油田生活廢水處理集成技術(shù)研究應用

楊 勇，方玉峰

（中國石油長慶油田分公司第十采油廠，甘肅慶陽 745100）

長慶油田第十采油廠生產(chǎn)區(qū)域主要分布在甘肅省華池縣，屬隴東黃土高原殘塬丘陵溝壑區(qū)，境內(nèi)地形復雜，西北至東南部為橋山山脈，子午嶺貫穿縣東部，西北至西南為橫嶺山脈，華池縣整體生態(tài)植被稀少，生態(tài)恢復能力弱，水資源缺乏。隨著我國新的環(huán)保法的頒布實施，國家對生態(tài)文明建設新要求，廣大民眾對飲用水和空氣質(zhì)量等生態(tài)環(huán)保廣泛關注，為油田開發(fā)提出了更高的要求，油田環(huán)境保護形勢日益嚴峻，油田生產(chǎn)中有關環(huán)境保護問題成為企業(yè)發(fā)展中一項首要解決的問題。

1 油田生活污水處理現(xiàn)狀

本廠各集中生活點每天約產(chǎn)生生活廢水30 m3，年產(chǎn)生活廢水萬余方，生活污水水質(zhì)復雜，污水中含有大量細菌、病毒、寄生蟲卵和有毒有害物質(zhì)，沒有有效處置工藝，給企業(yè)日常生產(chǎn)生活帶來很大的困難。且本廠生產(chǎn)區(qū)域地處黃河流域，地方環(huán)境保護部門及水利部門對排放水質(zhì)要求較高，常規(guī)生化加過濾的工藝出水無法穩(wěn)定達到標準要求：

（1）生活污水主要為沖廁、盥洗、廚房用水，傳統(tǒng)處理方式難以達到國家排放標準，肥效差，處理后水質(zhì)臭味大，污染空氣，農(nóng)民不愿意使用。

（2）傳統(tǒng)處理工藝處置后生活污水水質(zhì)不能滿足站庫注水水質(zhì)標準要求，且需專人看護，處理成本大，污水無法處置排放。

（3）傳統(tǒng)處理工藝處理后因水質(zhì)太差，無法有效利用，為減少用水量改造旱廁，洗澡定時使用，員工不滿意，已列入集團公司民生工程需解決重大問題。

2 生活廢水處理技術(shù)研究

本廠立足生產(chǎn)實際狀況，結(jié)合國內(nèi)污水處理工藝現(xiàn)狀，利用微生物膜處理技術(shù)，2010 年至2014 年在生產(chǎn)運現(xiàn)場進行了試驗、研究、改進和應用。

2.1 傳統(tǒng)技術(shù)研究

油田傳統(tǒng)生活污水處理技術(shù)主要為修建化糞池，在各生活保障點分別設置地埋式生活污水處理裝置1套，處理能力1 m3/h，總?cè)莘e30 m3，污水處理工藝：化糞池出水進調(diào)節(jié)池后經(jīng)提升泵進入接觸氧化池，經(jīng)兩級生化處理后，進沉淀池沉淀，沉淀后排入清水池，經(jīng)處理后的生活污水主要用于場站及井場綠化、灌溉，但傳統(tǒng)處置工藝存在諸多問題，經(jīng)處理后的生活污水水質(zhì)差，臭味大，且處理成本高，需專人管護，每天需罐車拉運至各卸水臺和采出水回注系統(tǒng)處理，由于泥沙量大，易造成各儲罐油泥沉積，清罐頻率高，與油泥混合形成危險廢物，增加油泥轉(zhuǎn)移處置費用。傳統(tǒng)工藝流程圖（見圖1），污水處理設施的剖面圖（見圖2）。

2.2 技術(shù)對策

2.2.1 生活廢水處理集成撬研究試驗 為了有效解決生活廢水處置難的問題，根據(jù)生活污水有機質(zhì)量大、雜質(zhì)多的特點，本廠經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)研，采用目前應用較為成熟的生物膜反應技術(shù)，結(jié)合國內(nèi)撬裝裝置特點，研制開發(fā)了一套撬裝生活污水處理裝置，在喬河作業(yè)區(qū)生活基地現(xiàn)場進行了一年試驗，通過使用觀察，從效果上看，設備運行基本正常，污水處理后的水質(zhì)能達到預期目標，冬季效果較差，原因是冬季氣溫較低，膜生物反應器的生物菌受氣溫影響，不活躍，繁殖慢，無法正常運行。由于系統(tǒng)較為龐大，占地面積約120 m2，需專人全天管護。

