CN101905924A - 一种船用污水处理设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为解决现有船舶生活污水处理存在的问题，针对船舶特殊要求，提供的一种新的污水处理装置。本装置集粗过滤、厌氧生物处理、细过滤和好氧生物处理于一体并采用内置膜过滤技术。其沉淀室内装有粗过滤器，该粗过滤器能按预先设定的时间自动通气冲刷，防止堵塞，无需人工清理。粗过滤出水进入折流室，进一步沉淀降解有机物，其出水流进调节室，通过调节室自动调节进水量及水量不均。调节室出水通过泵打入外置式细过滤器，过滤后污水进入膜生物反应器，经处理后，将符合排放标准的污水排出。本发明提供的船用污水处理设备及方法，使船用污水处理达到新的国际排放标准，且该设备满足能耗低、易于维护清理的要求。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术，特别是一种船用污水处理设备及方法。
背景技术
船用污水处理设备是船舶辅助设备。该设备在船舶上承担生活污水的处理，使其达到排放标准。
21世纪，随世界经济的发展，国际间的贸易交易量也越来越大，货船、客运、邮轮也越来越多，在促进经济发展的同时，船舶给水域环境带来的污染也日益引起世界各国对海洋生态保护的重视。近年来，世界各国对于海洋保护特别是对于领海和内河的保护意识不断加强，国际海事组织海上环境保护委员会于2006年10月13日通过159(55)决议，该决议于2010年1月1日实施，届时各国船只在规定的海域污水排放必须符合新的排放标准。
我国船舶污水处理设备仍沿用粉碎、加药处理排放或黑水生物处理后与灰水混合加药杀菌排放的工艺，专利号为“ZL02108065”，专利名称为“污水处理设备”的中国发明专利，所公开的用于船舶中的污水处理设备，即由充气室、沉淀室、消毒室和存储容器组成(如图1所示)，由于其技术装备的局限性，处理污水指标难以达到现行标准要求，更无法满足新的排放标准；专利申请号为“200710064736.5”，专利名称为“一种用于污水处理的外置式膜生物反应器系统及其处理污水的方法”的中国发明专利申请，公开了一种外置膜生物反应器系统的污水处理装置，该装置采用外置膜过滤，虽然维护方便，但能耗大，清洗频繁，有可能带来二次污染，同时由于循环泵的剪切作用，减低了生物处理的活性，且该结构体积较大，不适于船舶有限空间内的使用；专利申请号为“200810111976.0”，专利名称为“一种污水处理装置及工艺”的中国发明专利申请，公开了一种采用膜生物反应器工艺的污水处理装置及污水处理方法(如图2所示)，但该装置及方法无法满足船用污水处理的要求，处理污水难以达到新的排放标准，且其内置膜的设置不利于污水处理装置在船上的维护，同时上述技术均因处理水质无法满足新的排放标准要求，需增加贮存容器以存放经处理的污水，在允许排放的海域才可以排放，占用船舶空间且增加船舶负载。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种船用污水处理设备及方法，克服现有技术存在的缺陷，使船用污水处理达到新的国际排放标准，且该设备满足体积小、能耗低、易于维护清理的要求。
为了实现上述目的，本发明提供了一种船舶污水处理设备，包括生物反应池、膜分离装置和排水装置，所述生物反应池及所述排水装置通过管路与所述膜分离装置相连通，其中，所述膜分离装置为膜生物反应器，该膜生物反应器包括顺序相连的预曝气室和膜过滤室，所述预曝气室底部设置有曝气装置，所述的膜过滤室内设置膜组件，所述膜组件安装于所述膜过滤室底部。
上述的船舶污水处理设备，其中，所述膜组件采用侧开门抽拉式结构，所述膜过滤室一侧设置有相应的侧门。
