郭紀(jì)強(qiáng)，王寶森，余合林

(中海石油(中國)有限公司天津分公司 天津 300452)

1 研究背景介紹

生活污水主要來源于生活區(qū)，包括灰水及黑水 2路污水。灰水主要包括食堂生活廢水、生活洗浴水、生活洗衣水(以上都是使用的生活淡水)，黑水為沖廁的污水。生活污水循環(huán)利用裝置是小型高效節(jié)能減排生活污水處理及循環(huán)利用裝置，其自動(dòng)化程度高，處理效率高，凈化程度好，污泥產(chǎn)生量少，能耗及管理費(fèi)低，操作維護(hù)方便。

海上石油平臺(tái)定員數(shù)量和生活習(xí)性具有固定性，其生活用水特征類似于居民區(qū)；流動(dòng)人員大于固定人員，其生活用水具有公共設(shè)施的特征，污水量波動(dòng)較大，早中晚排量較大；而且會(huì)出現(xiàn)某段時(shí)間(如夜間)無污水排放的情況。

2 設(shè)備功能及故障原因分析

生活區(qū)來的黑水流入初沉池，截留部分雜質(zhì)后，流入調(diào)節(jié)池與灰水混合，通過曝氣均質(zhì)衡量，由提升泵提升進(jìn)入水解酸化池(缺氧區(qū))間歇曝氣，然后進(jìn)入生物接觸氧化池(好氧區(qū))連續(xù)曝氣。好氧區(qū)末端為膜分離區(qū)(簡稱膜區(qū))，間歇式的曝氣裝置定時(shí)吹掃抖動(dòng)膜片，緩解膜絲周邊的污泥累積；污水由自吸泵經(jīng)膜分離組件的高效截留分離后，進(jìn)入產(chǎn)水池備用[1]，流程如圖1所示。

圖1 污水處理流程示意圖 Fig.1 Schematic diagram of sewage treatment process

膜生物反應(yīng)器是膜分離技術(shù)與生物技術(shù)相結(jié)合的一種新型高效的污水生化處理系統(tǒng)，其工作原理如圖2所示。首先通過活性污泥去除水中可生物降解的有機(jī)污染物，然后利用膜分離組件的高效截留性能，在緊湊的空間內(nèi)同時(shí)實(shí)現(xiàn)微生物對污染物質(zhì)的降解和超濾膜對污染物質(zhì)的分離，把大分子顆粒和活性污泥截留在生物處理池中，延長一時(shí)難于降解的大分子有機(jī)物在反應(yīng)器中的停留時(shí)間，使之得到最大限度的分解。膜絲的孔徑在0.1μm左右，產(chǎn)水懸浮物和濁度近于0，幾乎不含懸浮物和細(xì)菌。

圖2 生物膜示意圖 Fig.2 Schematic diagram of biofilm

生活污水裝置膜池原設(shè)計(jì)配備磁浮子液位開關(guān)，磁浮子浸入到膜池液中，當(dāng)液位高時(shí)，磁浮子向上移動(dòng)，到達(dá)位置后，液位開關(guān)輸出閉點(diǎn)，用來控制產(chǎn)水泵運(yùn)行將膜池液通過MBR膜輸送到產(chǎn)水池。液位開關(guān)原理如圖3所示。

圖3 液位開關(guān)原理示意圖 Fig.3 Schematic diagram of level switch principle

生活污水裝置自投入使用以來，多次發(fā)生膜池冒灌及產(chǎn)生池供沖廁水不足等現(xiàn)象，經(jīng)過對故障現(xiàn)象仔細(xì)排查，最終判定為膜池磁浮子液位開關(guān)卡滯造成，無法指示膜池液位，沒有得到膜池高液位信號(hào)輸出造成產(chǎn)水泵無法正常啟動(dòng)；如果膜池得不到好氧池來液的循環(huán)供應(yīng)，造成膜池菌種濃度升高，產(chǎn)生高強(qiáng)度液泡(污泥膨脹)，隨著液泡的增壓就會(huì)溢出膜池，造成污水沿膜池頂部觀察孔處外溢流到工作甲板；此時(shí)由于得不到膜池的來液供應(yīng)就會(huì)造成沖廁水不足，沖廁泵低頻率運(yùn)轉(zhuǎn)無法滿足使用要求。

