阮鋒 鄭秋生

1中國(guó)海洋石油國(guó)際有限公司

2中海油能源發(fā)展股份有限公司安全環(huán)保分公司

中國(guó)油氣企業(yè)在海外油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，一般需要建設(shè)配套的生活營(yíng)地，由于營(yíng)地一般距離城市較遠(yuǎn)，沒(méi)有配套的污水處理廠，所以營(yíng)地還需要建設(shè)配套的生活污水處理設(shè)備[1]。由于營(yíng)地24 h運(yùn)轉(zhuǎn)污水產(chǎn)生量大，同時(shí)缺乏專業(yè)人員管理[2]，如果出現(xiàn)污水處理不合格事件容易在當(dāng)?shù)貙?duì)石油公司的聲譽(yù)造成不良影響，所以一定要選擇較穩(wěn)定的污水處理工藝。本文以在非洲某國(guó)進(jìn)行的油田開(kāi)發(fā)項(xiàng)目過(guò)程中營(yíng)地生活污水處理設(shè)備的設(shè)計(jì)建造為例進(jìn)行說(shuō)明。

1 污水處理系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

結(jié)合本項(xiàng)目特點(diǎn)選擇“預(yù)處理+生物轉(zhuǎn)盤(pán)”工藝，其主要由預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)備、生物轉(zhuǎn)盤(pán)處理系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和儀表設(shè)備組成。污水經(jīng)過(guò)初步機(jī)械分離、生化處理、過(guò)濾和除磷流程將無(wú)機(jī)污染物分離出、有機(jī)污染物及氮磷消耗去除，使水質(zhì)凈化[3]。

圖1 污水處理系統(tǒng)工藝流程Fig.1 Process flow of sewage treatment system

1.2 工藝流程

污水處理系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。生活污水由營(yíng)地地下收集管網(wǎng)收集。廚房污水先經(jīng)隔油池處理后與其他污水一起經(jīng)泵提升進(jìn)入粗細(xì)格柵一體機(jī)，攔截較大顆粒懸浮物及漂浮物。經(jīng)過(guò)格柵流程的污水進(jìn)入到預(yù)處理單元，預(yù)處理單元隔離為四個(gè)分單元，第一分單元是水解酸化池，將污水中難處理大分子有機(jī)物進(jìn)行降解；第二分單元是缺氧池，主要進(jìn)行反硝化除氮；第三分單元作為備用好氧池在生物轉(zhuǎn)盤(pán)故障或裝置檢修時(shí)，確保整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，日常主要作為調(diào)節(jié)池；第四分單元主要起到均衡水質(zhì)、調(diào)節(jié)水量的作用[4]。

預(yù)處理單元處理的污水經(jīng)提升進(jìn)入生物轉(zhuǎn)盤(pán)，進(jìn)行有機(jī)物的消耗去除和硝化反應(yīng)。生物轉(zhuǎn)盤(pán)部分出水回流至缺氧池進(jìn)行反硝化除氮[5]；另一部分出水進(jìn)入絮凝沉淀池，進(jìn)行泥水分離，同時(shí)在絮凝沉淀池內(nèi)加入PAC，進(jìn)行化學(xué)法強(qiáng)化除磷[2]。沉淀池底部的污泥排至污泥貯池，一部分污泥回流至預(yù)處理單元的水解酸化池，另一部分作為廢棄的剩余污泥排放；沉淀池上清液自流進(jìn)入DE型濾池單元通過(guò)過(guò)濾去除SS，出水經(jīng)消毒后流至中水池用于營(yíng)地回用。

生物轉(zhuǎn)盤(pán)不能正常使用或需要較長(zhǎng)的檢修時(shí)間時(shí)，啟動(dòng)預(yù)處理池第三段作為好氧池，作為有機(jī)物去除和氨氮硝化的功能模塊。好氧段部分出水經(jīng)回流泵回流到預(yù)處理的第二段進(jìn)行缺氧反硝化。備用系統(tǒng)能夠在生物轉(zhuǎn)盤(pán)不能正常工作時(shí)保證出水指標(biāo)達(dá)標(biāo)。

1.3 工作原理

系統(tǒng)流程各單元設(shè)備工作原理見(jiàn)表1。

1.3.1 生物轉(zhuǎn)盤(pán)

為保證處理效果，通過(guò)采用凹凸圓板結(jié)構(gòu)使生物轉(zhuǎn)盤(pán)的有效比表面積增大，微生物濃度增大。生物轉(zhuǎn)盤(pán)如圖2所示。

運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)出水閥門(mén)調(diào)節(jié)控制盤(pán)片約40%浸沒(méi)在污水中，通過(guò)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生物轉(zhuǎn)盤(pán)緩慢旋轉(zhuǎn)[6]。轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)離開(kāi)污水與空氣接觸，生物膜上的固著水層從空氣中吸收氧達(dá)到過(guò)飽和，并將其傳遞到生物膜和污水中，使污水中的溶解氧含量達(dá)到需要的濃度，利用生化反應(yīng)對(duì)污染物進(jìn)行降解。通過(guò)生物轉(zhuǎn)盤(pán)的緩慢旋轉(zhuǎn)，老化的生物膜在水流剪切力的作用下剝落，確保了生物膜的高效性[7]。

生物轉(zhuǎn)盤(pán)的凹凸結(jié)構(gòu)適合好氮、硫微生物生長(zhǎng)，能夠攝取、吸收、分解污水中致惡臭化合物。處理過(guò)程中不會(huì)有大量泡沫產(chǎn)生，生物膜更新?lián)Q代速度快，濾池蠅無(wú)法滋生。為了更好地解決臭氣和蚊蠅問(wèn)題，進(jìn)行了生物脫臭處理，排放氣體完全無(wú)臭味，特殊的外罩結(jié)構(gòu)使蚊蠅無(wú)法進(jìn)入。為了使設(shè)備更好地除臭，設(shè)有除臭風(fēng)機(jī)。該系列設(shè)計(jì)很好地解決了非洲高溫地區(qū)蚊蠅的滋生問(wèn)題，凈化了運(yùn)行環(huán)境。

