海洋石油平臺的污水處理流程及工藝設計思考

孫明(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300457)

1 海洋石油平臺污水來源及流向概述

海洋石油平臺污水來源較為廣泛，除平臺工作人員日常生活產生的廢水外，其生產開采過程也是污水形成的主要來源。如海上石油開采的鉆井環節會產生廢水，從而增加海洋石油平臺污水總量。眾所周知，原油的含水量遠高于工業生產所應用的石油，因此在石油開采中后期，也會產生大量的平臺污水。考慮到石油本身具有易燃易爆的特點，其處理過程對工作人員技術、處理方式都有著較為嚴格的要求，為降低原油處理的難度，工作人員引進了更多新型加工工藝，這些工藝多數具有復雜、多樣的特點，作業過程也會產生大量的廢水，使得海洋石油平臺污水總量大大增加。基于這一點，工作人員對污水中各物質含量展開調查，發現海洋石油平臺污水中含有大量的有機物質，化學需氧量遠超出一般水平。海洋石油平臺污水普遍存在高礦化特點，這使得污水具有較強腐蝕性，大大增加了污水處理難度。值得一提的是，這類污水中還存在微生物與細菌，也會加大污水腐蝕效果，嚴重時還會腐蝕排水管道。根據石油開采與污水來源分析，不難得出污水中含油量較高的結論，工作人員還需對污水中的殘油進行處理，使海洋石油平臺污水達到政府規定的污水排放要求。化學角度分析，污水中存在碳酸氫根、鈣、鎂、鋇、鉻、硫等離子，增加污水雜質含量；物理角度，平臺污水中懸浮物具有“總量多”“質量小”的特點，可能致使出現地層堵塞問題。如表1所示，為中國某海域油田注水水質指標[1]，可為中國海洋石油平臺污水處理提供數據參考。

表1 某海域油田注水水質指標

2 海洋石油平臺的污水處理流程

2.1 重力式污水處理流程

重力式污水處理是海洋石油平臺三大污水處理流程之一，該流程主要分為三個階段，分別是自然除油、等待沉降與壓力過濾。重力沉降的停留時間長達7～8 h，甚至超過10 h，所以設備體積龐大，在海上采油平臺上很難采用，只是在FPSO上采用大的沉降艙作為沉降罐，從生產水中分離出游離油。這處理流程需要用到原油處理系統，對污水中的殘油進行處理，達到一定回收效果。待其處理完畢后，使用混凝劑來加速污水沉降。需要注意的是，壓力過濾環節還要加大對緩沖程序的重視程度，杜絕出現不經緩沖直接過濾的現象。完成初步重力處理后，工作人員需在污水中添加殺菌劑，盡可能降低污水中細菌與微生物的含量，使污水滿足國家規范要求，也能加速實現回注的目的。結合實際海洋石油平臺污水處理情況發現，部分污水處理過程中會用到介質過濾設備。重力式污水處理流程的優越性主要體現在其對水量變化波動情況適應能力，在任何水量下都能取得良好的應用效果，實現高效自然除油的目的。不僅如此，這一處理方式在絮凝沉降過后，污水凈化效果也較為明顯。

2.2 壓力式污水處理流程

壓力式污水處理是指工作人員通過旋流減少污水中的含油量，接著使用聚結分離法對污水進行處理，在一定程度上實現雜質分離，接著同樣應用壓力沉降法，將污水中的雜質進行過濾，為污水處理流程起到承上啟下的作用。考慮到部分海洋石油平臺中的污水壓力較高，工作人員還應加大對旋流除油器的應用力度，待其壓力降至一般水平，就可在污水處理過程中增設罐除油，進一步發揮壓力式污水處理流程凈化污水的能力。在壓力式污水處理流程中，各項處理工作會使污水中油珠粒徑變大，降低后續沉降過濾工作難度。由此可見，壓力式污水處理流程更適合處理工期短，且水質水量較為穩定的海洋石油平臺應用。

