油田生活廢水處理集成技術研究應用

楊 勇，方玉峰

（中國石油長慶油田分公司第十采油廠，甘肅慶陽 745100）

長慶油田第十采油廠生產區域主要分布在甘肅省華池縣，屬隴東黃土高原殘塬丘陵溝壑區，境內地形復雜，西北至東南部為橋山山脈，子午嶺貫穿縣東部，西北至西南為橫嶺山脈，華池縣整體生態植被稀少，生態恢復能力弱，水資源缺乏。隨著我國新的環保法的頒布實施，國家對生態文明建設新要求，廣大民眾對飲用水和空氣質量等生態環保廣泛關注，為油田開發提出了更高的要求，油田環境保護形勢日益嚴峻，油田生產中有關環境保護問題成為企業發展中一項首要解決的問題。

1 油田生活污水處理現狀

本廠各集中生活點每天約產生生活廢水30 m3，年產生活廢水萬余方，生活污水水質復雜，污水中含有大量細菌、病毒、寄生蟲卵和有毒有害物質，沒有有效處置工藝，給企業日常生產生活帶來很大的困難。且本廠生產區域地處黃河流域，地方環境保護部門及水利部門對排放水質要求較高，常規生化加過濾的工藝出水無法穩定達到標準要求：

（1）生活污水主要為沖廁、盥洗、廚房用水，傳統處理方式難以達到國家排放標準，肥效差，處理后水質臭味大，污染空氣，農民不愿意使用。

（2）傳統處理工藝處置后生活污水水質不能滿足站庫注水水質標準要求，且需專人看護，處理成本大，污水無法處置排放。

（3）傳統處理工藝處理后因水質太差，無法有效利用，為減少用水量改造旱廁，洗澡定時使用，員工不滿意，已列入集團公司民生工程需解決重大問題。

2 生活廢水處理技術研究

本廠立足生產實際狀況，結合國內污水處理工藝現狀，利用微生物膜處理技術，2010 年至2014 年在生產運現場進行了試驗、研究、改進和應用。

2.1 傳統技術研究

油田傳統生活污水處理技術主要為修建化糞池，在各生活保障點分別設置地埋式生活污水處理裝置1套，處理能力1 m3/h，總容積30 m3，污水處理工藝：化糞池出水進調節池后經提升泵進入接觸氧化池，經兩級生化處理后，進沉淀池沉淀，沉淀后排入清水池，經處理后的生活污水主要用于場站及井場綠化、灌溉，但傳統處置工藝存在諸多問題，經處理后的生活污水水質差，臭味大，且處理成本高，需專人管護，每天需罐車拉運至各卸水臺和采出水回注系統處理，由于泥沙量大，易造成各儲罐油泥沉積，清罐頻率高，與油泥混合形成危險廢物，增加油泥轉移處置費用。傳統工藝流程圖（見圖1），污水處理設施的剖面圖（見圖2）。

2.2 技術對策

2.2.1 生活廢水處理集成撬研究試驗 為了有效解決生活廢水處置難的問題，根據生活污水有機質量大、雜質多的特點，本廠經過現場調研，采用目前應用較為成熟的生物膜反應技術，結合國內撬裝裝置特點，研制開發了一套撬裝生活污水處理裝置，在喬河作業區生活基地現場進行了一年試驗，通過使用觀察，從效果上看，設備運行基本正常，污水處理后的水質能達到預期目標，冬季效果較差，原因是冬季氣溫較低，膜生物反應器的生物菌受氣溫影響，不活躍，繁殖慢，無法正常運行。由于系統較為龐大，占地面積約120 m2，需專人全天管護。

圖2 生活污水處理設施剖面圖

圖3 浸沒式膜生物反應器（MBR）

2.2.2 PBMBR 平板膜膜生物反應器技術應用 針對第一代生活污水處理系統現場試驗存在問題，2011年，本廠研制開發了一套第二代撬裝生活污水處理裝置，利用目前處理效率更好的PBMBR 平板膜膜技術，將各個環節裝置進行了簡化，減少了裝置部件體積，提高了微生物生活活性，生活污水處置效率大大提高，并增加供熱系統，確保冬季能夠高效正常運行，處理量可達到2.5 m3/h，經喬河作業區現場試驗后，能夠有效滿足油田實際生產生活（見圖3）。

2.3 基本原理

利用膜組件進行的固液分離過程取代了傳統的沉降過程，能有效去除固體懸浮物顆粒和有機顆粒。與傳統工藝相比，PBMBR 平板膜工藝可以使活性污泥具有很高的MLSS 值，延長其在反應器中的停留時間，提高氮的去除率和有機物的降解，同時極大地減少了污水處理過程中的污泥量。

