CN105236685A - 一种海上平台生活污水零排放处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海上平台生活污水零排放处理方法，该方法采用“预处理+MBR生化+内循环光电催化氧化+回用”组合工艺，废水海上平台生活污水经过预处理单元中的垃圾粉碎泵粉碎处理、撇油器油水分离处理以及毛发过滤器过滤处理后，经供水泵进入MBR装置处理，污水经过MBR装置处理后，出水流入内循环光电催化氧化装置停留0.5-2h，出水用于平台上冲厕、冲洗甲板用途，MBR装置和内循环光电催化氧化装置产生的污泥经过污泥压缩机处理后定期运回陆地处理。本方法通过该套集成工艺方法实现了海上平台生活污水的零排放，能够解决海上平台生活污水超标排放所引起的一系列环境问题。
Description
技术领域
本发明涉及环境工程污水处理技术领域，尤其涉及一种处理海上平台生活污水零排放的成套方法。
背景技术
随着海洋石油的开发，海上平台生活污水对海洋环境的污染越来越受到重视。国际海事组织(IMO)在1973年制定的《国际防止船舶污染公约》对防止生活污水造成的污染做了严格的规定。我国在1983年制定了《船舶污染物排放标准》，1986年制定了《海船防污结构与设备规范》，对船舶生活污水的处理与设备进行了规范。20世纪70年代初，国外开始进行船用生活污水处理装置的研究与开发，目前已经达到商品应用阶段。常用生活污水处理方法主要分为三类：物理化学法、生物法和电解法。
(1)物理化学法
物理化学法的工作原理是将粉碎泵粉碎后的污水加入消毒药剂，污水消毒后经过分离，处理为澄清水和污泥，将澄清水排出，污泥定期排走。该方法需要有一定的空间储存消毒药剂，而消毒药剂长时间储存后其消毒能力下降是其短板。
(2)生化法
生化法是一种利用微生物来处理污水的方法。生化法处理海上平台生活污水的影响因素主要有溶解氧、水体温度、营养物质、pH值和有机负荷率等，平台上采用生化法处理生活污水主要存在以下几方面的问题：1)生化法中的活性污泥易受污水中油污或化学药剂的影响而死亡；2)以渤海海域为例，当冬季气温低时微生物降解有机物的能力大幅下降；3)当系统停止运行一段时间后也容易造成微生物群因为没有养料而死亡；4)平台上污水产生量的不均匀性使进入污水处理装置的污水具有一定的冲击性，对微生物活动有一定的影响；5)曝气罐中污水处理需要较长的时间，需要有较大的空间；6)由于部分平台采用海水冲厕，因此污水中盐含量高，而高盐环境下微生物的种群简单、耐冲击性更差、处理效果不理想。
(3)电解法
电解法是通过电化学过程产生消毒剂(ClO-)来对生活污水进行氧化和消毒。其原理是将混有海水和生活污水，流经电解槽，产生ClO-来对生活污水进行消毒和氧化，电解法不需要额外使用药剂，占地面积小，操作维修简单，其缺点是对进水水质要求较高，容易造成设备的不稳定运行。
以上三种常用的处理方法，目前均存在长期运行效果不稳定，出水COD超标排放，已经不能够满足日益严格的海洋环保现状。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种用于海上平台生活污水零排放处理系统，达到实现海上平台生活污水零排放的目的。
本发明采用的技术方案为：一种海上平台生活污水零排放处理方法，该方法在常温常压条件下，采用“预处理+MBR+内循环光电催化氧化+回用”组合工艺对海上平台生活污水进行处理，包括以下步骤：海上平台生活污水中的黑水经过预处理单元中的垃圾粉碎泵(1)粉碎处理后进入黑水罐(4)均质，在进入MBR进行处理，洗浴灰水先进入毛发过滤器(2)进行预处理，厨房灰水首先进入撇油器(3)进行处理，然后和处理后的洗浴灰水一同进入灰水罐5，经过灰水罐均质后，和MBR处理后黑水一同进入内循环光电催化氧化装置(7)中停留0.5-2h，出水用于平台上冲厕、冲洗甲板用途；MBR装置(6)和内循环光电催化氧化装置(7)产生的污泥经过污泥压缩机(9)处理后定期运回陆地处理；所述的MBR装置(6)采用数组外置式并联的0.1-0.4μm中空纤维膜，污水回流采用射流器与进水混合，中空纤维膜微滤单元配有自动反冲洗装置，膜通量为300-650L/m2.h；污水在膜单元中的流速为0.1-4米/秒，回流量为15-60％，能够有效阻止粒径大于0.4μm杂质的通过。
