海洋平台生活污水

57卷增刊12016年11月中国造船SHIPBUILDINGOFCHINAVol.57Special1Nov.2016文章编号：1000-4882(2016)S1-0493-08海洋平台生活污水处理技术石亮，孔强，石守义，刘洋(海洋石油工程股份有限公司，天津300461)摘要随着海洋油田的开发，控制海洋污染、保护海洋环境已日益为人们所关注。论文通过对海洋平台生活污水处理技术及发展的分析，从污水的特点、常见处理方式的原理、工艺流程以及国际环保公约的要求等几个方面展开叙述，为今后海洋平台生活污水处理工艺的选择、实际运行中问题的解决提出见解和建议，以期达到更好的处理效果。关键词：生活污水处理；生物化学法；电解法中图分类号：TE992.2文献标识码：A0引言在人类对海洋石油的开发不断取得进展的同时，人们对海洋环境的影响也越来越得到重视，为了保护海洋环境、减少污染、约束和规范人类的海洋行为，国际海事组织（IMO)通过海上环境保护组织MEPC组织制定了《MARPOL73/78防污公约》。如今，中国也根据MEPC.159(55)决议颁布施行了《船舶与海上设施法定检验规则》等具体规范，这些都对船舶以及海洋平台设施的生活污水、油污水等污染物的排放指标、排放处理范围等进行了严格的具体规定。根据国际公约以及国家的检验规范，无论固定式海洋平台还是非固定式海洋平台，其生活污水必须经过处理达到排放指标，才能进行排放。根据《中华人民共和国海洋环境保护法》、《船舶污染物排放标准》等规定，船舶生活污水最高允许排放浓度见表1。表1船舶生活污水最高允许排放浓度项目距陆地4海里以内距陆地4〜12海里生化需氧量（BOD)/(mg/L)50/悬浮物（TSS)/(mg/L)150无明显悬浮物耐热大肠菌群（MPN)/(个/100ml)2501000海洋平台生活污水来源于平台上的工作人员的日常生活排水，按照水质可以分为灰水和黑水。灰水指从厨房、洗衣房、浴室排出的洗涤用水，黑水是指从卫生间、医务室排出的废水以及废弃物。由于海洋平台人员工作强度高于远洋船员，生活污水排量大，且相对于远洋船舶距离陆地更近，而环保法对近海平台/船舶的排放要求更加严格；可见，海洋平台的污水处理和排放，面临诸多挑战。目前，国际上常用的生活污水处理方法主要分为三种：物化法，生物化学法，电解法。494中国造船学术论文1物化法物化法，这是最早开始使用的污水处理方法，其基本方法是污水经过粉碎泵粉碎后，加入消毒药剂，进行沉淀分离；然后，将澄清水排放，污泥则定期收集排走。1.1物化法处理流程物化法处理流程如图1。图i物化法处理流程1.2物化法处理特点物化法操作简单，但是设备体积较大，需要外加大量化学药剂，需要一定空间储存药剂；而且，化学药剂长时间储存，药剂效果下降，也易污染海洋环境。同时，滤网和管线易堵塞，既清理困难又影响设备运行。2生物化学法生物化学法，随着科技的发展，物化法逐渐被生物化学法替代并使用至今。目前，传统的生化法处理（在结合了SBR+MBR膜分离技术以及PLC控制技术之后）性能较发展之初己经有很大提高。其基本工作原理是：利用活性生活污泥中的好氧菌，吸附生活污水中的有机物：在氧气充分的条件下，通过生物化学作用，对生活污水中的有机物进行分解，一部分分解为二氧化碳和水，另一部分成为活性生活污泥继续降解污水中的污染物。由于设置了高性能填料，利用MBR膜分离技术以及紫外线或臭氧杀菌技术，使设备最终出水的水质达到稳定。且设备能够抗负荷冲击，具有更持久的处理能力；同时，无二次污染，能够实现自动化操作，可靠性高。2.1生物化学法处理流程生物化学法处理流程如图2。57卷增刊1石亮，等：海洋平台生活污水处理技术495图2生物化学法处理流程流程：污水经粉碎后进入—缓冲室—序批混合室—膜组室—清水室—杀菌消毒—排放。(1)缓冲室与以往生化法的“推流式处理”相区别的是：由于采用了SBR工艺技术，污水首先经粉碎泵粉碎后进入缓冲室集中；然后，进行分批式处理（即所谓的“序批式处理”)。