CN103723882A - 一种船用污水处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种船用污水处理方法及装置，该装置包括预处理系统、膜生物处理系统，还包括高级氧化处理系统，所述高级氧化处理系统分别与所述预处理系统及所述膜生物处理系统连接，所述预处理系统用于对船舶污水的初步沉淀及调节所述船舶污水的进水稳定性，所述高级氧化处理系统用于通过紫外线和臭氧降解所述船舶污水中的有机物，所述膜生物处理系统用于通过好氧生物的降解和膜的物理截留进一步对污水予以处理以使其达到直接排放的标准。该方法包括预处理步骤、高级氧化处理步骤、膜生物处理步骤和排放步骤。本发明对船用污水的处理效果好、效率高、时间短、占用空间小且易于维护清理。

Description

一种船用污水处理方法及装置

技术领域

本发明涉及一种污水处理方法及装置，特别是一种船用污水处理方法及装置。

背景技术

船用生活污水处理方法应用于船舶辅助设备。该设备在船舶上承担生活污水的处理，使其达到排放标准。

随着科技的进步，各国对海洋环境保护意识的提高，为减少和防止对海洋环境的污染，自1973年以来，国际海事组织（IMO）和许多国家都对船舶废弃物排放做出日趋严格的强制性规定。由于膜分离技术较其它技术能达到更高效、彻底和可靠地处理船舶生活污水，使排放水满足IMO标准。早在2000年前，美、英、德、加等国研究并开发了船用膜—生物反应器(MembraneBio-Reactor的英文缩写，简称MBR)，将膜分离技术与生物技术结合处理污水，高效地进行固液分离，其设备体积仅有传统污水处理设备的1/2，节约了占地空间和设备重量。例如专利号为“ZL200910085873”，名称为“一种船用污水处理设备及方法”的中国发明专利所公开的船用污水即采用膜生物处理的方法处理。由于膜的高效截留作用，出水可以直接作为生活杂用水使用。随着超滤膜技术的发展与完善，传统的储存靠岸排放、加药消毒、生物处理等传统方法逐步被淘汰。但同时，用MBR方法处理船舶生活污水仍存在如下问题：

1）生物处理：由于生物降解时间的限定，设备体积缩小有限；

2）污泥浓度限制：浓度过高，生物活性下降；

3）膜的污染：生物浓度高，膜污染加速。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种满足船舶海上航行的要求、污水处理效率高且占用空间小的船舶污水处理方法和装置。

为了实现上述目的，本发明提供了一种船用污水处理装置，包括预处理系统、膜生物处理系统，其中，还包括高级氧化处理系统，所述高级氧化处理系统分别与所述预处理系统及所述膜生物处理系统连接，所述预处理系统用于对船舶污水的初步沉淀及调节所述船舶污水的进水稳定性，所述高级氧化处理系统用于通过紫外线和臭氧降解所述船舶污水中的有机物，所述膜生物处理系统用于通过好氧生物的降解和膜的物理截留进一步对污水予以处理以使其达到直接排放的标准。

上述的船用污水处理装置，其中，所述高级氧化处理系统包括第一高级氧化反应器和臭氧发生器，所述第一高级氧化反应器的下端通过管路与所述臭氧发生器连通，所述预处理系统及所述膜生物处理系统分别与所述第一高级氧化反应器连通，所述第一高级氧化反应器包括透明壳体和设置在所述壳体内的紫外灯。

上述的船用污水处理装置，其中，所述高级氧化处理系统还包括第二高级氧化反应器，所述第二高级氧化反应器的下端通过管路与所述臭氧发生器连通，所述膜生物处理系统与所述第二高级氧化反应器连通，所述第二高级氧化反应器包括透明壳体和设置在所述壳体内的紫外灯。

上述的船用污水处理装置，其中，所述高级氧化处理系统还包括气体流量计和/或液位计，所述气体流量计安装在所述第一高级氧化反应器和/或所述第二高级氧化反应器与所述臭氧发生器连通的管路上，所述液位计安装在所述第一高级氧化反应器和/或第二高级氧化反应器的所述壳体上。

上述的船用污水处理装置，其中，所述高级氧化处理系统还包括气体溢流管以排出所述第一高级氧化反应器和/或所述第二高级氧化反应器内的气体，所述气体溢流管分别安装在所述第一高级氧化反应器和/或第二高级氧化反应器的顶端。