根据本发明所述的方法，所述的MBR装置处理后的出水打入内循环光电催化氧化装置(7)处理，污泥排入沉淀罐(8)中，沉降后的污泥经过污泥压缩机(9)处理后定期运回陆地处理。
根据本发明所述的方法，所述的内循环光电催化氧化反应器优选为：由耐酸碱的硬质PVC塑料无缝焊接而成，外层辅以封闭式不锈钢板；内循环光电催化氧化反应器(7)内部按照从下向上的顺序依次为内循环进水系统(12)和光电催化氧化反应系统，其中内循环进水系统(12)与反应器进水口和反应器集泥斗(11)连接，光电催化氧化系统从外到内依次是板式筒状DSA阳极(21)、光电催化剂(13)、网式筒状钛阴极(20)、紫外发生器(14)，板式筒状DSA阳极(21)与网式筒状钛阴极(20)之间间距为0.5-2cm，中间填充光电催化剂(13)，为防止光电催化剂(13)流失，其中底层和顶层催化剂平均粒径为0.3-0.5cm，中间层催化剂平均粒径为0.1-0.3cm，催化剂的投加量与反应中废水的质量比为1:200-1:20；在网式筒状钛阴极内部包含紫外发生器(14)；处理后出水经过反应器排水口(15)排出，反应器顶部排气管与气体喷射管(16)喉道相连接，通过向气体喷射管(16)中鼓入压力为0.2-1mpa压缩空气，在气体喷射管(16)喉道处形成负压，抽吸反应器内部产生的氢气并稀释到浓度低于4％后排入大气中。
本发明涉及的处理海上平台生活污水组合工艺具有以下有益效果：
1、该工艺和物化法相比较，不用额外使用消毒药剂，占地面积小，处理效果好，运行稳定。
2、该工艺和生化法相比较，能够有效避免生化法耐冲击负荷差、冬季严寒条件下无法运行等缺点，可以长时间稳定运行。
3、光电催化氧化工艺和单纯电解法相比较，光电催化氧化技术能够产生更多的臭氧、羟基自由基、活性氯、次氯酸钠等强氧化剂，其降低COD、氨氮、大肠杆菌等水质指标的能力更强。
4、生化法和光电催化氧化技术联用相比较单独应用生化技术或者电解技术，能够保证每段装置中所承受的COD和悬浮物负荷大大降低，因此能够保证设备的长时间连续稳定运行。
附图说明
图1是本发明一种海上平台生活污水零排放处理方法的一种具体实施方式的流程示意图。
其中1为垃圾粉碎泵；2为毛发过滤器；3为撇油器；4为黑水罐；5为灰水罐；6为MBR装置；7为内循环光电催化氧化装置；8为沉淀罐；9为污泥压缩机；10为清水罐。
图2是图1中内循环光电催化氧化装置结构示意图。
其中11为集泥斗；12为内循环进水系统；13为光电催化剂；14为紫外发生器；15为反应器排水口；16为气体喷射管；17为紫外发生器接线口；18为阴极接线口；19为阳极接线口；20为网式筒状钛阴极板；21为板式筒状DSA阳极板；22为反应器进水管。
具体实施方式
下面结合附图及具体应用实施例对本发明作进一步描述，具体实施例不对本发明的技术方案构成限定。
本发明主要采用一种组合工艺，在于克服现有工艺的不足，如图1所示，本发明提供了一种针对处理海上平台生活污水的零排放处理方法，该方法采用“预处理+MBR+内循环光电催化氧化+回用”组合工艺对海上平台生活污水进行处理，主要涉及预处理装置、MBR装置和内循环光电催化氧化装置。预处理单元包括粉碎泵(1)、毛发过滤器(2)和撇油器(3)三部分，经过预处理后的出水能够去除大部分大分子物质，黑水经过粉碎泵(1)处理后进入黑水罐(4)中均质，然后进入MBR装置(6)进行生化处理，经过MBR处理后出水COD约为125-300mg/L，悬浮物小于等于35mg/L；厨房灰水经过撇油器(3)处理后进入灰水罐(5)进行均质，洗浴灰水经过毛发过滤器(2)处理后进入灰水罐(5)均质，再和MBR装置(6)出水汇合后进入内循环光电催化氧化装置(7)中进行深度处理，处理后出水进入清水罐(10)中，处理后清水可以回用冲厕、冲洗甲板等用途，处理过程中MBR装置(6)产生的污泥和内循环光电催化氧化装置(7)产生的污泥一起排入沉淀罐(8)，在经过污泥压缩机(9)进行污泥脱水处理后，定期回运陆地。处理后出水经过沉淀罐处理后，能够达到以下指标：COD≤125mg/L，悬浮物≤35mg/L。上述方法的应用，能够结合生化处理和光电催化氧化处理两种技术的优势，使处理后出水中的悬浮物、COD去除率更高，并且由于两种技术的联用，使得每一段工艺所需承受的COD、悬浮物负荷均大大降低，利于整套装置的长期稳定运行，能够取得比应用单独的电解、生化更好的处理效果。水能够满足回用冲厕、冲洗甲板等用途，实现生活污水的零排放处理。
