海上平台生活污水电催化氧化处理方法及处理系统

摘要

本发明涉及一种海上平台生活污水电催化氧化处理方法及处理系统。本发明的处理方法包括：分别对厨房灰水、洗浴灰水进行预处理以除油、除毛发，出水与冲厕黑水进入缓冲罐，并投加污泥调理剂，混匀粉粹后打入离心机进行固液分离处理，得到泥饼和上清液，泥饼运回陆地处理，上清液进入自清洗滤器处理得到SS≤35mg/L出水，进入电催化反应器进行COD降解处理，出水经过气液分离处理后一部分回流喷淋至缓冲罐和污泥罐中消毒除臭，另一部分加入除氯剂处理后达标排放。处理系统包括毛发过滤器、撇油器、缓冲罐、污泥调理剂加药装置、粉碎泵、离心机、污泥罐、自清洗滤器、电催化氧化装置、气液分离装置。本发明方法处理效果好，处理系统占地面积小且运行稳定。

说明书

技术领域

本发明涉及海洋污水处理方法，尤其涉及一种处理海上平台生活污水电催化氧化处 理方法及处理系统。

背景技术

随着海洋石油的开发，海上平台生活污水对海洋环境的污染越来越受到重视。国际 海事组织(IMO)在1973年制定的《国际防止船舶污染公约》对防止生活污水造成的 污染做了严格的规定。我国在1983年制定了《船舶污染物排放标准》，1986年制定了《海 船防污结构与设备规范》，对船舶生活污水的处理与设备进行了规范。20世纪70年代初， 国外开始进行船用生活污水处理装置的研究与开发，目前已经达到商品应用阶段。常用 生活污水处理方法主要分为三类：物理化学法、生物法和电解法。

(1)物理化学法

物理化学法的工作原理是将粉碎泵粉碎后的污水加入消毒药剂，污水消毒后经过分 离，处理为澄清水和污泥，将澄清水排出，污泥定期排走。该方法需要有一定的空间储 存消毒药剂，而消毒药剂长时间储存后其消毒能力下降是其短板。

(2)生化法

生化法是一种利用微生物来处理污水的方法。生化法处理海上平台生活污水的影响 因素主要有溶解氧、水体温度、营养物质、pH值和有机负荷率等，平台上采用生化法 处理生活污水主要存在以下几方面的问题：1)生化法中的活性污泥易受污水中油污或 化学药剂的影响而死亡；2)以渤海海域为例，当冬季气温低时微生物降解有机物的能 力大幅下降；3)当系统停止运行一段时间后也容易造成微生物群因为没有养料而死亡； 4)平台上污水产生量的不均匀性使进入污水处理装置的污水具有一定的冲击性，对微 生物活动有一定的影响；5)曝气罐中污水处理需要较长的时间，需要有较大的空间；6) 由于部分平台采用海水冲厕，因此污水中盐含量高，而高盐环境下微生物的种群简单、 耐冲击性更差、处理效果不理想。

(3)电解法

电解法是通过电化学过程产生消毒剂(ClO^-)来对生活污水进行氧化和消毒。其原 理是将混有海水和生活污水，流经电解槽，产生ClO^-来对生活污水进行消毒和氧化，电 解法不需要额外使用药剂，占地面积小，操作维修简单，其缺点是对进水水质要求较高， 容易造成设备的不稳定运行。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足提供一种适用于海上平台生活污水处理方 法，该方法主要采用“离心固液分离与电催化氧化处理组合工艺”，使得海上平台生活 污水实现稳定处理并达标排放。