上述的船用污水处理装置，其中，所述膜生物处理系统包括膜生物反应器，所述膜生物反应器包括膜组件、曝气装置和风机，所述曝气装置设置在所述膜组件的底部并通过管路与所述风机连接。

上述的船用污水处理装置，其中，所述预处理系统包括调节室和过滤器，所述过滤器设置在所述调节室与所述第一高级氧化反应器连通的管路上，所述调节室包括互相连通的用于初步沉淀的第一腔室和用于调节进水稳定性的第二腔室。

上述的船用污水处理装置，其中，还包括溢流报警器，所述溢流报警器分别设置在所述预处理系统和/或所述膜生物处理系统内。

为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种船用污水处理方法，其中，包括如下步骤：

预处理步骤，对船用污水进行初步沉淀及过滤处理；

高级氧化处理步骤，通过紫外线和臭氧将所述预处理步骤排出的所述船用污水进一步降解处理；

膜生物处理步骤，通过膜生物反应器对经所述高级氧化处理步骤降解后的所述船用污水进一步予以好氧生物降解和膜组件过滤处理；

排放步骤，将处理后达到直接排放标准的所述船用污水予以直接排放。

上述的船用污水处理方法，其中，在所述排放步骤之前，还包括：

高级氧化再处理步骤，将所述膜生物处理步骤排出的所述船用污水再一次通过紫外线和臭氧进一步降解处理，同时脱色并杀菌消毒。

本发明的技术效果在于：

本发明根据船舶污水的特点，采用生物技术、膜过滤技术、高级氧化技术相结合的方法，分为预处理系统、高级氧化处理系统、MBR处理系统共三个主要处理系统，预处理系统包括调节室和过滤装置，在调节室内设有溢流报警装置，污水（黑水、灰水）进入调节室后，既可以起到沉淀渣子的作用，又可以起到抗水流冲击作用。调节室出水经过过滤装置进一步截留污水中的固体颗粒，经过滤的污水进入高级氧化反应器，污染物在紫外灯与臭氧的联合作用下进一步降解，出水被泵打入MBR处理系统。污水在MBR处理系统中经历了好氧生物的降解作用和膜的物理截留作用，出水通过泵打入到另一高级氧化反应器再次经过紫外灯与臭氧的双重作用，其出水即可达标排入大海。在MBR处理系统中设有曝气装置，通过风机为好氧生物提供氧气，将有机物分解成成二氧化碳和水。预处理系统和MBR处理系统均需设有污泥排放管路。另外，两个高级氧化反应器均可装有液位计以便观察、及时调节高级氧化装置中的水量保证其处理效果。本发明比现有技术单独的MBR处理方法效率更高，出水水质效果更好，出水时间大大缩短，总之，本发明通过MBR与高级氧化相结合的方法净化了污水，使其达标排放。该处理方法出水在达到国际海事组织要求的前提下，可以缩短处理时间；还可将设备体积减小到目前MBR设备体积的1/2左右，重量减小1/2，可以很好地适应船舶空间小这一特点。

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为本发明的装置结构示意图；

图2为本发明的方法流程图。

其中，附图标记

1 预处理系统

11 调节室

111 污水进水口

112 阀门

113 溢流报警装置

12 过滤装置

121 泵

122 阀门

2 高级氧化处理系统

21 第一高级氧化反应器

211 第一液位计

212 第一气体流量计

213 第一气体溢流管

22 第二高级氧化反应器

221 第二液位计

222 第二气体流量计

223 第二气体溢流管

23 臭氧发生器

24 出水泵

3 膜生物处理系统

31 膜生物反应器

311 膜组件

312 曝气装置

3121 风机

313 泵

32 溢流报警装置

33 阀门

34 排气口

35 泵

S1～S4 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：

本发明为满足船舶海上航行的污水处理的特殊要求，提高现有船舶污水处理装置的效率，更好地解决船舶空间局限性的问题，根据船舶污水的特点，采用膜生物技术与高级氧化技术相结合的工艺方法。参见图1，图1为本发明的装置结构示意图。本发明的船用污水处理装置，包括预处理系统1、膜生物处理系统3，还包括高级氧化处理系统2，所述高级氧化处理系统2分别与所述预处理系统1及所述膜生物处理系统3连接，所述预处理系统1用于对船舶污水的初步沉淀及调节所述船舶污水的进水稳定性，所述高级氧化处理系统2用于通过紫外线和臭氧降解所述船舶污水中的有机物，所述膜生物处理系统3用于通过好氧生物的降解和膜的物理截留进一步对污水予以处理以使其达到直接排放的标准。