本发明还提供了一种优选方案，优选方案中采用的内循环光电催化氧化装置，能够解决传统曝气式内循环光电催化氧化反应器处理效率低、能耗大的难题。该类型内循环光电催化氧化装置(7)为密闭性圆柱体状，反应器壁内层由耐酸碱的硬质PVC塑料无缝焊接而成，外层辅以封闭式不锈钢板，使设备具备一定绝缘性和耐压性。内循环光电催化氧化装置7内部按照从下向上的顺序依次为内循环进水系统(12)和光电催化氧化反应系统，其中内循环进水系统(12)与反应器进水口和反应器集泥斗(11)连接，内循环进水系统(12)构造如下：液体喷射管在其液体喷射管喉道处与长度可调式连接管道相连接，长度可调式连接管道又与辐流式环形进水器相连接，辐流式环形进水器上密布等径圆孔，直径优选为2/3反应器内径，其作用是将反应器底部区域废水抽吸至内循环进水系统内，并通过液体喷射管进入光电催化氧化反应系统内，液体喷射管顶部出水口与锥台形布水器相连接，其中锥台形布水器顶部密布等径圆孔，圆孔直径R＜0.3cm，避免上层光电催化剂(13)流失，锥台形布水器作用是将内循环进水系统(12)出水进行均质化，锥台形布水器与支撑板相连接，其中支撑板上有阴极板卡槽和阳极板卡槽，阴极板卡槽直径等于网式筒状钛阴极(20)直径，阳极板卡槽直径等于板式筒状DSA阳极(21)直径，作用为固定阴阳极板，支撑板密布等径圆孔，支撑板直径等于反应器内径，作用是承托光电催化氧化系统，并且固定内循环进水系统(12)；光电催化氧化系统从外到内依次是板式筒状DSA阳极(21)、光电催化剂(13)、网式筒状钛阴极(20)、紫外发生器(14)，板式筒状DSA阳极(21)与网式筒状钛阴极(20)之间间距为0.5-2cm，中间填充光电催化剂(13)，为防止光电催化剂(13)流失，其中底层和顶层催化剂平均粒径为0.3-0.5cm，中间层催化剂平均粒径为0.1-0.3cm，催化剂的投加量与反应中废水的质量比为1:200-1:20。在网式筒状钛阴极内部包含紫外发生器(14)，优选为200-400nm高压汞灯、中压汞灯及紫外灯中的一种，功率为4-200W。处理后出水经过反应器排水口(15)排出，反应器顶部排气管与气体喷射管(16)喉道相连接，通过向气体喷射管(16)中鼓入压力为0.2-1mpa压缩空气，在气体喷射管(16)喉道处形成负压，抽吸反应器内部产生的氢气并稀释到浓度低于4％后排入大气中。
该反应器工作原理是根据伯努利射流引力原理，当废水以高流速从反应器底部进水管经过液体喷射管喉道时，会在喉道处形成负压环境，这时反应器底部区域的废水就会通过辐流式环状进水器进入连接管道，进而通过液体喷射管喉道进入光电催化氧化反应系统阴阳极之间区域内形成循环流动，这部分废水与从进水口进入的废水混合从而提高了循环的溶液总量，通过环状辐流负压抽吸式内循环进水系统能产生2:1～5:1的流率比率，其效果和传统曝气式内循环效果一致，但是由于没有任何气体的进入，在相同的电流密度的条件下，不会引起阴阳极间槽电压的增加，也不会造成紫外光在废水中的透过性，因此不会降低反应器的处理效果，并且大大降低吨水处理能耗。
具体实例一：
南海海域某固定设施所产生的生活污水水量为72m3/d，污水电导率在25000-33000μS/cm之间，Cl-在10000-150000mg/L之间，COD在600-1200mg/L之间，氨氮在50-100mg/L之间，原有MBR型生活污水处理系统不能满足排海处理要求，经过本发明海上平台生活污水零排放处理方法“预处理+MBR+内循环光电催化氧化+回用组合工艺”处理，污水停留时间为2h，出水COD≤125mg/L，BOD5≤10mg/L，氨氮≤5mg/L，SS≤5mg/L，大肠杆菌≤15个/升，出水全部用于冲厕。具体实例二：
渤海海域某固定设施所产生的生活污水水量约为40m3/d，污水电导率在20000-30000μS/cm之间，Cl-在9000-140000mg/L之间，COD在550-1000mg/L之间，氨氮在50-100mg/L之间，原有电解型生活污水处理系统由于COD、悬浮物负荷过大，装置经常发生故障，不能满足处理要求，经过本发明经过海上平台生活污水零排放处理方法“预处理+MBR+内循环光电催化氧化+回用组合工艺”处理，污水停留时间为1h出水COD≤125mg/L，BOD5≤8mg/L，氨氮≤7mg/L，SS≤5mg/L，大肠杆菌≤10个/升，出水全部用于冲厕。
