物反應(yīng)器內(nèi)，通過抽吸泵抽吸使膜內(nèi)形成負(fù)壓將清水通過膜作為出水，而活性污泥、懸浮物等則被膜截留在生物反應(yīng)器內(nèi)。一體式MBR在膜組件下方設(shè)置曝氣裝置，利用曝氣時氣泡帶動污泥混合液對膜表面進(jìn)行沖刷，降低膜組件污染，但由于負(fù)壓出水，膜通量要低于分置式MBR[4]。海外項目現(xiàn)場無法獲取活性污泥進(jìn)行接種，因此活性污泥的培養(yǎng)是需要重點考慮的方面，同時考慮到設(shè)備整體能耗，筆者確定采用一體式MBR工藝。

2.2 設(shè)備的模塊化、一體化

一體化MBR生活污水處理裝置包括集水系統(tǒng)、生化反應(yīng)系統(tǒng)、污泥回流系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、膜組件、MBR膜氣沖刷系統(tǒng)、抽吸泵以及化學(xué)藥劑清洗系統(tǒng)等[5]。

由于厭氧、好氧、MBR膜系統(tǒng)、自吸系統(tǒng)、反洗系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)和污泥回流系統(tǒng)等功能連續(xù)，因此將幾個功能模塊設(shè)計在一個撬塊之上。結(jié)合工程實例，當(dāng)污水處理量較小時，可將整個撬塊安裝于標(biāo)準(zhǔn)集裝箱。當(dāng)污水處理量較大時，可將污水處理設(shè)備撬塊設(shè)計為集裝箱式，箱體即作為各個系統(tǒng)的一部分。

在進(jìn)行設(shè)備內(nèi)部流程管線配管時，既要考慮到設(shè)備的模塊化、一體化和體積小型化的要求，同時為避免產(chǎn)生管線堵塞、自吸泵汽蝕等情況，應(yīng)減少管路路徑長度和彎頭數(shù)量[6]。

2.3 設(shè)備的安裝調(diào)試

2.3.1 設(shè)備的現(xiàn)場安裝

生活污水處理設(shè)施為一體化、模塊化撬裝設(shè)備，尺寸按照標(biāo)準(zhǔn)化集裝箱設(shè)計，便于車輛運輸。運輸至新的井場營地后，在井場堅硬地面鋪設(shè)0.1 m砂石墊層壓實即可作為基礎(chǔ)；集水系統(tǒng)通過液位差來收集生活污水，因此集水模塊地埋設(shè)置，底層鋪設(shè)0.2 m砂石墊層；各營房污水管線與集水系統(tǒng)、污水處理設(shè)施各模塊之間采用帶快速接頭的鋼絲軟管連接，方便拆裝。

生活污水處理設(shè)施用電電壓為380 V，通過動力電纜接至設(shè)備總配電柜，總配電柜與各模塊之間用帶有防水防爆工業(yè)快速插頭的電纜連接供電。

待設(shè)備各模塊安裝完畢以及通水、通電后進(jìn)行單機(jī)試車和清水聯(lián)調(diào)，上述工作完成后開始進(jìn)行生化調(diào)試。

2.3.2 生化調(diào)試

生化調(diào)試即污泥的培養(yǎng)，分為污泥接種法和自行培養(yǎng)污泥法，由于遠(yuǎn)郊營地?zé)o法獲取接種用活性污泥，只能自行培養(yǎng)。活性污泥自行培養(yǎng)分為三個階段。

（1）悶曝階段。在生化模塊中加入適量的水塘淤泥、人類或動物糞便，然后加入生活污水至反應(yīng)器最高水位，開啟曝氣進(jìn)行悶曝，時間約3 d，其間測定反應(yīng)器中污水的pH值、化學(xué)需氧量（COD）、總氮（TN），通過添加藥劑來調(diào)節(jié)污水水質(zhì)。

（2）間歇進(jìn)水階段。悶曝3 d后開始間歇進(jìn)水，每次進(jìn)水量為反應(yīng)器體積的1/3，進(jìn)水曝氣8 h、排水循環(huán)進(jìn)行，10 d后有大量的活性污泥產(chǎn)生。

（3）連續(xù)進(jìn)水階段。間歇進(jìn)水10 d后開始連續(xù)進(jìn)水，進(jìn)水量從設(shè)計值的50%逐漸提升至80%，最終運行工藝參數(shù)為：SV30值在40%～60%，溶解氧濃度在3～4 mg/L，污泥回流比在300%左右[1]。

3 設(shè)備的應(yīng)用情況

經(jīng)過方案工藝設(shè)計、設(shè)備選型、生產(chǎn)制造、現(xiàn)場安裝、生化調(diào)試合格以及三個月現(xiàn)場試運行后，試運行期間出水水質(zhì)符合美國公共設(shè)施二級處理標(biāo)準(zhǔn)、歐盟城鎮(zhèn)污水處理指令以及日本生活環(huán)境項目排放標(biāo)準(zhǔn)，具體指標(biāo)有五日生化需氧量（BOD5）、總懸浮物（TSS）、COD、pH、TN和總磷（TP），數(shù)值如表 1所示[7]。

表1 設(shè)備出水水質(zhì)對標(biāo)

當(dāng)井隊轉(zhuǎn)移，生活污水處理設(shè)備需要搬遷至新的井場時，若在3 d內(nèi)轉(zhuǎn)移完成，可排空生化處理模塊中活性污泥，保留膜系統(tǒng)中的活性污泥，作為下一次啟動種泥；若轉(zhuǎn)移時間超過3 d，則需要將膜系統(tǒng)中的活性污泥全部排空并進(jìn)行清洗，最后將膜系統(tǒng)內(nèi)充滿2%丙酸作為保護(hù)液。

4 結(jié)語

海外遠(yuǎn)郊營地生活污水處理設(shè)備由于應(yīng)用場合的特殊性需要具備便于運輸、安裝簡便、運行穩(wěn)定和操作簡單的特性。MBR工藝作為一種成熟的污水處理工藝通過一些特殊的設(shè)計能夠滿足海外遠(yuǎn)郊營地場合的應(yīng)用要求。運行結(jié)果表明，出水水質(zhì)符合美國公共設(shè)施二級處理標(biāo)準(zhǔn)、歐盟城鎮(zhèn)污水處理指令以及日本生活環(huán)境項目排放標(biāo)準(zhǔn)。