上述的船舶污水处理设备，其中，所述膜过滤室内底部还设置有一曝气装置，所述曝气装置通过管路与所述风机连接，所述管路上设置有阀门。
上述的船舶污水处理设备，其中，所述预曝气室内壁一侧安装有溢流报警装置。
上述的船舶污水处理设备，其中，所述的生物反应池包括顺序连接的沉淀室和折流室，所述沉淀室内设置有粗过滤器和出水管，所述出水管连通所述粗过滤器和所述折流室，所述折流室内设置厌氧折流板反应器，以对污水进行厌氧生物处理。
上述的船舶污水处理设备，其中，所述粗过滤器为双层不锈钢板结构，所述粗过滤器内层钢板表面均布小过滤孔，所述出水管与所述粗过滤器外层钢板连接。
上述的船舶污水处理设备，其中，所述粗过滤器内部设置有曝气装置，所述曝气装置通过管路与所述风机连接，所述管路上设置有阀门。
上述的船舶污水处理设备，其中，所述生物反应池还包括与所述折流室连接的调节室，所述调节室内壁一侧安装有溢流报警装置，以监测调节室水位，调节进水的稳定性。
上述的船舶污水处理设备，其中，所述膜过滤室内设置有回流装置，其一端通过管路与所述沉淀室连通，另一端通过管路与所述风机连通，所述与风机连通的管路上设置有阀门。
上述的船舶污水处理设备，其中，所述排水装置包括：
排污泵，通过管路与所述生物反应池和所述膜生物反应器相连通，所述管路上设置有阀门；
抽吸泵，通过管路与所述膜过滤室相连通，所述管路上设置有阀门。
上述的船舶污水处理设备，其中，还包括细过滤器，设置于所述生物反应池和所述膜生物反应器之间，通过管路与所述生物反应池和所述膜生物反应器连接。
上述的船舶污水处理设备，其中，所述的细过滤器与所述生物反应池连接的管路上设置有一泵，定时对所述细过滤器进行反冲，以实现所述细过滤器的自动排渣。
为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种船舶污水处理方法，包括生物反应处理步骤、膜分离处理步骤和排水步骤，其中，所述的膜分离步骤包括：
好氧生物处理步骤，经所述生物反应处理的污水进入预曝气室，进行好氧生物降解；
膜过滤步骤，所述预曝气室出水再进入膜过滤室，进一步降解后，经设置在膜过滤室内的膜组件过滤后直接排出。
上述的船舶污水处理方法，其中，所述的生物反应处理步骤包括：
粗过滤步骤，将待处理的污水引入沉淀室内，经粗过滤器过滤，将较大固体截留在沉淀室内；
厌氧生物处理步骤，所述粗过滤的污水进入折流室，经厌氧折流板反应器处理，进一步去除较大的悬浮物，降解有机物，改善污水的生化性；
调节步骤，所述折流室出水进入调节室，通过溢流报警装置监测水位，以调节进水的稳定性；
上述的船舶污水处理方法，其中，在所述生物反应处理步骤与所述膜分离处理步骤之间还包括细过滤步骤，以进一步去除细小的悬浮物。
上述的船舶污水处理方法，其中，还包括临时应急排放污水步骤。
本发明的有益功效在于：
1、船舶灰水、黑水中含有很高的固体和悬浮物，如果大量的悬浮物流入膜过滤装置会造成膜过滤装置故障。为此，在污水处理装置内安装了粗过滤器。由于安装了粗过滤器和细过滤器，能保证后续处理的可靠性和稳定性。粗过滤器安装在箱体内，减少占地空间，其内设自清洗系统，易于操作。细过滤器外置，根据过滤压力或设定时间可自动清洗。
2、膜组件采用侧开门推拉式结构。船用污水处理装置国内采用外置膜过滤，虽然维护方便，但能耗大，清洗频繁，有可能带来二次污染，同时由于循环泵的剪切作用，减低了生物处理的活性。本装置采用内置膜，减小装置空间，能耗低，克服了以上问题。为解决船上的维护问题，采用推拉结构，可大大减轻模组件的维护，操作简单，快捷。
