CN106186591B - 一种多级外置式正渗透mbr处理船舶生活污水的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多级外置式正渗透MBR处理船舶生活污水的系统及方法，包括生物反应池部分、外置式正渗透膜分离部分和驱动液循环及浓缩部分；生物反应池部分包括生物反应区、泥水分离区；外置式正渗透膜分离部分中正渗透膜为具有拦截作用的半透膜；驱动液循环及浓缩部分的核心为多效蒸发器系统。本发明不仅达到高效处理船舶生活污水的目的，而且采用多级外置式的运行方式，设置泥水分离区，从装置设计角度降低了膜污染问题；以多效蒸发器为核心的驱动液循环及浓缩系统，保持了驱动液的稳定浓度及高效循环，同时可降低能耗。本发明不但可用于船舶上的生活污水处理还可用于日常生活污水处理。

Description

一种多级外置式正渗透MBR处理船舶生活污水的系统及方法

技术领域

本发明涉及一种污水处理系统，尤其涉及一种多级外置式正渗透MBR处理船舶生活污水的系统及方法。

背景技术

进入21世纪以后，海洋开发和全球经贸开始迅猛发展，不仅是航运业还有造船业都有着空前的发展，但在发展的同时对海洋和内河、湖泊等水域的污染也在日益加重。如果大量的船舶生活污水未经过有效处理排入水域中，会对水环境和人类造成了严重的影响。船舶生活污水由于时变化系数较大，比城市污水更为新鲜(不经过化粪池)，污染负荷高，同时受到船体运动和颠簸效应的影响，直接采用陆地常规的生活污水处理工艺难以达到指标要求。

国际海事组织(IMO)及许多国家针对船舶生活污水制定了一系列严格的公约和法规，一些发达国家甚至要求在一些特定海域和港口禁止船舶排放任何生活污水，都是为了防止船舶生活污水对海洋、河流、湖泊等水域环境的污染。特别是当前船舶生活污水处理相对落后的国家在国际贸易、航运业发展等方面受到了越来越多的限制。我国是世界第一造船大国，但在船舶生活污水污染防治方面相对落后，为促进航运业发展，开发新型高效船用生活污水处理装置势在必行。

膜生物反应器(Membrane Bioreactor，MBR)集膜的高效分离和生物处理技术于一体，因体积小、受船体运动和颠簸效应影响小，有效实现了固液分离等优点，受到了各国学者的广泛关注，在船舶生活污水处理领域得到了广泛的应用。然而，广泛应用的MBR装置中严重的膜污染及其导致的频繁膜清洗与更换大大增加了能耗和运行费用；并且MBR对生活污水中的总氮、总磷控制能力有限，很难达到IMO制定的新标准MEPC.227(64)对出水水质的规定。这些问题在一定程度上限制了船用MBR的进一步推广和应用。

相比于一般的膜组件，正渗透膜具有一定的耐酸碱腐蚀能力，能够在较宽的pH范围内使用，并且能够经受酸碱清洗液的冲击，不仅高效还低污染、低能耗，已有少量研究表明其在处理效能上可与MBR相当，并对生活污水中总氮和总磷表现出很强的控制能力。因此，发展以正渗透膜为核心的正渗透膜生物反应器处理船舶生活污水可实现有效控制污染物指标及减缓膜污染、降低运行成本的目的。但现在的一些正渗透膜生物反应器难以长周期连续运转，正渗透膜将截留废水中的盐，使得生物反应池中的盐不断地累积，浓度越来越高，正渗透膜两侧的盐浓度差逐步缩小，渗透动力和排水通量逐渐降低，降低膜分离效率；同时，生物反应池中累积的高浓度盐也会抑制微生物活动，降低有机物的处理效率。这些问题限制了正渗透膜生物反应器的应用，阻碍了其发展，亟待创新。

