CN102198994B - 一种船舶污水自动化、集成化mbr自动处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船舶污水自动化、集成化MBR自动处理系统，其特征在于船上的灰水和/或黑水通过快开式粗格栅槽过滤后流入污水调节槽中，流入污水调节槽的污水及少量固体物质通过污水调节槽底部设置的船用粉碎调节泵粉碎循环后，通过快开式细格栅槽进一步过滤，进一步过滤后的污水由船用粉碎调节泵通过出水分支管提升至MBR反应槽中；处理后的污水在MBR反应槽进行生化处理后，透过MBR膜进入清水收集管中，然后清水再通过紫外消毒器进行消毒，消毒后的清水清直接进入清水槽或达标排放。该系统具有结构紧凑、小占地面积、无人值守、自动运行、维护简便、运行稳定、适应船舶航行等各项要求。

Description

一种船舶污水自动化、集成化MBR自动处理系统

技术领域

本发明涉及一种船舶污水自动化、集成化MBR自动处理系统。

背景技术

船舶生活污水是所有船舶航行过程中排放的污水。根据来源和水质，船舶生活污水可以分为两类，即黑水(如卫生间污水、厨房污水)和灰水(如洗漱污水、洗衣污水)。国际海事组织(IMO)对船舶污水的排放标准日趋严格，2009年最新颁布的MEPC159(55)决议规定船舶污水必须经过达标处理后方能在规定海域排放。船舶污水在船舶航行过程中进行处理，因此，相对于常规陆地污水处理装置，船舶污水处理装置具有一定特殊性，必须能够适应船舶航行特点和船舶内部管理的惯例和要求，如必须能够适应海洋船舶中航行中的摇摆、起伏，占地面积尽量小、无人值守、维护简便、可靠性高等。船舶污水处理装置各项技术细节必须满足中国船级社(CCS)的相关审核要求，否则无法获得验船师签发的许可证。

传统的船舶污水处理工艺如化学混凝法、生化法(常用工艺包括活性污泥法、SBR法、生物接触氧化法等)均对船舶污水有一定处理效果，但面对最新颁布的国际海事组织(IMO)MEPC159(55)决议规定的最新船舶污水排放标准，上述方法均存在一定技术缺陷，无法满足排放要求。MBR是近年来迅速发展的一种新兴污水处理工艺，兼有活性污泥、沉淀、微滤的功能，相对于传统工艺具有容积负荷高、处理能力强，处理效果稳定，无需后续配套沉淀、过滤单元等优点。

2005年公开的中国发明专利(公开(公告)号CN2680655Y申请专利号200420033137.9)“内陆河船舶污水处理设备”，其特征是包括如下步骤：(1)前端并列设置的污水调节槽和固体废物储存室；(2)它们的出水管接入UASB-Fe反应室、缺氧室和曝气室、沉淀室；(3)最终出水在沉沉室，而沉淀室还接有过滤室；(4)UASB反应室内置有铁屑过滤层；(5)曝气室的污泥回流依靠污泥泵；(6)沉淀室的污泥回流依靠螺杆泵。该专利的主要问题：(1)该专利只适合在水面较平稳的内陆河道使用，因为无论UASB还是沉淀池，都严格要求有一个平稳的环境，如果处于频繁摇摆、起伏的海洋船舶环境下，UASB和沉淀室的布水、出水堰，以及重力沉降根本无法正常运行，装置将处于瘫痪状态；(2)该专利工艺整体采用厌氧+A/A/O+沉淀+过滤的传统工艺，流程较长、反应单元多、容积负荷低、占地面积大、电气设备多、故障点多，且没有污泥储存槽体或容器；(3)该专利对UASB运行产生的甲烷、氢气等可燃性气体的安全排放和好氧室曝气产生含有大量二氧化碳且高湿度的气体排放问题未作任何说明。尤其是UASB运行产生的可燃性气体，必须有安全排放措施，否则容易引发火灾或爆炸；(4)该专利对沉淀室后面接的过滤室的结构、运行方式、是否存在反冲洗措施等未作任何说明。如果未设反冲洗措施，过滤室会很快因堵塞而无法使用；(5)该专利沉淀室污泥回流使用螺杆泵，大可不必，因为沉淀室的污泥为重力沉淀后的稀污泥，含水率在99％以上，不必要使用容易磨损且占地面积较大的螺杆泵；(6)该专利对于处理出水达到的排放标准语焉不详，只是笼统地说达到国家规定的排放标准；(7)该专利未对实际运行效果作举例说明。

