徐瑞翔

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津 300459)

海上平臺(tái)的生活污水含有大量的有害物質(zhì)，如不經(jīng)過(guò)處理就直接排放入海，將會(huì)對(duì)海洋生物及漁業(yè)等造成嚴(yán)重影響。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的越來(lái)越重視[1-2]，對(duì)海上平臺(tái)生活污水排放提出了更高的要求，必須經(jīng)過(guò)處理達(dá)標(biāo)后才允許排放。海上平臺(tái)常見(jiàn)的生活污水處理方法主要有物化法、生化法、電解法和膜生物反應(yīng)器法(MBR)等四種。

1 研究目的

本次研究希望能根據(jù)不同平臺(tái)的生活污水水質(zhì)特點(diǎn)和平臺(tái)人員住宿情況，選用不同工藝的生活污水處理裝置，對(duì)平臺(tái)生活污水處理進(jìn)行實(shí)地試驗(yàn)，使處理后的污水完全滿足中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《海洋石油勘探開(kāi)發(fā)污染物排放濃度限值》(GB4914-2008)的要求。

2 技術(shù)簡(jiǎn)介

海上平臺(tái)常用的生活污水處理技術(shù)方法主要有物化法、生化法、電解法和膜生物反應(yīng)器法(MBR)[3-10]。

2.1 物化法

物理處理法就是利用物理的作用除去污水中的漂浮物、懸浮物和油污等，同時(shí)從廢水中回收有用物質(zhì)的一種簡(jiǎn)單水處理方法。常用于水處理的物理法有重力分離、離心分離、過(guò)濾、蒸發(fā)結(jié)晶和物理調(diào)節(jié)等。

(1)傳統(tǒng)物化法

傳統(tǒng)物化法結(jié)合了物理和物理化學(xué)法，工作機(jī)理是將污水粉碎后加入消毒劑，消毒后的污水經(jīng)過(guò)分離，沉降后變?yōu)榍逅臀勰?，清水排放，污泥排走?/p>

(2)強(qiáng)化物化法

一種強(qiáng)化物化處理技術(shù)，工作機(jī)理是在廢水中投加絮凝劑、助凝劑等化學(xué)藥劑，使廢水中的膠體污染物和細(xì)微顆粒發(fā)生凝聚和絮凝作用，同時(shí)利用凈化設(shè)備本身的強(qiáng)化反應(yīng)機(jī)能(如添加濾料)，以提高污染物去除效率。

采用物化法可能存在的問(wèn)題：

①COD基本無(wú)去除率，出水COD高，難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求；

②要有一定的空間儲(chǔ)存消毒劑，而消毒劑長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存后其消毒能力會(huì)下降；

③沉降罐中定期產(chǎn)生的污泥惡化了操作環(huán)境；

④處理罐中的過(guò)濾網(wǎng)易堵塞，造成系統(tǒng)內(nèi)的水循環(huán)不暢。

物化法傳統(tǒng)工藝過(guò)于簡(jiǎn)單，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代生活污水處理需要，尤其對(duì)更多的生活污水特征指標(biāo)沒(méi)有有效的去除率。

2.2 生化法

生化法是利用微生物來(lái)降解有機(jī)物處理污水的一種方法。參與污水處理的微生物中以細(xì)菌數(shù)量最多，污水中的有機(jī)物被細(xì)菌吸收，細(xì)菌通過(guò)自身的生命活動(dòng)——氧化、還原、合成等過(guò)程，把一部分被吸收的有機(jī)物氧化成簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，釋放出細(xì)菌生長(zhǎng)活動(dòng)需要的能量。另一部分有機(jī)物則被轉(zhuǎn)化成生物體必須的原生質(zhì)，使細(xì)胞逐漸長(zhǎng)大、分裂、產(chǎn)生更多的細(xì)菌。

海上平臺(tái)選用的生化法裝置的處理流程是生活污水和廚房灰水直接進(jìn)入曝氣柜，在曝氣柜內(nèi)對(duì)原污水進(jìn)行好氧處理，去除污水中絕大部分有機(jī)物。經(jīng)過(guò)處理的污水流入沉淀柜，在沉淀柜內(nèi)進(jìn)行初步泥水分離，沉淀后的污泥流入污泥柜，上清液則進(jìn)入生物膜柜做進(jìn)一步的生化處理，然后經(jīng)抽吸泵由紫外消毒器進(jìn)入清水柜，達(dá)到各項(xiàng)排放標(biāo)準(zhǔn)，由排放泵排出。