发明内容

本发明的目的是为了处理船舶生活污水、回收废水中淡水、且减缓膜污染以及实现驱动液高效循环与利用、而提供一种多级外置式正渗透MBR处理船舶生活污水的系统及方法。

本发明的目的是这样实现的：一种多级外置式正渗透MBR处理船舶生活污水的系统，包括生物反应池部分、外置式正渗透膜分离部分、驱动液循环及浓缩部分，生物反应池部分包括生物反应区、泥水分离区，生物反应区内设置有曝气装置，且生物反应区的底端通过管路依次连接污泥泵、出水阀门后与泥水分离区的底端连接，生物反应区的侧面通过管路依次连接蠕动泵、进水阀门后与泥水分离区的进水口连接，所述泥水分离区还设置有排水口，所述生物反应区还设置有排泥管；

外置式正渗透膜分离部分至少有两级，每级外置式正渗透膜分离部分均包括进水罐、进水侧蠕动泵与出水侧蠕动泵、进水侧阀门与出水侧阀门、进水侧流量计与出水侧流量计、进水侧进水压力表、正渗透膜组件；驱动液循环及浓缩部分包括驱动液罐、与驱动液罐连接的高效蒸发器，且驱动液罐和高效蒸发器的个数与正渗透膜分离部分的级数相等，且在泥水分离区与一级进水罐之间设置有起溢流作用的挡板；

所述正渗透膜组件为方形框架结构，且在方形框架结构内设置有正渗透膜，正渗透膜组件的进水侧壁上设置有进水侧进水管和进水侧出水管，正渗透膜组件的出水侧壁上设置有出水侧进水管和出水侧出水管；

相邻两级的进水罐之间设置有一号泵，每级的进水罐的第一接口依次连接进水侧蠕动泵、进水侧阀门、进水侧流量计、进水侧进水压力表后与对应的正渗透膜组件的进水侧进水管连接，每个正渗透膜组件的进水侧出水管与对应的进水罐的第二接口连接，每个正渗透膜组件的出水侧出水管与对应的驱动液罐的下端接口连接，驱动液罐的上端接口依次连接出水侧蠕动泵、出水侧阀门、出水侧流量计后与对应的正渗透膜组件的出水侧进水管连接，

一级驱动液罐的底端与一级高效蒸发器的进液口连接且两者之间的管路上设置有二号泵，二级驱动液罐以及二级以上的驱动液罐的底端分别通过管路依次连接三号泵、第一加热恒温装置后与对应级的高效蒸发器的进液口连接，第一加热恒温装置还与上一级的高效蒸发器的出液口连接，末级的高效蒸发器的出液口通过管路分别与所有驱动液罐的上端连接，每级的高效蒸发器的出气口与第二加热恒温装置连接后与下一级高效蒸发器的蒸汽入口连接，末级的高效蒸发器的出气口依次连接有冷凝器和淡水收集装置。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述正渗透膜分离部分有三级，对应的驱动液罐和高效蒸发器个数为三个。

2.一种多级外置式正渗透MBR处理船舶生活污水的方法，包括所述的一种多级外置式正渗透MBR处理船舶生活污水的系统，首先，将经过预处理及调节pH值后的生活污水注入生物反应池内，在曝气条件下于生物反应区用活性污泥对生活污水进行处理，污泥泵、泥水蠕动泵、排泥管及排水口间歇式运行，之后在泥水分离区进行泥水分离，分离出的水经溢流进入一级进水罐内，一级进水罐内的水经进水侧蠕动泵打入一级正渗透膜组件，形成进水侧循环；出水侧蠕动泵将一级驱动液罐中的驱动液打入正渗透膜组件，形成出水侧循环，由于正渗透膜两侧的液体存在渗透压差，水会自发的从进水侧进入出水侧；二号泵工作并将一级驱动液罐里的液体经一级高效蒸发器的进液口打入一级高效蒸发器，液体经过一级高效蒸发器后，蒸汽经一级高效蒸发器的出气口进入二级蒸汽入口，一级高效蒸发器中的剩余液体经一级高效蒸发器的出液口进入二级高效蒸发器的进液口，经二级高效蒸发器蒸发后，蒸汽经二级高效蒸发器的出气口进入三级蒸汽入口，二级高效蒸发器中的剩余液体经二级高效蒸发器的出液口进入三级高效蒸发器的进液口，三级高效蒸发器的出气口依次连接冷凝器和淡水收集装置；

