CN103482827B - 船用内置式膜生物反应装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供船用内置式膜生物反应装置，属于船舶污水处理领域，包括反应器、进出水系统、曝气系统、循环粉碎系统、上药系统；进出水系统包括缓冲池，缓冲池中存有待处理的污水，污水通过上水泵进入反应器，经反应器处理后的污水由真空泵抽出，通过紫外灭菌装置后排出；曝气系统包括曝气泵，曝气泵通过曝气管路连通反应器；循环粉碎系统包括循环粉碎泵，循环粉碎泵通过循环入口和循环出口分别连通反应器底部，反应器底部的大颗粒以及沉积污泥通过循环入口进入循环粉碎泵，再通过循环出口返回反应器；上药系统包括上药箱，上药箱通过上药泵连通反应器与真空泵之间的管路，上药箱还通过上药泵连通反应器。本发明体积小，污水处理效率高。

Description

船用内置式膜生物反应装置

技术领域

本发明涉及的是一种污水处理装置，具体地说是船用的污水处理装置。

背景技术

随着世界各国对海洋保护特别是对领海和内河的保护意识不断加强，船舶生活污水也越来越受到关注。在国际海事组织(IMO)颁布的MARPOL73／78附则IV——防止生活污水污染规则的基础上，针对船舶生活污水排放的各种地方性标准不断出台，要求对船舶生活污水进行更加有效地处理。在新的IMO公约实行后，BOD₅指标要求从50mg/L降低到25mg/L，COD、TSS、余氯等均有不同程度的提升，这是对于船舶污水处理的一个新的挑战。

生化法是目前船舶污水处理技术研究的主要方向。欧美发达国家90%以上的船舶已采用生化法污水处理装置。我国从20世纪70年代末开始进行生化法和物化法船用生活污水处理装置的研究。对于传统生化法污水处理装置的生化停留时间需增加8h以上，需极大地扩大传统生化处理装置的体积。在舱容有限的情况下，安装、布置较困难。同时采用重力式泥水分离很难使SS指标从50mg/L降低到30mg/L，更何况在船用条件下，由于船体摇摆和水力冲击负荷的影响，出水SS可能会很不稳定，因此无论从设备还是技术上都应该得到改进。

生化法是采用生态环境中大量存在依靠分解有机物而生活的微生物，生物处理技术就是利用这类微生物的特性，提供有利于其生长、繁殖的环境，使微生物大量繁殖，提高分解生活污水中有机物的效率。

目前处理船舶生活污水，主要采用好氧生物处理法中的活性污泥法、生物膜法和膜生物法。生物膜法与活性污泥法是有机物降解过程相同的，两者不同主要是活性污泥法是依靠曝气池中悬浮流动着的活性污泥来分解有机物的，而生物膜则主要依靠固着于载体表面的微生物膜来净化有机物。根据污水与生物接触形式的不同，生物膜法可分为生物滤池法、生物转盘法和生物接触氧化法，在船上主要利用的是生物膜接触氧化法。

膜生物法（MBR）是传统生物处理方法和膜分离技术相结合的一种高效污水处理新方法，其主要结构是膜生物反应器。反应器中的好氧微生物分解有机污染物生成二氧化碳的同时，其中的消化细菌还能处理污水中的氨氮，消除异味。MBR处理污水的流程是：预处理过的生活污水进入好氧/厌氧处理柜，经泵增压后进入膜生物反应器，水流压力使污水得以通过膜组件并留下大多数的固体物质，剩余的浓缩液体流回好氧/厌氧处理柜；流出的水经过消毒可以排到舷外，留在模组件中的污泥则需要定期外排，保持装置稳定。膜生物法工艺技术具有生化效率高、占用空间小、抗负荷冲击能力强、出水稳定、排污泥周期长及自动化程度高等优点，因而其技术被普遍看好，在船上有广阔的应用前景。

但是，对于现今船用生活污水处理装置多为外置式膜组件，并设有沉淀柜等，易受船舶摇摆、倾斜等影响，对水质水量的耐冲击负荷差，体积庞大，维修麻烦等，为船舶污水处理设备的运行、安装、维护等带来很多不便。