圖2 生活污水處理設施剖面圖

圖3 浸沒式膜生物反應器（MBR）

2.2.2 PBMBR 平板膜膜生物反應器技術(shù)應用 針對第一代生活污水處理系統(tǒng)現(xiàn)場試驗存在問題，2011年，本廠研制開發(fā)了一套第二代撬裝生活污水處理裝置，利用目前處理效率更好的PBMBR 平板膜膜技術(shù)，將各個環(huán)節(jié)裝置進行了簡化，減少了裝置部件體積，提高了微生物生活活性，生活污水處置效率大大提高，并增加供熱系統(tǒng)，確保冬季能夠高效正常運行，處理量可達到2.5 m3/h，經(jīng)喬河作業(yè)區(qū)現(xiàn)場試驗后，能夠有效滿足油田實際生產(chǎn)生活（見圖3）。

2.3 基本原理

利用膜組件進行的固液分離過程取代了傳統(tǒng)的沉降過程，能有效去除固體懸浮物顆粒和有機顆粒。與傳統(tǒng)工藝相比，PBMBR 平板膜工藝可以使活性污泥具有很高的MLSS 值，延長其在反應器中的停留時間，提高氮的去除率和有機物的降解，同時極大地減少了污水處理過程中的污泥量。

2.4 PBMBR 膜生物反應器特點

膜生物反應器（Membrane Biological Reactor，MBR）是一種將高效膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)活性污泥法相結(jié)合的新型高效污水處理工藝，它具有獨特結(jié)構(gòu)的浸沒式膜組件置于曝氣池中，經(jīng)過好氧曝氣和生物處理后的水，由泵通過濾膜過濾后抽出，與傳統(tǒng)污水處理方法具有很大區(qū)別：（1）取代了傳統(tǒng)生化工藝中二沉池和三級處理工藝，設備高度集成，占地面積小，操作簡單，自動化程度高、日常無需維護和清洗。（2）由于膜的存在大大提高了系統(tǒng)固液分離的能力，從而使系統(tǒng)出水水質(zhì)和容積負荷都得到大幅度提高，曝氣池中微生物停留時間長，可以大大提高難降解有機物的去除率，處理水質(zhì)優(yōu)良、出水穩(wěn)定、SS（固體懸浮物濃度）＜3 mg/L，同時可截留水中的細菌和大腸桿菌，處理效果好，可達到雜用水標準。（3）由于膜的過濾作用，微生物被完全截留在生物反應器中，實現(xiàn)了水力停留時間與活性污泥泥齡的徹底分離，消除了傳統(tǒng)活性污泥法中污泥膨脹問題。（4）膜生物反應器對污染物去除效率高、硝化能力強、出水水質(zhì)穩(wěn)定、剩余污泥產(chǎn)量低，可以在高容積負荷、低污泥負荷、長泥齡條件下運行，產(chǎn)生剩余污泥量極少，從而降低了污泥處理設施的費用。（5）在膜的選用上，采用國內(nèi)領先平板膜技術(shù)，平板膜技術(shù)的應用，能保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定、安全運行，膜組件的壽命達到5～8 年。（6）設備設計嚴格按照《工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準》、《建筑設計防火規(guī)范》等相關標準，所有設備在設計時首先選用低噪聲設備，并根據(jù)需要設置減震、消音設施，確保噪聲在75 dB 以下，保證職工在勞動過程中的安全與健康。

2.5 PBMBR 膜生物反應器水質(zhì)處理情況

撬裝生活污水處理裝置污水處理技術(shù)參數(shù)（見表1），污水經(jīng)處理后可達到《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》（GB/T 18920-2002）中的“城市綠化水”水質(zhì)標準，可作為站場綠化用水。通過采取以上措施，各站場生活污水均不外排，對地表水環(huán)境影響較小。

