电解式生活污水处理系统在海洋石油平台中的应用

电解式生活污水处理系统在海洋石油平台中的应用

李大平

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津， 300452）

摘要：本文主要介绍电解式生活污水处理系统在海洋石油平台中的应用，包括工作原理、流程介绍及控制安全方面的主要措施。整个污水处理系统的中心为电极，电极涂层的贵金属成分为铂、铱、钌等多元氧化物。污水经电解处理时主要由此电极反应界面产生的·OH起污水降解COD的关键作用以及对氨氮等污染成分进行强氧化分解处理，最终使生活污水达到能排海的要求。

关键词：生活污水处理系统 、COD、电解、泵、撬、罐

一、前言

海上石油平台生活污水主要来自生活模块区的厕所、洗澡、洗漱和厨房用水等，污水中含有大量的有机物、悬浮物、细菌及无机盐类等，如不经过处理就直接排放入海，将会对海洋生物及渔业等造成严重影响。随着国家对环境保护的重视，于2008年颁布了新的《海洋石油勘探开发污染物排放浓度限值》（GB 4914-2008），对海上石油平台生活污水排放提出了更高要求。

二、工作原理：

1.电化学部分：

电解式生活污水处理系统电解含适量氯离子的生活污水时在电极界面产生极强氧化性的羟基自由基·OH、氧自由基·O以及产生次氯酸钠稀溶液。·OH可使污水里的不稳定有机物断链以达到降低COD的作用，在降解对COD产生贡献的有机成分时分为电极界面的直接氧化作用和溶液里的间接氧化作用，对生活污水有机污染物的去除率可达90%以上。

2.生活污水消毒杀菌：

NaClO本身是一种消毒剂，其可以侵入污水细菌细胞核中将细菌杀死，电解式生活污水处理系统运行时产生的NaCLO其在溶液中可以将生活污水中的细菌直接杀灭。

3.降低悬浮物含量：

生活污水中的悬浮固体以纤维为主，伴有少量的其他难于降解的杂质；在电解式生活污水处理流程中，该类悬浮固体经系统配备的粉碎泵粉碎并经电解产生的NaCLO消毒后进入装置的收集袋中定期运回陆地处理。

三、处理流程

生活污水电解处理系统由包括一个一个调节过滤单元、电解处理主撬单元、及电解后的消解过滤单元及其他附属设备组成。处理装置采用独立的就地控制盘实现自动化控制，可连续的处理生活用污水。

（1）来自生活区的黑水及经撇油处理的灰水首先进入调节处理单元的调节罐中；调节罐配装有液位控制系统，当污水液位达到电解启动液位时，控制单元的PLC采集到启动信号, 首先启动风机和粉碎泵将来水中杂质污物粉碎后送往系统的主撬过滤装置以滤掉大于1mm的污物杂质。

（2）滤后的污水自流进入到待处理混合腔室中并按比例掺加一定量的海水后供液泵输送到生活污水电解处理系统的电解槽进行电解处理后流入主撬的初级清水罐中进行脱气处理。

（3）经脱气后的清水由出液泵输送到消解过滤撬单元各罐体中滞留一段时间后，在此进一步杀菌消毒、均质化并经过滤沉降后外排。

四、污水电解处理主撬

污水处理主撬是电解式生活污水处理系统的核心撬快，安装在一固定的基座上。由就地控制盘、整流电源柜、液体传送、稀释风机、海水补偿电动阀、电解处理罐、调节过滤罐、消解罐等组成。

1. 就地控制盘

电解处理主撬单元带有一个就地控制盘。该控制盘包括所有必要的逻辑，以自动模式运行电解处理单元设备及辅助设备; 同时配备了设备维护、测试和现场操作设施。该控制盘用于设备维修、测试和现场运行操作，所有对设备的自动状态选择、启停、参数设定、单机调试均通过触摸屏进行操作；控制盘还可与中控通过数据接口进行通信联系，从而对系统进行全面控制和监测（根据用户要去配装）。该控制盘操作屏设有红绿黄指示灯分别用于指示设备公共故障停机报警、设备正常自动运转、超高液位报警及电解运行中的指示。

2.整流电源柜

主撬单元上的整流电源输入电制为380V 50HZ-3PH，输出的直流功率根据处理量和处理标准匹配，该整流系统可通过电压补偿方式为污水处理电极提供连续的电解污水处理需要的动力；该电源装置的整流散热方式为风冷散热并设计有过载过热保护措施,柜内风机自设备送电后自动连续运转以给电器元件散热。电源柜带有一个紧急停车红色按钮，紧急停车信号用硬线与电解装置的紧急停车系统相连接。