发明内容

本发明的目的在于提供体积小、效率高、耐冲击负荷高、操作简单的船用内置式膜生物反应装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明船用内置式膜生物反应装置，其特征是：包括反应器、进出水系统、曝气系统、循环粉碎系统、上药系统；进出水系统包括缓冲池，缓冲池中存有待处理的污水，污水通过上水泵进入反应器，经反应器处理后的污水由真空泵抽出，通过紫外灭菌装置后排出；曝气系统包括曝气泵，曝气泵通过曝气管路连通反应器；循环粉碎系统包括循环粉碎泵，循环粉碎泵通过循环入口和循环出口分别连通反应器底部，反应器底部的大颗粒以及沉积污泥通过循环入口进入循环粉碎泵，再通过循环出口返回反应器；上药系统包括上药箱，上药箱通过上药泵连通反应器与真空泵之间的管路，上药箱还通过上药泵连通反应器。

本发明还可以包括：

1、所述的反应器包括箱体、帘式膜、液位计、曝气头，液位计安装在箱体顶部中心位置，帘式膜位于箱体的中部，曝气头位于箱体底部，所述的曝气泵通过曝气管路连通反应器即为连通反应器的曝气头。

2、所述的反应器有两个，其连接方式为并联，即两个反应器分别与进出水系统、曝气系统、循环粉碎系统和上药系统相连。

3、还包括反冲洗系统，反冲洗系统包括外部水源，外部水源通过反冲洗入口连通反应器，并由真空泵抽出，通过紫外灭菌装置后排出。

本发明的优势在于：

1、操作简单、耐冲击负荷能力强、自动化程度高，同时生化法与膜技术方法相结合大大缩小了反应器的体积，同时膜周围附着一层生物膜，也大大，也大大提升了反应器的处理效率。

2、出水水质均能够严格满足IMO排放标准，设备采取两个相同的并联反应器，使之在设备的维修以及膜的清洗都很便利。

3、船舶污水处理的稳定性高，能够很好地应对船舶污水处理中的高峰负荷问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的反应器内帘式膜结构示意图；

图3为本发明的曝气头结构示意图；

图4为本发明通气孔、液位计、冲洗水入口位置示意图；

图5为所开人孔位置的位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～5，本发明的设备包括泵、阀门、流量计、水箱、管路、真空表、液位计、曝气装置、紫外杀菌装置以及帘式膜组件，帘式膜组件采用内置式安装。反应器总共分为6部分，1、进水：进水泵一头连接进水箱一头连接反应器，组成进水系统。2、出水：起始由帘式膜组件依次连接流量计、真空表、真空泵、紫外杀菌装置，帘式膜组件位于反应器内部。3、曝气：有曝气泵和曝气头组成，曝气头位于反应器内膜组件下方。4、循环粉碎：以粉碎泵为主，粉碎泵进水粉碎段连接反应器下部，出水端连接反应器中上部，起到粉碎循环、污泥转移作用。5、反应区：在反应区内使用隔板隔开，使之形成两个相同的并联反应器，以方便污水处理设备的维修以及反应器内膜的化学清洗。6、上药部分：由上药箱上药泵两个电磁阀以及附属管道组成，上药箱连接上药泵，并通过两个电磁阀分别连于进水管路以及出水管路上。对于此新型污水处理装置不仅能够很好地满足IMO船舶污水处理新标准，而且具有体积小、效率高、耐冲击负荷、操作简单的优点。

污水处理区为一个长方形箱体，中间有一隔板隔开，平均分成两个独立的处理区A、B，两个处理区并联放置，如单侧出现故障或需膜清洗时，另一侧可独立运行，这为以后的设备的维修、维护提供方便。每个处理区内均有一个帘式膜组件，一个液位计，一组曝气头，液位计连接在各自的反应器顶部中心位置，帘式膜组件位于反应器中部，曝气头位于反应器底部。

反应器总体共分为6个部分

1、进水：生活污水经处理后进入缓冲池3，经上水泵8送入反应器A、B两反应器内，缓冲池3上设置液位计2。

2、出水：生活污水经膜组件23、27过滤后，途经阀门16、28、流量计20、压力表19，由真空泵13抽出，经电磁阀14并由紫外灭菌装置11处理后排出船外。

3、曝气：空气由曝气泵17，经过电磁阀18、29及曝气管路，到达曝气头24送入反应器内，对反应器进行充氧，同时也使反应器内水产生扰流，两反应器内底部共有8个曝气头，每反应器内4个，曝气头选用膜片式曝气头，起到曝气均匀以及止回的作用。