表1 污水處理前后水質(zhì)及處理效率

2.6 規(guī)范運行

截至2015 年，本廠結(jié)合現(xiàn)場使用撬裝生活污水處理裝置，在各作業(yè)區(qū)井站安裝使用MBR 平板膜污水處理設備7 臺，經(jīng)過處理后水質(zhì)達到《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》（GB18920-2002）及《DB61-224-2011《黃河流域（陜西段）污水排放綜合標準》一級標準，處理后的水儲存起來，因無臭味污染空氣，現(xiàn)場員工用于澆花、洗車、道路防塵，達到回注水標準回注地層，并結(jié)合現(xiàn)場管理制定了規(guī)范運行操作規(guī)程和維護保養(yǎng)規(guī)定。

2.6.1 操作規(guī)程 總結(jié)幾年來撬裝生活污水處理裝置的運行情況，制定了規(guī)范運行操作規(guī)程，PBMBR 膜生物反應器操作簡單，自動化程度高，設備長時間高效運行無故障。

使用前：檢查各流程連接和閥門開關流程正確，電路正常，初期投運時，將微生物菌劑加入曝氣池。注意：冬季運行時需將供熱盤管進出口閥門打開，防止管線和設備凍裂。

運行中：開啟循環(huán)泵，觀察處理前后水質(zhì)，水質(zhì)清透繼續(xù)運行。如不進水檢查進水口有無堵塞物，注意進水口高于水面時循環(huán)泵自動停機。

運行后：污水處理結(jié)束，關閉循環(huán)泵。冬季停機必須打開各閥門，將管線內(nèi)污水放凈，防止凍裂管線設備。

2.6.2 維護保養(yǎng) 撬裝生活污水處理裝置循環(huán)泵、PBMBR 膜生物反應器、各管閥等不需要日常維護，也無需添加藥劑，一般只在每年夏季設備大修時才進行檢查維護。PBMBR 膜生物反應器物理清洗，將平板膜從設備中取出，用水槍沖刷膜表面，去除膜表面的附著物，清洗頻率約一年一次，且工作量小，強度小，需2 個人配合即可完成。

3 效益分析

3.1 經(jīng)濟效益

（1）人工成本：無需專人值守，省去人工成本6 萬元/年。（2）節(jié)水成本：每天節(jié)約新鮮水量30 m3，按照目前市場價7 元/立方米，年可節(jié)約新鮮水成本7.7 萬元。（3）拉運成本：傳統(tǒng)處理系統(tǒng)，處理后水質(zhì)每天需罐車拉運至各處理站處理后回注，按照拉運費用536 元/車，年可節(jié)約拉運成本19.6 萬元。（4）水井成本：按照目前水源井供水量及打井費用，可節(jié)約一口水源井供水量，則可節(jié)約一口水源井打井費用約15 萬元。一臺生活污水處理撬成本為30 萬元，則投資回收期為30÷（6+7.7+19.6+15）=7.5 個月。

3.2 環(huán)保效益

本系統(tǒng)有效解決了生活污水處置，實現(xiàn)了對環(huán)境的零污染目標，處理后的水可以重復用于澆花、洗車、道路防塵、沖洗馬桶、地層回注，符合建設華慶綠色生態(tài)油田發(fā)展目標，同時消除了污水排放企地糾紛，促進了企地和諧發(fā)展，起到了良好的社會效益。

3.3 節(jié)水效益

通過7 臺生活廢水處理撬的試驗應用，年可節(jié)約新鮮水30×7×335=7×104m3。

3.4 節(jié)能效益

污水泵、污泥泵、風機等選用世界名牌節(jié)能電機，能耗量低，按30 m3/d 滿負荷計算時，本系統(tǒng)負荷為2.4 kW，電費為0.60 元/度，則運行費用為1.3 萬元/年。

4 結(jié)論

通過現(xiàn)場試驗應用，該生活污水處理撬能夠滿足油田生產(chǎn)現(xiàn)場生活污水處置要求，處理后水質(zhì)能夠滿足排放水質(zhì)標準，運行成本低，除日常運行維護費基本不需要其他費用，解決了生活廢水處置難的問題，實現(xiàn)了生活廢水的再利用，節(jié)約了新鮮水使用量。該生活污水處理撬技術(shù)被長慶油田列入2014 年全面推廣項目，應用前景廣闊。