徐瑞翔

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300459)

海上平臺的生活污水含有大量的有害物質(zhì)，如不經(jīng)過處理就直接排放入海，將會對海洋生物及漁業(yè)等造成嚴(yán)重影響。隨著國家對環(huán)境保護(hù)的越來越重視[1-2]，對海上平臺生活污水排放提出了更高的要求，必須經(jīng)過處理達(dá)標(biāo)后才允許排放。海上平臺常見的生活污水處理方法主要有物化法、生化法、電解法和膜生物反應(yīng)器法(MBR)等四種。

1 研究目的

本次研究希望能根據(jù)不同平臺的生活污水水質(zhì)特點和平臺人員住宿情況，選用不同工藝的生活污水處理裝置，對平臺生活污水處理進(jìn)行實地試驗，使處理后的污水完全滿足中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《海洋石油勘探開發(fā)污染物排放濃度限值》(GB4914-2008)的要求。

2 技術(shù)簡介

海上平臺常用的生活污水處理技術(shù)方法主要有物化法、生化法、電解法和膜生物反應(yīng)器法(MBR)[3-10]。

2.1 物化法

物理處理法就是利用物理的作用除去污水中的漂浮物、懸浮物和油污等，同時從廢水中回收有用物質(zhì)的一種簡單水處理方法。常用于水處理的物理法有重力分離、離心分離、過濾、蒸發(fā)結(jié)晶和物理調(diào)節(jié)等。

(1)傳統(tǒng)物化法

傳統(tǒng)物化法結(jié)合了物理和物理化學(xué)法，工作機(jī)理是將污水粉碎后加入消毒劑，消毒后的污水經(jīng)過分離，沉降后變?yōu)榍逅臀勰?，清水排放，污泥排走?/p>

(2)強(qiáng)化物化法

一種強(qiáng)化物化處理技術(shù)，工作機(jī)理是在廢水中投加絮凝劑、助凝劑等化學(xué)藥劑，使廢水中的膠體污染物和細(xì)微顆粒發(fā)生凝聚和絮凝作用，同時利用凈化設(shè)備本身的強(qiáng)化反應(yīng)機(jī)能(如添加濾料)，以提高污染物去除效率。

采用物化法可能存在的問題：

①COD基本無去除率，出水COD高，難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求；

②要有一定的空間儲存消毒劑，而消毒劑長時間儲存后其消毒能力會下降；

③沉降罐中定期產(chǎn)生的污泥惡化了操作環(huán)境；

④處理罐中的過濾網(wǎng)易堵塞，造成系統(tǒng)內(nèi)的水循環(huán)不暢。

物化法傳統(tǒng)工藝過于簡單，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代生活污水處理需要，尤其對更多的生活污水特征指標(biāo)沒有有效的去除率。

2.2 生化法

生化法是利用微生物來降解有機(jī)物處理污水的一種方法。參與污水處理的微生物中以細(xì)菌數(shù)量最多，污水中的有機(jī)物被細(xì)菌吸收，細(xì)菌通過自身的生命活動——氧化、還原、合成等過程，把一部分被吸收的有機(jī)物氧化成簡單的無機(jī)物，釋放出細(xì)菌生長活動需要的能量。另一部分有機(jī)物則被轉(zhuǎn)化成生物體必須的原生質(zhì)，使細(xì)胞逐漸長大、分裂、產(chǎn)生更多的細(xì)菌。

海上平臺選用的生化法裝置的處理流程是生活污水和廚房灰水直接進(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，沉淀后的污泥流入污泥柜，上清液則進(jìn)入生物膜柜做進(jìn)一步的生化處理，然后經(jīng)抽吸泵由紫外消毒器進(jìn)入清水柜，達(dá)到各項排放標(biāo)準(zhǔn)，由排放泵排出。

生化法裝置目前保養(yǎng)工作主要有：每日檢查粉碎泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的運行和通氣管的暢通情況，檢查消毒柜液位，定期放污泥。每周對消毒氯片進(jìn)行檢查，失效時要添加新氯片。每月進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)，對粉碎泵、風(fēng)機(jī)加油保養(yǎng)，三個月更換滑油。每月兩次對水質(zhì)取樣監(jiān)測化驗，以驗證生活污水處理流程及運行狀態(tài)正常。

生化法優(yōu)點是一次性投資較小，能耗及運行費用較低。缺點是污水量超負(fù)荷、操作不規(guī)范、維護(hù)不到位以及由此造成的設(shè)備內(nèi)部腐蝕嚴(yán)重、濾網(wǎng)堵塞、設(shè)備故障等，易受水量、pH、油污、潔廁劑、表面活性劑、溫度、鹽度等沖擊影響；容易產(chǎn)生污泥膨脹問題，排泥周期較短；采用次氯消毒，水中氯離子含量較高，影響水質(zhì)；軟性纖維填料的使用壽命的長短對生化效率產(chǎn)生重要影響，直接影響出水水質(zhì)；沒有膜組過濾，出水水質(zhì)不佳?？傊?，單純生化法老裝置出水COD難以穩(wěn)定達(dá)到排海要求，生活污水處理效果不穩(wěn)定。

2.3 電解法

電解法是通過化學(xué)過程對污水進(jìn)行氧化和消毒。其原理是將混有海水的生活污水，流經(jīng)特制的電解槽，電解槽由陰極和陽極組成多個電解室，在電解室中發(fā)生如下反應(yīng)：