2006年公开的中国发明专利(公开(公告)号CN1724393A申请专利号200510021232.6)“船舶污水无污泥净化处理方法及其设备”。特征在于由预处理、高效厌氧反应、高级氧化反应组成。该专利说明存在多处明显基本概念性错误和按照现有污水处理理论无法解释的论述。仅列举几项。如(1)，其预处理装置器，“在充足的氧及磁力和机械能的共同作用下，迅速发生反应，生成以H₂为主的生物气”。该论述的问题是，第一，在预处理器中发生何种反应能够在氧、磁力和机械能的作用下产生H₂这是无法解释的。该专利自称无污泥，确又将H₂定义为“生物气”，一般来说只将经厌氧微生物分解有机物产生的气体称之为生物气。第二，在其“高效厌氧反应器”，又是依靠“强机械力”装置，发生“快速厌氧反应”，缺乏基本常识，厌氧反应本质是厌氧微生物的酶促反应，只与温度、pH值、污染物浓度、有害物质等有关，与是否存在强机械力无关，另外，既然是厌氧反应，必须有厌氧微生物(厌氧污泥)，而该专利的名称是“无污泥”必然是矛盾的。而MBR(膜生物反应器)的出现为一种新型的船舶污水处理的研制提供了可能。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种船舶污水自动化、集成化MBR自动处理系统。本发明采用的技术手段如下：

一种船舶污水自动化、集成化MBR自动处理系统，其特征在于船上的灰水管路和黑水管路连接在污水调节槽上的灰水入口和黑水入口上，灰水和/或黑水首先通过快开式粗格栅槽过滤后流入污水调节槽中，流入污水调节槽的污水及少量固体物质通过污水调节槽底部设置的船用粉碎调节泵粉碎循环后，通过快开式细格栅槽进一步过滤，进一步过滤后的污水由船用粉碎调节泵通过出水分支管提升至MBR反应槽中；所述处理后的污水在MBR反应槽进行生化处理后，由MBR抽吸泵抽吸，透过MBR膜进入清水收集管中，然后清水再通过紫外消毒器进行消毒，消毒后的清水清直接进入清水槽或由达标外排口进行排放。

污水在MBR反应槽进行生化处理时产生的少量剩余污泥由气提装置气提入污泥浓缩槽中进行浓缩，且污泥浓缩产生的上清液回流至污水调节槽中。

所述MBR反应槽底部配有穿孔曝气管。

本系统为全密闭结构，通过船用气泵产生压缩空气，一部供应到MBR反应槽中，一部分输送至除污污泥浓缩槽以外各槽的顶部，将各槽的废气引走，由排气管道引到舱外的排气口排入舱外大气中。

MBR反应槽中的MBR膜组件为横置式，在MBR反应槽侧壁开MBR槽侧壁人孔，MBR膜组件框架设计为抽屉式，使用或者更换时MBR膜组件插入MBR槽侧壁人孔或从MBR槽侧壁人孔拔出。快开式粗格栅槽和快开式细格栅槽中的格栅槽滤网呈U型。所述U型格栅槽滤网由不锈钢316L制成，网孔由冲床冲压而成，并做圆角处理。系统所述各槽的顶部由管线连通。MBR抽吸泵抽吸采用间歇性抽吸。系统的污水调节槽、MBR反应槽和清水槽分别设有污水调节槽人孔、MBR槽人孔和清水槽人孔。