生化法裝置目前保養(yǎng)工作主要有：每日檢查粉碎泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行和通氣管的暢通情況，檢查消毒柜液位，定期放污泥。每周對(duì)消毒氯片進(jìn)行檢查，失效時(shí)要添加新氯片。每月進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)，對(duì)粉碎泵、風(fēng)機(jī)加油保養(yǎng)，三個(gè)月更換滑油。每月兩次對(duì)水質(zhì)取樣監(jiān)測(cè)化驗(yàn)，以驗(yàn)證生活污水處理流程及運(yùn)行狀態(tài)正常。

生化法優(yōu)點(diǎn)是一次性投資較小，能耗及運(yùn)行費(fèi)用較低。缺點(diǎn)是污水量超負(fù)荷、操作不規(guī)范、維護(hù)不到位以及由此造成的設(shè)備內(nèi)部腐蝕嚴(yán)重、濾網(wǎng)堵塞、設(shè)備故障等，易受水量、pH、油污、潔廁劑、表面活性劑、溫度、鹽度等沖擊影響；容易產(chǎn)生污泥膨脹問(wèn)題，排泥周期較短；采用次氯消毒，水中氯離子含量較高，影響水質(zhì)；軟性纖維填料的使用壽命的長(zhǎng)短對(duì)生化效率產(chǎn)生重要影響，直接影響出水水質(zhì)；沒(méi)有膜組過(guò)濾，出水水質(zhì)不佳?？傊?，單純生化法老裝置出水COD難以穩(wěn)定達(dá)到排海要求，生活污水處理效果不穩(wěn)定。

2.3 電解法

電解法是通過(guò)化學(xué)過(guò)程對(duì)污水進(jìn)行氧化和消毒。其原理是將混有海水的生活污水，流經(jīng)特制的電解槽，電解槽由陰極和陽(yáng)極組成多個(gè)電解室，在電解室中發(fā)生如下反應(yīng)：

直流電：Cl-+H2O→ClO-+H2

其中電解產(chǎn)生的ClO-是強(qiáng)氧化消毒劑，它在副產(chǎn)品氣體(H2)的攪拌下，充分與污水中的細(xì)菌混合接觸后，消滅其中的細(xì)菌。同時(shí)，污水中的有機(jī)物在陰陽(yáng)兩極發(fā)生電化學(xué)氧化分解反應(yīng)(燃燒反應(yīng))，將有機(jī)物氧化分解。通常電解法處理裝置共分三個(gè)階段進(jìn)行處理：

階段(1)：通過(guò)電極板的處理，降低生化需氧量和糞大腸群菌群。

階段(2)：由一個(gè)電凝反應(yīng)器、一個(gè)氣液分離器(脫氣塔)和一個(gè)固液分離罐(沉淀器)組成。內(nèi)部的立管提供了較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間便于固液、氣液的分離，通過(guò)注入聚凝劑加強(qiáng)有機(jī)物的凝聚，通過(guò)加入消泡劑便于氣液的分離。

階段(3)：第二次沉淀、澄清及濃縮。

電解法裝置主要由污水緩沖罐、粉碎泵、污水電解槽、溢流罐及氣體稀釋器等組成。其工作流程為：污水進(jìn)入緩沖罐，在液位控制系統(tǒng)的控制下啟動(dòng)裝置，污水吸入粉碎泵，污物粉碎后與海水混合進(jìn)入電解槽，通過(guò)電解過(guò)程進(jìn)行氧化消毒。電解后的污水進(jìn)入溢流罐，在罐內(nèi)繼續(xù)與電解產(chǎn)生的ClO-進(jìn)行氧化消毒反應(yīng)，沉淀的污泥被抽回緩沖罐重新進(jìn)行處理，處理合格的液體排海。

海上某平臺(tái)選用電解法生活污水處理裝置，運(yùn)行較為平穩(wěn)，化驗(yàn)數(shù)據(jù)符合相關(guān)要求，取樣化驗(yàn)數(shù)據(jù)詳見(jiàn)表1。

