某海上油气田生活污水处理装置优化实践

（中海石油（中国）有限公司湛江分公司，广东湛江524000）

1 引言

海上采油平台的生活污水主要来自生活区的卫生间、洗漱间、餐厨间以及医用用水，污水中含有大量的污染物，如不经过处理就直接排海，将会对周围环境造成不良影响。

国家2008年新环保标准颁布，对海上采油平台生活污水的排放指标提出更高要求。

《防止船舶生活污水污染规则》作为MARPOL公约的附则Ⅳ部分，适用于海上石油开采开发装置浮式储油装置FPSO和有人居住采油平台。《国内航行海船法定检验技术规则》第五篇第5章“防止船舶生活污水污染规定”适用于申请发给《防止生活污水污染证书》的船舶、固定式采油平台装置。

海上油气田作为持有《防污证书》作业者，配备了生活污水处理装置，能够达到处理和排放的要求。但是由于存在设备本身设计的缺陷、工艺流程错误、人为操作不当及重视程度不够等方面问题在一定条件下运行时排水指标值超标问题时有发生。

2 生活污水处理装置组成和技术特征

2.1 组成和主要性能参数

本处理装置为撬块式结构，由生化组件、膜分离组件、供气组件、消毒清洗组件、排放组件、电控组件等组成，所有组件安装在一个公共机座上。

主要技术性能：MBR-60生活污水处理装置水力负荷：生活污水4800L/d，洗涤灰水流量15200 L/d。MBR-120生活污水处理装置水力负荷：生活污水8400L/d，洗涤灰水流量31600 L/d。排放水质达到以下排放标准：BOD5≤25mg/L，SS≤35mg/L，大肠杆菌数≤100 个/100mL，pH：6～8.5，COD≤125mg/L。

2.2 生活污水处理装置工作原理

装置本体由曝气柜、沉淀柜、二级生化柜、膜组件、污泥柜以及清水柜组成。生活污水进入曝气柜，在曝气柜内对原污水进行好氧处理，去除污水中绝大部分有机物。经过处理的污水流入沉淀柜，在沉淀柜内进行初步泥水分离，沉淀后的污泥气提入污泥柜，上清液则进入二级生化柜进行进一步的生化处理，然后通过循环泵打入膜组件，在抽吸泵的作用下，透过膜组件的清水经紫外消毒器进入清水柜，达到各项排放标准，由排放泵排出，剩余的泥水混合液回流至二级生化柜中，二级生化柜中的水由气提向曝气柜回流。

3 生活污水处理装置运行过程中存在的问题

3.1 活性污泥的菌种培养活性对有机物消化、分解能力下降导致污水处理系统排水浑浊，排水不达标。

3.2 制淡水冲厕产生的盐度变化造成活性污泥内微生物的活性能力下降造成出水指标超标。

3.3 污水产生高峰时段污水内的有机物总量增加，污水在一级生化柜水力停留时间变短导致二级生化柜曝气和接触活性污泥的效率降低导致出水指标大幅升高超标。

3.4 餐厨水撇油器容积小，不满足餐厨水使用需求。

3.5 黑灰水混流，流程入口管线无水封弯，生化柜内臭气返流。

3.6 膜组件曝气搅拌，通过观察每个膜组件的视镜，使2个膜组件供气均匀，正常运行过程中，经常性出现膜组件淤堵严重的问题。

3.7 污水装置系统处理水量及灰水处理模块问题

3.7.1 从流程图上看，装置处理全部生活污水，未有单独的灰水处理模块。

3.7.2 从设备设计资料上看，未发现单独的灰水处理撬块。

3.7.3 结合设计资料及流程图，生化处理柜（一级柜、二级柜）只处理相当于120人的黑水处理量，清水柜1667L/h的处理量。

3.8 其他问题

3.8.1 二号柜低液位计在调试时循环泵未停泵，可能存在低液位计不动作或液量大的问题。

3.8.2 加药泵不上液。

3.8.3 自接压缩空气风管缺可视压力表，操作不方便。

3.8.4 现有生活污水总量（取最小值）超过现有处理系统处理负荷，冲厕海水长流水问题需要解决。

3.8.5 现有装置没有预处理设备（撇油器、毛发收集器、化粪池）。

4 生活污水处理装置优化治理

4.1 活性污泥活性下降问题治理

对于菌种培养活性对有机物消化、分解能力下降以及制淡水冲厕产生的盐度变化造成活性污泥内微生物的活性能力下降的问题，油田在单机联机试车、活性污泥培菌、装置排泥方面总结经验。