本发明提供了一种海上平台生活污水电催化氧化处理方法，包括如下步骤：海上平 台生活污水分为厨房灰水、洗浴灰水和冲厕黑水三类收集，分别对厨房灰水、洗浴灰水 进行预处理以除油、除毛发，预处理后出水与冲厕黑水一同进入带搅拌装置的缓冲罐， 并同步向缓冲罐中投加污泥调理剂，搅拌混匀后经粉碎至粒径≤5mm的小颗粒固体后 打入离心机进行固液分离处理，经过离心处理后得到含水率80％泥饼和SS≤100mg/L 上清液，泥饼定期运回陆地处理，上清液进入自清洗过滤器处理后，得到SS≤35mg/L 出水，进入电催化反应器进行COD降解处理，出水经过气液分离处理后一部分通过回 流管道喷淋至缓冲罐和存放泥饼的污泥罐，对预处理后进水及泥饼消毒除臭，另一部分 加入除氯剂将余氯降低至0.5mg/L后排放；其中气液分离后回流的水量占气液分离后总 水量的体积百分比为1-3％。

本发明所述的处理方法中，所述污泥调理剂是由阴离子聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、 聚合硫酸铁调配而成，污泥调理剂的投加量为500-2000ppm，加强黑灰混合液的离心分 离效果。

本发明所述的处理方法中，所述的离心机转速为1300r/min-5000r/min，分离因数为 2000-2800，处理量为0.5-5m³/h。

本发明所述的处理方法中，所述自清洗过滤器的滤网采用时间控制自清洗频率，清 洗周期设定为5-10h，清洗时间为1-3min。

本发明所述的处理方法中，所述除氯剂的投加量为1000-3000ppm。

本发明还提供了一种海上平台生活污水电催化氧化处理系统，其特征在于，该系统 包括与洗浴灰水进水连接的毛发收集器，与厨房灰水连接的撇油器，以及与所述毛发收 集器、撇油器的出水口、冲厕黑水进水管道连接的缓冲罐，其中缓冲罐上设置有污泥调 理剂加药装置和粉碎泵，所述粉碎泵的另一端连接有离心机，使缓冲罐出水经粉碎泵提 升至离心机进行固液分离；所述离心机的底部与污泥罐相连，顶部通过高压泵与自清洗 过滤器相连，所述自清洗过滤器出水口与电催化氧化装置底部的进水口相连，电催化氧 化装置上部的排水口通过管道连接有气液分离装置，所述气液分离装置顶部的进气口和 鼓风机进气管道连接，顶部的排气口安装有阻火器和除雾器，并通过排气管道高空排放， 底部排水口连接的排水管道分为两路，一路与缓冲罐和污泥罐相连，一路与清水罐相连， 所述清水罐上设置有除氯加药装置，所述清水灌连接排海管道。

本发明所述的处理系统中，所述粉碎泵的处理能力为0.5-5m³/h，所述粉碎泵的粉碎 粒径≤5mm；所述的自清洗过滤器的滤网为过滤精度10μm-1000μm的耐海水腐蚀的钛 网。

本发明所述的处理系统中，所述电催化氧化装置内部设置若干组阴阳极板，阴阳极 板间距为0.5-2cm，阴阳极板均采用网孔状DSA复合极板，所述DSA复合极板为采用 钛基材表面固载贵金属物质制备而成，贵金属物质优选采用铂、钌、铱、铷和锆氧化物 中的一种或多种物质构成；极板底部为进水布水板，进水布水板下设置有若干根进水管， 进水管上密布出水小孔。

本发明海上平台生活污水电催化氧化处理方法及处理系统与现有技术相比具有以 下有益效果：

1、本发明的处理方法采用离心固液分离+电催化氧化处理海上平台生活污水组合工 艺，和物化法相比较，不用额外使用消毒药剂，处理效果好，运行稳定；

2、本发明的处理装置占地面积小，能够有效避免生化法耐冲击负荷差等缺点，可 以长时间稳定运行。

3、本发明处理方法能够解决电解法对于进水水质要求，并且本发明处理系统在设 备运行过程中产生的泥饼会定期运回陆地处理，不会向海洋环境中排入任何固体废弃 物，达到零污染的处理效果。

附图说明

附图1是本发明海上平台生活污水电催化氧化处理方法一种具体实施例的流程示意 图。

图中，1污泥调理剂加药装置；2毛发收集器，3撇油器，4缓冲罐，5粉碎泵，6离 心机，7污泥罐，8高压泵，9自清洗过滤器，10电催化氧化反应器，11除氯剂加药装 置，12直流电源，13气液分离装置，14阻火器，15除雾器，16清水罐，17鼓风机， 18排海泵。