2.3 浮選式污水處理流程

與重力式污水處理相同，浮選式污水處理流程也分為三大環節，首先是溶氣浮選，接著對其進行誘導浮選，最后進行污水過濾，實現高效污水處理。這一流程中，溶氣氣浮環節需要工作人員予以高度關注，嚴格按照凈化回注要求進行污水處理，實現精細化過濾。浮選式污水處理更符合現代化處理技術要求，不僅設備自動化較之其他污水處理流程有了明顯提升，污水處理效率方面也有了很大進步，除此之外，浮選式污水處理流程還具有預制量小的應用優勢，因此海洋石油平臺污水處理中應盡可能應用這一處理流程。不過在應用前各石油開采企業還需明確一點，浮選式污水處理對動力要求極高，后期維護工作也會造成大量資金的消耗，企業決策人員需充分考慮企業發展與污水處理現狀，決定是否采用該處理方式[2]。

3 海洋石油平臺的污水處理技術

3.1 海洋石油平臺生活污水處理技術

海洋石油平臺生活污水常見處理法分為兩種，分別叫做生化處理法與電解處理法。生化處理法擁有較為固定的處理體系，該體系與船用生活污水處理系統大致相同即通過生物接觸氧化進行污水處理，或應用物化消毒原理達到處理生活污水的目的。常態下，生化法處理海洋石油平臺生活污水需經過5個環節，首先是曝氣、接觸氧化，接著經過沉淀與消毒，再進行污水排放，流程如圖1所示。在一級曝氣環節，應設置活性污泥菌，并使其形成棉絮狀具有一定黏性的膠團，以便吸附污水中的有機物質，需要注意的是菌落選擇時要以好氧性細菌為主，才能將污水中的有機物轉變為CO2和H2O，一方面清潔污水，另一方面也能促進活性污泥菌繁殖。二級接觸氧化柜內，應主要使用軟性填料，用以代替生物膜，加速有機物的消耗分解；至于沉淀環節則應對污水進行檢測，若清潔不到位還應回流至曝氣環節重新進行處理，如達到處理要求則送至消毒柜內，通過藥品殺毒后排出平臺。值得一提的是我國應用最多的污水殺菌藥品是含氯藥品，海洋石油平臺生活污水處理中也可采用這種藥品，以此達到良好的殺菌效果。

圖1 海洋石油平臺生活污水生化處理

電解生活污水處理法主要是利用了電化學原理，即通過電流使污水發生反應，起到氧化與消毒效果。海洋石油平臺生活污水中含有大量海水，這為電解生活污水處理法的應用提供了良好條件。結合電化學知識，企業將污水電解槽劃分為多個陰極與陽極電解室，在工作人員將生活污水引入電解槽內后接通電源。在電流作用下，污水會與海水中的氯化鈉反應生成次氯酸鈉與氫氣：

就化學性質方面分析，次氯酸鈉屬于強氧化劑的一種，同時還具有較強的消毒效果，再加上生成氫氣的作用，次氯酸鈉與污水中的細菌充分接觸，達到高效殺菌的效果。另一方面，污水中的有機化合物也可以通過電化學原理被氧化分解，最終成為CO2與H2O，消除污水中大約90%～95%的細菌，增強污水處理效果[3]。

事實上，無論是生化污水處理法還是電解污水處理法都各有利弊，各石油企業污水處理人員還應結合自身海洋石油平臺生活污水排放情況進行具體分析，結合自身需求選擇最佳處理方法。如生活污水排放量較大的平臺，可選用生化法進行處理，這類方法能通過多種手段對污水進行調節處理，保證其處理效率，不僅如此，生化法對沖擊的抵抗能力較強，能避免大量污水帶來的影響。但與此同時，生化法空間占用面積較大，體積與質量也遠超出其他污水處理法，因此要慎重選擇。而電解法體積小、占用空間小的特點更適用于小水量污水處理中，但處理方式單一與維護成本較高是阻礙其應用的主要因素。

