海上钻井平台生活污水处理系统运行管理

2024-11-13郭信金王志辉靖术申沈心瑞吴佳伟

石油工程建设 2024年7期

摘" " 要：为确保海上钻井平台生活污水的达标排放，需强化海上钻井平台现场生活污水处理系统的运行管理。在简要介绍海上钻井平台生活污水处理系统的基础上，详细论述了影响生活污水达标排放的主要因素，包括原污水的水质、pH值、油脂、冲洗水温度、冲洗水水量控制、现场人员管理等，据此指出了目前海上钻井平台生活污水处理未能达标排放的主要原因，并有针对性地提出钻井平台现场生活污水处理运行管理的办法。最后提出，为进一步降低海上钻井平台生活污水的处理成本，可对零排放海域的生活污水进行回收处理。

关键词：生活污水处理；运行管理；达标排放

Operation and management of domestic sewage treatment systems on offshore drilling platforms

GUO Xinjin， WANG Zhihui， JING Shushen， SHEN Xinrui， WU Jiawei

Drilling Branch of CNPC Offshore Engineering Company Limited， Tianjin 300451， China

Abstract：To ensure the standard discharge of domestic sewage from offshore drilling platforms， it is necessary to strengthen the operation and management of on-site domestic sewage treatment systems on offshore drilling platforms. This paper briefly introduces the domestic sewage treatment system of offshore drilling platforms. Based on this， the main factors affecting the standard discharge of domestic sewage are discussed in detail， including the water quality， pH value， grease， temperature of flushing water， control of flushing water volume， and management of on-site personnel. The main reasons for the current failure to meet the standard discharge of domestic sewage treatment on offshore drilling platforms are pointed out. In addition， the targeted measures for the operation and management of on-site domestic sewage treatment on drilling platforms are proposed. Finally， the paper proposes that the domestic sewage from zero-discharge sea areas can be recycled and treated to further reduce the treatment cost of domestic sewage from offshore drilling platforms.

Keywords：domestic sewage treatment; operation management; standard discharge

随着海洋开发的空前发展，海洋环境的污染也越来越严重，人类对海洋环境保护也日益重视。国际防污染公约《MARPOL 73/78》附则Ⅳ“防止船舶生活污水造成污染规则”中对船用生活污水排放标准作出了明确的规定。随着对海洋环境保护的日益重视，针对船用生活污水排放的指标也不断提高，2018年7月1日实施的GB 3552—2018《船舶水污染物排放控制标准》将船用生活污水的排放标准提升到了一个新的高度，不但提高了部分指标要求，还增加了氨氮指标，船用生活污水主要排放标准见表1。为确保海上钻井平台的生活污水排放达标，需强化其现场生活污水处理系统的运行管理。因此，如何加强平台生活污水处理系统的运行管理成为一个重要课题。

1" " 海上钻井平台生活污水处理系统

海上钻井平台生活污水处理系统处理的主要污水包括黑水和灰水两类[1]。

1.1" " 黑水

生活污水也称“黑水”，采用真空收集系统收集的生活污水称为真空黑水，采用常规重力收集系统收集的生活污水称为重力黑水。

黑水主要指船上的以下四种排出物[2]：第一，任何形式便器和小便池的排出物和其他废弃物；第二，医务室（药房、病房等）洗手池、洗澡盆，以及这些处所排水孔的排出物；第三，装有活的动物处所的排出物；第四，混有上述排出物或废物的其他污水。

1.2" " 灰水

灰水是指除黑水外的其他生活废水，包括洗涤、洗衣、洗澡及洗脸盆的排水等，不包括货舱排水、垃圾。

因受污染程度的不同，灰水分为厨房灰水和洗涤灰水。厨房灰水是指洗碟水，包括人工或自动洗涤碗碟、烹饪用具的排水；洗涤灰水是指厨房灰水以外的洗漱水和洗衣水。

1.3" " 生活污水处理流程

海上钻井平台生活污水的处理流程是将平台生活污水中的黑水和灰水，分别通过各种黑水和灰水管系进行收集，而后输送到生活污水处理装置中，经处理达标后再进行排放。具体处理流程如图1所示。