这样既可以缓冲负荷高峰的冲击，同时有助于实现稳定的出水与水质。(2)序批混合室污水从缓冲室分批进入序批混合室，此时进入厌氧阶段，活性污泥中的微生物与污水先进行混合，积磷菌将菌体内的积磷分解，生成的无机磷酸盐被积磷菌排出；同时，积磷菌将体内的聚羟基脂肪酸酯PHA进行聚集（即厌氧放磷）序批混合室内先进行曝气，随后进入好氧阶段，污水中的碳水化合物被氧化为二氧化碳和水，氨被氧化成为硝酸盐，菌体内的聚羟基脂肪酸PHA被氧化为二氧化碳和水(即去碳除氨）。同时，释放出能量供积磷菌吸收硝酸盐，以聚磷的形式储存于积磷菌体内（即好氧吸磷）在其后的缺氧阶段，反硝化聚磷菌DPB吸收硝酸盐释放出氮气，实现反硝化。这样，由于曝气是间歇式的，通过厌氧—好氧—缺氧这三个阶段往复运行，实现了去磷、去碳、除氮。资料统计表明，采用该工艺还可以减少曝气量，减少污泥产量。(3)MBR膜组室污水经过序批混合室处理后，上清液再通过膜组室MBR膜组件(特殊的结构使得MBR膜容易脱卸，便于MBR膜保持更新)，进一步进行消解，同时除去部分异味；通过膜组的污水然后进入清水室，未能通过MBR膜组件的高分子化合物，随清液回流序批混合室。通过MBR膜组件的拦截作用，保持了必要的活性污泥数量，也减少了生物活性菌群的流失，让流程更加合理。(4)清水室经过处理的污水通过膜组件后，由抽吸泵抽出，进入清水室，再经紫外杀菌器或臭氧杀菌后，达到各项排放标准，由排放泵排出。(5)污泥室在序批混合室中的剩余污泥，进入污泥室，污泥定期外排。2.2生物化学法处理特点目前生物化学法己经多年使用，技术比较成熟，实际使用中发现该技术的一些特点。优点：496中国造船学术论文(1)由于不需要长期加入药剂，免去了药剂的供应和储存问题。(2)设备尺寸得到控制，可以满足平台空间有限的限制。(3)投资少，运行费用低。(4)正常工况下，污水中大部分有机物得到分解为无机物，剩余污泥量很少，出水水质好，对环境无污染。缺点：(1)能够被处理的污水种类相对单一。对于含有消毒剂、洗涤剂的污水，处理效果不好。(2)由于生化法处理装置的菌群分解污水需要一定的时间，污水在设备内停留时间长，当平台上污水产生量不稳定而造成负荷冲击、污水负荷过大时，设备处理不能及时，并且将影响出水效果。(3)启动前需做准备工作，且受到菌群的状态限制，不能随时停机或启动。(4)操作人员要求掌握一定的培菌专业知识，以保证菌群保持生物活性。3电解法电解法，近二十年来电解法技术得到发展，处理效果得到提高，技术日趋成熟。目前代表性的有美国的DENORA公司的OMNIPURE处理系统等。其基本原理包括电化学反应和电解两部分。(1)电化学反应。污水在电流作用下，生成絮状氢氧化物，氢氧化物吸附水中有机物污物，聚集并沉淀下来，经过分离后去除沉淀物质。(2)电解。污水进入的电解容器，在电流作用下，生成NaClO和H2,NaClO是强氧化剂，去除污水中的有机物，杀死细菌。同时，污水中的有机物在阴阳极间发生的电化学氧化分解反应，分解生成CO2和H2O。3.1电解法处理流程电解法处理污水的基本流程如图3。图3电解法处理污水的基本流程57卷增刊1石亮，等：海洋平台生活污水处理技术497•污泥产量110150225电絮凝电流A410600电解法处理污水的基本流程：收集室1—污水经粉碎进入—电絮凝单元—收集室2—电解单元—消氯室—杀菌消毒—排放(1)电絮凝阶段黑水、无油灰水以及经过撇油器处理之后的灰水，进入收集室1;收集室1安装有液位控制系统，当液位达到启动液位时，污水经过粉碎泵粉碎，进入电絮凝单元与海水按照一定比例混合。混合后，在电流作用下，阳极板生成阳极离子，与污水中OH-离子结合，生成絮状氢氧化物，絮状氢氧化物吸附污水中的不溶性物质，聚集并沉淀下来，再经过滤；从而，达到净化污水、降低COD(化学需氧量，即有机物污染参数）和BOD5(5天己耗氧的环境监测数）的目的，同时去除水中的油份。