总之，本发明提供的船用污水处理设备及方法，通过粗滤、ABR生物反应器、细滤、MBR反应器工艺净化了污水，使其达标排放。该污水处理系统设备具有水力停留时间短、微生物浓度比传统生物处理技术高、良好的除氮性能、生化效率明显提高；污泥停留时间长、产量小。该设备可将高浓度生活污水处理达到国家再用水水质标准，满足船舶等封闭场所的安全性要求。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1现有技术船舶污水处理方法步骤框图；
图2现有技术一污水处理方法步骤框图；
图3本发明污水处理方法的步骤框图；
图4本发明的流程图；
图5本发明一实施例的设备结构示意图；
图6本发明一实施例的膜组件位于膜过滤室内的示意图；
图7图6所示膜组件拉出膜过滤室位置示意图及其推拉装置结构示意图；
图8本发明一实施例的粗过滤器结构示意图。
其中，附图标记
1生物反应池
11沉淀室
111粗过滤器
1111内层钢板
1112外层钢板
1113粗过滤器曝气装置
11131阀门
112出水管
113污水进水口
12折流室
13调节室
131溢流报警装置
2膜分离装置
21膜生物反应器
211预曝气室
2111溢流报警装置
21111溢流阀
2112预曝气室曝气装置
21121阀门
212膜过滤室
2121膜组件
2122膜过滤室曝气装置
21221、21222阀门
2123推拉装置
21231定滑道
21232动滑道
21233定滑轮
21234动滑轮
2124回流装置
21241阀门
21242回流管
2125膜过滤室箱体
3排水装置
31排污泵
32抽吸泵
33～39阀门
4细过滤器
41排渣管
42泵
43、44阀门
5风机
S01～S08步骤
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
本发明提供一种污水处理装置及方法，为解决现有船舶污水处理装置存在的问题，满足船舶海上航行的污水处理的特殊要求，根据船舶污水的特点，采用生物技术与膜过滤技术相结合的工艺技术。请参阅图4及图5，图4为本发明的流程图，图5为本发明一实施例的设备结构示意图。本装置包括生物反应池1、膜分离装置2和排水装置3，生物反应池1及排水装置3通过管路与膜分离装置2相连通。生物反应池1包括顺序连接的沉淀室11、折流室12和调节室13，沉淀室11内设置有粗过滤器111和出水管112，出水管112连通粗过滤器111和折流室12，折流室12内设置厌氧折流板反应器(图未示)，以对污水进行厌氧生物处理；调节室13内设置有溢流报警装置131，以监测调节室水位，调节进水的稳定性；沉淀室11、折流室12和调节室13底部均有管路与排污泵31连通，管路上分别设置阀门33、34、35、36，当需要对该装置进行清理时，可单独或同时打开阀门33～36，通过排污泵31迅速将污水排出。粗过滤器111为双层不锈钢板结构，请参阅图8，图8为本实施例的粗过滤器结构示意图。粗过滤器内层钢板1111表面均布小过滤孔，出水管112与粗过滤器外层钢板1112连接，粗过滤器曝气装置1113位于粗过滤器111内部下方，通过管路与风机5连接，可根据预设时间定期打开阀门11131，通过风机5对粗过滤器111通气冲刷，以防止粗过滤器111内层钢板1111上的过滤孔堵塞，无需人工清理。本实施例中，膜分离装置2为膜生物反应器21，该膜生物反应器21包括顺序相连的预曝气室211和膜过滤室212，预曝气室211内设置有溢流报警装置2111和预曝气室曝气装置2112，预曝气室曝气装置2112通过管路与风机5连接，管路上设置有阀门21121，通过风机5为好氧生物提供氧气，将有机物分解成二氧化碳和水；预曝气室211分别在其上部和底部通过管路与排污泵31连通，管路上设置阀门21111和阀门37，当进水超过其处理能力时，预曝气室211的溢流报警装置2111报警，溢流阀21111打开，通过排污泵31将污水排出。