2" " 影响生活污水达标排放的主要因素

为了确保海上钻井平台生活污水处理达标排放，需对平台生活污水进行规范管理，其中排放水的化学需氧量是海事环保部门检查的关键指标。化学需氧量又称化学耗氧量（Chemical Oxygen Demand，简称COD），是在一定的条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时所消耗的氧化剂量。COD是表示水中还原性物质含量的一个指标，水中的还原性物质包括各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等，但主要是有机物，因此其又往往作为衡量水中有机物质含量多少的指标。COD越大，说明水体受有机物的污染越严重[3]。对于钻井平台现场而言，影响排放水达标排放的主要因素包括以下几方面。

2.1" " 原污水水质

一般污水中的氮磷等营养元素已能够满足微生物需要，且过剩很多。当钻井平台现场使用海水进行厕所冲洗时，会发现处理后的生活污水很难达到排放标准，究其原因是海水中存在大量有机物（海水的COD值可达2 000 mg/L），大大增加了生活污水处理装置的处理负荷。在现场操作中可以发现，即使生活污水处理装置的菌种含量在正常范围内，若使用海水作为冲洗水，则处理后的排放水仍难以达到排放标准。同时，海水的清净度无法保证，其中存在大量微生物及高浓度的盐，会影响处理装置中菌种的存活时间，培菌合格后，3 d左右出现菌种上浮现象，海水用作冲洗水而进入处理装置后菌种含量急剧下降，影响处理效果，进而造成排放水达不到排放标准。

另外，通过在某钻井平台进行现场测试发现，当使用真空马桶收集黑水时，原污水的COD值高达2 500 mg/L，如此高浓度的原污水大大增加了生活污水处理装置的处理负荷，造成设备在原定的水力停留时间内无法充分对原污水进行处理，导致排放水无法达标排放。

2.2" " 原污水pH值

根据调研发现，目前某钻井公司所使用的生活污水处理装置，基本上都已更换为以MBR膜生化法为处理工艺的生活污水处理装置，该类型的装置要求污水的pH值保持中性，一般为6.5～7.5，主要是为了保证生活污水处理装置中的菌种有一个良好的存活环境。而钻井平台现场常使用含磷洗衣粉、洁厕灵、84消毒液等酸性或碱性清洁剂，这会造成原污水中的pH值突然升高或降低，从而影响生化处理菌种的存活，导致生活污水无法达标排放。

2.3" " 原污水中的油脂

当污水中油脂含量较高时，会使曝气设备的曝气效率降低，如不增加曝气量则处理效率将降低，从而导致生活污水处理装置对污水的处理不达标，排放水水质不合格。另外，污水中较高的油脂含量还会降低活性污泥的沉降性能，严重时会成为污泥膨胀的原因，导致出水总悬浮物的数值超标[4]。对油类物质含量较高的进水，需要在预处理段增加除油装置（撇油器）。钻井平台现场造成污水中油脂含量增高的主要原因有：厨房排放水未经过撇油器处理就直接进入生活污水处理装置中、洗涤含油量较大的工服及在生活污水管系内直接排放含油污水。

2.4" " "冲洗水温度

温度对活性污泥工艺的影响显著。首先，温度会影响活性污泥中微生物的活性，在冬季温度较低时，如不采取调控措施，污水处理装置的处理效果会下降。其次，温度会影响沉淀物的分离性能，例如温度变化会使沉淀池产生异重流，导致短流；温度降低会使活性污泥由于黏度增大而降低沉降性能；温度变化会影响曝气系统的效率，夏季温度升高时，会由于溶解氧饱和浓度的降低，而使系统充氧困难，导致曝气效率的下降，并使空气密度降低，这种情况下若要保证供气量不变，则必须增大供气量。而在钻井平台现场，特别是冬季，冲洗水水温普遍偏低，不仅影响生活污水处理装置的处理效果，还会影响菌种的活性，从而导致排放水未能达标排放。