其次，一级进水罐与二级进水罐之间的一号泵工作并将一级进水罐中的水打入二级进水罐中，二级进水罐内的生物预处理的生活污水经过进水侧进水蠕动泵打入二级正渗透膜组件，经进水侧出水管接回二级进水罐，形成进水侧循环，出水侧进水蠕动泵将二级驱动液罐中的驱动液打入二级正渗透膜组件，经出水侧出水管管接回二级驱动液罐，形成出水侧循环，二级驱动液罐底端连接的三号泵工作并将二级驱动液罐里的液体与一级高效蒸发器的出液口管接后接入一起第一加热恒温装置，然后经二级高效蒸发器的进液口接入二级高效蒸发器，蒸汽经二级高效蒸发器的出气口进入三级高效蒸发器，二级高效蒸发器中的剩余液体经二级高效蒸发器的出液口进入三级高效蒸发器的进液口，

再次，二级进水罐与三级进水罐之间的一号泵工作并将二级进水罐中的水打入三级进水罐中，三级进水罐中的生物预处理的生活污水经过进水侧进水蠕动泵打入三级正渗透膜组件，经进水侧出水管接回三级进水罐，形成进水侧循环，出水侧进水蠕动泵将三级驱动液罐中的驱动液打入三级正渗透膜组件，经出水侧出水管管接回三级驱动液罐，形成出水侧循环，三级驱动液罐底端连接的四号泵工作并将三级驱动液罐里的液体与二级高效蒸发器的出液口管接后接入至第二恒温装置，然后经三级蒸发器的进液口接入三级蒸发器；

最后，三级高效蒸发器的出液口将浓度高的液体分别通过管路接回至一级驱动液罐、二级驱动液罐和三级驱动液罐，三级高效蒸发器的出气口依次连接冷凝器和淡水收集装置完成淡水的收集。

3.生物反应池部分中的污泥泵、泥水蠕动泵、排泥管及排水口采取间歇式运行，即先运行泥水蠕动泵30min，关闭泥水蠕动泵，20min后运行污泥泵10min，关闭污泥泵，同时再次运行泥水蠕动泵，24小时不间断循环进行；排泥管为每8h进行一次排泥，排水口为每12小时进行一次排水。