膜过滤室212内设置有膜组件2121、膜过滤室曝气装置2122、推拉装置2123和回流装置2124，膜组件2121安装于所述膜过滤室212底部的推拉装置2123上，膜组件2121采用侧开门抽拉式结构，膜过滤室212设置有相应的侧门，以方便膜组件2121的维护，请参见图6及图7，图6为本实施例的膜组件位于膜过滤室内的示意图；图7为图6所示膜组件拉出膜过滤室及其推拉装置结构示意图；推拉装置包括相适配的定滑道21231、动滑道21232、定滑轮21233和动滑轮21234。由于船舶空间比较狭小，膜组件2121安装于推拉装置2123上，需要维护或更换时只需打开膜过滤室的侧门，即可方便地拉出膜组件2121进行维护或更换，相较于现有技术中通常采用的从膜过滤室上方取出膜组件的方法方便快捷，提高了维护或更换的效率及方便性。膜过滤室曝气装置2122通过管路与风机5连接，管路上设置有阀门21221、21222，通过风机5为好氧生物提供氧气，将有机物分解成二氧化碳和水；回流装置2124包括回流管21242和阀门21241，回流管21242与沉淀室11连通，回流管21242下部通过管路与风机5连通，阀门21241设置在该管路上，通过阀门21241调节风量控制回流量；膜过滤室212底部通过管路与排污泵31连接，管路上设置有阀门38，在需要对该污水处理装置进行清理时，打开阀门33～38，污水由排污泵31排出。
具有自动排渣功能的细过滤器4，设置于生物反应池1和膜生物反应器21之间，通过管路与生物反应池1和膜生物反应器21连接，以进一步去除细小的悬浮物。细过滤器4上设置有三路管路，一路与调节室13连接，管路上设置泵42，以将调节室的出水打入细过滤器4；一路与预曝气室211连接，管路上设置有阀门43；一路通过排渣管41与沉淀室11连接，当过滤一定时间后，排渣管41上的阀门44打开，阀门43关闭，泵42启动，污水将对细过滤器4反冲将污物从排渣管41排入沉淀室11。完成反冲后，阀门44关闭，阀门43打开，泵42工作，将水从调节室13打入细过滤器4，经细过滤后输入预曝气室211。沉淀室11的沉淀物可在允许排放的海域排放。
排水装置3包括排污泵31和抽吸泵32，排污泵31通过管路与生物反应池1和膜生物反应器21相连通，用于应急排放污水，其污水的排放通过设置在管路上的溢流阀21111控制。抽吸泵32通过管路与膜过滤室212相连通，所述管路上设置有阀门39，以控制排放经膜组件2121过滤后达到排放标准的水。
请参见图3，图3为本发明污水处理方法的步骤框图。包括生物反应处理步骤、膜分离处理步骤和排水步骤，其中，生物反应处理步骤包括步骤S01～S03，膜分离处理步骤包括步骤S05～S06：
S01粗过滤步骤：将待处理的污水引入沉淀室内，经粗过滤器过滤，将较大固体截留在沉淀室内；
S02厌氧生物处理步骤：粗过滤的污水进入折流室，经厌氧折流板反应器处理，进一步去除较大的悬浮物，降解有机物，改善污水的生化性；
S03调节步骤：折流室出水进入调节室，通过溢流报警装置监测水位，以调节进水的稳定性；
S04细过滤步骤：调节室出水经细过滤器过滤，进一步去除细小的悬浮物，细过滤器具有自动排渣功能，当过滤一定时间后，排渣管41上的阀门44打开，阀门43关闭，泵42启动，污水将对细过滤器4反冲将污物从排渣管41排入沉淀室11，完成反冲后，阀门44关闭，阀门43打开，经细过滤器过滤的污水经排渣管41进入预曝气室211，也可在阀门44后接入管路过滤器(图未示)，将从细过滤器中反冲出来的污物过滤排出；
S05好氧生物处理步骤：经细过滤的污水进入预曝气室，进行好氧生物降解；