3.2 海洋石油平臺生產污水處理技術

海洋石油平臺生產污水處理技術主要依靠相關設備才能正常實施，在我國海洋石油平臺生產污水處理中斜板除油設備、氣浮處理設備與雙介質濾器的應用較為常見。實際調查發現，海洋石油開采生產中產生的污水多屬于聚合物污水，即污水中含有大量的聚合物，也正因如此，部分污水處理設備在海洋石油平臺生產中無法發揮良好的應用效果，使中國石油相關企業的生產與發展受到阻礙。

(1)斜板除油器。受到淺池原理與粗粒化原理的啟發，污水處理研究人員開發出了斜板除油器污水處理模式。傳統海洋石油平臺生產污水處理中，工作人員會選用與水親和能力較差，且具有較強親油性的材料，將污水中殘余油成分與分離，斜板除油器處理模式在傳統技術基礎上加以改進，增大了應用材料的表面積，進一步加強其對污水中油成分的處理能力，使更多殘油上浮，達到更好的清潔效果。一般情況下，斜板除油器會被設置在海洋石油平臺生產污水處理的第一環節，由此，該設備在生產污水處理過程中的重要性不言而喻。嚴格意義上來講，海洋石油平臺污水處理中應用的斜板除油器應稱作臥式斜板除油器，而該設備還存在另一種立式斜板除油器。海洋石油平臺生產污水具有粘度大，含油量高，且乳化程度遠超出一般污水，使工作人員面對嚴重的污水處理問題，再加上生產污水中聚合物含量也高于一般水平，因此如何高效完成海洋石油平臺生產污水處理工作一直是海上石油開采企業面臨的重大難題。現階段，中國海洋石油開采污水處理中應用的臥式斜板除油器是基于傳統設備改造而來，其內部材料、角度與間距布置都更適合海洋石油生產污水的處理工作，不僅如此，研究人員還在設備內部死角處增設了排污管線，避免死角處污水處理效果低于平均清潔水平。

(2)氣浮選器。氣浮除油設備也是海洋石油平臺生產污水處理的重要組成部分，該設備應用原理是使污水中的細微固體顆粒附著在微細氣泡表面，使污水中的固態顆粒上升至氣浮選器表層，經由機械撇除處理后，達到排污目的。針對于污水中的殘余油成分，應用氣浮設備使其漂浮與污水表面，產生良好的排油效果。受此啟發，研究人員對氣浮法處理海洋石油平臺生產污水的處理效果展開探究，發現密度與水差別不大、無法通過重力沉降而排除的油成分，可通過氣浮法達到排油目的。含油污水經過氣浮選裝置排油處理后，工作人員應對污水含油量進行檢測，如不達標還需進行二次排油，達到排放標準則可通過底部通道進行排海。

(3)雙介質過濾器。這類設備應用于污水過濾環節，其內部設有雙層濾網且兩層濾網的濾料各不相同，不僅能去除海洋石油平臺生產污水中的殘余油成分，對污水中的懸浮物也有著良好的過濾效果。雙介質過濾器的選擇主要從濾料方面入手，工作人員需結合污水檢測數據，挑選合適的濾料，并對濾料規格進行深入探究，確保選出的濾料能對污水起到良好的過濾作用。考慮到聚合物含量較高的污水可能會使雙介質過濾器濾料污染速率加快，影響該過濾器的實際應用效果，因此工作人員還需結合這一點，完成濾料選擇方面的優化，同時在反洗水管線上注入化學藥劑，清除濾網中的聚合物，提高雙介質過濾器的應用效果。

4 結語

結合全文可知，海洋石油平臺的建設與運營對我國工業發展起到了推動作用，因此各海上石油開采企業還需嚴化對污水處理流程的管理，進一步提高海洋石油平臺建設效果。海洋石油平臺污水主要分為生活污水與生產污水兩種，工作人員還需結合不同污水的特性，選擇最佳污水處理技術，一方面提高石油開采效率，另一方面也為環境保護工作奠定基礎。