平板膜式生物反应器用于钻井队生活污水处理.pdf

第3 4 卷第8 期 2 0 1 5 ．0 8 集输处理 平板膜式生物反应器用于钻井队生活污水处理 郑 秋 生 中海油能源发展股份有限公司安全环保分公司 摘要 钻 井队存在搬 迁频繁 、人 员定点集 中倒班 、距 离城 市较远的特点 ，需要 配备的生活 污水处理设备应 当具备处理效果稳定 、布局合理 、易搬 迁的特 点。通过集成现有各类生活污水 处理技 术的优 点，确定采用平板膜式生物反应器处理钻井队生活污水。通过合理布局将所有设备 集成为2 个模块。经过现场应用，设备处理效果满足 T h e Na t i o n a l E n v i r o n me n t Re g u l a t i o n s s ． 1 ． No 5 1 1 9 9 9 标准，并具备搬 迁后快速恢复使 用的特点。 关键词 平板膜式生物反应器 ；钻井 队；生活污水 ；工艺流程 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 6 6 8 9 6 ． 2 0 1 5 ． 8 ． 0 2 2 由于钻井 队搬迁频繁 ，使用 的生活污水处理设 备应当具备处理效果稳定、布局合理、易搬迁移动 的特点，满足污水处理和达标排放的要求。 1 生活污水特点 由于钻井 队存在搬迁频繁 、人员定点集 中倒班 的特点 ，因此钻井队生活污水具有如下特点 1 在钻井队搬迁时会出现阶段性断电、断水 现象。 2 每天 的倒班时点污水产生量大 ，占到平均 每 天污水 总量 的 6 0 ％～ 7 O ％，其他 时段水量 较小 ， 水质 、水量波动较大 ，存在较大的水力冲击负荷 。 3 钻井 队的主要任务是生产 ，生活污水处理 基本处于无人管理状态 。 4 钻井 队基本处于野外露天状态 ，处理流程 会受到外界环境 ，特别是温度等条件的影响。 以在非洲作业某钻井队需要处理生活污水为 例 ，钻井 队营房 常驻人 口规模 为 2 5 人 ，每天产生 生 活污水 7 ～ 8 m。 ，主要 由卫 生 间产生 的黑水 和厨 房、浴室产生的灰水组成。该生活污水具备前述钻 井队生活污水特点 的前三项 ，由于该地地处赤道附 近 ，所 以常年气温较高 ，受温度影响变化不大。原 污水 水质 指标 p H值 7 ． 5 ～ 8 ． 2 2 ；电导率 为 1 8 0 0 ～ 2 1 0 0 S ／ c m；浊度 为 5 0 0 6 0 0 N T U；色度 为 1 8 0 3 2 0 T C U；T D S为 1 0 0 0 2 0 0 0 mg ／ L ；氨 氮含 量 为 4 0 7 5 m g ／ L；总磷 含量 为 6 3 9 5 mg ／ L；正磷酸盐含 量 为 3 9 - 5 6 mg ／ L；C O D为 2 9 0 5 2 0 m g ／ L ；B O D为 5 8 1 2 0 m g ／ L；总氮含量为 4 5 8 0 m L ；T S S 为 1 3 5 2 6 0mg 几 。 B O D ／ C O D大于 0 ． 3 ，说 明生活污水 的可生化性 较好 ，可采用生化处理工艺 。同国内生活污水原水 相 比，明显 的差别是污水 中总磷含量高 ，这是 由于 当地使用的洗衣粉、洗涤剂等均为含磷产品。 2 生活污水处理方案设计 2 ． 1 处理工艺方案 针对钻井队作业 的特殊性及钻井 队生活污水的 特殊性需要研发一种高效 、稳定 、易搬迁 的生活污 水处理工艺装置。 