4.1.1 单机、联机开车减少对活性污泥的损坏

装置内加入部分清水，接通电源,逐个检查风机、抽吸泵、排放泵、循环泵，点动及连续运行，检查机泵设备运行是否正常、转向是否正确。电控箱投入自动运行状态，逐条检查自控程序。

4.1.2 活性污泥培菌

洗浴洗涤水阀门打开，引灰水入处理装置清水柜，排放泵通过液位控制，自控操作。

引黑水（需要使用淡水）至一级柜，待液位柜中位灯亮（沉淀柜高液位）时，关闭黑水阀门。

打开一级柜、二级柜上盖板，根据池内曝气情况，调整进气阀门，保持池内正常曝气。检查一级柜、二级柜气提返液管，调整气阀，保证正常返液，返液量不宜过大。

上述工作调整正常后，由一、二级柜顶盖入孔处，投加活性污泥菌种各200L及适量营养盐。首次一般投加营养盐10kg，以便于尽快恢复活性污泥活性。

封闭一、二级柜盖板，系统投入首次培菌过程。

首次培菌过程一般需要5～10d，后续培菌过程只需2～3 d。培菌时每日对池内污水进行分析，一般早晚各分析一次。主要检查SV30、溶解氧、COD含量。根据分析情况，适当调整每日营养盐投加量及污水更换量。待池内活性污泥SV30增加至30%或COD每日都有较大消耗量时，系统可以投入连续运行，使用淡水冲厕的装置可以直接投入满负荷运行。使用海水冲厕的装置，需要逐步将黑水阀门开启至全开状态，一般需要10 d左右时间。

4.1.3 装置排泥

装置一般运行7 d左右（平台人数较多时应增加排泥频率）应进行一次排泥，排泥时应在离岸12海里以外。步骤如下：

a.关闭清水柜排放阀门

b.打开一级柜和一级污泥柜排放阀门。正常排泥操作，只需要排除一级柜污泥。

c.将电气控制箱面板上排放泵功能开关置于“排泥”，排放泵按时间继电器KT3设置的时间运行约8～12min后停止。排泥的时间在处理装置出厂时已设置好，可通过时间继电器KT3的调整改变排泥的时间。

d.将电气控制箱面板上排放泵功能开关置于“排水”。

e.关闭一级柜和一级污泥柜排放阀门。

f.打开清水柜排放阀门。

4.2 污水产生高峰时段水力停留时间变短问题整改

4.2.1 沉淀柜溢流管汇设计缺陷

沉淀柜溢流管汇设计缺陷导致一级柜黑水直接溢流至清水柜，污水溢流至清水柜后污染灰水，导致灰水排放标准值远远超标，通过修改溢流至装置外部的管路至污水收集舱沉淀，见图1。

图1

4.2.2 污水进入沉淀柜的孔径偏小堵塞

污水进入沉淀柜的孔径偏小，如有污物很容易堵塞，会导致一级生化柜液位上升较快，需扩大一级柜和沉淀柜连通孔径。

4.2.3 修改溢流口高度差增加停留时间

降低溢流至二级生化柜的溢流管（降低50mm），导致二级生化柜水量增多，二级柜负荷增加，加高溢流至清水柜的溢流管（100mm），曝气柜透气口离顶部只有50mm，基本和加高后溢流管同一高度，见图2。

