淡水凈化技術(shù)在海洋石油161平臺(tái)的應(yīng)用

孟慶鵬高連燁穆勝軍

（中海油能源發(fā)展采油服務(wù)公司天津作業(yè)公司300452）CNOOCOPSC Tianjin Operating Company TangGu 300452

淡水凈化技術(shù)在海洋石油161平臺(tái)的應(yīng)用

孟慶鵬高連燁穆勝軍

（中海油能源發(fā)展采油服務(wù)公司天津作業(yè)公司300452）CNOOCOPSC Tianjin Operating Company TangGu 300452

本文通過(guò)對(duì)海洋石油161平臺(tái)淡水二次改造的需求進(jìn)行分析，經(jīng)過(guò)對(duì)目前淡水凈化技術(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，決定采用活性炭和石英砂組成的砂炭器作為初級(jí)過(guò)濾，然后淡水通過(guò)保安過(guò)濾器多級(jí)過(guò)濾及紫外殺菌處理，供平臺(tái)生活樓使用，其中一部分淡水再經(jīng)過(guò)超濾過(guò)濾器后供廚房以及飲用水（非直飲）使用。最終，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行長(zhǎng)期測(cè)試，各項(xiàng)參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求和國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)GB5749-2006要求。

淡水凈化；海洋石油平臺(tái)；紫外殺菌超濾

引言

海洋石油161平臺(tái)遠(yuǎn)離陸地，生活淡水由生活支持船從陸地轉(zhuǎn)運(yùn)補(bǔ)給，平臺(tái)生活淡水艙容量約170m3，艙底約有30m3淡水無(wú)法取用。淡水艙長(zhǎng)期反復(fù)加水，導(dǎo)致艙內(nèi)生活淡水不能有效替換，造成水中極易滋生大量的微生物和懸浮物濃度高，淡水長(zhǎng)期存儲(chǔ)也產(chǎn)生大量沉積物。通過(guò)加裝生活淡水凈化裝置及消毒設(shè)備，使處理后的水能夠長(zhǎng)期滿足平臺(tái)生活洗漱和廚房用水的水質(zhì)要求，以保證海上作業(yè)人員的身體健康。

1 需求分析

2.1 根據(jù)長(zhǎng)期觀察記錄，淡水高峰用量為4.75m3/h，熱水高峰用量為4.39m3/h；裝置承壓為9KG f/c，出口排量最大瞬時(shí)流量在1.5m3/h以上；

2.2 由于平臺(tái)空間緊張，因此要求淡水凈化系統(tǒng)成撬安裝,安裝尺寸不大于L1300mmxW900mmxH1400mm。

2.3 凈化方式采用多級(jí)過(guò)濾加紫外線殺菌；

2.4 在廚房中加裝超濾器，處理后供廚房飲用水（非直飲），用水不小于3m3/h。

2 淡水凈化技術(shù)分析和結(jié)論

淡水凈化技術(shù)經(jīng)歷了三代技術(shù)發(fā)展，其中第一代處理技術(shù)以混凝、沉淀或澄清、過(guò)濾和消毒等工序組成。如圖1所示，我國(guó)城市供水處理技術(shù)仍以由混凝、沉淀、過(guò)濾和消毒四個(gè)處理過(guò)程組成的常規(guī)供水處理工藝為主，理論主要是建立在傳統(tǒng)的以粘土膠體微粒和致病細(xì)菌為主要去除對(duì)象的基礎(chǔ)上，在我國(guó)廣泛應(yīng)用到了供水處理上。

圖1 自來(lái)水廠常規(guī)處理工藝流程圖

第二代處理技術(shù)在第一代工藝后面增加了活性炭吸附、臭氧氧化、生物活性碳等深度處理工藝，有效去除和控制水中的有機(jī)污染物和氯化消毒副產(chǎn)物，使水的化學(xué)安全性得到提高。臭氧是一種很強(qiáng)的氧化劑和消毒劑，它可使水中大分子的有機(jī)物分解為小分子狀態(tài)，改變水中成分達(dá)到凈水的目的。但臭氧的強(qiáng)氧化性也造成它在水中不穩(wěn)定、容易失效，殺菌效果不持久，在此基礎(chǔ)上發(fā)展了臭氧與活性炭聯(lián)用技術(shù)。圖2所示為臭氧-生物活性炭技術(shù)工藝流程圖。

第三代處理技術(shù)是以膜分離技術(shù)為代表的各類水處理技術(shù)，包括微濾（膜孔徑在0.1～1μm）、超濾（膜孔徑在0.001～0.1μm）、納濾（膜孔徑在0.001～0.005μm）、反滲透（膜孔徑在0.0001～0.005μm）等。膜技術(shù)與活性炭吸附和臭氧氧化相比有很大的優(yōu)越性，去除污染物范圍廣，不需要加藥劑，設(shè)備緊湊容易控制。