3. 液体传送

主撬单元上的粉碎泵、供液泵、出液泵分别为生活污水电解处理污水处理工艺系统完成污水的粉碎过滤、电极供液、清水过滤外输功能。

3.1 粉碎泵

粉碎泵泵头内置具有切刀和磨齿，可以将污水中的杂质切碎使其粒径小于1mm，避免堵塞电极及处理流程管道。

3.2 供液泵

系统配置的电极供液泵为电极组输送经过粉碎处理及过滤后的生活污水，同时将经过电解处理的污水举升到脱氢腔室上部脱氢，脱氢后的净水流入内置清水腔室中。

3.3 出液泵

储存于主撬清水罐的清水再经出液泵输送给流程末端的消解过滤撬罐体中，经进一步的消解过滤和均质化处理后排往大海，一部分作为回流消毒液返回到调节过滤罐内对来水进行消毒和初级氧化。

4.电解处理罐

主撬单元配置一内置有三个不同罐仓的清水罐,内置罐仓包括待处理污水混合腔、初级清水腔、脱气室。

4.1 待处理混合腔

经过滤后来自缓冲过滤器及主撬顶部过滤器的污水掺加适量海水后在流入到电解槽前储存在此罐中。

4.2 初级清水腔

经电解处理的污水由电极出口端输送到此初级清水罐中先行消解均匀化，再经出液泵外输。

4.3 脱气室

脱气分离室位于清水罐上部，电解时伴随产生的H2在此室内自然分离。.

5.稀释风机

主撬上部设置有离心风机，在运行中为电解伴生H2提供稀释风力，将气液分离器的中H2稀释到0.75%以下通过管道送外安全地带。稀释风机与电解装置联动，先与电解启动、并晚于电解停止。

6. 海水补偿电动阀

电动阀为进行污水海水配比用随动开关阀，其与风机的动作同步，流量由置于阀侧的手动隔膜阀进行调节设定，用于为生活污水电解处理调整合适的电导率而补加适量的海水。此电动阀同时控制消泡喷淋海水的开闭。

7. 调节过滤罐

调节过滤罐是生活污水电解处理系统用以调节污水高峰流量的储罐。罐体设有通往主撬调节腔的接口和至过滤后至待处理污水腔的接口；为防止设备意外停止发生冒罐，此罐上部设有应急排放口。为便于清罐维修，靠近罐底部设置应急排放口与应急排放泵连通。

各种仪表、过程流量计、控制阀、外接口等均设置在此调节罐侧面上，上有大气联通管口。海水配比流量计、消泡水流量计、以及海水电动控制阀均设置在此罐上。

8.消解罐

消解罐为内置有多根悬空滤芯，电极排出的垢类杂质会沉降到罐的底部缓慢溶解，少量的需要定期排出；电解处理后的净水经滤芯过滤后汇集到中心盘管排出。消解过滤器数量根据海洋石油平台人数的差异配置。

五、联动安全控制

启动顺序为：风机先启动、之后粉碎泵和供液泵启动，再之后电解开始运行及出液泵启动。

停止顺序：电解、粉碎及出液停止，三分钟后供液泵及风机停止。

单件设备意外故障停止：当电解、风机、运行泵任一发生故障时，系统自动停机报警。

风机与电解为联动的，电解时产生的氢气会被上百倍后至安全浓度后连续的被排往舷外安全地带，不会使H2在设备上方的密闭空间聚集。

六、结束语

在某海洋石油平台，电解式生活污水处理系统设计标准为60人，不同人数时COD化验数值见下图表。由表格中COD化验数值可以看出，排放出的生活污水低于《海洋石油勘探开发污染物排放浓度限值》（GB 4914-2008）要求的300mg/L限值。现该电解式生活污水处理系统在海洋石油平台中得到广泛应用。

参考文献：[1]《海洋石油勘探开发污染物排放浓度限值》（GB 4914-2008）

[2]赵雨云.山西晋城.污水中有机污染物处理方法的探究[J]-新农村（黑龙江）2011

[3]项玉婷.青岛.高COD含油污水处理技术研究 [D]-中国石油大学

[4]海洋石油工程设计指南编委会.北京.海洋石油工程设计指南（第9册）2007