M B R 工艺是一种将高效膜分离技术与传统活 性污泥法相结合的高效污水处理工艺 ，它利用膜分 离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物 截留 ，省掉二沉池。平板膜式生物反应器工艺通过 膜的分离技术大大强化 了生物反应器的功能 ，使活 性污泥 ML S S 浓度达到1 0 0 0 0 1 5 0 0 0 mg ／ L ，水力 停 留时间和污泥停留时间可以分别控制 ，因此采用 该工艺进行钻井队生活污水处理 。同时平板膜式生 物反应器 同中空纤维式生物反应器相 比具有抗污染 性能好、机械性能稳定、清洗便捷、膜寿命长、占 地面积更小等优点，因此确定采用平板膜式生物反 应器工艺 。 2 ． 2 工 艺 流程 平板膜式反应器生活污水处理工艺流程见图 1 。 1 通过下水管道将全队所有营房污水收集至 回转式格栅除污机 ，将较大颗粒进行截留收集 ，格 栅除污机配置在一个 5 m 。 体积的箱体上，该箱体可 以起到水量缓冲调节 的作用 ，同时箱体内没有过多 的空气，也可以起到厌氧池的功能。 2 缓冲调节池污水经过提升泵提升至厌氧池 进行厌氧处理 。 基金论文 中国海 洋石 油总公司重大科技项 目 C N O O C K J 1 2 5 Z D X M 2 6 T H Y N F C Y 2 0 1 4 - 0 1 。 油气田地面工程 h t t p ／ ／ w w w．y q t d mg c ． c o rn4 7 _ ● _ 一 一 第3 4 卷第8 期 2 0 1 5 ．0 8 集输处理 图 1 M B R 生活污水处理工艺流程 3 由厌氧池 自流进 入 MB R生化 处理 系统 ， 污水在 MB R池 中进行生化处理 和过滤净化 ，由 自 吸泵吸出。 4 经过净化处理的污水通过紫外线杀菌装置 进行消毒后进人清水池 ，最后排放 。 2 ． 3 污水处理设备选定 考虑到该设备适用范围的广泛性，依据2 m 。／ h 的处理量进行相关设备的配置。 1 回转式格栅除污机及缓冲调节池。选用 型 号为 Z Q - 3 0 0 型 回转式格栅 除污机与体积 5 m 。 的缓 冲调节池一体安装 ，以便于装置 的现场整体 吊装 。 收集污水通过格栅除污机过滤进入到缓冲调节池的 过程 中，大颗粒固体物质被过滤出来 ，并通过格栅 机的回转将 固废打捞 出来 。选用的格栅 除污机具有 自动化程度高 、分 离效率高 、动力消耗小 、无 噪 音、耐腐蚀性能好的特点。考虑到生活污水的高峰 用水量将缓冲调节池体积确定为5 m 。 。池内安装污 水提升泵用于将污水提升至厌氧池 ，泵流量 3 m。 ／ h ， 扬程 1 2 m，为防止大量 固体沉积物进入泵 内造成 堵塞，进水 口离池底距离 3 0 0 mm左右 。 2 厌 氧池 。厌氧池 与 MB R池共 同集成在 一 个集装箱 中 ，隔出一个相对独立空间作为厌氧池 ， 厌氧池的作用是将大分子有机物降解为易生化处理 的小分子有机物 。 3 MB R池。M B R 池内置曝气装置持续不断 地对池中活性污泥进行供氧，同时将膜表面黏附的 物质去除 ，池中活性污泥通过与厌氧池中厌氧菌的 联合作用将 C O D、B O D、氨氮 、磷等污染物进行分 解 、吸收 、沉降去除 ，通过 自吸泵对池中污水进行 抽 吸过滤 ，使水 质得到净化 。由于污泥不 能通过 膜 ，因此污泥停 留时间可以不依赖于水力停留时间 而单独加以控制 ，在不增加池容的前提下延长污泥 停留时间 ，满足微生物生长速度缓慢 的生长周期要 求，使水质处理效果好于传统活性污泥法[4 1。所选 用板式膜的参数见表 l 。选用2 台流量为3 ． 