2.5" " 冲洗水水量控制

由于平台存在生活设备老化、黑水管道堵塞的现象，往往需要对厕所进行多次冲洗才能冲洗干净，且为了方便冲洗小便池，现场冲洗管道有“长流水”的现象，如此操作造成平台冲洗水流量得不到有效控制，不仅极大增加了生活污水处理装置的处理负荷，还因为“长流水”造成污水中的培菌营养物浓度不足，处理装置中菌种含量达不到要求，最终造成生活污水无法达标处理。

2.6" " 现场人员管理

任何设备的运行都离不开人员的精细管理，生活污水处理装置作为环保工作的关键设备，更是需要现场人员的精细管理。目前，由于钻井平台现场工作人员对设备操作规程不熟悉，对设备运行不关注，对设备故障问题解决不及时，造成现场设备未能完好运行，从而导致排放水未能达标排放。

3" " 钻井平台现场生活污水处理系统的运行管理

为进一步加强对钻井平台现场生活污水处理系统的管理，确保平台生活污水达标排放，需采取以下管理方法。

3.1" " 改善原污水水质

考虑到冲洗水使用海水时，海水中有机物含量过高对生活污水处理装置处理效果的不利影响，现场应改用淡水冲洗，确保冲洗水的水质不对装置处理效果造成影响。现场试验证明，改用淡水冲洗后，排放水的水质得到显著提升，排放水的COD值能从300～400 mg/L降至GB 3552—2018《船舶水污染物排放控制标准》所要求的125 mg/L（限值）范围内。

同时由于部分采用真空收集黑水的平台原污水的COD浓度过高，可以考虑将部分洗涤水（如平台房间洗漱水）引入黑水处理管系中，降低黑水的原污水浓度，提高生活污水处理装置的处理效果，从而保证处理后的排放水达标排放。

3.2" " 保障污水的pH值

原污水中的pH值突然升高或降低都会影响生化处理菌种的存活，因此在钻井平台日常运行过程中，应停止使用含磷洗衣粉、洁厕灵、84消毒液等酸性或碱性清洁剂，现场督促配餐清洁人员做好相关管理，若因特殊原因必须使用消毒剂，需确保消毒剂不进入生活污水处理系统中，平台应每日定时组织人员进行检查，确保作业现场清洁剂的合理使用。

3.3" " 避免原污水油脂排放

为保障生活污水处理装置的有效运转，平台现场应规范撇油器的使用，定期检查清理，确保撇油器的正常运行[5]。同时，规范现场人员的生活污水排放，禁止任何人员向生活污水处理系统中倾倒含油污水，对含油量过大的工服进行单独清洗，其洗涤水不得进入生活污水处理系统中，由此降低生活污水中油脂的含量，确保生活污水达标处理。

3.4" " 保障冲洗水温度稳定

为保证生活污水处理装置冲洗水水温稳定，水温宜控制在25 ℃左右，建议钻井平台现场生活污水处理装置中增加冲洗水温度控制装置，其主要作用是将生活污水的温度控制在适合菌种培育的范围内，避免因温差过大导致菌种培育不良，生活污水处理装置冲洗水温度控制系统的总体设计方案如图2所示。

该系统主要通过增加电加热装置，将冲洗水的温度加热到30 ℃左右，以确保冲洗水进入马桶后的温度能保持在20 ℃左右；而后通过给主甲板以下黑水管道敷设低功率电伴热线及外保温层，通过电伴热线给黑水管道管体加温，并通过温度控制器使下水管道整体温度保持在24～28 ℃之间，即使在上部略有失温的情况下，通过下水管道的恒温，也会使到达污水处理装置的水温保持较为恒定，即可以达到25 ℃。目前该套系统已在钻井平台使用，待测试效果出来后，将在其他平台推广使用。

