钻井队生活污水处理设备研制

周以琦

（中国石化江苏油田技术监督处）

钻井队生活污水处理设备研制

周以琦

（中国石化江苏油田技术监督处）

文章论述了从微生物处理法中选择适合钻井队生活污水处理的工艺。合理选配相关配套装置，能较好地去除生活水中的COD、BOD5、SS、动植物油、氨氮、总磷等污染物，处理后水质达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》二级标准，且装置的处理效果稳定、可靠，运行节能，操作管理简单，设备体积小、便于搬运。

钻井生活污水；处理设备；研制

0 引 言

生活污水中含有碳水化合物、动植物脂肪、蛋白质、含氮化合物、含磷化合物、洗涤剂和细菌等，未经处理直接排放将造成环境污染，破坏生态环境、引起水体的富营养化。对于处在水网密布，人口稠密，物产丰富，环境十分敏感地区的油田来说，钻井队生活污水处理问题十分重要。为此有必要研制一套满足钻井队生产及生活特点的污水处理设备［1-2］。

本研究通过从现有较为成熟的微生物处理法中，根据钻井队生活污水特点，选配相关配套工艺，形成一套移动式生活污水处理装置。本研究的关键点是要求所选的微生物处理法能适应钻井队频繁搬迁，即钻井队搬迁过程中，保证一部分微生物能够存活，待搬迁到位后能立即启动处理装置，确保装置正常运行，以满足处理要求［3-4］。

1 钻井生活污水特点分析

1.1 生活污水水质分析

微生物处理工艺用于固定场所处理生活污水已非常成熟，且被广泛采用，但用该工艺处理的重要前提是被处理的污水中，必须有必要的碳源和其他无机元素（如氮、磷等），以满足微生物不断进行繁殖和正常活动所需的营养。为此对钻井队生活污水水质进行监测分析，了解水体中是否具有满足微生物生长所需的营养。选取3个具有代表性井队的6个样本的生活污水进行监测分析，监测分析结果见表1。

由表1可知，除氨氮、p H以外其他指标均超过了GB 8978—1996《污水综合排放标准》二级标准限值，各种污染物浓度区间范围和均值显示，钻井生活污水属于低浓度污水。从BOD5和COD两指标中可以看出污水中含有满足微生物所需的营养，且污水中B／C都大于0.3，说明钻井队生活污水的可生化性好，适合采用微生物处理法。

表1 钻井队生活污水监测结果 mg／L

对钻井队生活污水产生量调查结果可知，每个队平时约有30人正常生活，污水产生量约15～25 m3／d。

1.2 钻井生产特点对污水处理的影响分析

钻井生产特点是流动性强，钻井队在一处钻井短则半个月左右，长则一年左右，江苏油田钻井队平均40天左右搬迁一次，有的搬迁更频繁。在搬迁过程中井队所有设备都断电，断电时间平均在8～10 h。断电对微生物处理法的影响非常大，利用微生物处理法进行污水处理，离不开好氧处理方法，而好氧处理中必须不断充氧才能使好氧微生物生存，满足搬迁后能立即启动处理装置，从而达到处理效果。其次，受到搬迁运输车辆的限制，处理装置应小型化，所有工艺集中于一体，便于搬迁和装拆，处理装置外体应有足够强度。

1.3 外环境对污水处理的影响分析

微生物处理法中影响微生物降解转化作用的因素较多，但主要因素有微生物活性、化合物结构、温度、酸碱度、营养、氧、有机底物的浓度、适应—驯化等，以上影响因素大多数在1.1和1.2中已进行分析。关于对微生物的活性和适应影响，由于污水不含有抑制微生物降解转化的物质，影响微生物降解转化作用的就是温度。由于钻井施工在野外，环境情况较为恶劣，特别是夏季温度太高及冬季温度太低。