4.各级进水罐之间的一号泵依次每隔11小时运行1小时；各级驱动液罐底端连接的二号泵、三号泵、四号泵也是依次每隔11小时运行1小时。

本发明原理为：

将经过预处理及调节pH值后的生活污水注入生物反应池内，在曝气条件下利用好氧条件下的活性污泥对生活污水进行处理，之后在生物反应池泥水分离区进行泥水分离，以减轻膜污染。泥水分离区和一级正渗透膜分离系统的进水管之间设置挡板，防止盐溶液的反渗影响污泥活性。泥水分离区中的水经溢流后进入一级正渗透膜分离系统的进水罐，期间污泥泵与泥水蠕动泵间歇式运行，排泥管间歇式排泥，排水口间歇式排水。溢流后进水罐内的水经过一级外置式正渗透膜分离系统的进水侧进水蠕动泵打入正渗透膜组件，经进水侧出水管接回进水罐，形成进水侧循环。一级外置式正渗透膜分离系统出水侧进水蠕动泵将驱动液罐中的驱动液打入正渗透膜组件，出水侧出水管管接回一级驱动液罐，形成出水侧循环。由于正渗透膜两侧的水流不断反向循环，使得依靠选择性渗透膜两侧的渗透压差为驱动力自发实现水传递的膜分离过程更为容易。随着正渗透膜分离系统的不断运行，驱动液浓度下降，为保持驱动液浓度与驱动液循环，多效蒸发器系统的每级蒸发罐与每级正渗透膜分离系统串联使用。即运行期间泵将一级驱动液罐里的驱动液经一级蒸发器的进液口打入一级蒸发器，驱动液经过一级蒸发器后，蒸汽经一级蒸汽出口进入二级蒸汽入口，剩余液体经一级出液口进入二级蒸发器的进液口。一级正渗透膜分离系统的进水罐中的水经过泵打入二级正渗透膜分离系统的进水罐，二级正渗透膜分离系统的进水罐内的水经过二级外置式正渗透膜分离系统的进水侧进水蠕动泵打入二级正渗透膜组件，经进水侧出水管接回二级进水罐，形成进水侧循环。二级外置式正渗透膜分离系统出水侧进水蠕动泵将驱动液罐中的驱动液打入正渗透膜组件，出水侧出水管管接回二级驱动液罐，形成出水侧循环。期间泵将二级驱动液罐里的驱动液与一级蒸发器的出液口管接后，经过加热恒温装置，保证一定的温度后，经二级蒸发器的进液口接入二级蒸发器，驱动液经过二级蒸发器后，蒸汽经二级蒸汽出口进入三级蒸发器，剩余液体经二级出液口进入三级蒸发器的进液口。三级正渗透膜分离系统与三级驱动液循环及浓缩系统的运行方法同理，区别在于三级蒸发器的出液口所排出的液体已是较高浓度的驱动液，保证了驱动液浓度的相对稳定，故管接回一级、二级、三级驱动液管使用，另三级蒸发器的蒸汽出口管接冷凝器，蒸汽遇冷凝结后即为收集的淡水。

随着系统的不断运行，进水罐中生活污水中的淡水会被驱动液汲取出来，进水罐中生活污水浓度势必上升，驱动液的浓度势必下降。然而经过每两个进水罐之间的蠕动泵的运行，且每级正渗透膜分离系统的不断运行，最终达到的结果是：三级进水罐中污水浓度>二级进水罐中污水浓度>一级进水罐中污水浓度。由于每级进水罐中的驱动液浓度的不同，其汲取能力不同，故相同浓度的驱动液汲取到的淡水是不同的，结果会导致驱动液的浓度不同，故可对应多效蒸发器进行驱动液的处理，因每一级蒸发器的出液口的浓度也不同，故把每级驱动液与对应蒸发器出液口管接后接入下一级的蒸发器。每级驱动液罐的驱动液浓度由末级蒸发罐出液口驱动液进行补给，保持了驱动液浓度的相对稳定，使得驱动液可以循环使用。最终的末级蒸发器，其蒸气出口经冷凝器即为淡水，其出液口即为较高浓度的驱动液。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供了一种以正渗透膜分离技术为核心的生活污水处理系统和方法，采用多级的外置式正渗透膜分离系统，辅以多效蒸发器为核心的驱动液循环及浓缩系统，并将二者分级对应，实现驱动液驱动下的膜高效分离净化过程，结合生活污水的好氧预处理系统从系统设计及运行角度达到高效处理船舶生活污水、减轻膜污染及降低能耗的目的。也即本发明不仅达到了船舶生活污水处理的目的，而且采用多级外置式的运行方式，降低了膜污染问题，保持了驱动液的稳定浓度和高效循环，同时可有效降低能耗，不但可用于船舶上的生活污水处理还可用于处理日常生活污水。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

