淡水凈化技術在海洋石油161平臺的應用

孟慶鵬高連燁穆勝軍

（中海油能源發展采油服務公司天津作業公司300452）CNOOCOPSC Tianjin Operating Company TangGu 300452

淡水凈化技術在海洋石油161平臺的應用

孟慶鵬高連燁穆勝軍

（中海油能源發展采油服務公司天津作業公司300452）CNOOCOPSC Tianjin Operating Company TangGu 300452

本文通過對海洋石油161平臺淡水二次改造的需求進行分析，經過對目前淡水凈化技術進行對比分析，決定采用活性炭和石英砂組成的砂炭器作為初級過濾，然后淡水通過保安過濾器多級過濾及紫外殺菌處理，供平臺生活樓使用，其中一部分淡水再經過超濾過濾器后供廚房以及飲用水（非直飲）使用。最終，對整個系統進行長期測試，各項參數符合設計要求和國家飲用水標準GB5749-2006要求。

淡水凈化；海洋石油平臺；紫外殺菌超濾

引言

海洋石油161平臺遠離陸地，生活淡水由生活支持船從陸地轉運補給，平臺生活淡水艙容量約170m3，艙底約有30m3淡水無法取用。淡水艙長期反復加水，導致艙內生活淡水不能有效替換，造成水中極易滋生大量的微生物和懸浮物濃度高，淡水長期存儲也產生大量沉積物。通過加裝生活淡水凈化裝置及消毒設備，使處理后的水能夠長期滿足平臺生活洗漱和廚房用水的水質要求，以保證海上作業人員的身體健康。

1 需求分析

2.1 根據長期觀察記錄，淡水高峰用量為4.75m3/h，熱水高峰用量為4.39m3/h；裝置承壓為9KG f/c，出口排量最大瞬時流量在1.5m3/h以上；

2.2 由于平臺空間緊張，因此要求淡水凈化系統成撬安裝,安裝尺寸不大于L1300mmxW900mmxH1400mm。

2.3 凈化方式采用多級過濾加紫外線殺菌；

2.4 在廚房中加裝超濾器，處理后供廚房飲用水（非直飲），用水不小于3m3/h。

2 淡水凈化技術分析和結論

淡水凈化技術經歷了三代技術發展，其中第一代處理技術以混凝、沉淀或澄清、過濾和消毒等工序組成。如圖1所示，我國城市供水處理技術仍以由混凝、沉淀、過濾和消毒四個處理過程組成的常規供水處理工藝為主，理論主要是建立在傳統的以粘土膠體微粒和致病細菌為主要去除對象的基礎上，在我國廣泛應用到了供水處理上。

圖1 自來水廠常規處理工藝流程圖

第二代處理技術在第一代工藝后面增加了活性炭吸附、臭氧氧化、生物活性碳等深度處理工藝，有效去除和控制水中的有機污染物和氯化消毒副產物，使水的化學安全性得到提高。臭氧是一種很強的氧化劑和消毒劑，它可使水中大分子的有機物分解為小分子狀態，改變水中成分達到凈水的目的。但臭氧的強氧化性也造成它在水中不穩定、容易失效，殺菌效果不持久，在此基礎上發展了臭氧與活性炭聯用技術。圖2所示為臭氧-生物活性炭技術工藝流程圖。

第三代處理技術是以膜分離技術為代表的各類水處理技術，包括微濾（膜孔徑在0.1～1μm）、超濾（膜孔徑在0.001～0.1μm）、納濾（膜孔徑在0.001～0.005μm）、反滲透（膜孔徑在0.0001～0.005μm）等。膜技術與活性炭吸附和臭氧氧化相比有很大的優越性，去除污染物范圍廣，不需要加藥劑，設備緊湊容易控制。

根據海洋石油平臺設施安全規范要求，結合海洋石油161的淡水使用需求和空間要求，經過現場調研和核算，采用在淡水壓力罐出口加裝由不銹鋼砂炭器、保安過濾器、紫外殺菌器組成的撬裝凈化設備，在廚房中加裝一個膜分離式超濾器，來滿足平臺長期可靠的淡水需求。

3 淡水凈化系統設計

3.1 系統設計

海洋石油161淡水儲存于淡水艙，淡水由淡水泵輸送至淡水壓力水罐儲存，淡水壓力水罐中的淡水一部分依次經過不銹鋼砂炭器、保安過濾器、紫外殺菌器后供平臺生活樓使用，其中一部分淡水再經過超濾過濾器后供廚房使用以及人員飲用（非直飲）。如圖3和圖4

圖3 淡水系統改造流程示意圖

圖4 淡水系統改造工藝圖

3.2 設備選型

3.2.1 不銹鋼砂碳器

砂碳器的主要作用是去除水中的膠態雜質或懸浮物。它的濾層和濾料設計一般要求考慮粒徑，下層濾料粒徑小于上層濾料粒徑，以保證下層濾料的有效性和充分利用。上層的密度要小，以保證反洗之后分層復原，如果上層密度大，那么經過反洗之后上層的濾料沉到下層了。

