海上生活污水分質(zhì)處理工藝應(yīng)用

張子臣，張 嵒，國 健，徐廣武，李安冬

(中海油節(jié)能環(huán)保服務(wù)有限公司，天津 300452)

隨著國內(nèi)海上油氣勘探開發(fā)力度的加大，海上平臺作業(yè)人員日常產(chǎn)生的生活污水處理也越來越受到關(guān)注。按照國家環(huán)保要求，海上生活污水需處理達標(biāo)才能排放，且對外排總量也有嚴格的要求。因此，海上生活污水達標(biāo)減排是目前行業(yè)關(guān)注的重點[1-3]。

傳統(tǒng)的海上生活污水處理裝置主要采用生化法或電解法，部分老舊裝置存在操作維護頻繁、不便等問題，給現(xiàn)場操作人員增加了工作量；另外，隨著海上平臺數(shù)量越來越多，海上生活污水外排總量也日趨增加，為了降低海上生活污水的環(huán)保風(fēng)險，需開發(fā)具備長周期穩(wěn)定達標(biāo)能力且具有減排功能的裝置及工藝。膜生物反應(yīng)器(membrane bioreactor,MBR)技術(shù)是一種利用生物處理法與膜分離技術(shù)相結(jié)合的處理技術(shù)，具有占地面積小、抗沖擊負荷能力強、出水穩(wěn)定以及自動化控制程度高等特點，適用于海上生活污水處理[4]。

海上生活污水由沖廁黑水、洗滌灰水及廚房灰水組成，傳統(tǒng)海上生活污水處理工藝一般采用黑、灰水混合處理方式，即將不同來源的污水混合進行預(yù)處理，再經(jīng)生活污水處理裝置處理后達標(biāo)排放，該工藝增加了處理系統(tǒng)的復(fù)雜性，給生活污水處理裝置造成較大的沖擊負荷，尤其是進水高峰期，生活污水處理裝置甚至出現(xiàn)處理量不足以及出水水質(zhì)變差等風(fēng)險，同時外排總量也較大，無法實現(xiàn)減排目標(biāo)[5]。

1 海上生活污水特點及其處理新工藝

海上平臺生活污水受獨特的環(huán)境條件限制，每天的總排放量變化不大，但是瞬時排放量有明顯變化，對裝置造成一定沖擊，如不同時間段污水量波動較大，存在排放高峰期，在晚上19:00～21:00排放量較大(污水量4.5 m3)，而在8：00～10:00和13：00～16:00出現(xiàn)排放平峰期(污水量分別0.9 m3和1.0 m3)。另外，據(jù)統(tǒng)計，海上生活污水各組分中洗滌灰水占比最大，約50%～60%。

一般平臺為不同的污水來源設(shè)置單獨的排泄管路干線，這為生活污水系統(tǒng)黑灰水分質(zhì)處理提供了條件。因此，提出基于黑灰水分質(zhì)處理的生活污水處理新工藝：利用平臺生產(chǎn)水處理流程的穩(wěn)定性，將灰水進行前期處理(其中洗滌灰水經(jīng)過過濾器去除毛發(fā)和大顆粒雜質(zhì)；廚房灰水經(jīng)過撇油器去除浮油及部分雜質(zhì))，然后進入開排系統(tǒng)，再進生產(chǎn)水流程，處理合格后滿足石油行業(yè)回注水標(biāo)準要求。而日常情況下黑水進入生活污水處理裝置[6]，根據(jù)現(xiàn)場工況要求，對于海水沖廁平臺，黑水經(jīng)處理后達標(biāo)排放；對于淡水沖廁平臺，黑水經(jīng)處理后既可達標(biāo)排放，也可實現(xiàn)中水回用。

2 分質(zhì)處理新工藝在渤海某平臺的應(yīng)用

渤海某平臺為140人中心平臺，采用淡水作為沖廁水源，生活污水分質(zhì)處理新工藝如圖1所示。

圖1 渤海某平臺生活污水分質(zhì)處理新工藝Fig.1 New source-separated treatment process of domestic sewage on a platform in Bohai Sea

