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        某海上油氣田生活污水處理裝置優(yōu)化實(shí)踐

        2018-10-16 06:01:48
        天津化工 2018年5期
        關(guān)鍵詞:生活

        (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(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(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題在一定條件下運(yùn)行時(shí)排水指標(biāo)值超標(biāo)問題時(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(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(yùn)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(shí)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(shí)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(gè)膜組件的視鏡,使2個(gè)膜組件供氣均勻,正常運(yùn)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(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(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(yàn)。

        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(gè)檢查風(fēng)機(jī)、抽吸泵、排放泵、循環(huán)泵,點(diǎn)動及連續(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(shí),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(shí)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(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開啟至全開狀態(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

        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(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(shí)段水力停留時(shí)間變短問題整改

        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(shí)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(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(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,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(shí)段水力停留時(shí)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(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,而流入污水柜儲存,待低峰時(shí)再轉(zhuǎn)運(yùn)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(yàn)

        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(yùn)行。由于南海奮進(jìn)號船體配載時(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,經(jīng)過了2a多的現(xiàn)場使用,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)整改過的生活污水處理裝置在運(yùn)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(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(shí)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(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。

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