具体实施方式

下面结合附图及具体应用实施例对本发明作进一步描述，具体实施例不对本发明的 技术方案构成限定。

如附图1所示，一种针对处理海上平台生活污水的电催化氧化处理系统，包括：与 洗浴灰水进水连接的毛发收集器2，与厨房灰水进水连接的撇油器3，以及与所述毛发 收集器2、撇油器3的出水口、冲厕黑水进水管道连接的缓冲罐4，其中缓冲罐4上设 置有污泥调理剂加药装置1和粉碎泵5，所述粉碎泵5的另一端连接有离心机6，使缓 冲罐出水经粉碎泵5提升至离心机6进行固液分离；所述离心机6的底部与污泥罐7相 连，顶部通过高压泵8与自清洗过滤器9相连，所述自清洗过滤器9出水口与电催化氧 化装置10底部的进水口相连，电催化氧化装置10还连接有直流电源12，电催化氧化装 置10上部的排水口通过管道连接有气液分离装置13，所述气液分离装置13顶部的进气 口和鼓风机17进气管道连接，顶部的排气口安装有阻火器14和除雾器15，并通过排气 管道高空排放，底部排水口连接的排水管道分为两路，一路与缓冲罐4和污泥罐7相连， 一路与清水罐16相连，所述清水罐16上设置有除氯加药装置11，所述清水灌16连接 排海泵18和排海管道。

下面详细描述系统中采用的部分装置及其作用：

(1)撇油器3：其作用是将厨房灰水中所含有的油分进行分离处理。

(2)毛发收集器4：其作用是将洗浴灰水中所含有的人体毛发进行分离处理。

(3)污泥调理剂加药装置1

该污泥调理剂加药装置作用是向经过撇油器和毛发收集器处理后的黑灰混合液中 加入500-2000ppm污泥调理剂，污泥调理剂主要是由阴离子聚丙烯酰胺、聚合氯化铝和 聚合硫酸铁等药剂配比而成，目的是加强黑灰混合液的离心分离效果。

(4)离心机6

离心机的作用是将黑灰混合液进行固液分离处理，产生的含水率80％以下的泥饼储 存在污泥罐中并定期运回陆地处理，SS≤100mg/L上清液进入下一步处理。其作用原理 是当黑灰混合液由离心机中部的进料管进入全速运转的转鼓内，由于离心力场的作用， 使悬浮液中密度较大的沉渣(重相)沉积在转鼓的内壁上，而密度较小的沉清液(轻相) 则处于沉积层的内侧。沉渣由螺旋输送向转鼓的锥段通过沉渣排出口排出，沉清液则通 过螺旋的叶片所形成的螺旋形通道流向转鼓的柱段由溢流口溢出，从而实现密度相差的 液—固两相的分离。所选离心机转速为1300r/min-5000r/min，分离因数为2000-2800。

(5)自清洗过滤器9

自清洗过滤器的作用是进一步去除离心机处理后上清液中的悬浮物，使最终出水 SS含量≤35mg/L，达到电催化反应器的进水标准。自清洗过滤器所使用滤网为耐海水 腐蚀的钛网，其过滤精度为10μm-1000μm，依靠时间设定控制清洗周期，根据离心机 处理出水的悬浮物含量，一般确定清洗周期为5-10h，清洗时间为1-3min。

(6)电催化氧化反应器10

所述电催化氧化装置外形为密闭性长方体状，外壳采用硬质PVC、PPR等耐腐蚀性 材料，并以不锈钢板包裹，增加设备耐压性，电催化氧化反应器内部设置若干组阴阳极 板，极板为长方形，阴阳极板间距为0.5-2cm，本实施例间距为1cm，阴阳极板均采用 网孔状DSA复合极板，以利于增加有效极板面积，DSA极板为采用钛基材表面固载贵 金属物质制备而成，贵金属物质优选采用铂、钌、铱、铷和锆氧化物中的一种或多种物 质构成。极板底部为进水布水板，布水板有以下作用：1)使进水均匀，避免进水流速 过快所造成的水质不均；2)承托阴阳极板。进水布水板以下为进水管，进水管分为三 根，为使进水管出水均匀，进水管上密布出水小孔。经过电催化氧化处理后出水从上部 排水口流入至气液分离装置。