根據(jù)海洋石油平臺(tái)設(shè)施安全規(guī)范要求，結(jié)合海洋石油161的淡水使用需求和空間要求，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和核算，采用在淡水壓力罐出口加裝由不銹鋼砂炭器、保安過(guò)濾器、紫外殺菌器組成的撬裝凈化設(shè)備，在廚房中加裝一個(gè)膜分離式超濾器，來(lái)滿足平臺(tái)長(zhǎng)期可靠的淡水需求。

3 淡水凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

海洋石油161淡水儲(chǔ)存于淡水艙，淡水由淡水泵輸送至淡水壓力水罐儲(chǔ)存，淡水壓力水罐中的淡水一部分依次經(jīng)過(guò)不銹鋼砂炭器、保安過(guò)濾器、紫外殺菌器后供平臺(tái)生活樓使用，其中一部分淡水再經(jīng)過(guò)超濾過(guò)濾器后供廚房使用以及人員飲用（非直飲）。如圖3和圖4

圖3 淡水系統(tǒng)改造流程示意圖

圖4 淡水系統(tǒng)改造工藝圖

3.2 設(shè)備選型

3.2.1 不銹鋼砂碳器

砂碳器的主要作用是去除水中的膠態(tài)雜質(zhì)或懸浮物。它的濾層和濾料設(shè)計(jì)一般要求考慮粒徑，下層濾料粒徑小于上層濾料粒徑，以保證下層濾料的有效性和充分利用。上層的密度要小，以保證反洗之后分層復(fù)原，如果上層密度大，那么經(jīng)過(guò)反洗之后上層的濾料沉到下層了。

本方案砂炭器采用優(yōu)質(zhì)果殼活性炭和經(jīng)過(guò)預(yù)處理的一定粒徑的石英砂為濾料。其中，活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，比表面積大，吸附能力強(qiáng)，床層阻力小積，具有很強(qiáng)的物理吸附能力。水通過(guò)炭床，水中有機(jī)污染物被活性炭有效地吸附。此外活性炭表面非結(jié)晶部分上有一些含氧官能團(tuán)，使通過(guò)炭床的水中之有機(jī)污染物被活性炭有效地吸附。石英砂的外觀呈多棱型球狀的白色晶體，無(wú)雜質(zhì)，機(jī)械強(qiáng)度高，化學(xué)性能穩(wěn)定，截污能力大。各規(guī)格的濾料形成的吸附通道可有效對(duì)水中的絮凝團(tuán)、膠體物、顆料等雜質(zhì)進(jìn)行截留、過(guò)濾，有效降低產(chǎn)水的濁度。這樣就充分發(fā)揮了各層濾床的作用，即水壓損失小，過(guò)濾效果好的特點(diǎn)，充分發(fā)揮了各濾層的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)平臺(tái)實(shí)際生活淡水最大需求量，選用處理能力為5m3/h。

3.2.2 紫外線殺菌器

紫外線殺菌器殺菌原理是利用紫外線燈管輻照強(qiáng)度，即紫外線殺菌燈所發(fā)出的輻照強(qiáng)度，與被照消毒物的距離成反比。當(dāng)輻照強(qiáng)度一定時(shí)，被照消毒物停留時(shí)間愈久，離殺菌燈管愈近其殺菌效果愈好，反之愈差。當(dāng)細(xì)菌、病毒吸收超過(guò)3600～65000uW/c﹏劑量時(shí)，對(duì)細(xì)菌、病毒的去氧核糖核酸（DNA）及核糖核酸（RNA）具有強(qiáng)大的破壞力，能使細(xì)菌、病毒喪失生存力及繁殖力進(jìn)而消滅細(xì)菌、病毒，達(dá)到消毒滅菌的成效。紫外線一方面可使核酸突變、阻礙其復(fù)制、轉(zhuǎn)錄封鎖及蛋白質(zhì)的合成；另一方面，產(chǎn)生自由基可引起光電離，從而導(dǎo)致細(xì)胞的死亡。

紫外線消毒具有殺毒效率高、不產(chǎn)生二次污染、無(wú)生物免疫力、廣譜性等優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)消毒方式相比，紫外線還具有運(yùn)行安全性高、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低、安裝操作簡(jiǎn)便、占地小、可以連續(xù)大量消毒等優(yōu)點(diǎn)。綜合考慮紫外線殺菌器的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)性，安裝場(chǎng)地以及設(shè)計(jì)要求的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，也為了更好的保證人員用水健康和安全性，選用紫外線殺菌器對(duì)生活用水進(jìn)行殺菌處理。根據(jù)平臺(tái)實(shí)際生活淡水最大需求量，選用處理能力為5m?/h。

3.2.3 保安過(guò)濾器

保安過(guò)濾器又稱精密過(guò)濾器，具有過(guò)濾精度高，處理量大，使用、維護(hù)方便等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用飲用水、于食品、化妝品、化工、醫(yī)療、紡織等領(lǐng)域。為適應(yīng)海洋惡劣的工況生產(chǎn)條件，本方案保安過(guò)濾器由不銹鋼防腐筒體外殼和PP材質(zhì)濾芯。