2 m ／h 、 扬程为 2 0i n 的 自吸泵进行净水抽吸 ，1 用 1 备 ；选 用2 台排量为1 ．4 4 m 。 ／m i n 的三叶罗茨鼓风机进行曝 气供气，1 用l 备 ；选用 1 台流量3 m 。／ h 、扬程1 2 m 的潜水排污泵作为混合液回流泵，加强污染物的分 解去除。 4 紫外线杀菌消毒 。利用 2 5 3 ． 7 n m波长紫外 线的紫外灯对微生物的杀灭作用使污水净化 。 表 1 M B R 板式膜参数 项目 藏 _ 臻l 。 ≮ j 譬 ≯ 。 数值 0 温度／ 。 C p H值 ML S S ／ mg L一 最高运行负荷／ MP a 最大运行透膜压差， MP a 正常运行负压／ MP a 进水 S S ／ mg L 曝气量儿 mi n 5 加药装置 。通过隔膜计量泵加入次氯酸钠 药剂对膜进行药洗 ，从而保证膜 的正常运行 。选用 泵 1 台，最大流量 5 0 0 L ／ h 。 6 控制系统 。控制系统 由本地 手动控N／ 远 程 自动控制两部分组成 。本地控制面板设置每台泵 启动／ f 直止按钮 、总电源开关 、电源指示灯 、泵运 行状态指示灯 、风机运行状态指示灯等 。泵及风机 的停止受远程 自动控制 ，同时泵及风机相应工作状 态反馈至上位机。控制柜为防爆控制柜 ，防爆等级 为E E X d l I B T 4 ，防护等级 I P 5 4 。 厌 氧池 、MB R系统 、紫外杀菌系统 、加药 系 统 、控制系统集成在 1 个集装箱橇座平台上 ；回转 式格栅除污机及缓冲调节池构成另 l 橇块 。因此整 套污水处理系统共有2 个橇块组成，便于吊装及运输。 MB R生活污水处理装置模块示意图见图 2 。 回转格栅 除污机 模块 1 自吸泵 间 消 风 毒 机 厌氧池 M B R 平板膜 池 清 清 间 间 水 水 加 控 池 池 药 制 2 1 间 柜 模块 2 图2 M B R 生活污水处理装置模块示意图 4 8 油气田地面工程 h t t p ／ ／ w w w ． y q t d mg c ．c o rn 加 ∞u 一 脑 ～ ㈣ 吣 第3 4 卷第8 期 2 0 1 5 ．0 8 集输处理 3 设备调试 3 ． 1 现场安装 1 设备全部为模块化设计 ，运输至现场在地 面铺撒一层石子后将模块 2吊装放置 ；挖掘一个深 度略大于模块 1 污水人 口高度的坑 ，铺撒石子后将 模块 l 吊装入坑 中就位 回填 ；营房污水集水管道与 模块 1 、模块 1 与模块 2 之间及模块 2的排放管线均 采用软管连接 。 2 将动力线接至污水处理设备 总配电柜 ，完 成 电力供应。 3 完成设备的安装检查及单机调试后开始进 行清水试车 ，经测试设备整体状态正常。 3 ． 2 活性污泥的培养 由于设备地处非洲大陆远郊营地，且是新设备 的首次应用 ，无法获得活性污泥进行接种 ，只能采 用 自行培养方式。 活性污泥的培养初期采用间歇培养法 ，由于项 目现场属于牧区，收集新鲜牛粪投加到曝气池 中进 行满水闷曝、排放，利用M B R的分离作用截留住 微生物 ，再进水闷曝、排放 。循环 3 - 5 个周期就会 有一定 量的活性 污泥产生 ，开始用 连续培养 的方 法 ，经过约 2 0 天的培养 MB R池 的S V 3 0 值约为 1 5 ％ ～ 2 0 ％，溶解 氧浓 度 2 4 m g ／ L ，污泥 回流 比1 0 0 ％～ 5 0 0 ％ ；MB R采 用 间歇 过 滤 运 转 9 mi n，停 止 1 m i n 的方式 。此时经测量除磷外 的其他指标均 合格。 3 ． 