其中，所述高级氧化处理系统2包括第一高级氧化反应器21和臭氧发生器23，所述第一高级氧化反应器21的下端通过管路与所述臭氧发生器23连通，所述预处理系统1及所述膜生物处理系统3分别与所述第一高级氧化反应器21连通，所述第一高级氧化反应器21包括透明壳体和设置在所述壳体内的紫外灯，该壳体优选为透明玻璃管。为了进一步优化对污水的处理效果，本实施例中，所述高级氧化处理系统2还可包括第二高级氧化反应器22，所述第二高级氧化反应器22的下端通过管路与所述臭氧发生器23连通，所述膜生物处理系统3与所述第二高级氧化反应器22连通，所述第二高级氧化反应器22包括透明壳体和设置在所述壳体内的紫外灯。同时，所述高级氧化处理系统2还可包括气体流量计和/或液位计，所述气体流量计安装在所述第一高级氧化反应器21和/或所述第二高级氧化反应器22与所述臭氧发生器23连通的管路上，所述液位计安装在所述第一高级氧化反应器21和/或第二高级氧化反应器22的所述壳体上。以及，所述高级氧化处理系统2还可包括气体溢流管以排出所述第一高级氧化反应器21和/或所述第二高级氧化反应器22内的气体，所述气体溢流管分别安装在所述第一高级氧化反应器21和/或第二高级氧化反应器22的顶端。

本实施例中，所述膜生物处理系统3包括膜生物反应器31，所述膜生物反应器31包括膜组件311、曝气装置312和风机3121，所述曝气装置312设置在所述膜组件311的底部并通过管路与所述风机3121连接。所述预处理系统1包括调节室11和过滤装置12，所述过滤装置12设置在所述调节室11与所述第一高级氧化反应器21连通的管路上，所述调节室11包括互相连通的用于初步沉淀的第一腔室和用于调节进水稳定性的第二腔室，调节室11内设有折流板，将调节室11分隔为两个腔室。第一个腔室起到初沉淀的作用，第二个腔室用来调节进水的稳定性。调节室11内设置由溢流报警装置113，以监测调节室内水位，保证进水的稳定性。，所述过滤装置12与所述调节室11连接的自清洗管路上设置有一阀门，定时对所述过滤装置12进行反冲，以实现所述过滤装置12的自动排渣。调节室11底部装有管路与排污泵35连通，管路上设有阀门112，当需要对调节室11内的污泥等沉淀物进行清理时，可打开阀门112，通过排污泵35迅速将污泥排出。调节室11内开有污水进水口111，污水流经调节室11后其出水由泵121打入过滤器12内。过滤器12可定时进行自清理，清理时将阀门122打开，过滤器12内的残留物将在泵121的作用下通过阀门122流入调节室11内的沉淀腔室内，与调节室11内的污泥等沉淀物一同排出。本发明还可包括溢流报警器，所述溢流报警器可分别设置在所述预处理系统1和/或所述膜生物处理系统3内。