本发明与已有技术相比，具有：

1、本装置严格遵循国际海事组织(IMO)MEPC159(55)决议规定的最新排放标准以及中国船级社(CCS)对船舶污水处理装置的相关技术标准进行研发、设计。

2、本装置良好适应船舶航行特点和船舶内部管理的惯例和要求，能够适应船舶航行中的摇摆、起伏，高度集成、结构紧凑、占地面积小、自动化程度高、可实现无人值守。

3、粗、细格栅槽均采用快开式手孔，具有开启迅速的特点；滤网呈U型，有效过滤面积大，存栅渣量大，清理、更换周期长。

4、采用经中国船级社(CCS)认证的专用船用污水粉碎泵进行循环粉碎，可充分将污水中的小块固体、纸屑、毛发等粉碎掉。

5、采用新型的MBR(膜生物反应器)工艺作为核心工艺，具有容积负荷高、处理能力强，处理效果稳定，无需后续配套沉淀、过滤单元，能完全适应船体起伏等特点。

6、采用在线紫外线消毒，无需添加药剂，具有设备简单、更换方便、消毒效果好、无任何含氯有机副产物产生、对海洋环境无污染等优点。

7、各槽顶部连通，连通管平时作为通风管使用，事故时作为事故管用，增大污水调节容积，争取更多事故抢险时间。

8、紫外消毒后的清水可进入清水槽暂存，用于回流稀释黑水用或供货舱清洗用，或在指定允许排放海域直接达标排放。

另外，由于该系统的结构简单，便于生产，而且成本低廉适于广泛推广。

附图说明

图1为本发明所述系统的系统流程图；

图2为本发明所述系统的结构示意图；

图3为图2的右视图；

图4为图2的俯视图。

图中：1、装置地板支撑，2、船用粉碎调节泵，3、污水调节槽，4、快开式粗格栅槽，5、灰水入口，6、快开式细格栅槽，7、MBR反应槽，8、MBR抽吸泵，9、污泥浓缩槽，10、达标外排口，11、清水泵，12、集中控制柜，13、船用气泵，14、紫外消毒器，15、黑水入口，16、污水调节槽人孔，17、排气口，18、MBR槽人孔，19、清水槽人孔，20、清水槽，21、MBR槽侧壁人孔。

具体实施方式

如图1至4所示该船舶污水自动化、集成化MBR自动处理系统，其中船上的灰水管路和黑水管路连接在污水调节槽3上的灰水入口5和黑水入口15上(黑水粪便水为主和灰水洗漱水为主)，灰水和/或黑水首先通过快开式粗格栅槽4过滤后流入污水调节槽3中(船舶污水中含有的较大固体杂质，如烟蒂、毛发、骨头、瓶盖等将被拦截，经过粗格栅过滤的污水进入污水调节槽中，污水调节槽对各时刻产生的污水水量和水质进行均化调节，消峰平谷，以保证后续处理系统的连续运行)，流入污水调节槽3的污水及少量固体物质通过污水调节槽3底部设置的船用粉碎调节泵2粉碎循环后(船舶污水中通过粗格栅的少量固体物质将被调节槽底部配备的粉碎调节泵充分循环粉碎，按污水平均水力停留时间计算，粉碎循环次数不少于10次；粉碎调节泵为经过中国船级社CCS认证的专用船舶污水处理用粉碎泵。)，通过快开式细格栅槽6进一步过滤(前面所述的粉碎后的细碎固体进入MBR槽之前，将被细格栅滤网拦截。粉碎调节泵同时受污水调节槽液位、MBR槽液位的控制。)，进一步过滤后的污水由船用粉碎调节泵2通过出水分支管提升至MBR反应槽7中，MBR工艺是一种将活性污泥法和微滤膜分离技术相结合的新兴污水处理，具有污泥浓度高、容积负荷大、剩余污泥少、出水水质好、无需沉淀池的优点。船舶污水中的污染物经过MBR槽中的活性污泥微生物充分降解。这样处理后的污水在MBR反应槽7进行生化处理后，由MBR抽吸泵8抽吸，透过MBR膜平均孔径0.2μm进入到清水收集管中，并由MBR抽吸泵进行加压提升。为减轻膜污染，MBR泵运行受程序自动控制，为间歇性抽吸(MBR抽吸泵流量在调试时参照流量计读数通过阀门调节，稳定运行后无须再次调整)。然后清水再通过紫外消毒器14进行消毒，消毒后的清水清直接进入清水槽20(进入清水槽的水可以由清水泵11回流以稀释黑水，本清水槽设计水力停留时间10h)或由达标外排口10进行排放。污水在MBR反应槽7进行生化处理时产生的少量剩余污泥定期自动由气提装置气提入污泥浓缩槽9中进行浓缩，且污泥浓缩产生的上清液回流至污水调节槽3中。其中快开式粗格栅槽4和快开式细格栅槽6中的格栅槽滤网呈U型有效过滤面积大，存栅渣体积大，减少了开格栅槽清理次数。所述U型格栅槽滤网由不锈钢316L制成，网孔由冲床冲压而成，并做圆角处理，以方便清理。