可以看出，在该阶段，电絮凝单元产生的絮状沉淀物质，其数量与电絮凝阶段的直流电流成线性关系。如图4。图4电絮凝单元产生的絮状沉淀物质与电絮凝阶段的直流电流成线性关系(2)电解阶段污水经过电絮凝处理之后，进入收集室2,收集室2安装有液位控制系统，达到启动液位后，由输送泵送入电解单元。通过阴阳电极，在电流的作用下，其中的海水电解生成活性的NaClO和H2。直流电Cl-+H2O-----—ClO-+H2tNaClO是强氧化剂，在产生的气体运动的辅助下，强氧化剂充分与污水中的细菌混合接触，可以迅速近乎彻底地杀死污水中的细菌。对于污水中的有机物和其他顽固细菌，在阴阳极间发生的电化学氧化分解反应（燃烧反应）生成CO2和H2O,氧化分解率可以达到95%;同时，降低了污水中的BOD5。通常，污水在电解单元的处理时间，不少于40分钟。(3)紫外消氯阶段通过电解处理后的污水，进入消氯室，继续进行氧化和紫外线杀菌，并消除水中的余氯；同时，生成的H2气体必须经过稀释，然后强制排出至安全区域；产生的污泥收集运走;污水经过处理，检验达标，就可以排放。(4)电解法处理的进步以及后续处理的进展趋势国外新型的电解式处理设备，在电絮凝和电解阶段后，将沉淀过程分成初级沉淀和二次沉淀，而且深化了处理工艺，即附加了后续污泥处理装置，以便得到更好的处理效果。例如，美国DENORA公司OMNIPURE系统的55系列产品。如图5。64208642p/-_1ta?K?l剧498中国造船学术论文图5美国DENORA公司OMNIPURE系统的55系列产品新型的电解式处理设备将沉淀过程分成初级沉淀和二次沉淀，使得沉淀更充分，排放水质更优（其流程见图6)。再将污泥输送至附加的后续污泥干燥处理系统，使污泥得到浓缩干燥，从而大大减少了最终污泥数量。污泥干燥处理系统可以选用袋式过滤干燥机或离心式干燥机（如图7、图8)。图7袋式过滤干燥机57卷增刊1石亮，等：海洋平台生活污水处理技术499图8离心式干燥机近些年，电解法技术发展较快，己经得到越来越多的实际运用。3.2电解法处理特点电解法优点：(1)设备体积略小，新型电解法设备体积更小。在处理量相同的情况下，能够满足平台空间有限的限制。(2)污水在设备内停留时间短，污水处理速度快，效率高，应对负荷峰值能力强。(3)设备污水处理品种多，可以处理含消毒剂、洗涤剂的污水。(4)可以随时停机或启动。电解法缺点：(1)投资多，运行费用高。(2)在污水处理量相同的情况下，电解法设备产生的污泥数量多，需收集处理。(3)维修费用高。4结语综上所述，生化法、电解法处理装置都各有其特点；目前，生化法、电解法生活污水处理装置在海洋平台上都有使用。由于电解法处理设备的上述优点，随着海洋环境保护法规的更加严格，根据技术水平发展情况，未来更加倾向于使用电解法处理装置。由于海洋平台上人员工作强度大等特点，在设备选型以及使用时，不仅应考虑环保法规的要求、设备工况、项目一次性投入及维护的性价比等因素，还需在使用中合理安排人员工作生活、控制污水源头、降低污水量的峰值，使设备平稳运行，保证排放达标。目前，在不断提高设备处理效果的同时，人们也在探索经污水处理装置处理后的中水回用，从而最终实现真正的“零排放”目标。参考文献[1]中华人民共和国海洋环境保护法[S].[2]GB3552-83船舶污染物排放标准[S].[3]GB4914-2008海洋石油勘探开发污染物排放浓度限值[S].[4]国际海事组织（IMO).73/78防污公约（MARPOL73.78)[S].500中国造船学术论文SewageTreatmentTechnologyonOffshorePlatformSHILiang,KONGQiang,SHIShouyi,LIUYang(OffshoreOilEngineeringCo.,Ltd.,Tianjin300461,China)AbstractMoreattentionhasbeenpaidtooceanenvironmentalprotectionandpre