S06膜过滤步骤：预曝气室出水再进入膜过滤室，进一步降解后，经设置在膜过滤室212内的膜组件2121过滤，达到新的排放标准。膜过滤室212内装有回流装置2124，回流量可通过阀门21241调节风量控制。膜过滤室212中的污泥通过回流管21242进入沉淀室11再次循环，进行反硝化，同时可均质进水和降低进水的BOD值；
S07排出步骤：排放经处理达到排放标准的污水；
S08应急排污步骤：在各步骤中，还包括临时应急排放污水步骤，即在污水排放量过大，超过污水处理装置的处理能力的时候，为了避免发生污水溢流对船舶造成污染，在粗过滤步骤S01、厌氧生物处理步骤S02、调节步骤S03、好氧生物处理步骤S05中，均增加了临时应急排放污水的步骤S08。
本实施例中，沉淀室11、折流室12、调节室13、预曝气室211和膜过滤室212(MBR)集成一体，并将过滤部分顺序分为粗过滤、细过滤和膜过滤。在调节室13、预曝气室211内设有液位传感器，可保证装置具有一定的抗水利冲击的作用。污水(黑水、灰水)进入沉淀室11后，经沉淀室11内安装的粗过滤器111，将大于2mm的固体截留在沉淀室内。为防止粗过滤器111孔堵塞，该粗过滤器111下端装有粗过滤器曝气装置1113，定时开启阀门11131曝气冲刷。经粗过滤的污水通过出水管112进入折流室(ABR反应器)12可进一步去除较大的悬浮物，并通过厌氧生物处理，进一步降解有机物，改善污水的生化性。折流室12出水进入调节室13。调节室13内设置有溢流报警装置131，可调节进水的不稳定，当进水量过大超出装置的处理能力时，阀门33、34、35、36打开，排污泵31自动排污。调节室13内的污水通过泵42打入细过滤器4进一步去除细小的悬浮物，过滤的污水进入预曝气室211。细过滤器4具有自动排渣功能。当过滤一定时间后，排渣管41上的阀门44打开，阀门43关闭，泵42启动，污水将对细过滤器4反冲将污物从排渣管41排入沉淀室11。完成反冲后，阀门44关闭，阀门43打开。沉淀室11的沉淀物可在允许排放的海域排放。排放时打开阀33，启动排污泵31即可。调节室13内污水经细过滤后进入预曝气室211，经好氧生物降解后再进入膜过滤室(MBR)212进一步降解，通过抽吸泵32经膜组件2121过滤达标排放。在预曝气室211和膜过滤室212内分别设有预曝气室曝气装置2112、膜过滤室曝气装置2122，通过风机5为好氧生物提供氧气，将有机物分解成成二氧化碳和水。风量可通过阀门21121、21221、21222调节。膜过滤室212内装有回流装置2124，回流量可通过阀门21241调节风量控制。膜过滤室212中的污泥通过回流管21242进入沉淀室11再次循环，进行反硝化，同时可均质进水和降低进水的BOD值。当进水量过大，超出装置的处理能力时，预曝气室211设有溢流报警装置2111，当水位到溢流位时，溢流阀21111打开，排污泵31启动自动排污，直到液位恢复正常液位。
与现有各类有船用污水处理装置，本发明具有以下主要优点：
1、船舶灰水、黑水中含有很高的固体和悬浮物，如果大量的悬浮物流入膜过滤装置会造成膜过滤装置故障。为此，在污水处理装置内安装了粗过滤器。由于安装了粗过滤器和细过滤器，能保证后续处理的可靠性和稳定性。粗过滤器安装在箱体内，减少占地空间，其内设自清洗系统，易于操作。细过滤器外置，根据过滤压力或设定时间可自动清洗。
2、膜组件采用侧开门推拉式结构。船用污水处理装置国内采用外置膜过滤，虽然维护方便，但能耗大，清洗频繁，有可能带来二次污染，同时由于循环泵的剪切作用，减低了生物处理的活性。本装置采用内置膜，减小装置空间，能耗低，克服了以上问题。为解决船上的维护问题，采用推拉结构，可大大减轻模组件的维护，操作简单，快捷。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (16)