2 工艺选择

废水微生物处理的方法很多，根据不同的性质和用途，可作不同的划分。若根据起主要作用的微生物的呼吸类型，分为好氧处理、厌氧处理和兼氧处理。如果根据微生物存在的状态，可分为悬浮生长系统和固定膜系统。近年来，用于生活污水处理的生物处理的方法，主要有活性污泥法、生物转盘法、生物接触氧化法三种处理技术，或在这三种方法前段加一段厌氧处理［5-6］。为此，对这三种方法进行了重点分析，从中选用能满足在中断曝气后恢复处理能力较快、小型化、操作简单的工艺，对这三种微生物处理方法优缺点进行分析比较，见表2。

表2 三种处理方法优缺点比较

从表2可知，活性污泥法处理污水效果优于其它方法，且被广泛用于城市生活污水处理；但由于设施庞大、不易小型化、需要专业人员管理，因而不适合本研究工艺的要求。生物转盘法对水质、水量的变化适应性强，停止运行一段时间，可快速恢复正常工作，由于要求生物膜比表面积要大，生物转盘不易小型化，也不能作为本研究工艺技术。接触氧化法一般用于水量较小，水质较为稳定，浓度不是很高的低浓度污水，同时由于生物膜培养较快（一般夏天为3～7 d，冬天为10～15 d），系统调试好后运行稳定，中断工作后恢复处理能力较快，可操作性较强，对操作人员的要求较低。

综合比较，本工艺选用生物接触氧化法工艺。

3 设备构造

3.1 处理工艺流程的确定

由于钻井队的生活污水水质组成较为单一，各污染物浓度相对较低，被称为低浓度有机污水；污水每天产生的量约15～25 m3。根据水质和水量特点，采用污水处理工艺流程，见图1。

工艺流程为：集水池出水经过污水泵进入生物接触氧化池进行生化处理，该工艺属于生物膜法工艺，抗水质、水量冲击负荷能力高；经生化处理后的水质基本达到要求，但含有脱落的生物膜，需通过二沉池进行泥水分离，为了确保污水的达标，二沉池中斜板采用蜂窝形填料，使斜板上也挂生物膜，即可进行泥水分离又对污水再一次进行生化处理，经沉砂池沉淀后再经过滤池过滤，沉淀下来的污泥，定期外排至污泥贮存池中贮存。

图1 污水处理工艺流程

由于本装置主体采用生物接触氧化工艺，污泥产生量相对较少，结合需要处理的水量较小，考虑到井队经常搬迁等方面因素，不单独设置污泥处理装置，污泥定期外排至污泥贮存池中贮存。

3.2 接触氧化池填料的选择

生物接触氧化法（固定床）工艺较成熟，在生活污水处理中应用较多。生物接触氧化法选用的填料主要为弹性填料、蜂窝填料。弹性填料是90年代初我国自行开发的填料，它具有挂膜快、脱膜容易、重量轻、运输方便等优点。蜂窝形填料材质为塑料，它具有比表面积大、空隙率高达97%～98%、质轻强度高，堆积高度可达4～5 m、管壁光滑无死角，衰老生物膜容易脱落等优点，PVC双通孔填料由优质聚氯乙烯片材粘接而成。径向和横向都有通孔，孔径大于50 mm，表面有波纹，孔径大，不堵塞，挂膜快，对生物膜的生长和脱落效果好。

综合比较，生物接触氧化池填料选用软性纤维材料；沉淀池填料（斜板）采用PVC双通孔填料。

3.3 设备结构的确定

根据污水处理工艺流程，污水处理装置设计了接触池、沉淀池（及二次接触）、过滤池、消毒池（备用）和风机房，考虑处理装置要小型化，没有设计污水集水调节池，污水集水调节池则就地开挖。由于钻井队污水量较小，处理装置的处理水量设计为1 m3／h。处理装置结构及形状见图2。

图2 污水处理设备俯视图

处理装置为一长方体，宽2 m、长8.5 m、高2.2 m，除设计了几个功能池外，还配套了两台风机、控制柜、水位控制提升泵、布气管等。管道联结和电源接头都采用快速接头，便于安装和拆卸。