改造后的膜池磁浮子液位開關(guān)是由同一根不銹鋼管內(nèi)的磁吸開關(guān)和中心帶孔的磁力浮球套在不銹鋼管上組成，如圖4～6所示。

圖4 浮子示意圖 Fig.4 Schematic diagram of float

圖5 液位計(jì) Fig.5 Level gauge

依靠液位的高低輸出信號(hào)啟停產(chǎn)水泵。由于膜池在生化處理過程中會(huì)產(chǎn)生黏稠的糊狀物質(zhì)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)附著在磁浮子液位開關(guān)的不銹鋼管和不銹鋼磁力浮球中心孔內(nèi)，導(dǎo)致浮球上下受阻無法正常工作，高液位時(shí)產(chǎn)水泵得不到高液位信號(hào)不能啟泵向產(chǎn)水池供液，導(dǎo)致生活污水裝置自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)故障。

圖6 產(chǎn)水泵控制圖 Fig.6 Control chart of production water pump

3 解決方案

維修人員本著因地制宜、自主解決、修舊利廢、降本增效的原則，決定對下沉式液位開關(guān)進(jìn)行改造。將下沉式液位開關(guān)改造成上浮式液位開關(guān)，將液位開關(guān)整體移至膜池頂部，安裝支架固定，將磁力浮球打孔用儀表管按照原有尺寸固定，儀表管下端焊接具有一定重量的短管，改造后自制浮球通過連桿控制磁力浮子上下移動(dòng)來指示液位高低，從而通過控制啟停產(chǎn)水泵來控制膜池液位[2]。在實(shí)際使用時(shí)，一旦膜池液位波動(dòng)較大或者膜池活性污泥膨脹時(shí)膜池液位頻繁變化，會(huì)造成產(chǎn)水泵頻繁啟動(dòng)[3]，為避免電機(jī)頻繁啟動(dòng)，增加一延時(shí)繼電器，當(dāng)磁浮子液位開關(guān)顯示低液位時(shí)，延時(shí)繼電器動(dòng)作，延時(shí)1min后，控制產(chǎn)水泵 停泵。

由于該項(xiàng)改造結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，改造材料現(xiàn)場即可提供，無需另行采辦，成本低、安全性高，在海上生活污水裝置中具有很高的推廣價(jià)值。因改造后加入延時(shí)繼電器，解決了進(jìn)水高峰時(shí)及膜池菌群異常情況下造成產(chǎn)水泵頻繁啟停的問題，延長了產(chǎn)水泵電機(jī)使用壽命；磁浮子液位開關(guān)改為上提式后，也方便后期維護(hù)檢修，從而降低了檢修強(qiáng)度，提高了工作效率。

自2018年改造完畢后，至今已使用2年多，液位開關(guān)未發(fā)生過卡澀，未因膜池高液位發(fā)生冒灌造成污水污染環(huán)境，產(chǎn)水泵電機(jī)使用良好，未更換過。

材料：0.25in(6.35mm)儀表管一根(2m)、延 時(shí)繼電器一個(gè)，共計(jì)200元。工時(shí)：5人×2h，共計(jì)75元。合計(jì)費(fèi)用275元。

效果：

①減少壞境污染風(fēng)險(xiǎn)；

②減少產(chǎn)水泵故障維修頻次(6000元/年)；

③減少浮子故障維修頻次(3000元/年)。

該項(xiàng)目共計(jì)節(jié)約9000元/年，具有可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，值得推廣應(yīng)用。