1.一种船舶污水处理设备，包括生物反应池、膜分离装置和排水装置，所述生物反应池及所述排水装置通过管路与所述膜分离装置相连通，其特征在于，所述膜分离装置为膜生物反应器，该膜生物反应器包括顺序相连的预曝气室和膜过滤室，所述预曝气室底部设置有曝气装置，所述的膜过滤室内设置膜组件，所述膜组件安装于所述膜过滤室底部。
2.如权利要求1所述的船舶污水处理设备，其特征在于，所述膜组件采用侧开门抽拉式结构，所述膜过滤室一侧设置有相应的侧门。
3.如权利要求1或2所述的船舶污水处理设备，其特征在于，所述膜过滤室内底部还设置有一曝气装置，所述曝气装置通过管路与所述风机连接，所述管路上设置有阀门。
4.如权利要求1或2所述的船舶污水处理设备，其特征在于，所述预曝气室内壁一侧安装有溢流报警装置。
5.如权利要求1或2所述的船舶污水处理设备，其特征在于，所述的生物反应池包括顺序连接的沉淀室和折流室，所述沉淀室内设置有粗过滤器和出水管，所述出水管连通所述粗过滤器和所述折流室，所述折流室内设置厌氧折流板反应器，以对污水进行厌氧生物处理。
6.如权利要求5所述的船舶污水处理设备，其特征在于，所述粗过滤器为双层不锈钢板结构，所述粗过滤器内层钢板表面均布小过滤孔，所述出水管与所述粗过滤器外层钢板连接。
7.如权利要求5所述的船舶污水处理设备，其特征在于，所述粗过滤器内部设置有曝气装置，所述曝气装置通过管路与所述风机连接，所述管路上设置有阀门。
8.如权利要求1或2所述的船舶污水处理设备，其特征在于，所述生物反应池还包括与所述折流室连接的调节室，所述调节室内壁一侧安装有溢流报警装置，以监测调节室水位，调节进水的稳定性。
9.如权利要求1或2所述的船舶污水处理设备，其特征在于，所述膜过滤室内设置有回流装置，其一端通过管路与所述沉淀室连通，另一端通过管路与所述风机连通，所述与风机连通的管路上设置有阀门。
10.如权利要求1或2所述的船舶污水处理设备，其特征在于，所述排水装置包括：
排污泵，通过管路与所述生物反应池和所述膜生物反应器相连通，所述管路上设置有阀门；
抽吸泵，通过管路与所述膜过滤室相连通，所述管路上设置有阀门。
11.如权利要求1或2所述的船舶污水处理设备，其特征在于，还包括细过滤器，设置于所述生物反应池和所述膜生物反应器之间，通过管路与所述生物反应池和所述膜生物反应器连接。
12.如权利要求11所述的船舶污水处理设备，其特征在于，所述的细过滤器与所述生物反应池连接的管路上设置有一泵，定时对所述细过滤器进行反冲，以实现所述细过滤器的自动排渣。
13.一种船舶污水处理方法，包括生物反应处理步骤、膜分离处理步骤和排水步骤，其特征在于，所述的膜分离步骤包括：
好氧生物处理步骤，经所述生物反应处理的污水进入预曝气室，进行好氧生物降解；
膜过滤步骤，所述预曝气室出水再进入膜过滤室，进一步降解后，经设置在膜过滤室内的膜组件过滤后直接排出。
14.如权利要求13所述的船舶污水处理方法，其特征在于，所述的生物反应处理步骤包括：
粗过滤步骤，将待处理的污水引入沉淀室内，经粗过滤器过滤，将较大固体截留在沉淀室内；
厌氧生物处理步骤，所述粗过滤的污水进入折流室，经厌氧折流板反应器处理，进一步去除较大的悬浮物，降解有机物，改善污水的生化性；
调节步骤，所述折流室出水进入调节室，通过溢流报警装置监测水位，以调节进水的稳定性；
15.如权利要求13所述的船舶污水处理方法，其特征在于，在所述生物反应处理步骤与所述膜分离处理步骤之间还包括细过滤步骤，以进一步去除细小的悬浮物。
16.如权利要求13所述的船舶污水处理方法，其特征在于，还包括临时应急排放污水步骤。
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