海上平台生活污水处理及中水回用技术研发及设备

李国禹

【摘要】海上采油平台生活污水经处理后，实现中水回用技术及实现零排放研究。

【关键词】生活污水；中水回用；零排放

目前海上采油平台多采用海水冲厕，冲厕废水与其他生活污水混合后，经处理达到GB4914-2008《海洋石油勘探开发污染物排放浓度限值》排放标准后直接排海，造成淡水资源的浪费，海水的引入同时也增加了生活污水的处理难度及设备制造成本的增加，处理后的水质高于回用水标准，无法回用。设计研究开发适用于海上平台，高度集成化的一体化生活污水处理回用技术，经第三方机构检测结果显示完全符合《城市污水再生利用-城市杂用水水质GB-T18920-2002》的水质要求。

该技术采用生物膜法加微电解的方式处理海上平台的生活污水，通过该技术可将冲厕（采用淡水）、洗澡、厨房等废水收集处理后，可达到中水回用级别，實现回用，如冲厕、冲洗甲板、回注等循环利用，节约海上平台淡水的消耗量。提高海上采油平台生活污水处理装置处理效果，实现平台生活污水排放“零污染”。

1、处理工艺流程

反应器采用生物膜反应器与微电解处理工艺向结合的设计，保证出水水质的稳定，设计处理流程入下图：

冲厕黑水——破碎机——厌氧池——膜生物反应器——电解——出水——回用生活污水——生物膜反应器——电解——出水——回用

1.1厌氧反应池

厌氧反应池采用单体设备内部加装填料，使厌氧菌附着在填料上，增加厌氧菌与冲厕黑水的接触面积，提高了反应的容积负荷，并能有效提高反应速率，冲厕黑水在厌氧状态下，污水中的有机物被厌氧细菌分解、代谢、消化，使得污水中大分子难降解的有机物得到水解，变成易被生物降解的小分子有机会，保证后续好氧反应的效率。

1.2生物膜反应池

设计并制作了利用曝气推动力驱动活性污泥在缺氧、好氧区循环流动，最后通过超滤膜将活性污泥与水分离的一体式生物膜反应器。由于固定膜生物反应强化了内源呼吸过程，使剩余污泥量大大减少。

1.3微电解反应池

微电解利用羟基自由基的强氧化性，不但能去除水中常规有机物，更能将水中难去除的有机物氧化除去，另外电解产生强氧化剂具有一定的消毒杀菌效果。微电解采用贵金属惰性电极通电条件下，污染物转移到吸附材料表面同时被羟基自由基氧化，使吸附表面再生。实现宏观上没有吸附再生“时间段”的高效吸附再生过程，解决了传统吸附和再生设备分离，化学再生，热再生等方法投资运行费用高等问题，微电解池内还引入具有催化活性的粒状绝缘材料，使设备内的填料具有吸附、电极和催化三重功能。吸附剂同时作为三维复级电极，组成无数的微型电解槽，使被电解物的泳移距离大大缩短，电解电压大大减小，能耗与停留时间大大降低。

2、验证实验

2.1验证试验地点、检测方式

实验地点为某市政污水处理厂。

本次验证试验特邀请具有专业资质检测机构对水质进行检测，检测方式为连续10天跟踪检测。

2.2样机选择

本次验证设备设计使用人数为60人，按平台每人每天产生污水350L设计，日处理污水量为21m?。

2.3主要技术参数

设计使用人数为60人，平均水力符合21000（L/d），高峰水力符合2625（L/h），有机符合7.14（kgCOD/d），设备尺寸2890x2680x3200mm。

黑水进水COD指标≥1000 mg/L，灰水进水COD指标≥400 mg/L；

经设备处理后排放指标：COD≯300mg/L，SS≯35mg/L，大肠菌群数≯100个/100mL；

中水回用主要指标：COD≤50mg/l，SS≤10 mg/l，BOB5≯10 mg/l，大肠菌群数≯3个/100mL；

2.3.1活性污泥培养、驯化。

模拟试验开始前需对膜生物反应池进行活性污泥培养训话，为节省污泥训话时间，本次型式认可试验污泥采用污水处理厂活性污泥接种方式。

2.3.2正常运行

（1）打开黑水与灰水给水泵，向实验设备布水，将曝气风机转换开关转向“启动”，曝气风机连续运行，给水泵开关转向“自动”运行，向电解池排水，自吸泵运行方式为运行8分钟停2分钟，循环运行。

（2）当设备内液位降至中也液位时，自吸泵运行，降至低位时停止运行。

（3） 自吸泵出水进入电解池，被电解后流入电解水箱以备回用。

2.3.3处理能力

验证设备污水处理型装置的处理能力≥21m?/d。

2.3.4要实验数据

模拟实验进水水质：

黑水进水COD均值为3374.8mg/l （设计黑水进水COD为1000mg/l）；

灰水进水COD均值为613.3mg/l （ 设计灰水进水COD为400mg/l） ；

经设备处理后出水水质如下：

出水COD均值为15.05mg/l；

出水BOD均值为2.99mg/l；

出水SS均值为8.30mg/l ；

出水粪大肠杆菌均值为2mnp/100ml；

其他指标均不详列；

出水水质符合 GB-T18920-2002城市杂用水水质标准。

2.4试验结论

通过一个月的模拟实验和连续10天的进出水水质检测的出水结果分析，采用膜生物反应器与微电解相结合的处理后海上采油平台生活污水，出水水质完全可以达到城市杂用水回用标准，实验过程中设备出水水质稳定且远远优于相关的排放标准。海上采油平台可将处理后的中水，用于冲厕或者甲板等，实现生活污水的零排放，该设备是组合的一体化设备，安装简便，维护工作量小，是理想的海上钻井平台污水处理设备。

2.5实际应用

设计的生产的生活污水处理中水回用装置，分别与2015年12月与2016年1月在两台采油作业平台得到应用，投入使用将近两年出水水质稳定，实现中水会用。在使用过程中也出现过一些设备运行的问题，例如三维电解挤压不密实，出现活性炭跑漏现象，有机超滤膜片清洗时易破损等问题，通过实验研究论证已经克服并解决了。三维电解池填料改为小包装集成化填装，有效解决跑漏现象。有机超滤膜经过重新选型，更换为无机陶瓷超滤膜，在保证出水孔径的前提下，提高了膜反洗压力的能力，提高了膜片的使用寿命。下表为平台实际应用时的出水水质，可以看出水水质完全满足城市杂用水水质标。

参考文献：

[1]《城市污水再生利用-城市杂用水水质GB-T18920-2002》

[2]GB4914-2008《海洋石油勘探开发污染物排放浓度限值》

[3]IMO、MEC159（55）的排放标准