3.4 保温和降噪的处理

由于钻井施工在野外，为了消除夏季温度高和冬季温度太低对微生物的影响，对处理装置整体加装保温层，并在保温层外加了防护层。

为防止风机噪声产生二次污染，选配了低噪声风机，从源头对噪声进行控制，并设置了专门的风机房，进行隔声处理。

4 结果与讨论

4.1 水质分析

经过设备的研制、生产制造、现场试验改进，钻井队生活污水处理项目已全部实施。为考察其处理效果，分别选择了刚安装调试完10 d左右和使用搬迁后刚启动运行不久的两套处理装置，选取4个样本监测分析，其处理结果见表3。

表3 处理装置处理效果监测统计 mg／L

表3统计结果表明：经该装置理后的水质，各项指标均达到了GB 8978—1996《污水综合排放标准》中二级排放标准，尤其是BOD5、COD、动植物油、悬浮物等污染物去除率也都比较高。

4.2 去除效率分析

4.2.1 BOD5、COD、动植物油、悬浮物去除效率

处理装置对BOD5、COD、动植物油、悬浮物等4种污染物有较好的去除效率，去除率分达到了74.9%，80.6%，97.4%，94.0%，效果明显，说明该处理装置能确保有效对这4种污染物进行处理。

4.2.2 氨氮、总磷去除效率

处理装置对氨氮的处理效果不理想，去除率只有32.8%，这与钻井队生活污水中本身的氨氮浓度较低有关。

处理装置对总磷有较好地处理效果，去除率达到66.1%，说明该处理装置能对总磷具有一定的处理效果。

4.3 中断工作后处理能力的恢复

从两套污水处理装置处理后外排水的监测数据来看，该装置能在搬迁后较快地恢复处理能力，对污染物进行有效处理，确保污水处理达标，装置能满足钻井队生活污水处理要求。但还应在今后操作管理中认真执行好如下规定：一是搬迁时接触池和沉淀池中留有约三分之一的水，供微生物的生存；二是搬迁时污水处理装置应是最后一个停电，到新地方最早供电，进行曝气。

5 结束语

◆该污水处理装置能满足钻井队生活污水处理需要，达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》中二级排放标准。

◆所选用的生物接触氧化法工艺能对污水中的有机物进行降解，所采用的处理工艺流程是比较好的组合，所选用填料材料是与工艺技术相配套的。

◆该污水处理装置结构较为紧凑，设施简单，操行简单方便，不需设专人操作，节能、体积小、便于搬运。

◆钻井生活污水原水氨氮浓度较低，原水营养不足，造成该装置除氨氮效果不理想，需要对原水的处理效果进行进一步的研究。

［1］ 丁忠健，周以琦.江苏油田生活污水生物处理技术述评［J］.油气田环境保护，1996，6（1）：58-61.

［2］ 范超文，朱光灿，许卓.阶式生物接触氧化对富营养化太湖水源水中溶解有机物的去除性能研究［J］.环境工程学报，2011，11（5）：2494-2498.

［3］ 马文漪.环境微生物工程［M］.南京：南京大学出版社，1998.

［4］ 李茂茂.现代居住区水景治理方法的探讨［J］.安徽建筑，2009（6）：24-26.

［5］ 田葳，秦翠翠.应用人工湿地技术处理城镇生活污水工艺设计研究［J］.安徽农业科学，2009（33）：18-20.

［6］ 白春学，费庆志，姜春东，等.生活污水处理为中水工艺参数［J］.大连交通大学学报，2009（5）：29-31.

1005-3158（2014）06-0003-04

2014-10-15）

（编辑 李娟）

10.3969／j.issn.1005-3158.2014.06.002

周以琦，1987年毕业于湘潭大学分析化学专业，高级工程师，现在中国石化江苏油田技术监督处从事环境保护管理工作。通信地址：江苏省扬州市文汇西路1号，225009