淡水净化技术在海洋石油161平台的应用

孟庆鹏高连烨穆胜军

（中海油能源发展采油服务公司天津作业公司300452）CNOOCOPSC Tianjin Operating Company TangGu 300452

淡水净化技术在海洋石油161平台的应用

孟庆鹏高连烨穆胜军

（中海油能源发展采油服务公司天津作业公司300452）CNOOCOPSC Tianjin Operating Company TangGu 300452

本文通过对海洋石油161平台淡水二次改造的需求进行分析，经过对目前淡水净化技术进行对比分析，决定采用活性炭和石英砂组成的砂炭器作为初级过滤，然后淡水通过保安过滤器多级过滤及紫外杀菌处理，供平台生活楼使用，其中一部分淡水再经过超滤过滤器后供厨房以及饮用水（非直饮）使用。最终，对整个系统进行长期测试，各项参数符合设计要求和国家饮用水标准GB5749-2006要求。

淡水净化；海洋石油平台；紫外杀菌超滤

引言

海洋石油161平台远离陆地，生活淡水由生活支持船从陆地转运补给，平台生活淡水舱容量约170m3，舱底约有30m3淡水无法取用。淡水舱长期反复加水，导致舱内生活淡水不能有效替换，造成水中极易滋生大量的微生物和悬浮物浓度高，淡水长期存储也产生大量沉积物。通过加装生活淡水净化装置及消毒设备，使处理后的水能够长期满足平台生活洗漱和厨房用水的水质要求，以保证海上作业人员的身体健康。

1 需求分析

2.1 根据长期观察记录，淡水高峰用量为4.75m3/h，热水高峰用量为4.39m3/h；装置承压为9KG f/c，出口排量最大瞬时流量在1.5m3/h以上；

2.2 由于平台空间紧张，因此要求淡水净化系统成撬安装,安装尺寸不大于L1300mmxW900mmxH1400mm。

2.3 净化方式采用多级过滤加紫外线杀菌；

2.4 在厨房中加装超滤器，处理后供厨房饮用水（非直饮），用水不小于3m3/h。

2 淡水净化技术分析和结论

淡水净化技术经历了三代技术发展，其中第一代处理技术以混凝、沉淀或澄清、过滤和消毒等工序组成。如图1所示，我国城市供水处理技术仍以由混凝、沉淀、过滤和消毒四个处理过程组成的常规供水处理工艺为主，理论主要是建立在传统的以粘土胶体微粒和致病细菌为主要去除对象的基础上，在我国广泛应用到了供水处理上。

图1 自来水厂常规处理工艺流程图

第二代处理技术在第一代工艺后面增加了活性炭吸附、臭氧氧化、生物活性碳等深度处理工艺，有效去除和控制水中的有机污染物和氯化消毒副产物，使水的化学安全性得到提高。臭氧是一种很强的氧化剂和消毒剂，它可使水中大分子的有机物分解为小分子状态，改变水中成分达到净水的目的。但臭氧的强氧化性也造成它在水中不稳定、容易失效，杀菌效果不持久，在此基础上发展了臭氧与活性炭联用技术。图2所示为臭氧-生物活性炭技术工艺流程图。

第三代处理技术是以膜分离技术为代表的各类水处理技术，包括微滤（膜孔径在0.1～1μm）、超滤（膜孔径在0.001～0.1μm）、纳滤（膜孔径在0.001～0.005μm）、反渗透（膜孔径在0.0001～0.005μm）等。膜技术与活性炭吸附和臭氧氧化相比有很大的优越性，去除污染物范围广，不需要加药剂，设备紧凑容易控制。

根据海洋石油平台设施安全规范要求，结合海洋石油161的淡水使用需求和空间要求，经过现场调研和核算，采用在淡水压力罐出口加装由不锈钢砂炭器、保安过滤器、紫外杀菌器组成的撬装净化设备，在厨房中加装一个膜分离式超滤器，来满足平台长期可靠的淡水需求。

3 淡水净化系统设计

3.1 系统设计

海洋石油161淡水储存于淡水舱，淡水由淡水泵输送至淡水压力水罐储存，淡水压力水罐中的淡水一部分依次经过不锈钢砂炭器、保安过滤器、紫外杀菌器后供平台生活楼使用，其中一部分淡水再经过超滤过滤器后供厨房使用以及人员饮用（非直饮）。如图3和图4

图3 淡水系统改造流程示意图

图4 淡水系统改造工艺图

3.2 设备选型

3.2.1 不锈钢砂碳器

砂碳器的主要作用是去除水中的胶态杂质或悬浮物。它的滤层和滤料设计一般要求考虑粒径，下层滤料粒径小于上层滤料粒径，以保证下层滤料的有效性和充分利用。上层的密度要小，以保证反洗之后分层复原，如果上层密度大，那么经过反洗之后上层的滤料沉到下层了。

本方案砂炭器采用优质果壳活性炭和经过预处理的一定粒径的石英砂为滤料。其中，活性炭的孔隙结构发达，比表面积大，吸附能力强，床层阻力小积，具有很强的物理吸附能力。水通过炭床，水中有机污染物被活性炭有效地吸附。此外活性炭表面非结晶部分上有一些含氧官能团，使通过炭床的水中之有机污染物被活性炭有效地吸附。石英砂的外观呈多棱型球状的白色晶体，无杂质，机械强度高，化学性能稳定，截污能力大。各规格的滤料形成的吸附通道可有效对水中的絮凝团、胶体物、颗料等杂质进行截留、过滤，有效降低产水的浊度。这样就充分发挥了各层滤床的作用，即水压损失小，过滤效果好的特点，充分发挥了各滤层的优点。根据平台实际生活淡水最大需求量，选用处理能力为5m3/h。