本方案砂炭器采用優質果殼活性炭和經過預處理的一定粒徑的石英砂為濾料。其中，活性炭的孔隙結構發達，比表面積大，吸附能力強，床層阻力小積，具有很強的物理吸附能力。水通過炭床，水中有機污染物被活性炭有效地吸附。此外活性炭表面非結晶部分上有一些含氧官能團，使通過炭床的水中之有機污染物被活性炭有效地吸附。石英砂的外觀呈多棱型球狀的白色晶體，無雜質，機械強度高，化學性能穩定，截污能力大。各規格的濾料形成的吸附通道可有效對水中的絮凝團、膠體物、顆料等雜質進行截留、過濾，有效降低產水的濁度。這樣就充分發揮了各層濾床的作用，即水壓損失小，過濾效果好的特點，充分發揮了各濾層的優點。根據平臺實際生活淡水最大需求量，選用處理能力為5m3/h。

3.2.2 紫外線殺菌器

紫外線殺菌器殺菌原理是利用紫外線燈管輻照強度，即紫外線殺菌燈所發出的輻照強度，與被照消毒物的距離成反比。當輻照強度一定時，被照消毒物停留時間愈久，離殺菌燈管愈近其殺菌效果愈好，反之愈差。當細菌、病毒吸收超過3600～65000uW/c﹏劑量時，對細菌、病毒的去氧核糖核酸（DNA）及核糖核酸（RNA）具有強大的破壞力，能使細菌、病毒喪失生存力及繁殖力進而消滅細菌、病毒，達到消毒滅菌的成效。紫外線一方面可使核酸突變、阻礙其復制、轉錄封鎖及蛋白質的合成；另一方面，產生自由基可引起光電離，從而導致細胞的死亡。

紫外線消毒具有殺毒效率高、不產生二次污染、無生物免疫力、廣譜性等優點，與傳統消毒方式相比，紫外線還具有運行安全性高、運行維護費用低、安裝操作簡便、占地小、可以連續大量消毒等優點。綜合考慮紫外線殺菌器的優點，經濟性，安裝場地以及設計要求的水質標準，也為了更好的保證人員用水健康和安全性，選用紫外線殺菌器對生活用水進行殺菌處理。根據平臺實際生活淡水最大需求量，選用處理能力為5m?/h。

3.2.3 保安過濾器

保安過濾器又稱精密過濾器，具有過濾精度高，處理量大，使用、維護方便等特點。廣泛應用飲用水、于食品、化妝品、化工、醫療、紡織等領域。為適應海洋惡劣的工況生產條件，本方案保安過濾器由不銹鋼防腐筒體外殼和PP材質濾芯。

工作原理:要過濾的物體從筒體的進料口流入，在壓力的作用下，液體從濾芯的外表面流進中心的收集管然后排出筒體，而小于濾芯過濾孔徑的雜質被截留在濾芯的表面。當濾芯被污染到一定程度時可更換新的繼續使用。有以下性能特點：

（1）過濾精度高，濾芯孔徑均勻；

（2）過濾阻力小，通量大、截污能力強，使用壽命長；

（3）濾芯材料潔凈度高，對過濾介質無污染；

（4）耐酸、堿等化學溶劑；

（5）強度大，耐高溫，濾芯不易變形；

（6）價格低廉，運行費用低，易于清洗，濾芯可更換。

3.2.4 超濾器

超濾是一種加壓膜分離技術，超濾技術截留分子量的定義域為500～500000μ左右，對應孔徑約為0.002～0.1μm，操作靜壓差一般為0.1～0.5MPa，被分離組分的直徑約為0.005～10μm。在超濾過程中，水溶液在壓力推動下，流經膜表面，小于膜孔的溶劑（水）及小分子溶質透水膜，成為凈化液（濾清液），比膜孔大的溶質及溶質基團被截留，隨水流排出，成為濃縮液。超濾過程為動態過濾，分離是在流動狀態下完成的。溶質僅在膜表面有限沉積，超濾速率衰減到一定程度而趨于平衡，且通過清洗可以恢復。主要用于截留去除水中的懸浮物、膠體、微粒、細菌和病毒等大分子物質。廚房中只過濾冷水，從經濟、壽命角度考慮，超濾器處理能力選用3m3/h。

表1 淡水凈化裝置主要參數

圖5 凈化裝置安裝現場圖

圖6 超濾器安裝現場圖

結語

通過對海洋石油161平臺新增的生活淡水凈化裝置進行現場實地驗證，包括設計、安裝、運行等數據的記錄和確認，可以確定由不銹鋼砂碳器、紫外線殺菌器和超濾器組合的水處理技術在海洋石油平臺得到了很好的應用，為平臺上的作業人員提供了健康安全的生活用水。

對比以上水質分析檢測結果可以看出，經過凈化處理后的淡水水質各項指標均符合國家飲用水標準GB5749-2006的要求，達到了設計要求預期的效果。

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Application of fresh water purification technology for HYSY161 QingPengMeng

This paper analyzed the requirements of the fresh water transformation on themarine oil 161 platform,and compared with the presentwater purification technology,then decided to adopt the scheme,i.e.,the fresh water passed the primary filter named carbon sand filter which is composed of activated carbon and quartz sand,and then went through the security filter.After multistage filtering and UV disinfecting by the security filter,the fresh water went to accommodation platform for use,part of them ultrafiltration filtered for kitchen and drinking(non direct drinking).Finally,the whole system was tested for a long time. The parameters of the water can meet the design requirement and the national standard of drinking water GB5749-2006.

water purification,offshore oil platform,ultraviolet sterilization,ultrafiltration.

孟慶鵬（1974-），男，本科，工程師研究方向：從事海上石油平臺設備管理方向