海洋石油平台的污水处理流程及工艺设计思考

孙明(中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津 300457)

1 海洋石油平台污水来源及流向概述

海洋石油平台污水来源较为广泛，除平台工作人员日常生活产生的废水外，其生产开采过程也是污水形成的主要来源。如海上石油开采的钻井环节会产生废水，从而增加海洋石油平台污水总量。众所周知，原油的含水量远高于工业生产所应用的石油，因此在石油开采中后期，也会产生大量的平台污水。考虑到石油本身具有易燃易爆的特点，其处理过程对工作人员技术、处理方式都有着较为严格的要求，为降低原油处理的难度，工作人员引进了更多新型加工工艺，这些工艺多数具有复杂、多样的特点，作业过程也会产生大量的废水，使得海洋石油平台污水总量大大增加。基于这一点，工作人员对污水中各物质含量展开调查，发现海洋石油平台污水中含有大量的有机物质，化学需氧量远超出一般水平。海洋石油平台污水普遍存在高矿化特点，这使得污水具有较强腐蚀性，大大增加了污水处理难度。值得一提的是，这类污水中还存在微生物与细菌，也会加大污水腐蚀效果，严重时还会腐蚀排水管道。根据石油开采与污水来源分析，不难得出污水中含油量较高的结论，工作人员还需对污水中的残油进行处理，使海洋石油平台污水达到政府规定的污水排放要求。化学角度分析，污水中存在碳酸氢根、钙、镁、钡、铬、硫等离子，增加污水杂质含量；物理角度，平台污水中悬浮物具有“总量多”“质量小”的特点，可能致使出现地层堵塞问题。如表1所示，为中国某海域油田注水水质指标[1]，可为中国海洋石油平台污水处理提供数据参考。

表1 某海域油田注水水质指标

2 海洋石油平台的污水处理流程

2.1 重力式污水处理流程

重力式污水处理是海洋石油平台三大污水处理流程之一，该流程主要分为三个阶段，分别是自然除油、等待沉降与压力过滤。重力沉降的停留时间长达7～8 h，甚至超过10 h，所以设备体积庞大，在海上采油平台上很难采用，只是在FPSO上采用大的沉降舱作为沉降罐，从生产水中分离出游离油。这处理流程需要用到原油处理系统，对污水中的残油进行处理，达到一定回收效果。待其处理完毕后，使用混凝剂来加速污水沉降。需要注意的是，压力过滤环节还要加大对缓冲程序的重视程度，杜绝出现不经缓冲直接过滤的现象。完成初步重力处理后，工作人员需在污水中添加杀菌剂，尽可能降低污水中细菌与微生物的含量，使污水满足国家规范要求，也能加速实现回注的目的。结合实际海洋石油平台污水处理情况发现，部分污水处理过程中会用到介质过滤设备。重力式污水处理流程的优越性主要体现在其对水量变化波动情况适应能力，在任何水量下都能取得良好的应用效果，实现高效自然除油的目的。不仅如此，这一处理方式在絮凝沉降过后，污水净化效果也较为明显。

2.2 压力式污水处理流程

压力式污水处理是指工作人员通过旋流减少污水中的含油量，接着使用聚结分离法对污水进行处理，在一定程度上实现杂质分离，接着同样应用压力沉降法，将污水中的杂质进行过滤，为污水处理流程起到承上启下的作用。考虑到部分海洋石油平台中的污水压力较高，工作人员还应加大对旋流除油器的应用力度，待其压力降至一般水平，就可在污水处理过程中增设罐除油，进一步发挥压力式污水处理流程净化污水的能力。在压力式污水处理流程中，各项处理工作会使污水中油珠粒径变大，降低后续沉降过滤工作难度。由此可见，压力式污水处理流程更适合处理工期短，且水质水量较为稳定的海洋石油平台应用。

2.3 浮选式污水处理流程

与重力式污水处理相同，浮选式污水处理流程也分为三大环节，首先是溶气浮选，接着对其进行诱导浮选，最后进行污水过滤，实现高效污水处理。这一流程中，溶气气浮环节需要工作人员予以高度关注，严格按照净化回注要求进行污水处理，实现精细化过滤。浮选式污水处理更符合现代化处理技术要求，不仅设备自动化较之其他污水处理流程有了明显提升，污水处理效率方面也有了很大进步，除此之外，浮选式污水处理流程还具有预制量小的应用优势，因此海洋石油平台污水处理中应尽可能应用这一处理流程。不过在应用前各石油开采企业还需明确一点，浮选式污水处理对动力要求极高，后期维护工作也会造成大量资金的消耗，企业决策人员需充分考虑企业发展与污水处理现状，决定是否采用该处理方式[2]。

3 海洋石油平台的污水处理技术

3.1 海洋石油平台生活污水处理技术

海洋石油平台生活污水常见处理法分为两种，分别叫做生化处理法与电解处理法。生化处理法拥有较为固定的处理体系，该体系与船用生活污水处理系统大致相同即通过生物接触氧化进行污水处理，或应用物化消毒原理达到处理生活污水的目的。常态下，生化法处理海洋石油平台生活污水需经过5个环节，首先是曝气、接触氧化，接着经过沉淀与消毒，再进行污水排放，流程如图1所示。在一级曝气环节，应设置活性污泥菌，并使其形成棉絮状具有一定黏性的胶团，以便吸附污水中的有机物质，需要注意的是菌落选择时要以好氧性细菌为主，才能将污水中的有机物转变为CO2和H2O，一方面清洁污水，另一方面也能促进活性污泥菌繁殖。二级接触氧化柜内，应主要使用软性填料，用以代替生物膜，加速有机物的消耗分解；至于沉淀环节则应对污水进行检测，若清洁不到位还应回流至曝气环节重新进行处理，如达到处理要求则送至消毒柜内，通过药品杀毒后排出平台。值得一提的是我国应用最多的污水杀菌药品是含氯药品，海洋石油平台生活污水处理中也可采用这种药品，以此达到良好的杀菌效果。