表1 化驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果Table 1 Test result

電解法裝置的缺點(diǎn)：

目前， 海上平臺(tái)對(duì)電解法生活污水處理裝置基本上需要定期維護(hù)，平時(shí)根據(jù)實(shí)際使用情況不定期的進(jìn)行檢查維修。

維護(hù)保養(yǎng)的主要內(nèi)容：反洗和清理電極板、清洗濾網(wǎng)、測(cè)試電磁閥/液位開(kāi)關(guān)、檢查泵狀態(tài)(含油位)等。

如果裝置出現(xiàn)了故障，還要進(jìn)行故障排查和維修。故障原因主要集中在以下六個(gè)方面：

(1)電極板上電壓高。主要原因是電極板老化、燒損或海水流量不足。

(2)泵輸出無(wú)排量。主要原因有三：①泵效率低或磨損嚴(yán)重；②管道堵塞；③泵被卡死。

(3)液位開(kāi)關(guān)失靈。主要原因是：①液位開(kāi)關(guān)結(jié)垢而無(wú)法翻轉(zhuǎn)；②開(kāi)關(guān)粘死而無(wú)法返回。

(4)泵失靈。 主要原因有：機(jī)封損壞，漏液；軸承故障；泵刀片磨損。

(5)低電流。主要原因是可控硅損壞或信號(hào)觸發(fā)板損壞。

(6)海水壓力不穩(wěn)定。 主要原因是PCV腐蝕。

2.4 MBR法

近幾年來(lái)，隨著新材料更多的應(yīng)用到新生產(chǎn)技術(shù)中，膜技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，成為當(dāng)代國(guó)際上公認(rèn)的高新技術(shù)之一。一些水處理專家將膜分離技術(shù)引入到廢水生物處理技術(shù)研究，開(kāi)發(fā)了一種新型的水處理系統(tǒng)，即膜生物反應(yīng)器(MBR)，它是膜單元與生物反應(yīng)器相結(jié)合的一個(gè)生化反應(yīng)系統(tǒng)。

圖1MBR技術(shù)組合

Fig.1 MBR Technical combination

通過(guò)在調(diào)研某平臺(tái)的具體需求，確定采用調(diào)節(jié)池+水解酸化池+MBR處理工藝的小試實(shí)驗(yàn)。從整個(gè)動(dòng)態(tài)連續(xù)試驗(yàn)的效果來(lái)看，通過(guò)投加高效優(yōu)勢(shì)菌劑，處理后出水COD基本穩(wěn)定在200 mg/L左右，滿足《海洋石油勘探開(kāi)發(fā)污染物排放濃度限值》(GB4914-2008)的排放標(biāo)準(zhǔn)。水解酸化池對(duì)COD去除率基本穩(wěn)定在55%左右，經(jīng)過(guò)MBR處理后對(duì)COD去除率基本穩(wěn)定在85%左右。

膜生物反應(yīng)器是生物處理與膜分離相結(jié)合而成的一種高效污水處理新工藝。與傳統(tǒng)的生物處理方法相比，具有生化效率高，抗負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)，出水水質(zhì)穩(wěn)定，占地面積小，排泥周期長(zhǎng)，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)。

MBR(膜生物反應(yīng)器)法是國(guó)際上新興并迅速發(fā)展的一項(xiàng)污水處理技術(shù)，在國(guó)外已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，但國(guó)內(nèi)由于研究起步晚，應(yīng)用還不是非常廣泛，但隨著更多的企業(yè)研究應(yīng)用，技術(shù)將會(huì)得到很快的推廣，希望該技術(shù)未來(lái)在污水處理領(lǐng)域可以得到更好的研究和應(yīng)用。

表2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果Table 2 Test results

3 結(jié) 語(yǔ)

海上平臺(tái)一直秉承“從保護(hù)中開(kāi)發(fā)，從開(kāi)發(fā)中保護(hù)”的理念，嚴(yán)格做好環(huán)境保護(hù)工作。海上平臺(tái)選用合適的污水處理方法，滿足污水排放標(biāo)準(zhǔn)要求，減小海上平臺(tái)人員生活產(chǎn)生的污染，有利于海洋環(huán)境保護(hù)。