结合图1，本发明的一种多级外置式正渗透MBR处理船舶生活污水的系统包括生物反应池系统，多级外置式正渗透膜分离系统和驱动液循环及浓缩系统；生物反应池系统包括生物反应区2、泥水分离区5，泥水分离区5与一级进水罐6之间设置挡板17；多级外置式正渗透膜分离系统的每一级正渗透膜分离系统包括进水罐6、进水侧蠕动泵22与出水侧蠕动泵12、进水侧阀门23与出水侧阀门11、进水侧流量计24与出水侧流量计10、进水侧进水压力表25、正渗透膜组件27。正渗透膜组件27由进水侧进水管26与进水侧出水管7、正渗透膜8和出水侧进水管9与出水侧出水管28加装在高强度材料的部件上制成。进水罐6、进水侧流量计24、进水侧闸阀23、进水侧压力表25与进水侧进水管26依次管接，进水侧出水管28管接进水罐6，出水侧流量计10、出水侧闸阀11与出水侧进水管9依次管接，出水侧出水管28与驱动液罐13管接；

驱动液循环及浓缩系统的核心为多效蒸发器系统，包括与外置式正渗透膜分离系统出水侧出水管连接的驱动液罐13，43，56、与驱动液罐13，43，56连接的高效蒸发器，高效蒸发器其特征在于包括多级蒸发罐和一个冷凝器39，每级蒸发罐均设置蒸汽入口33、进液口32、出液口46、冷凝水排出口49和蒸汽出口33。蒸汽出口33经蒸汽管35连接入加热恒温装置34，之后管接入相邻的蒸发罐上的蒸汽入口，进入相邻的蒸发罐。出液口46与相邻的蒸发罐上的进液口47连接，末级蒸发罐的蒸汽出口38连接冷凝器39，冷凝器39后接淡水收集装置40。每个前级蒸发罐上设置加热恒温装置，如：45，52。末级蒸发罐的出液口54经管路14，58，59管接回多级外置式正渗透膜分离系统的各级驱动液罐13、43、56(图中未画出管接线路)；

多级外置式正渗透膜分离系统的每一级驱动液罐与每一级的蒸发罐出液口管接，经加热恒温装置后接入下一级蒸发罐，如：二级驱动液罐43与一级蒸发罐出液口46管接后经加热恒温装置45后接入二级蒸发罐的进液口47。每一级的外置式正渗透膜分离系统的进水罐依次管接，每两进水罐间设置泵。如：泵21将一级进水罐6中的水打入二级进水罐41，泵42将二级进水罐41中的水打入三级进水罐55；