MBR反应槽7由经过中国船级社CCS认证的船舶专用气泵进行供气，确保供气清洁、无油。供气量根据设计参数，并结合气体流量计读数进行调节。MBR反应槽7底部配有穿孔曝气管，对槽内的活性污泥进行曝气供氧，同时，气泡夹带水流对膜丝进行冲刷，以减轻膜丝污染。本系统为全密闭结构，通过船用气泵13产生压缩空气，一部供应到MBR反应槽7中，一部分输送至除污污泥浓缩槽9以外各槽的顶部，将各槽的废气引走，由排气管道引到舱外的排气口17排入舱外大气中，防止污水处理产生的废气污染船舱。为方便MBR膜组件安装和更换，MBR反应槽7中的MBR膜组件为横置式，在MBR反应槽7侧壁开MBR槽侧壁人孔21，MBR膜组件框架设计为抽屉式，使用或者更换时MBR膜组件插入MBR槽侧壁人孔21或从MBR槽侧壁人孔21拔出。方便膜组件安装或清洗。另外系统中的各单元设备、膜组件及接口设计均充分考虑到船舶航行过程中的倾斜、摇摆。在船舶发生15°左右摇摆时仍可正常运行。系统所述各槽的顶部由管线连通，既方便联合通风，又可在当污水调节槽发生满槽事故时溢流至MBR槽、清水槽，争取更多事故抢修时间。系统的污水调节槽3、MBR反应槽7和清水槽20分别设有污水调节槽人孔16、MBR槽人孔18和清水槽人孔19，无需专门吊装设备就能轻松开启。

整套系统放置在装置地板支撑1上，同船甲板留有一定距离，通过集中控制柜12统一监控，由PLC控制，无人值守，仅更换格栅滤网时或船舶靠岸由专业公司清洗MBR膜丝时需要人工操作。各槽液位情况在控制柜面板上均有清晰显示。

本发明涉及船舶生活污水自动处理装置，可满足国际海事组织IMOMEPC15955决议颁布的最新船舶污水排放标准，满足船东对船舶污水处理装置提出的结构紧凑、小占地面积、无人值守、自动运行、维护简便、运行稳定、适应船舶航行等各项要求，同时满足中国船级社CCS对船舶污水处理装置技术规格的审核要求。

下面根据实施例对本发明做进一步说明：

实施例1：某船舶设备企业日处理2.4吨模拟船舶污水相当于有20名船员的货运船舶日产生污水量，水量具有代表性，进水水质指标见表1。从表1可以看出，本装置处理出水完全满足达到并优于国际海事组织IMOMEPC15955决议规定的最新排放标准。

表1    5种废水的水质                        单位：mg/L

注：*表示为粗格栅过滤后数值，否则无法检测；

◇表示不存在此项概念。

△表示数量极大，无检测意义；

处理工艺采用如图1所示的方法：

污水调节槽入水接口共2个，分别接收黑水粪便水为主和灰水洗漱水为主。各船舶可根据自身特点选择单独处理黑水，或黑水、灰水合并处理。本工程采取黑水、灰水分别进入装置后合并处理。船舶污水中含有的较大固体杂质，如烟蒂、毛发、骨头、瓶盖等将被快开式粗格栅滤网拦截。格栅槽滤网呈U型，有效过滤面积大，存栅渣体积大，减少了开格栅槽清理次数。经过粗格栅过滤的污水进入污水调节槽中，污水调节槽对各时刻产生的污水水量和水质进行均化调节，消峰平谷，以保证后续处理系统的连续运行。船舶污水中通过粗格栅的少量固体物质将被调节槽底部配备的粉碎调节泵充分循环粉碎，按污水平均水力停留时间计算，粉碎循环次数不少于10次。粉碎后的细碎固体进入MBR槽之前，将被细格栅滤网拦截。污水调节槽中的污水由粉碎调节泵出水分支管定量提升至MBR槽，进行生化处理；粉碎调节泵同时受污水调节槽液位、MBR槽液位及MBR抽吸泵运行时间的控制。本装置设计污水调节槽水力停留时间10h。