图2

4.3 厨房水撇油罐增大容积及管路整改

撇油器用于处理船舶厨房餐饮灰水，利用油与水的密度不同在停留时间适当的情况下撇去厨房灰水中的油脂。由于处理后的灰水进入生活污水处理装置清水柜，餐饮水经撇油罐后COD浓度还比较高，进入清水柜后污染灰水，灰水出水指标值超标，因此修改管路至一级沉淀柜对有机物进行分解。

4.4 膜组件淤堵治理及膜组件清洗、更换

膜清洗液是由次氯酸钠配置的稀释液，配置有效氯浓度为1.0×10-4%左右。每个膜组件需上述浓度的清洗液约80L，一般情况下每30～45d需清洗膜组件一次。次氯酸钠原液的体积按下式计算：

如：常用的次氯酸钠原液为家用消毒剂（84或白猫），其有效氯浓度约4%,则清洗一个膜组件需要次氯酸钠原液：V=2L。

在正常运行的条件下，如抽吸管路负压上升，清洗无效时需更换膜组件，以第一组膜组件为例在更换前应关闭该膜组件所有进出阀门，卸下上封头，然后将筒体卸下，松开上下中间板膜元件螺母，将膜取下，更换后按上述步骤安装好膜组件，然后打开相应阀门。

4.5 污水高峰时段水力停留时间变短问题治理

MBR-120生活污水处理装置的额定水力负荷为8.4m3/d。根据中国船级社的要求，该水力负荷需满足平均处理流量0.525 m3/h，高峰流量为平均流量的3倍即1.575 m3/h。目前平台使用的该设备使用WGM-420的膜组件2个，每个膜组件的平均出水量为10L/min，则膜组件处理能力为1.2 m3/h。而生化柜的缓冲体积为0.52 m3，因此装置高峰处理能力为：1.72 m3/h。根据实际使用的数据显示，晚上高峰期的用水量约为3.0 m3/h，远大于处理能力1.72m3/h。

4.5.1 将沉淀柜溢流管引至柜体外，低峰时再进入装置处理，见图3。

图3

4.5.2 将沉淀柜溢流管与装置清水柜的高位溢流口连接，这样高峰时沉淀柜污水直接溢流出装置，见图4和图5。

图4

图5

4.5.3 在装置黑水进口处加装流量分配器。当进水流量小于1.5 m3/h时，污水直接进入装置处理；当流量大于1.5 m3/h时，超出的水量将不得进入装置，而流入污水柜储存，待低峰时再转运至生活污水处理装置处理，见图6。

图6

4.6 生活污水处理装置连续取样化验

连续对生活污水装置培菌/调试工作，做到达标排水连续运行。由于南海奋进号船体配载时，特别是船体重载时，船体吃水比较深，生活污水处理装置水位底发生海水倒灌，正常调试难以维持，驯化培养的活性污泥损失殆尽。

4.7 其它问题解决办法及措施

将洗澡水和洗衣洗涤水总管（灰水）从黑灰水总管中分离，独立进处理装置。

5 生活污水处理装置结构优化改造实践成效

对生活污水处理装置进行结构优化研究分析和行之有效的整改调试之后，2015年7月在某油气田3套生活污水装置上进行应用实测，经过了2a多的现场使用，装置运行状况良好，出水排放化学需氧量COD≤300mg/L。截止到2017年3月，未发现整改过的生活污水处理装置在运行过程中出现污水排放不达标等严重环保问题，装置最长运行时间已经有2年3个月，从运行效果和调试培菌维护方面的经验都优于以前，可以确定装置在优化方向及管理提升方面是成功的。

6 生活污水处理装置结构优化改造社会效益

某油气田实成功实施的生活污水处理装置结构优化改造成效的基础上对存在的问题进行总结并找出解决问题的应对措施并且成功实施，相信随着环保意识的不断加强及生活污水对水质污染的不断加重，相关的治理措施在海上石油采油平台还是切实可行且较经济的，部分做法也已复制应用在海洋石油系统内的其它生活污水处理装置上，取得了相同的成效。