本发明所述生物反应区2与泥水分离区5设置污泥循环泵18与蠕动泵3，进水阀门4与出水阀门19，生物反应区设有排泥管1，泥水分离区设有排水口16，并用管路20连接。

本发明所述正渗透膜的材质为醋酸纤维素膜、三乙酸纤维素膜，所用膜的形式为平板膜；驱动液是具有高浓度的氯化钠或其他高浓度的易蒸馏的中性无机盐溶液。

本发明的具体工作过程是：

一、将含有COD为450～500mg/L，NH4-N为39～43mg/L，TP 5～8mg/L，TN40～50mg/L的生活污水用NaOH调节pH后，注入生物反应区2内，在曝气装置15曝气的条件下，在生物反应区2用活性污泥对生活污水进行处理，之后在泥水分离区5进行泥水分离，水经溢流后进入一级正渗透膜分离系统的进水罐6，期间污泥泵18与泥水蠕动泵3间歇式运行，排泥管1间歇式排泥，排水口16间歇式排水。溢流后进水罐6内的水经过一级外置式正渗透膜分离系统的进水侧进水蠕动泵22打入正渗透膜组件27，经进水侧出水管7接回进水罐6，形成进水侧循环。驱动液采用120g/L的氯化钠，一级外置式正渗透膜分离系统出水侧进水蠕动泵12将驱动液罐13中的驱动液打入正渗透膜组件，出水侧出水管28管接回一级驱动液罐13，形成出水侧循环。正渗透膜两侧两种具有不同渗透压的溶液不断反向循环，使得水更容易的自发地从原料液一侧透过膜到达驱动液一侧。运行时泵30间断地将一级驱动液罐13里的驱动液经一级蒸发器的进液口32打入一级蒸发器，驱动液经过一级蒸发器后，蒸汽经一级蒸汽出口33进入加热恒温装置34后接入二级蒸发罐的蒸汽入口50，剩余液体经一级蒸发罐的出液口46进入二级蒸发器的进液口47，同理，紧接着通过三级蒸发器，三级蒸发器的出液口所出的液体已是较高浓度的驱动液，保证了驱动液浓度的相对稳定，故可管接回一级驱动液罐13重复使用。此外，三级蒸发器的蒸汽出口管接冷凝器39，蒸汽遇冷凝结后即为收集的淡水，由淡水收集装置40收集。整个系统运行稳定，出水水质的COD在0～10mg/L，NH4-N、TP、TN、SS未检出，出水水质可满足IMO新标准MEPC.227(64)和生活污水排放标准。

二、一级正渗透膜分离系统的进水罐6中的水经过泵21打入二级正渗透膜分离系统的进水罐41，二级正渗透膜分离系统的进水罐41内的水经过二级外置式正渗透膜分离系统的进水侧进水蠕动泵打入正渗透膜组件，经进水侧出水管接回进水罐，形成进水侧循环。二级外置式正渗透膜分离系统出水侧进水蠕动泵将驱动液罐中的驱动液打入正渗透膜组件，出水侧出水管管接回二级驱动液罐，形成出水侧循环。运行期间泵将二级驱动液罐43里的驱动液与一级蒸发器的出液口46管接后接入加热恒温装置45，然后经二级蒸发器的进液口47接入二级蒸发器，驱动液经过二级蒸发器后，蒸汽经二级蒸汽出口36进入三级蒸发器的蒸汽入口53，剩余液体经二级出液口51进入三级蒸发器的进液口48。紧接着通过三级蒸发器的处理。处理后，三级蒸发器的出液口54所出的液体已是较高浓度的驱动液，保证了驱动液浓度的相对稳定，故可管接回一级驱动液罐13和二级驱动液罐43重复使用。此外，三级蒸发器的蒸汽出口管接冷凝器39，蒸汽遇冷凝结后即为收集的淡水，由淡水收集装置40收集。整个系统运行稳定，出水水质的COD在0～10mg/L，NH4-N、TP、TN、SS未检出，出水水质可满足IMO新标准MEPC.227(64)和生活污水排放标准。

三、二级正渗透膜分离系统的进水罐41中的水经过泵42打入三级正渗透膜分离系统的进水罐55，三级正渗透膜分离系统的进水罐55内的水经过三级外置式正渗透膜分离系统的进水侧进水蠕动泵打入正渗透膜组件，经进水侧出水管接回进水罐，形成进水侧循环。三级外置式正渗透膜分离系统出水侧进水蠕动泵将驱动液罐56中的驱动液打入正渗透膜组件，出水侧出水管管接回三级驱动液罐，形成出水侧循环。运行期间泵57将三级驱动液罐56里的驱动液与二级蒸发器的出液口51管接后接入加热恒温装置52，然后经三级蒸发器的进液口48接入三级蒸发器，驱动液经过三级蒸发器后，蒸汽经冷凝器39后即为淡水，由淡水收集装置40收集。处理后，三级蒸发器的出液口所出的液体已是较高浓度的驱动液，保证了驱动液浓度的相对稳定，故可管接回一级驱动液罐13、二级驱动液罐43和三级驱动液罐56重复使用。整个系统运行稳定，出水水质的COD在0～10mg/L，NH4-N、TP、TN、SS未检出，出水水质可满足IMO新标准MEPC.227(64)和生活污水排放标准。