(7)气液分离装置13

所述气液分离装置作用是将电催化氧化反应器产水进行气水分离处理。气液分离装 置外形为圆柱形，体积为处理水量的0.3％-0.8％，圆形底部直径＝气液分离装置高度× 0.3-0.5。在其顶部有进水口、进气口和排气口，底部有排水口，其中进水口通过进水管 道和电催化氧化反应器出水口相连接，进气口通过进气管道和鼓风机相连接，排气口处 安装阻火器和除雾器，其中除雾器作用为消除来水中的泡沫，并通过和排气管道连接后 连通大气，排水口通过排水管和清水罐、缓冲罐以及污泥罐相连接，其作用是通过一部 分富含活性氯的产水回流，通过喷淋装置喷淋在缓冲罐和污泥罐中，能够起到除臭消毒、 杀灭蝇虫的作用。

(8)鼓风机17

所述鼓风机作用是向气液分离装置中鼓入空气，稀释气液分离装置中电催化产生的 混合气体浓度≤1％。

(9)除氯剂加药装置11

所述除氯剂加药装置作用是通过向清水罐中的出水加入100ppm-300ppm剂量除氯 剂，将清水罐中出水余氯含量降低至≤0.5mg/L。

如图1所示，该系统依次采用撇油器除油处理、毛发收集处理、粉碎泵粉碎处理、 离心机固液分离处理、自清洗过滤器过滤处理和电催化氧化处理以及气液分离处理等单 元。其具体工作流程如下所示：

(1)厨房灰水通过单独的管道流入撇油器3中，经过撇油处理后流入缓冲罐4；洗 浴灰水通过单独管道流入毛发收集器2中，经过毛发收集处理后流入缓冲罐4；冲厕黑 水通过单独管道直接流入缓冲罐中。

(2)向缓冲罐4中注入500-2000ppm污泥调理剂，搅拌均匀后经过粉碎泵5粉碎 处理，能够将黑灰混合液中大颗粒固体磨碎至粒径≤5mm的小颗粒固体，然后将黑灰 混合液提升至离心机6。

(3)离心机6将加入药剂后的黑灰混合液进行离心固液分离处理，将固体物质分 离，得到80％以下含水率泥饼和SS≤100mg/L上清液，其中80％含水率以下泥饼储存 在污泥罐7中并定期运回陆地处理。上清液进入下一步处理。

(4)经过离心机6分离处理后的上清液经过高压泵8打入自清洗过滤器9进一步 脱除悬浮物含量，经过自清洗过滤器9处理后的分离液中SS≤35mg/L，达到了电催化 氧化反应器10的进水要求，此时出水能够直接进入电催化反应器10进行深度处理。

(5)经过自清洗过滤器9深度过滤处理后的出水打入电催化氧化反应器10中进行 降解COD的深度处理，出水经过气液分离装置13进行气液分离操作，废气通过鼓风机 17鼓气稀释后高空排放，处理后的出水COD≤125mg/L，并且富含活性氯，一部分出水 通过排水管进入清水罐16，一部分通过回流管回流至可作为消毒剂通过喷淋头回用到缓 冲罐4和污泥罐7中，能够起到除臭消毒和杀灭蝇虫的作用。

(6)清水罐16中出水加入100ppm-300ppm剂量除氯剂消除水体中活性氯，经过 除氯处理后的出水中余氯≤0.5mg/L，COD≤125mg/L，BOD≤25mg/L，pH在7左右， 达到了IMO.MEPC159(55)排放标准。

具体实例一：

渤海某新建海上钻井平台生活污水处理系统采用离心分离+电催化氧化处理系统， 处理后的生活污水COD≤125mg/L，余氯≤0.5mg/L，SS≤35mg/L，BOD≤25mg/L， pH＝7，达到了IMO.MEPC159(55)排放标准。