原生活污水處理采用洗滌灰水、廚房灰水、沖廁黑水三路水混合進入生活污水處理裝置，改造后工藝采用黑灰水分質(zhì)處理工藝，洗滌灰水通過自清洗過濾裝置處理毛發(fā)及大于2 mm的顆粒雜質(zhì)，而廚房灰水經(jīng)撇油器處理動植物浮油以及大顆粒雜質(zhì)，兩路灰水處理后統(tǒng)一通過籃式過濾器，進入生產(chǎn)水流程。而生活污水主體處理工藝則采用“接觸氧化+MBR”工藝，主要構(gòu)筑物及參數(shù)如下：

調(diào)節(jié)池：采用碳鋼涂環(huán)氧樹脂防腐，有效容積7.6 m3，外部保溫伴熱。調(diào)節(jié)池主要用于收集處理生活樓排放黑水，起到調(diào)節(jié)來水的水質(zhì)、水量作用。調(diào)節(jié)池的污水經(jīng)過粉碎泵進入后端水解酸化池，粉碎泵主要參數(shù)：流量5 m3·h-1，揚程10 m。

水解酸化池：采用碳鋼涂環(huán)氧樹脂防腐，有效容積4.6 m3，外部保溫伴熱。水解酸化池為厭氧微生物提供所需營養(yǎng)和環(huán)境條件，此類微生物可與較大分子有機物進行水解酸化反應(yīng)，將大分子有機物降解成小分子有機物[7]。

接觸氧化池：采用碳鋼涂環(huán)氧樹脂防腐，有效容積9.2 m3，外部保溫伴熱，內(nèi)部設(shè)置組合填料，塑料環(huán)骨架負載維綸絲，接觸面積大，易生膜、換膜。在接觸氧化池，曝氣充足，好氧菌進一步降解有機物。

MBR池：采用碳鋼涂環(huán)氧樹脂防腐，有效容積5.4 m3，外部保溫伴熱，采用浸入式MBR膜組件，共20束中空纖維膜，膜池設(shè)置自動反洗裝置，藥箱內(nèi)加入次氯酸鈉進行堿洗。充足的曝氣增加膜絲抖動，減少膜污堵，同時，活性污泥通過回流泵回到水解酸化池，強化脫氮除磷效果，膜過濾的清水通過抽吸泵進入清水池，達標(biāo)外排?；亓鞅弥饕獏?shù)：流量4 m3·h-1，揚程10 m；抽吸泵主要參數(shù)：流量5 m3·h-1，揚程10 m。

3 應(yīng)用效果

接種活性污泥后調(diào)試裝置，經(jīng)過近一個月的調(diào)試，裝置達到穩(wěn)定運行條件，并進行為期兩個多月的跟蹤運行，處理效果如圖2、圖3所示。

圖2 平臺生活污水處理裝置出水效果Fig.2 Effluent effect of domestic sewage treatment unit on platform

圖3 平臺生活污水處理裝置外排總量

由圖2可知，裝置穩(wěn)定運行期間，進水COD平均為680 mg· L-1，出水COD平均為55 mg·L-1，且出水COD長周期穩(wěn)定在100 mg·L-1以下。

該平臺改造前，生活污水處理裝置外排總量穩(wěn)定在25 m3·d-1左右，改造后外排總量平均為7.1 m3·

d-1(圖3)，污水總量減排70%，平臺每年減排COD超過2.2 t。

4 結(jié)論

針對海上生活污水沖擊負荷大，傳統(tǒng)處理裝置操作維護工作量大、外排總量大等問題，開發(fā)了基于黑灰水分質(zhì)處理的海上生活污水處理新工藝，并成功應(yīng)用于渤海某平臺。裝置出水COD穩(wěn)定在100 mg·L-1以下，出水效果滿足《海洋石油勘探開發(fā)污染物排放濃度限值》(GB 4914-2008)標(biāo)準要求，外排總量較改造前減少70%，并且能夠?qū)崿F(xiàn)長周期穩(wěn)定達標(biāo)。