本实施例中，高级氧化处理系统2为第一高级氧化反应器21和第二高级氧化反应器22，第一个高级氧化反应器与所述过滤装置、膜生物反应器相连通，第二个高级氧化反应器与所述膜生物反应器、出水泵相连通。反应器为特制透明玻璃管，其内装有紫外灯。第一高级氧化反应器21和第二高级氧化反应器22下端与臭氧发生器23相连，为反应器提供臭氧。第一高级氧化反应器21和第二高级氧化反应器22与臭氧发生器23之间安装有第一气体流量计212和第二气体流量计222，随时可以监测臭氧的流量以便对高级氧化反应器中的臭氧量进行调控。第一高级氧化反应器21和第二高级氧化反应器22上分别设有第一液位计211和第二液位计221，以便随时观察第一高级氧化反应器21和第二高级氧化反应器22中的液位情况，及时调控污水水量与停留时间，保证污水的处理效果。另外，多余的气体将通过第一气体溢流管213和第二气体溢流管223从排气口34排出。本实施例中，膜生物处理系统3为膜生物反应器31，该膜生物反应器31内设置有膜组件311、溢流报警装置32和曝气装置312。考虑到膜维护或更换的便利性，膜组件311采用配有滑轨可进行推拉的内置膜。所述膜组件采用滑道安装于所述膜生物反应器底部。膜组件311底部的曝气装置312通过管路与风机3121相连，通过风机3121一方面可以为好氧微生物提供氧气，将有机物分解成二氧化碳和水；另一方面气体可以冲刷掉膜表面的污染物，起到清洗膜的作用。膜生物反应器31底部通过管路与排污泵35连通，管路上设置阀门33，当需要清理污泥的时候将排污泵35与阀门33同时打开，不需要时其处于关闭状态。当膜生物反应器31进水超过其处理能力时，溢流报警装置32报警，阀门33打开，通过排污泵35将过量污水排出。膜生物反应器31通过泵313与高级氧化反应器22相连，高级氧化反应器22处理后的出水由泵24排出船外。

参见图2，图2为本发明的方法流程图。本发明的船用污水处理方法，包括如下步骤：

预处理步骤S1，对船用污水进行初步沉淀及过滤处理；

高级氧化处理步骤S2，通过紫外线和臭氧将所述预处理步骤排出的所述船用污水进一步降解处理；

膜生物处理步骤S3，通过膜生物反应器31对经所述高级氧化处理步骤降解后的所述船用污水进一步予以好氧生物降解和膜组件311过滤处理；

排放步骤S4，将处理后达到直接排放标准的所述船用污水予以直接排放。

其中，在所述排放步骤之前，还可包括：

高级氧化再处理步骤，将所述膜生物处理步骤排出的所述船用污水再一次通过紫外线和臭氧进一步降解处理，同时脱色并杀菌消毒。还可包括临时应急排放污水步骤。

使用时，污水（黑水、灰水）由进水口111进入调节室11后，在第一个腔室内将部分大的固体污染物沉淀下来，通过折流板流入第二个腔室，其内设有溢流报警装置113，可以进行实时监控起到抗水利冲击作用。调节室出水经过泵121打入过滤装置12进一步截留污水中比较细小的固体颗粒。运行一段时间后，可将阀门122打开完成对过滤装置12的清渣过程，渣子通过阀门122和管路流入调节室11的沉淀腔室中。经过滤的污水进入第一高级氧化反应器21，污染物在紫外灯与臭氧的联合作用下进一步降解，可通过第一液位计211和第一气体流量计212观察反应器的运行情况便于调控，臭氧发生器23产生的臭氧流经第一气体流量计212到达第一高级氧化反应器21与污水充分混合并发生化学反应使污染物降解，多余的臭氧则由第一气体溢流管213从排气口34排出。第一高级氧化反应器21的出水流入膜生物处理系统3。污水在膜生物反应器31中经历了好氧生物的降解作用和膜组件311的物理截留作用。膜生物反应器31底部设有曝气装置312，通过风机3121为好氧生物提供氧气，并可对膜表面污染物起到冲刷作用。膜生物反应器31内设有溢流报警装置32，出水通过泵313打入到第二高级氧化反应器22再次经过紫外灯与臭氧的双重作用，其出水即可达到国际海事组织的排放标准，并由泵24在允许的公海上排入大海。调节室11的沉淀腔室和膜生物处理器31的底部分别由管路与排污泵35相连，由阀门112和阀门33分别进行控制。

与现有技术相比，本发明具有以下主要优点：

1、膜生物技术与高级氧化技术结合。目前，船舶污水处理设备通常采用单独的生物法、膜法或两种方法相结合来处理生活污水，膜生物技术与高级氧化技术联合处理生活污水的这一方法与其它方法相比在相同的时间内可以处理更多的污水，使污水的处理效率大大提高。

