阮锋 郑秋生

1中国海洋石油国际有限公司

2中海油能源发展股份有限公司安全环保分公司

中国油气企业在海外油田开发过程中，一般需要建设配套的生活营地，由于营地一般距离城市较远，没有配套的污水处理厂，所以营地还需要建设配套的生活污水处理设备[1]。由于营地24 h运转污水产生量大，同时缺乏专业人员管理[2]，如果出现污水处理不合格事件容易在当地对石油公司的声誉造成不良影响，所以一定要选择较稳定的污水处理工艺。本文以在非洲某国进行的油田开发项目过程中营地生活污水处理设备的设计建造为例进行说明。

1 污水处理系统

1.1 系统构成

结合本项目特点选择“预处理+生物转盘”工艺，其主要由预处理系统设备、生物转盘处理系统、加药系统、电气控制系统和仪表设备组成。污水经过初步机械分离、生化处理、过滤和除磷流程将无机污染物分离出、有机污染物及氮磷消耗去除，使水质净化[3]。

图1 污水处理系统工艺流程Fig.1 Process flow of sewage treatment system

1.2 工艺流程

污水处理系统工艺流程如图1所示。生活污水由营地地下收集管网收集。厨房污水先经隔油池处理后与其他污水一起经泵提升进入粗细格栅一体机，拦截较大颗粒悬浮物及漂浮物。经过格栅流程的污水进入到预处理单元，预处理单元隔离为四个分单元，第一分单元是水解酸化池，将污水中难处理大分子有机物进行降解；第二分单元是缺氧池，主要进行反硝化除氮；第三分单元作为备用好氧池在生物转盘故障或装置检修时，确保整个系统的运行，日常主要作为调节池；第四分单元主要起到均衡水质、调节水量的作用[4]。

预处理单元处理的污水经提升进入生物转盘，进行有机物的消耗去除和硝化反应。生物转盘部分出水回流至缺氧池进行反硝化除氮[5]；另一部分出水进入絮凝沉淀池，进行泥水分离，同时在絮凝沉淀池内加入PAC，进行化学法强化除磷[2]。沉淀池底部的污泥排至污泥贮池，一部分污泥回流至预处理单元的水解酸化池，另一部分作为废弃的剩余污泥排放；沉淀池上清液自流进入DE型滤池单元通过过滤去除SS，出水经消毒后流至中水池用于营地回用。

生物转盘不能正常使用或需要较长的检修时间时，启动预处理池第三段作为好氧池，作为有机物去除和氨氮硝化的功能模块。好氧段部分出水经回流泵回流到预处理的第二段进行缺氧反硝化。备用系统能够在生物转盘不能正常工作时保证出水指标达标。

1.3 工作原理

系统流程各单元设备工作原理见表1。

1.3.1 生物转盘

为保证处理效果，通过采用凹凸圆板结构使生物转盘的有效比表面积增大，微生物浓度增大。生物转盘如图2所示。

运行过程中，通过出水阀门调节控制盘片约40%浸没在污水中，通过电动机带动生物转盘缓慢旋转[6]。转盘转动离开污水与空气接触，生物膜上的固着水层从空气中吸收氧达到过饱和，并将其传递到生物膜和污水中，使污水中的溶解氧含量达到需要的浓度，利用生化反应对污染物进行降解。通过生物转盘的缓慢旋转，老化的生物膜在水流剪切力的作用下剥落，确保了生物膜的高效性[7]。

生物转盘的凹凸结构适合好氮、硫微生物生长，能够摄取、吸收、分解污水中致恶臭化合物。处理过程中不会有大量泡沫产生，生物膜更新换代速度快，滤池蝇无法滋生。为了更好地解决臭气和蚊蝇问题，进行了生物脱臭处理，排放气体完全无臭味，特殊的外罩结构使蚊蝇无法进入。为了使设备更好地除臭，设有除臭风机。该系列设计很好地解决了非洲高温地区蚊蝇的滋生问题，净化了运行环境。

表1 流程各单元设备工作原理Tab.1 Operation principle of each unit equiment in the process

图2 生物转盘示意图Fig.2 Diagram of biological rotary table

1.3.2 转鼓滤池

转鼓滤池的主要作用是对污水中絮凝产生的悬浮物进行过滤。污水轴向进入滤池、径向过筛网流出，将悬浮物截留在滤网上，当滤网旋转至顶部时，被压力水冲洗进入排渣槽排出[8]。该转鼓滤池性能稳定、过滤速度高，滤芯采用模块化、标准化设计，可依据处理量要求灵活调整处理单元，维护方便，运行可靠。

1.3.3 紫外线杀菌消毒设备

紫外线消毒器是以生态学的方式对水体进行消毒处理，通过253.7 nm波长的紫外线对微生物灭杀，达到杀菌、消毒的目的。

2 设备调试与应用

2.1 设备的生化调试

启动设备运行正常后，调试的主要工作是生物转盘挂膜。生物挂膜要求进水具有合适的碳氮磷营养比例、温度、pH值等。同时培养初期避免大量毒物进入；因初期生物膜量少、盘片转速低，需降低通风量，以免使槽内溶解氧过高[7]。本项目由于地处非洲常年高温地区，所以环境温度非常适合于微生物的生长。

设备直接进水充满后，启动电动机让生物转盘片转动。因为生物转盘的外形与池体相吻合，转动时由于惯性可将池中活性污泥液搅动，转盘表面覆盖一层液膜，为细菌的生长和传递营养物质提供有利条件。盘片交替与水和空气接触的过程中，微生物利用由盘片携带的氧气氧化水中有机物，从而促进微生物的生长、繁殖。为保证微生物的最佳生长状态，基本保持C∶N∶P为100∶5∶1的比例。转盘以低速转动，使上清液中的游离细菌附着在盘面上，48 h内不新进水[9]。

48 h之后可以开始连续进水，逐步提高流量进行运转。在外观生物膜生成一定厚度时，进水流量需依据现场污水水质实际情况逐步提高，待生物膜厚度约1～3 mm左右出水效果达到设计要求时，即可提高流量至设计标准。挂膜期间应定期采样镜检，观察生物相的变化。挂膜完成后的生物转盘如图3所示。

图3 挂膜后的生物转盘Fig.3 Biological rotary table after biofilm formation

2.2 设备的除磷

由于该地区使用的洗涤用品中磷含量非常高，依靠生化工艺本身聚磷菌的作用不足以使磷含量达标，所以使用加药装置加入PAC，经过絮凝沉淀池工艺进行化学法强化除磷，使总磷指标合格[10]。

2.3 设备的应用测试

经过工艺方案比选，采用“预处理+生物转盘”工艺，同时考虑了备用好氧池的设计，保证了运行过程中污水处理的稳定合格。通过现场实时跟踪测试，处理效果稳定且符合项目所在地国家污水外排标准，各项数据测试结果见表2。

3 结束语

采用“预处理+生物转盘”工艺组合，同时考虑备用好氧池的设计，提高了设备整体的处理效果稳定性，通过对设备进行挂膜调试，使设备处于稳定运行的状态，出水指标满足项目所在地国家污水外排标准。经过较长时间的运行，证明该工艺组合是稳定可靠的，适用于海外油田生活营地污水的处理。

表2 处理效果检测结果Tab.2 Test results of treatment effect