直流電：Cl-+H2O→ClO-+H2

其中電解產(chǎn)生的ClO-是強(qiáng)氧化消毒劑，它在副產(chǎn)品氣體(H2)的攪拌下，充分與污水中的細(xì)菌混合接觸后，消滅其中的細(xì)菌。同時，污水中的有機(jī)物在陰陽兩極發(fā)生電化學(xué)氧化分解反應(yīng)(燃燒反應(yīng))，將有機(jī)物氧化分解。通常電解法處理裝置共分三個階段進(jìn)行處理：

階段(1)：通過電極板的處理，降低生化需氧量和糞大腸群菌群。

階段(2)：由一個電凝反應(yīng)器、一個氣液分離器(脫氣塔)和一個固液分離罐(沉淀器)組成。內(nèi)部的立管提供了較長的反應(yīng)時間便于固液、氣液的分離，通過注入聚凝劑加強(qiáng)有機(jī)物的凝聚，通過加入消泡劑便于氣液的分離。

階段(3)：第二次沉淀、澄清及濃縮。

電解法裝置主要由污水緩沖罐、粉碎泵、污水電解槽、溢流罐及氣體稀釋器等組成。其工作流程為：污水進(jìn)入緩沖罐，在液位控制系統(tǒng)的控制下啟動裝置，污水吸入粉碎泵，污物粉碎后與海水混合進(jìn)入電解槽，通過電解過程進(jìn)行氧化消毒。電解后的污水進(jìn)入溢流罐，在罐內(nèi)繼續(xù)與電解產(chǎn)生的ClO-進(jìn)行氧化消毒反應(yīng)，沉淀的污泥被抽回緩沖罐重新進(jìn)行處理，處理合格的液體排海。

海上某平臺選用電解法生活污水處理裝置，運行較為平穩(wěn)，化驗數(shù)據(jù)符合相關(guān)要求，取樣化驗數(shù)據(jù)詳見表1。

表1 化驗數(shù)據(jù)結(jié)果Table 1 Test result

電解法裝置的缺點：

目前， 海上平臺對電解法生活污水處理裝置基本上需要定期維護(hù)，平時根據(jù)實際使用情況不定期的進(jìn)行檢查維修。

維護(hù)保養(yǎng)的主要內(nèi)容：反洗和清理電極板、清洗濾網(wǎng)、測試電磁閥/液位開關(guān)、檢查泵狀態(tài)(含油位)等。

如果裝置出現(xiàn)了故障，還要進(jìn)行故障排查和維修。故障原因主要集中在以下六個方面：

(1)電極板上電壓高。主要原因是電極板老化、燒損或海水流量不足。

(2)泵輸出無排量。主要原因有三：①泵效率低或磨損嚴(yán)重；②管道堵塞；③泵被卡死。

(3)液位開關(guān)失靈。主要原因是：①液位開關(guān)結(jié)垢而無法翻轉(zhuǎn)；②開關(guān)粘死而無法返回。

(4)泵失靈。 主要原因有：機(jī)封損壞，漏液；軸承故障；泵刀片磨損。

(5)低電流。主要原因是可控硅損壞或信號觸發(fā)板損壞。

(6)海水壓力不穩(wěn)定。 主要原因是PCV腐蝕。

2.4 MBR法

近幾年來，隨著新材料更多的應(yīng)用到新生產(chǎn)技術(shù)中，膜技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，成為當(dāng)代國際上公認(rèn)的高新技術(shù)之一。一些水處理專家將膜分離技術(shù)引入到廢水生物處理技術(shù)研究，開發(fā)了一種新型的水處理系統(tǒng)，即膜生物反應(yīng)器(MBR)，它是膜單元與生物反應(yīng)器相結(jié)合的一個生化反應(yīng)系統(tǒng)。

圖1MBR技術(shù)組合

Fig.1 MBR Technical combination

通過在調(diào)研某平臺的具體需求，確定采用調(diào)節(jié)池+水解酸化池+MBR處理工藝的小試實驗。從整個動態(tài)連續(xù)試驗的效果來看，通過投加高效優(yōu)勢菌劑，處理后出水COD基本穩(wěn)定在200 mg/L左右，滿足《海洋石油勘探開發(fā)污染物排放濃度限值》(GB4914-2008)的排放標(biāo)準(zhǔn)。水解酸化池對COD去除率基本穩(wěn)定在55%左右，經(jīng)過MBR處理后對COD去除率基本穩(wěn)定在85%左右。

膜生物反應(yīng)器是生物處理與膜分離相結(jié)合而成的一種高效污水處理新工藝。與傳統(tǒng)的生物處理方法相比，具有生化效率高，抗負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)，出水水質(zhì)穩(wěn)定，占地面積小，排泥周期長，易實現(xiàn)自動控制等優(yōu)點。

MBR(膜生物反應(yīng)器)法是國際上新興并迅速發(fā)展的一項污水處理技術(shù)，在國外已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，但國內(nèi)由于研究起步晚，應(yīng)用還不是非常廣泛，但隨著更多的企業(yè)研究應(yīng)用，技術(shù)將會得到很快的推廣，希望該技術(shù)未來在污水處理領(lǐng)域可以得到更好的研究和應(yīng)用。

表2 實驗數(shù)據(jù)結(jié)果Table 2 Test results

3 結(jié) 語

海上平臺一直秉承“從保護(hù)中開發(fā)，從開發(fā)中保護(hù)”的理念，嚴(yán)格做好環(huán)境保護(hù)工作。海上平臺選用合適的污水處理方法，滿足污水排放標(biāo)準(zhǔn)要求，減小海上平臺人員生活產(chǎn)生的污染，有利于海洋環(huán)境保護(hù)。