表1 流程各單元設(shè)備工作原理Tab.1 Operation principle of each unit equiment in the process

圖2 生物轉(zhuǎn)盤(pán)示意圖Fig.2 Diagram of biological rotary table

1.3.2 轉(zhuǎn)鼓濾池

轉(zhuǎn)鼓濾池的主要作用是對(duì)污水中絮凝產(chǎn)生的懸浮物進(jìn)行過(guò)濾。污水軸向進(jìn)入濾池、徑向過(guò)篩網(wǎng)流出，將懸浮物截留在濾網(wǎng)上，當(dāng)濾網(wǎng)旋轉(zhuǎn)至頂部時(shí)，被壓力水沖洗進(jìn)入排渣槽排出[8]。該轉(zhuǎn)鼓濾池性能穩(wěn)定、過(guò)濾速度高，濾芯采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，可依據(jù)處理量要求靈活調(diào)整處理單元，維護(hù)方便，運(yùn)行可靠。

1.3.3 紫外線殺菌消毒設(shè)備

紫外線消毒器是以生態(tài)學(xué)的方式對(duì)水體進(jìn)行消毒處理，通過(guò)253.7 nm波長(zhǎng)的紫外線對(duì)微生物滅殺，達(dá)到殺菌、消毒的目的。

2 設(shè)備調(diào)試與應(yīng)用

2.1 設(shè)備的生化調(diào)試

啟動(dòng)設(shè)備運(yùn)行正常后，調(diào)試的主要工作是生物轉(zhuǎn)盤(pán)掛膜。生物掛膜要求進(jìn)水具有合適的碳氮磷營(yíng)養(yǎng)比例、溫度、pH值等。同時(shí)培養(yǎng)初期避免大量毒物進(jìn)入；因初期生物膜量少、盤(pán)片轉(zhuǎn)速低，需降低通風(fēng)量，以免使槽內(nèi)溶解氧過(guò)高[7]。本項(xiàng)目由于地處非洲常年高溫地區(qū)，所以環(huán)境溫度非常適合于微生物的生長(zhǎng)。

設(shè)備直接進(jìn)水充滿后，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)讓生物轉(zhuǎn)盤(pán)片轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)樯镛D(zhuǎn)盤(pán)的外形與池體相吻合，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)由于慣性可將池中活性污泥液攪動(dòng)，轉(zhuǎn)盤(pán)表面覆蓋一層液膜，為細(xì)菌的生長(zhǎng)和傳遞營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)提供有利條件。盤(pán)片交替與水和空氣接觸的過(guò)程中，微生物利用由盤(pán)片攜帶的氧氣氧化水中有機(jī)物，從而促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)、繁殖。為保證微生物的最佳生長(zhǎng)狀態(tài)，基本保持C∶N∶P為100∶5∶1的比例。轉(zhuǎn)盤(pán)以低速轉(zhuǎn)動(dòng)，使上清液中的游離細(xì)菌附著在盤(pán)面上，48 h內(nèi)不新進(jìn)水[9]。

48 h之后可以開(kāi)始連續(xù)進(jìn)水，逐步提高流量進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。在外觀生物膜生成一定厚度時(shí)，進(jìn)水流量需依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)污水水質(zhì)實(shí)際情況逐步提高，待生物膜厚度約1～3 mm左右出水效果達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，即可提高流量至設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。掛膜期間應(yīng)定期采樣鏡檢，觀察生物相的變化。掛膜完成后的生物轉(zhuǎn)盤(pán)如圖3所示。

圖3 掛膜后的生物轉(zhuǎn)盤(pán)Fig.3 Biological rotary table after biofilm formation

2.2 設(shè)備的除磷

由于該地區(qū)使用的洗滌用品中磷含量非常高，依靠生化工藝本身聚磷菌的作用不足以使磷含量達(dá)標(biāo)，所以使用加藥裝置加入PAC，經(jīng)過(guò)絮凝沉淀池工藝進(jìn)行化學(xué)法強(qiáng)化除磷，使總磷指標(biāo)合格[10]。

2.3 設(shè)備的應(yīng)用測(cè)試

經(jīng)過(guò)工藝方案比選，采用“預(yù)處理+生物轉(zhuǎn)盤(pán)”工藝，同時(shí)考慮了備用好氧池的設(shè)計(jì)，保證了運(yùn)行過(guò)程中污水處理的穩(wěn)定合格。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)跟蹤測(cè)試，處理效果穩(wěn)定且符合項(xiàng)目所在地國(guó)家污水外排標(biāo)準(zhǔn)，各項(xiàng)數(shù)據(jù)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

3 結(jié)束語(yǔ)

采用“預(yù)處理+生物轉(zhuǎn)盤(pán)”工藝組合，同時(shí)考慮備用好氧池的設(shè)計(jì)，提高了設(shè)備整體的處理效果穩(wěn)定性，通過(guò)對(duì)設(shè)備進(jìn)行掛膜調(diào)試，使設(shè)備處于穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)，出水指標(biāo)滿足項(xiàng)目所在地國(guó)家污水外排標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，證明該工藝組合是穩(wěn)定可靠的，適用于海外油田生活營(yíng)地污水的處理。

表2 處理效果檢測(cè)結(jié)果Tab.2 Test results of treatment effect