4 生活污水裝置的維保及使用要求

4.1 日常巡檢要求

①檢查控制屏有無報(bào)警，檢查各池體液位、溫度、壓力、流量等參數(shù)，每天2次。

②檢查機(jī)械設(shè)備、閥門運(yùn)行情況，有無異常聲音，每天2次。

③檢查隔油池浮油情況，每天1次。

④檢查好氧池及膜池污泥情況，測定30min沉降比(15%～30%為正常)，1次/2～3d。

⑤檢查加藥箱液位情況，每周1次，藥液一般1～2月補(bǔ)充1次。

⑥檢查更換袋式過濾器濾袋，1～1.5月更換 1次。

⑦檢查清理潛水泵，每月1次，清理更換鼓風(fēng)機(jī)濾清器，每季1次。

4.2 對菌種產(chǎn)生影響的外界環(huán)境因素

4.2.1 水溫

菌種的生理活動(dòng)與其周圍的溫度密切相關(guān)，其最適宜、生命力最旺盛的溫度是20～30℃。如水溫高于35℃或低于1℃就會(huì)對菌種產(chǎn)生很大的影響，而高于45℃或低于5℃時(shí)氧化速率可能會(huì)降到最低限度甚至停止。

4.2.2 pH

菌種最適宜的pH范圍是6.5～8.5。pH低于6.5時(shí)，有利于真菌的生長繁殖，開始與細(xì)菌競爭；降低到4.5時(shí)，真菌將完全占優(yōu)勢，嚴(yán)重影響沉淀分離；pH超過8.5時(shí)，代謝速度將受到阻礙。

4.2.3 營養(yǎng)物質(zhì)

為活性污泥的培養(yǎng)創(chuàng)造良好的營養(yǎng)條件，必須使廢水中菌種的基本元素C、N、P達(dá)到相應(yīng)的濃度值，并保持一定的平衡關(guān)系，按BOD5∶N∶P＝100∶5∶1的比例補(bǔ)充氮源、含磷無機(jī)鹽。水、碳源、氮源、無機(jī)鹽及生長因素為微生物生長的條件。

4.2.4 溶解氧

溶解于水中的氧通稱為溶解氧。菌種在接觸氧化池內(nèi)吸收溶解氧，使廢水中的有機(jī)污染物得以分解和氧化。廢水中的溶解氧不足時(shí)，新陳代謝能力降低，生化效果會(huì)顯著下降，甚至?xí)l(fā)生腐化厭氣現(xiàn)象。但溶解氧也不是越高越好，過高的溶解氧會(huì)引起廢水中的有機(jī)物消耗過快，導(dǎo)致營養(yǎng)缺乏、污泥老化。溶解氧在2～4mg/L為宜。

4.3 注意事項(xiàng)

①循環(huán)利用裝置處理能力有限，不適用于“長流水”的沖廁方式，需安裝節(jié)水式的沖洗裝置。

②不要使用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿清洗廁所、食堂及洗衣房。藥品會(huì)殺死污水處理裝置內(nèi)的微生物，失去凈化能力，產(chǎn)生有毒的氣體及惡臭，故應(yīng)使用對微生物無害的洗凈劑。

③不要向食堂下水道及廁所便槽內(nèi)扔固體物質(zhì)，會(huì)堵塞設(shè)備、管道及水泵。

④污水處理裝置停止運(yùn)行后，手動(dòng)保持氣泵間斷運(yùn)行。停止供氣會(huì)使污水處理裝置內(nèi)的微生物死亡，凈化能力喪失，產(chǎn)生有毒氣體及惡臭。

⑤污水處理裝置內(nèi)面進(jìn)行瀝青船底漆涂裝，不要靠近任何火源，裝膜面如有破損將產(chǎn)生腐蝕口，導(dǎo)致殼體腐蝕溢漏。

⑥海上天氣惡劣，須時(shí)常檢查空氣管和排氣管是否因污水及結(jié)露而導(dǎo)致堵塞?！?/p>