图1 海洋石油平台生活污水生化处理

电解生活污水处理法主要是利用了电化学原理，即通过电流使污水发生反应，起到氧化与消毒效果。海洋石油平台生活污水中含有大量海水，这为电解生活污水处理法的应用提供了良好条件。结合电化学知识，企业将污水电解槽划分为多个阴极与阳极电解室，在工作人员将生活污水引入电解槽内后接通电源。在电流作用下，污水会与海水中的氯化钠反应生成次氯酸钠与氢气：

就化学性质方面分析，次氯酸钠属于强氧化剂的一种，同时还具有较强的消毒效果，再加上生成氢气的作用，次氯酸钠与污水中的细菌充分接触，达到高效杀菌的效果。另一方面，污水中的有机化合物也可以通过电化学原理被氧化分解，最终成为CO2与H2O，消除污水中大约90%～95%的细菌，增强污水处理效果[3]。

事实上，无论是生化污水处理法还是电解污水处理法都各有利弊，各石油企业污水处理人员还应结合自身海洋石油平台生活污水排放情况进行具体分析，结合自身需求选择最佳处理方法。如生活污水排放量较大的平台，可选用生化法进行处理，这类方法能通过多种手段对污水进行调节处理，保证其处理效率，不仅如此，生化法对冲击的抵抗能力较强，能避免大量污水带来的影响。但与此同时，生化法空间占用面积较大，体积与质量也远超出其他污水处理法，因此要慎重选择。而电解法体积小、占用空间小的特点更适用于小水量污水处理中，但处理方式单一与维护成本较高是阻碍其应用的主要因素。

3.2 海洋石油平台生产污水处理技术

海洋石油平台生产污水处理技术主要依靠相关设备才能正常实施，在我国海洋石油平台生产污水处理中斜板除油设备、气浮处理设备与双介质滤器的应用较为常见。实际调查发现，海洋石油开采生产中产生的污水多属于聚合物污水，即污水中含有大量的聚合物，也正因如此，部分污水处理设备在海洋石油平台生产中无法发挥良好的应用效果，使中国石油相关企业的生产与发展受到阻碍。

(1)斜板除油器。受到浅池原理与粗粒化原理的启发，污水处理研究人员开发出了斜板除油器污水处理模式。传统海洋石油平台生产污水处理中，工作人员会选用与水亲和能力较差，且具有较强亲油性的材料，将污水中残余油成分与分离，斜板除油器处理模式在传统技术基础上加以改进，增大了应用材料的表面积，进一步加强其对污水中油成分的处理能力，使更多残油上浮，达到更好的清洁效果。一般情况下，斜板除油器会被设置在海洋石油平台生产污水处理的第一环节，由此，该设备在生产污水处理过程中的重要性不言而喻。严格意义上来讲，海洋石油平台污水处理中应用的斜板除油器应称作卧式斜板除油器，而该设备还存在另一种立式斜板除油器。海洋石油平台生产污水具有粘度大，含油量高，且乳化程度远超出一般污水，使工作人员面对严重的污水处理问题，再加上生产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台生产污水处理工作一直是海上石油开采企业面临的重大难题。现阶段，中国海洋石油开采污水处理中应用的卧式斜板除油器是基于传统设备改造而来，其内部材料、角度与间距布置都更适合海洋石油生产污水的处理工作，不仅如此，研究人员还在设备内部死角处增设了排污管线，避免死角处污水处理效果低于平均清洁水平。

(2)气浮选器。气浮除油设备也是海洋石油平台生产污水处理的重要组成部分，该设备应用原理是使污水中的细微固体颗粒附着在微细气泡表面，使污水中的固态颗粒上升至气浮选器表层，经由机械撇除处理后，达到排污目的。针对于污水中的残余油成分，应用气浮设备使其漂浮与污水表面，产生良好的排油效果。受此启发，研究人员对气浮法处理海洋石油平台生产污水的处理效果展开探究，发现密度与水差别不大、无法通过重力沉降而排除的油成分，可通过气浮法达到排油目的。含油污水经过气浮选装置排油处理后，工作人员应对污水含油量进行检测，如不达标还需进行二次排油，达到排放标准则可通过底部通道进行排海。

(3)双介质过滤器。这类设备应用于污水过滤环节，其内部设有双层滤网且两层滤网的滤料各不相同，不仅能去除海洋石油平台生产污水中的残余油成分，对污水中的悬浮物也有着良好的过滤效果。双介质过滤器的选择主要从滤料方面入手，工作人员需结合污水检测数据，挑选合适的滤料，并对滤料规格进行深入探究，确保选出的滤料能对污水起到良好的过滤作用。考虑到聚合物含量较高的污水可能会使双介质过滤器滤料污染速率加快，影响该过滤器的实际应用效果，因此工作人员还需结合这一点，完成滤料选择方面的优化，同时在反洗水管线上注入化学药剂，清除滤网中的聚合物，提高双介质过滤器的应用效果。

4 结语

结合全文可知，海洋石油平台的建设与运营对我国工业发展起到了推动作用，因此各海上石油开采企业还需严化对污水处理流程的管理，进一步提高海洋石油平台建设效果。海洋石油平台污水主要分为生活污水与生产污水两种，工作人员还需结合不同污水的特性，选择最佳污水处理技术，一方面提高石油开采效率，另一方面也为环境保护工作奠定基础。