4、循环粉碎：整个系统有四个阀门4、9、25、30、粉碎泵10以及附属管道组成。循环粉碎系统，可以通过阀门4、25从反应器底部抽取大颗粒以及沉积污泥，经粉碎泵粉碎后，经阀门9、30打入反应器内。同时循环粉碎系统也可以控制阀门4、9、25、30的开闭，达到污泥转移的目的。

5、反冲洗：外部水源接反冲洗入口15，经电磁阀12、16、18对A、B两反应器内膜组件进行反冲洗，反应器上设置冲洗水入口31、34和通气孔33、35，反应器侧面设置人孔36、37。

6、上药：上药系统共分为两路：

第一路：药物路线由上药箱1，经上药泵7、电磁阀5，接入压力表19和真空泵13之间的出水管路上，来对出水进行调节；

第二路：药物路线由上药箱1，经上药泵7、电磁阀6，接入A、B两反应器，对反应器内系统进行调节。

而对于两路的开闭是通过调节电磁阀5、6进行实现。

同时液位计21、32分别安装在两反应器顶部中心位置，来进行控制液位的高低，这样大大减小了因船舶在海上颠簸引起的液面不稳、液位计难以精确测量现象，大大提高了仪器运行的稳定性。控制系统设置高、中、低三个液位点，运行时液位保持在高中液位点之间，低液位点为了保护液位点，防止液位过低而使纤维膜露液面。

此仪器22采用A、B两反应器并联设置更好地提高了运行的稳定性，反应器运行时保持所有手动阀保持开启，电磁阀按照电控系统进行控制，手动阀只有在设备维修、膜的清洗才进行部关闭与开启，各泵均设独立的开关，以便人工与自动控制自由切换。设备启动保持各泵开关闭合，其运行周期完全由控制系统进行控制，无需人为参与。本仪器的操作简单，自动化程度高。仪器进行膜清洗或维修、维护，需人工操作，但操作程序简单，如要对反应池进行维修或对膜组件进行化学清洗时，保持粉碎泵、真空泵均正常运行，对电阀门18、29选择性开启，可保证一侧正常运行，另侧进行维修，因此我们就不必再因为反应器维修而导致污水无法处理而烦恼。

新型船舶污水处理装置，膜组件采用内置浸没式安装，同时反应器内部利用隔板隔开，平均分成两个反应池A、B，反应池A、B并联独立运行，大大提升了仪器运行稳定性，并使维修更加方便，同时可保证在单侧出现故障时，另一反应器可正常独立运行。

反应器采用循环粉碎系统，循环粉碎系统有四个阀门4、9、25、30、粉碎泵以及附属管道组成，两阀门分别连接在A、B两反应器底部，两阀门分别连接在A、B两反应器中上部，粉碎泵的入口和出口分别连接在底部两阀门与顶部两连接管路的中间，运行时四个阀门全部开启，粉碎泵连接底部阀门抽取反应器底部沉积污泥以及大的颗粒进行粉碎，通过顶部阀门再打入反应器内，粉碎周期是通过控制粉碎泵的开闭来实现，同时也可利用这四个阀门的开闭来进行两反应器间的污泥转移量。

Claims (1)

1.船用内置式膜生物反应装置，其特征是：包括反应器、进出水系统、曝气系统、循环粉碎系统、上药系统、反冲洗系统；进出水系统包括缓冲池，缓冲池中存有待处理的污水，污水通过上水泵进入反应器，经反应器处理后的污水由真空泵抽出，通过紫外灭菌装置后排出；曝气系统包括曝气泵，曝气泵通过曝气管路连通反应器；循环粉碎系统包括循环粉碎泵，循环粉碎泵通过循环入口和循环出口分别连通反应器底部，反应器底部的大颗粒以及沉积污泥通过循环入口进入循环粉碎泵，再通过循环出口返回反应器；上药系统包括上药箱，上药箱通过上药泵连通反应器与真空泵之间的管路，上药箱还通过上药泵连通反应器；

所述的反应器包括箱体、帘式膜、液位计、曝气头，液位计安装在箱体顶部中心位置，帘式膜位于箱体的中部，曝气头位于箱体底部，所述的曝气泵通过曝气管路连通反应器即为连通反应器的曝气头；

所述的反应器有两个，其连接方式为并联，即两个反应器分别与进出水系统、曝气系统、循环粉碎系统和上药系统相连；

反冲洗系统包括外部水源，外部水源通过反冲洗入口连通反应器，并由真空泵抽出，通过紫外灭菌装置后排出。