Claims (3)
1.一种海上平台生活污水零排放处理方法，其特征在于：在常温常压条件下，采用“预处理+MBR+内循环光电催化氧化+回用”组合工艺对海上平台生活污水进行处理，包括以下步骤：
海上平台生活污水中的黑水经过预处理单元中的垃圾粉碎泵(1)粉碎处理后进入黑水罐(4)均质，在进入MBR进行处理，洗浴灰水先进入毛发过滤器(2)进行预处理，厨房灰水首先进入撇油器(3)进行处理，然后和处理后的洗浴灰水一同进入灰水罐(5)，经过灰水罐均质后，和MBR处理后黑水一同进入内循环光电催化氧化装置(7)中停留0.5-2h，出水用于平台上冲厕、冲洗甲板用途，MBR装置(6)和内循环光电催化氧化装置(7)产生的污泥经过污泥压缩机(9)处理后定期运回陆地处理；
所述的MBR装置(6)采用数组外置式并联的0.1-0.4μm中空纤维膜，污水回流采用射流器与进水混合，中空纤维膜微滤单元配有自动反冲洗装置，膜通量为300-650L/m2.h；污水在膜单元中的流速为0.1-4米/秒，回流量为15-60％，能够有效阻止粒径大于0.4μm杂质的通过。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的MBR装置处理后的出水打入内循环光电催化氧化装置(7)处理，污泥排入沉淀罐(8)中，沉降后的污泥经过污泥压缩机(9)处理后定期运回陆地处理。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，内循环光电催化氧化反应器(7)由耐酸碱的硬质PVC塑料无缝焊接而成，外层辅以封闭式不锈钢板；内循环光电催化氧化反应器(7)内部按照从下向上的顺序依次为内循环进水系统(12)和光电催化氧化反应系统，其中内循环进水系统(12)与反应器进水口和反应器集泥斗(11)连接，光电催化氧化系统从外到内依次是板式筒状DSA阳极(21)、光电催化剂(13)、网式筒状钛阴极(20)、紫外发生器(14)，板式筒状DSA阳极(21)与网式筒状钛阴极(20)之间间距为0.5-2cm，中间填充光电催化剂(13)，为防止光电催化剂(13)流失，其中底层和顶层催化剂平均粒径为0.3-0.5cm，中间层催化剂平均粒径为0.1-0.3cm，催化剂的投加量与反应中废水的质量比为1:200-1:20；在网式筒状钛阴极内部包含紫外发生器(14)；处理后出水经过反应器排水口(15)排出，反应器顶部排气管与气体喷射管(16)喉道相连接，通过向气体喷射管(16)中鼓入压力为0.2-1mpa压缩空气，在气体喷射管(16)喉道处形成负压，抽吸反应器内部产生的氢气并稀释到浓度低于4％后排入大气中。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 100010 Beijing, Chaoyangmen, North Street, No. 25, No. Applicant after: China National Offshore Oil Corporation Applicant after: CNOOC TIANJIN CHEMICAL RESEARCH & DESIGN INSTITUTE CO., LTD. Applicant after: CNOOC Energy Development Co., Ltd. Applicant after: CNOOC (China) Co., Ltd. Shenzhen Branch Address before: 100010 Beijing, Chaoyangmen, North Street, No. 25, No. Applicant before: China National Offshore Oil Corporation Applicant before: CNOOC Tianjin Chemical Research & Design Institute Applicant before: CNOOC Energy Development Co., Ltd. Applicant before: CNOOC (China) Co., Ltd. Shenzhen Branch |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160113 |