3 除磷工艺改造 由于磷含量达到 6 3 9 5 m g ／ L ，依靠M B R生化 工艺很难将总磷含量降至标准以下，所以采用添加 P A C 聚合氯化铝混凝沉降的方法将污水 中磷去 除 。为避 免 在 MB R池 中直接 投 加药 剂 造成 膜堵 塞 ，采用在消毒间至清水池 1 的管线上加注药剂， 同时将清水池 1 改造为沉淀池，经沉淀后水进人清 水池 2 外排 ，总磷指标合格 。 4 测试结果 经过方案工艺设计 、设备选型 、生产制造 、现 场安装调试和相应的改造 ，海外钻井 队生活污水处 理项 目全 部实施 ，通 过污泥培养合格 后 1 0 天 的跟 踪 测 试 ，处 理 效 果 符 合 T h e N a t i o n a l E n v i r o n me n t S t a n d a r d s f o r Di s c h a r g e o f E f fl u e n t i n t o W a t e r o r o n L a n d R e g u l a t i o n s S ． I ． N o 5 1 1 9 9 9 标准。生活污水 处理前后水质指标见表 2 。 当设备需要搬迁 ，如果断水时间为 1 天则可仅 在 MB R池 中留存部分活性污泥 ，其他部分水可全 部放空 ；如果断水时间较长 ，MB R池 中水 面高于 MB R膜组 即可 ，其他部分水 可全部放空 ，到达新 场地通水通电后即可开始进行生活污水的处理。 表 2 生活污水处理前后水质指标 指标 处理前 处理后 平均去除率膨 外排标准 5 结语 1 平板膜式生物反应器用于钻井 队生活污水 处 理 可达 到 T h e N a t i o n a l E n v i r o n me n t S t a n d a r d s f o r Di s c h a r g e o f E mu e n t i n t o W a t e r o r o n L a n d 1 Re g u l a t i o n s S ． I ． N o 5 ／ 1 9 9 9 标准。 2 该生活污水处理设备设计 为2 个模块 ，具 备 了高效 、稳定 、易搬迁 的特点。 3 由于是在海外远郊营地 ，设备仅需在首次 使用时进行污泥的培养 ，以后在使用过程中搬迁完 成后通水通电即可直接用于钻井队生活污水的处理。 参考文献 [ 1 】 郑秋生 ，刘丽 明．基 于 MB R技术 的生活 污水处 理设备设计『 J ] ． 资源节约与环保 ，2 0 1 4 1 0 4 2 4 3 ． [ 2 ] 鹿桂华 ，杨琦 ，彭少华，等．油田前线生活基地小型生活污水 处理 厂工艺 [ J ] ．油气 田地面工程 ，2 0 1 4 ，3 3 1 2 1 9 2 0 ． [ 3 ] 周以琦．钻井队生活污水处理设备研制[ J ] ．油气田环境保护， 2 0 1 4 ，2 4 6 3 - 6 ． [ 4 】 郑秋生 ，霍志坚 ，邵天泽 ，等．膜生物反应器营地生活污水处 理设备应用 [ J ] ．油气 田环境保护 ，2 0 1 4 ，2 4 5 4 - 6 ． [ 作者简介] 郑秋生工程师，2 O l 1 年毕业于西安工 程 大学机械 工程 专业，现任 中海油能源发展 股份有 限公 司安 全环保 分公 司项 目工程 师 。 0 2 2 2 5 8 0 2 1 1 6 、 z h e n g q s h c n o o c ． c o m． c n 收稿 日期2 0 1 5 0 4 - 2 7 栏 目主持张秀丽 4 9 油气田地面工程 h t t p ／ ／ w v N ． y q lad m g c ． c o rn