污水中的污染物经过MBR槽中的活性污泥微生物充分降解。处理后的水由MBR抽吸泵抽吸，透过MBR膜平均孔径0.2μm进入到清水收集管中，并由MBR抽吸泵进行加压提升。为减轻膜污染，MBR泵运行受程序自动控制，为间歇性抽吸。MBR抽吸泵流量在调试时参照流量计读数通过阀门调节，稳定运行后无须再次调整。MBR槽由经过中国船级社CCS认证的船舶专用气泵进行供气，确保供气清洁、无油。供气量根据设计参数，并结合气体流量计读数进行调节。MBR槽底部配有穿孔曝气管，对槽内的活性污泥进行曝气供氧，同时，气泡夹带水流对膜丝进行冲刷，以减轻膜丝污染。MBR抽吸泵的出水经过在线紫外线消毒器消毒。本MBR槽设计有机负荷为0.95kgBOD₅/m³.d，水力停留时间6.9h，MBR膜通量8.7L/m²·h。

经紫外线消毒后的清水可选择进入清水槽或直接达标排放。进入清水槽的水可以供回流以稀释黑水用或供货舱清洗用。本清水槽设计水力停留时间10h。

MBR运行过程中产生的少量剩余污泥定期自动由气提装置气提入污泥槽中进行浓缩。污泥浓缩产生的上清液回流至污水调节槽。

本装置配备的机电设备有粉碎调节泵、MBR抽吸泵、MBR气泵、清水泵、紫外线消毒器等。污水调节槽、MBR槽、清水槽、污泥槽均设有液位控制器。全部电气、仪表设备由控制柜PLC进行集中控制。各槽液位状态在控制柜面板上均有显示。液位超高、超低、系统过载等情况下均有声光报警信号。同时，控制柜配有通讯接口，可以与船舶总控制室相连。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种船舶污水自动化、集成化MBR自动处理装置,其特征在于船上的灰水管路和黑水管路连接在污水调节槽（3）上的灰水入口（5）和黑水入口（15）上，灰水和/或黑水首先通过快开式粗格栅槽（4）过滤后流入污水调节槽（3）中，流入污水调节槽（3）的污水及少量固体物质通过污水调节槽（3）底部设置的船用粉碎调节泵（2）粉碎循环后，通过快开式细格栅槽（6）进一步过滤，进一步过滤后的污水由船用粉碎调节泵（2）通过出水分支管提升至MBR反应槽（7）中；所述处理后的污水在MBR反应槽（7）进行生化处理后，由MBR抽吸泵（8）抽吸，透过MBR膜进入清水收集管中，然后清水再通过紫外消毒器（14）进行消毒，消毒后的清水清直接进入清水槽（20）或由达标外排口（10）进行排放；污水在MBR反应槽（7）进行生化处理时产生的少量剩余污泥由气提装置气提入污泥浓缩槽（9）中进行浓缩，且污泥浓缩产生的上清液回流至污水调节槽（3）中；所述MBR反应槽（7）底部配有穿孔曝气管；本系统为全密闭结构，通过船用气泵（13）产生压缩空气，一部供应到MBR反应槽（7）中，一部分输送至除污污泥浓缩槽（9）以外各槽的顶部，将各槽的废气引走，由排气管道引到舱外的排气口（17）排入舱外大气中；MBR反应槽（7）中的MBR膜组件为横置式，在MBR反应槽（7）侧壁开MBR槽侧壁人孔（21），MBR膜组件框架设计为抽屉式，使用或者更换时MBR膜组件插入MBR槽侧壁人孔（21）或从MBR槽侧壁人孔（21）拔出；快开式粗格栅槽（4）和快开式细格栅槽（6）中的格栅槽滤网呈U型；所述U型格栅槽滤网由不锈钢316L制成，网孔由冲床冲压而成，并做圆角处理；系统所述各槽的顶部由管线连通；MBR抽吸泵（8）抽吸采用间歇性抽吸；系统的污水调节槽（3）、MBR反应槽（7）和清水槽（20）分别设有污水调节槽人孔（16）、MBR槽人孔（18）和清水槽人孔（19）。

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