3.2.2 紫外线杀菌器

紫外线杀菌器杀菌原理是利用紫外线灯管辐照强度，即紫外线杀菌灯所发出的辐照强度，与被照消毒物的距离成反比。当辐照强度一定时，被照消毒物停留时间愈久，离杀菌灯管愈近其杀菌效果愈好，反之愈差。当细菌、病毒吸收超过3600～65000uW/c﹏剂量时，对细菌、病毒的去氧核糖核酸（DNA）及核糖核酸（RNA）具有强大的破坏力，能使细菌、病毒丧失生存力及繁殖力进而消灭细菌、病毒，达到消毒灭菌的成效。紫外线一方面可使核酸突变、阻碍其复制、转录封锁及蛋白质的合成；另一方面，产生自由基可引起光电离，从而导致细胞的死亡。

紫外线消毒具有杀毒效率高、不产生二次污染、无生物免疫力、广谱性等优点，与传统消毒方式相比，紫外线还具有运行安全性高、运行维护费用低、安装操作简便、占地小、可以连续大量消毒等优点。综合考虑紫外线杀菌器的优点，经济性，安装场地以及设计要求的水质标准，也为了更好的保证人员用水健康和安全性，选用紫外线杀菌器对生活用水进行杀菌处理。根据平台实际生活淡水最大需求量，选用处理能力为5m?/h。

3.2.3 保安过滤器

保安过滤器又称精密过滤器，具有过滤精度高，处理量大，使用、维护方便等特点。广泛应用饮用水、于食品、化妆品、化工、医疗、纺织等领域。为适应海洋恶劣的工况生产条件，本方案保安过滤器由不锈钢防腐筒体外壳和PP材质滤芯。

工作原理:要过滤的物体从筒体的进料口流入，在压力的作用下，液体从滤芯的外表面流进中心的收集管然后排出筒体，而小于滤芯过滤孔径的杂质被截留在滤芯的表面。当滤芯被污染到一定程度时可更换新的继续使用。有以下性能特点：

（1）过滤精度高，滤芯孔径均匀；

（2）过滤阻力小，通量大、截污能力强，使用寿命长；

（3）滤芯材料洁净度高，对过滤介质无污染；

（4）耐酸、碱等化学溶剂；

（5）强度大，耐高温，滤芯不易变形；

（6）价格低廉，运行费用低，易于清洗，滤芯可更换。

3.2.4 超滤器

超滤是一种加压膜分离技术，超滤技术截留分子量的定义域为500～500000μ左右，对应孔径约为0.002～0.1μm，操作静压差一般为0.1～0.5MPa，被分离组分的直径约为0.005～10μm。在超滤过程中，水溶液在压力推动下，流经膜表面，小于膜孔的溶剂（水）及小分子溶质透水膜，成为净化液（滤清液），比膜孔大的溶质及溶质基团被截留，随水流排出，成为浓缩液。超滤过程为动态过滤，分离是在流动状态下完成的。溶质仅在膜表面有限沉积，超滤速率衰减到一定程度而趋于平衡，且通过清洗可以恢复。主要用于截留去除水中的悬浮物、胶体、微粒、细菌和病毒等大分子物质。厨房中只过滤冷水，从经济、寿命角度考虑，超滤器处理能力选用3m3/h。

表1 淡水净化装置主要参数

图5 净化装置安装现场图

图6 超滤器安装现场图

结语

通过对海洋石油161平台新增的生活淡水净化装置进行现场实地验证，包括设计、安装、运行等数据的记录和确认，可以确定由不锈钢砂碳器、紫外线杀菌器和超滤器组合的水处理技术在海洋石油平台得到了很好的应用，为平台上的作业人员提供了健康安全的生活用水。

对比以上水质分析检测结果可以看出，经过净化处理后的淡水水质各项指标均符合国家饮用水标准GB5749-2006的要求，达到了设计要求预期的效果。

[1]常日,我国自来水厂技术工艺应用现状及发展趋势探讨.商品与质量学术刊，2011年7月刊:74-75.

[2]刘秉涛,徐菲,娄渊知.饮用水深度处理技术现状及工艺比较.水科学与工程技术,2007年第3期

[3]李琳琳,单学敏,高丽.超滤技术在水处理中的应用研究[J].安全与环境工程,2010,17(6):5-8.

[4]李满屯,贾瑞宝,于衍真,杨晓亮.超滤膜工艺技术在饮用水处理的应用研究进展.净水技术,2012,31（6）：18-21.

[5]张辰,张欣,吕东明,等.污水消毒标准及紫外线消毒技术应用[J]给水排水,2003,29(12):1-3.

[6]谭凤训,周峰,武道吉.紫外线技术在水处理中的应用与发展.山东建筑大学学报[J],2009年02期.

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.

孟庆鹏（1974-），男，本科，工程师研究方向：从事海上石油平台设备管理方向