2.4 PBMBR 膜生物反應器特點

膜生物反應器（Membrane Biological Reactor，MBR）是一種將高效膜分離技術與傳統活性污泥法相結合的新型高效污水處理工藝，它具有獨特結構的浸沒式膜組件置于曝氣池中，經過好氧曝氣和生物處理后的水，由泵通過濾膜過濾后抽出，與傳統污水處理方法具有很大區別：（1）取代了傳統生化工藝中二沉池和三級處理工藝，設備高度集成，占地面積小，操作簡單，自動化程度高、日常無需維護和清洗。（2）由于膜的存在大大提高了系統固液分離的能力，從而使系統出水水質和容積負荷都得到大幅度提高，曝氣池中微生物停留時間長，可以大大提高難降解有機物的去除率，處理水質優良、出水穩定、SS（固體懸浮物濃度）＜3 mg/L，同時可截留水中的細菌和大腸桿菌，處理效果好，可達到雜用水標準。（3）由于膜的過濾作用，微生物被完全截留在生物反應器中，實現了水力停留時間與活性污泥泥齡的徹底分離，消除了傳統活性污泥法中污泥膨脹問題。（4）膜生物反應器對污染物去除效率高、硝化能力強、出水水質穩定、剩余污泥產量低，可以在高容積負荷、低污泥負荷、長泥齡條件下運行，產生剩余污泥量極少，從而降低了污泥處理設施的費用。（5）在膜的選用上，采用國內領先平板膜技術，平板膜技術的應用，能保證系統長期穩定、安全運行，膜組件的壽命達到5～8 年。（6）設備設計嚴格按照《工業企業設計衛生標準》、《建筑設計防火規范》等相關標準，所有設備在設計時首先選用低噪聲設備，并根據需要設置減震、消音設施，確保噪聲在75 dB 以下，保證職工在勞動過程中的安全與健康。

2.5 PBMBR 膜生物反應器水質處理情況

撬裝生活污水處理裝置污水處理技術參數（見表1），污水經處理后可達到《城市污水再生利用城市雜用水水質》（GB/T 18920-2002）中的“城市綠化水”水質標準，可作為站場綠化用水。通過采取以上措施，各站場生活污水均不外排，對地表水環境影響較小。

表1 污水處理前后水質及處理效率

2.6 規范運行

截至2015 年，本廠結合現場使用撬裝生活污水處理裝置，在各作業區井站安裝使用MBR 平板膜污水處理設備7 臺，經過處理后水質達到《城市污水再生利用城市雜用水水質》（GB18920-2002）及《DB61-224-2011《黃河流域（陜西段）污水排放綜合標準》一級標準，處理后的水儲存起來，因無臭味污染空氣，現場員工用于澆花、洗車、道路防塵，達到回注水標準回注地層，并結合現場管理制定了規范運行操作規程和維護保養規定。

2.6.1 操作規程 總結幾年來撬裝生活污水處理裝置的運行情況，制定了規范運行操作規程，PBMBR 膜生物反應器操作簡單，自動化程度高，設備長時間高效運行無故障。

使用前：檢查各流程連接和閥門開關流程正確，電路正常，初期投運時，將微生物菌劑加入曝氣池。注意：冬季運行時需將供熱盤管進出口閥門打開，防止管線和設備凍裂。

運行中：開啟循環泵，觀察處理前后水質，水質清透繼續運行。如不進水檢查進水口有無堵塞物，注意進水口高于水面時循環泵自動停機。

運行后：污水處理結束，關閉循環泵。冬季停機必須打開各閥門，將管線內污水放凈，防止凍裂管線設備。

2.6.2 維護保養 撬裝生活污水處理裝置循環泵、PBMBR 膜生物反應器、各管閥等不需要日常維護，也無需添加藥劑，一般只在每年夏季設備大修時才進行檢查維護。PBMBR 膜生物反應器物理清洗，將平板膜從設備中取出，用水槍沖刷膜表面，去除膜表面的附著物，清洗頻率約一年一次，且工作量小，強度小，需2 個人配合即可完成。

3 效益分析

3.1 經濟效益

（1）人工成本：無需專人值守，省去人工成本6 萬元/年。（2）節水成本：每天節約新鮮水量30 m3，按照目前市場價7 元/立方米，年可節約新鮮水成本7.7 萬元。（3）拉運成本：傳統處理系統，處理后水質每天需罐車拉運至各處理站處理后回注，按照拉運費用536 元/車，年可節約拉運成本19.6 萬元。（4）水井成本：按照目前水源井供水量及打井費用，可節約一口水源井供水量，則可節約一口水源井打井費用約15 萬元。一臺生活污水處理撬成本為30 萬元，則投資回收期為30÷（6+7.7+19.6+15）=7.5 個月。

3.2 環保效益

本系統有效解決了生活污水處置，實現了對環境的零污染目標，處理后的水可以重復用于澆花、洗車、道路防塵、沖洗馬桶、地層回注，符合建設華慶綠色生態油田發展目標，同時消除了污水排放企地糾紛，促進了企地和諧發展，起到了良好的社會效益。

3.3 節水效益

通過7 臺生活廢水處理撬的試驗應用，年可節約新鮮水30×7×335=7×104m3。

3.4 節能效益

污水泵、污泥泵、風機等選用世界名牌節能電機，能耗量低，按30 m3/d 滿負荷計算時，本系統負荷為2.4 kW，電費為0.60 元/度，則運行費用為1.3 萬元/年。

4 結論

通過現場試驗應用，該生活污水處理撬能夠滿足油田生產現場生活污水處置要求，處理后水質能夠滿足排放水質標準，運行成本低，除日常運行維護費基本不需要其他費用，解決了生活廢水處置難的問題，實現了生活廢水的再利用，節約了新鮮水使用量。該生活污水處理撬技術被長慶油田列入2014 年全面推廣項目，應用前景廣闊。