2、本阀门处理生活污水可大大减小设备体积。由于污水在整个过程中水力停留时间短，故如果将此方法应用于设备上，体积至少可以减小到原有设备的1/3～1/2。此方法采用内置膜，亦可减小设备空间。为解决船上的维护问题，膜组件采用推拉结构，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，集预处理、高级氧化处理、膜生物处理于一体并采用内置膜过滤技术。其预处理系统内包括调节室和过滤装置，该过滤装置能定时自动通气冲刷，防止堵塞，无需人工清理。过滤出水进入高级氧化反应器，在紫外线和臭氧的综合作用下降解有机物，其出水流进膜生物反应器，在好氧生物和膜的共同作用下使污染物进一步降解并截留在膜外，膜出水再一次流入高级氧化反应器，进一步降解污水中的污染物，并起到脱色、杀菌消毒的作用。经此方法处理后的水，可以直接排出船外。本发明提供的船用污水处理方法，不仅使处理后的船舶污水达到目前国际海事组织排放标准，且该设备满足处理效率高、处理时间短、占用空间小、易于维护清理的要求。

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 (10)

1.一种船用污水处理装置，包括预处理系统、膜生物处理系统，其特征在于，还包括高级氧化处理系统，所述高级氧化处理系统分别与所述预处理系统及所述膜生物处理系统连接，所述预处理系统用于对船舶污水的初步沉淀及调节所述船舶污水的进水稳定性，所述高级氧化处理系统用于通过紫外线和臭氧降解所述船舶污水中的有机物，所述膜生物处理系统用于通过好氧生物的降解和膜的物理截留进一步对污水予以处理以使其达到直接排放的标准。

2.如权利要求1所述的船用污水处理装置，其特征在于，所述高级氧化处理系统包括第一高级氧化反应器和臭氧发生器，所述第一高级氧化反应器的下端通过管路与所述臭氧发生器连通，所述预处理系统及所述膜生物处理系统分别与所述第一高级氧化反应器连通，所述第一高级氧化反应器包括透明壳体和设置在所述壳体内的紫外灯。

3.如权利要求2所述的船用污水处理装置，其特征在于，所述高级氧化处理系统还包括第二高级氧化反应器，所述第二高级氧化反应器的下端通过管路与所述臭氧发生器连通，所述膜生物处理系统与所述第二高级氧化反应器连通，所述第二高级氧化反应器包括透明壳体和设置在所述壳体内的紫外灯。

4.如权利要求2或3所述的船用污水处理装置，其特征在于，所述高级氧化处理系统还包括气体流量计和/或液位计，所述气体流量计安装在所述第一高级氧化反应器和/或所述第二高级氧化反应器与所述臭氧发生器连通的管路上，所述液位计安装在所述第一高级氧化反应器和/或第二高级氧化反应器的所述壳体上。

5.如权利要求4所述的船用污水处理装置，其特征在于，所述高级氧化处理系统还包括气体溢流管以排出所述第一高级氧化反应器和/或所述第二高级氧化反应器内的气体，所述气体溢流管分别安装在所述第一高级氧化反应器和/或第二高级氧化反应器的顶端。

6.如权利要求1、2、3或5所述的船用污水处理装置，其特征在于，所述膜生物处理系统包括膜生物反应器，所述膜生物反应器包括膜组件、曝气装置和风机，所述曝气装置设置在所述膜组件的底部并通过管路与所述风机连接。

7.如权利要求1、2、3或5所述的船用污水处理装置，其特征在于，所述预处理系统包括调节室和过滤器，所述过滤器设置在所述调节室与所述第一高级氧化反应器连通的管路上，所述调节室包括互相连通的用于初步沉淀的第一腔室和用于调节进水稳定性的第二腔室。

8.如权利要求1、2、3或5所述的船用污水处理装置，其特征在于，还包括溢流报警器，所述溢流报警器分别设置在所述预处理系统和/或所述膜生物处理系统内。

9.一种船用污水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

预处理步骤，对船用污水进行初步沉淀及过滤处理；

高级氧化处理步骤，通过紫外线和臭氧将所述预处理步骤排出的所述船用污水进一步降解处理；

膜生物处理步骤，通过膜生物反应器对经所述高级氧化处理步骤降解后的所述船用污水进一步予以好氧生物降解和膜组件过滤处理；

排放步骤，将处理后达到直接排放标准的所述船用污水予以直接排放。

10.如权利要求9所述的船用污水处理方法，其特征在于，在所述排放步骤之前，还包括：

高级氧化再处理步骤，将所述膜生物处理步骤排出的所述船用污水再一次通过紫外线和臭氧进一步降解处理，同时脱色并杀菌消毒。

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