3.5" " 规范冲洗水的使用

为保障生活污水的达标排放，需对现场的冲洗水进行规范管理。其一，针对现场存在黑水、灰水管道堵塞的情况，需及时对管道进行疏通或者整改，确保管道流通正常，避免因管道堵塞导致需要多次冲洗的现象发生。其二，规范小便池的冲洗方式，杜绝“长流水”现象，排查小便池水阀开关，及时修理或更换损坏的水阀开关，确保各控制开关灵活好用，从而有效控制冲洗水流量。其三，现场加强冲洗水的管理，提倡节约用水，张贴相关管理规定，安排轮机工和配餐人员每天定期进行巡检，发现问题及时处理，以确保冲洗水水量得到有效控制。

通过规范现场冲洗水的使用，杜绝现场“长流水“现象，规范厕所冲洗水量，有效控制了冲洗水的水量，保障了生化菌种的含量，大大提升了现场生活污水的达标排放能力。

3.6" " 加强现场人员管理

为保障设备的完好运行，对于现场相关岗位人员的日常管理作出明确的规定。第一，平台轮机长、机械师、电气师、轮机工、电工必须经过生活污水处理装置的专项培训，培训内容包括但不限于以下内容：设备的组成、流程、培菌操作、取样操作、COD检测操作、程序设定及倒换、设备维护保养等，培训须达到使相关人员掌握设备流程、基本操作及一般故障排查的目标。第二，平台轮机长、轮机工必须熟悉掌握设备培菌、程序倒换、取样、COD检测等基本操作，确保生活污水处理装置正常运转。第三，生活污水处理装置正常运转后，每周检测菌种含量及排放水COD值，发现问题及时反馈，确保排放水达标排放。第四，平台倒班时，必须留有熟悉设备运转和操作的人员交接，确保生活污水处理装置的管理能够得到有效的延续。

4" " 生活污水排放水回用

为进一步降低海上钻井平台生活污水处理成本，可对零排放海域的生活污水进行回收利用。目前已开始将生活污水回用作为环保工作重点，平台生活污水回用流程见图3。

如图3所示，先采用MBR工艺对船舶生活污水进行处理，而后以处理过程中所产生的超滤出水作为原水，再用中水回用装置进行处理，处理后其水质能够达到GB/T 18920—2002《城市污水再生利用" " 城市杂用水水质》所规定的水质标准[6]，这种水即可用于配置泥浆、冲洗甲板或当作马桶的冲洗水源。

生活污水回用就是对生活污水进行深度技术处理，去除各种杂质，去除污染水体的有毒、有害物质及某些重金属离子，进而消毒灭菌。其水体无色、无味、水质清澈透明，且达到或优于国家规定的杂用水水质标准（或相关规定）。

5" " 结束语

随着对海洋环境保护的日益重视，海上钻井平台生活污水治理已成为海上钻井行业的重要课题，其关系到钻井平台的日常生产。因此，必须严格把控钻井平台生活污水处理系统的运行管理，确保生活污水达标排放。

参考文献

[1]" "GB/T 10833—2015，船用生活污水处理设备技术条件[S].

[2]" 周文强，阙思思，曾德芳，等. 基于典型相关分析的长江航运与水环境间关系的实证研究[J]. 长江流域资源与环境，2020，29（5）：1 183-1 191.

[3]" 韩志峰，沈洁，郭立玮，等. 微滤法用于丁香挥发油含油水体的油水分离研究[J]. 中国中药杂志，2011，36（1）：41-44.

[4]" 王翔，鄢来辉. 宁德核电污水站运行常见问题分析[J]. 湖北电力，2011，35（3）：13-15.

[5]" 高光才. 海上钻井平台生活污水处理技术及处理设备[J]. 中国海上油气（工程），2002，14（3）：5-8.