工作原理:要過(guò)濾的物體從筒體的進(jìn)料口流入，在壓力的作用下，液體從濾芯的外表面流進(jìn)中心的收集管然后排出筒體，而小于濾芯過(guò)濾孔徑的雜質(zhì)被截留在濾芯的表面。當(dāng)濾芯被污染到一定程度時(shí)可更換新的繼續(xù)使用。有以下性能特點(diǎn)：

（1）過(guò)濾精度高，濾芯孔徑均勻；

（2）過(guò)濾阻力小，通量大、截污能力強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)；

（3）濾芯材料潔凈度高，對(duì)過(guò)濾介質(zhì)無(wú)污染；

（4）耐酸、堿等化學(xué)溶劑；

（5）強(qiáng)度大，耐高溫，濾芯不易變形；

（6）價(jià)格低廉，運(yùn)行費(fèi)用低，易于清洗，濾芯可更換。

3.2.4 超濾器

超濾是一種加壓膜分離技術(shù)，超濾技術(shù)截留分子量的定義域?yàn)?00～500000μ左右，對(duì)應(yīng)孔徑約為0.002～0.1μm，操作靜壓差一般為0.1～0.5MPa，被分離組分的直徑約為0.005～10μm。在超濾過(guò)程中，水溶液在壓力推動(dòng)下，流經(jīng)膜表面，小于膜孔的溶劑（水）及小分子溶質(zhì)透水膜，成為凈化液（濾清液），比膜孔大的溶質(zhì)及溶質(zhì)基團(tuán)被截留，隨水流排出，成為濃縮液。超濾過(guò)程為動(dòng)態(tài)過(guò)濾，分離是在流動(dòng)狀態(tài)下完成的。溶質(zhì)僅在膜表面有限沉積，超濾速率衰減到一定程度而趨于平衡，且通過(guò)清洗可以恢復(fù)。主要用于截留去除水中的懸浮物、膠體、微粒、細(xì)菌和病毒等大分子物質(zhì)。廚房中只過(guò)濾冷水，從經(jīng)濟(jì)、壽命角度考慮，超濾器處理能力選用3m3/h。

表1 淡水凈化裝置主要參數(shù)

圖5 凈化裝置安裝現(xiàn)場(chǎng)圖

圖6 超濾器安裝現(xiàn)場(chǎng)圖

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)海洋石油161平臺(tái)新增的生活淡水凈化裝置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地驗(yàn)證，包括設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行等數(shù)據(jù)的記錄和確認(rèn)，可以確定由不銹鋼砂碳器、紫外線殺菌器和超濾器組合的水處理技術(shù)在海洋石油平臺(tái)得到了很好的應(yīng)用，為平臺(tái)上的作業(yè)人員提供了健康安全的生活用水。

對(duì)比以上水質(zhì)分析檢測(cè)結(jié)果可以看出，經(jīng)過(guò)凈化處理后的淡水水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)均符合國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)GB5749-2006的要求，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求預(yù)期的效果。

[1]常日,我國(guó)自來(lái)水廠技術(shù)工藝應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)探討.商品與質(zhì)量學(xué)術(shù)刊，2011年7月刊:74-75.

[2]劉秉濤,徐菲,婁淵知.飲用水深度處理技術(shù)現(xiàn)狀及工藝比較.水科學(xué)與工程技術(shù),2007年第3期

[3]李琳琳,單學(xué)敏,高麗.超濾技術(shù)在水處理中的應(yīng)用研究[J].安全與環(huán)境工程,2010,17(6):5-8.

[4]李滿屯,賈瑞寶,于衍真,楊曉亮.超濾膜工藝技術(shù)在飲用水處理的應(yīng)用研究進(jìn)展.凈水技術(shù),2012,31（6）：18-21.

[5]張辰,張欣,呂東明,等.污水消毒標(biāo)準(zhǔn)及紫外線消毒技術(shù)應(yīng)用[J]給水排水,2003,29(12):1-3.

[6]譚鳳訓(xùn),周峰,武道吉.紫外線技術(shù)在水處理中的應(yīng)用與發(fā)展.山東建筑大學(xué)學(xué)報(bào)[J],2009年02期.

Application of fresh water purification technology for HYSY161 QingPengMeng

This paper analyzed the requirements of the fresh water transformation on themarine oil 161 platform,and compared with the presentwater purification technology,then decided to adopt the scheme,i.e.,the fresh water passed the primary filter named carbon sand filter which is composed of activated carbon and quartz sand,and then went through the security filter.After multistage filtering and UV disinfecting by the security filter,the fresh water went to accommodation platform for use,part of them ultrafiltration filtered for kitchen and drinking(non direct drinking).Finally,the whole system was tested for a long time. The parameters of the water can meet the design requirement and the national standard of drinking water GB5749-2006.

water purification,offshore oil platform,ultraviolet sterilization,ultrafiltration.

孟慶鵬（1974-），男，本科，工程師研究方向：從事海上石油平臺(tái)設(shè)備管理方向