污泥泵18与泥水蠕动泵3间歇式运行，排泥管1间歇式排泥，排水口16间歇式排水。分离出的活性污泥在生物反应区2与泥水分离区5之间污泥循环泵18的作用下，间歇地将污泥打回生物反应区，实施过程为先运行泥水蠕动泵30min，之后泥水蠕动泵关闭，20min后运行污泥泵10min，污泥泵关闭，之后立即运行泥水蠕动泵，24小时不间断循环进行下去；排泥管为每8h进行一次排泥，排水口为每12小时进行一次排水。经过处理的生活污水最终可达到相关标准，经排水口排出。

初始运行阶段，泥水蠕动泵3可以持续运行，污泥泵18可以持续关闭并关闭排泥管。

本发明包括生物反应池系统，多级外置式正渗透膜分离系统和驱动液循环及浓缩系统；生物反应池系统包括生物反应区、泥水分离区。多级外置式正渗透膜分离系统的每一级正渗透膜分离系统包括进水罐、进水侧蠕动泵与出水侧蠕动泵、进水侧阀门与出水侧阀门、进水侧流量计与出水侧流量计、进水侧进水压力表、正渗透膜组件。驱动液循环及浓缩系统的核心为多效蒸发器系统，包括与外置式正渗透膜分离系统出水侧出水管连接的驱动液罐、与驱动液罐连接的高效蒸发器、加热恒温装置。每一级的外置式正渗透膜分离系统的进水罐相互依次管接，每两进水罐间设置泵。

本系统还可以包括：

所述的多级外置式正渗透膜分离系统中正渗透膜的材质为醋酸纤维素膜、三乙酸纤维素膜，形式为平板膜；系统所用驱动液为高浓度的氯化钠或其他高浓度的易蒸馏的中性无机盐溶液。

所述的多级外置式正渗透膜分离系统中膜组件为多级外置式，每级分为进水侧和出水侧，两侧液体反向循环运行，分别管接进水罐和驱动液罐。

所述的多效蒸发器系统中每个前级蒸发罐上设置加热恒温装置，每个蒸发罐的出液口后设置加热恒温装置。多级外置式正渗透膜分离系统的每一级驱动液罐与每一级的蒸发罐出液口管接，经加热恒温装置后接入下一级蒸发罐。

所述的多级外置式正渗透膜分离系统与多效蒸发器系统，相关级数的设置不局限于三级，可据实际处理水质与水量情况进行增减设置，但两系统的级数设置对应相等，并且末级蒸发器的装置连接等同于所述的三级蒸发器的连接方式。

所述的生物反应池系统中泥水分离区和一级进水罐之间设置挡板，泥水分离区中的水采用溢流方式进入一级进水罐。

所述的生物反应池系统两区之间设置污泥泵与泥水蠕动泵；生物反应区设有排泥管，曝气装置；泥水分离区设有排水口。

本发明的一种多级外置式正渗透MBR处理船舶生活污水的方法，采用如下方案实现：

首先将经过预处理及调节pH值后的生活污水注入生物反应池内，在曝气条件下于生物反应区用活性污泥对生活污水进行处理，污泥泵、泥水蠕动泵、排泥管及排水口间歇式运行。之后在泥水分离区进行泥水分离，水经溢流进入正渗透膜分离系统的进水罐。进水罐内的水经泵打入正渗透膜组件，形成进水侧循环。出水侧泵将驱动液罐中的驱动液打入正渗透膜组件，形成出水侧循环，由于正渗透膜两侧的液体存在渗透压差，水会自发的从进水侧进入出水侧。每一级的外置式正渗透膜分离系统的进水罐相互依次管接，通过泵使液体流动。驱动液循环及浓缩系统的核心为多效蒸发器，每级蒸发罐与每级正渗透膜分离系统串联使用。三级蒸发器的出液口经管路管接回一级、二级、三级驱动液罐，其蒸汽出口管接冷凝器，蒸汽遇冷凝结后即为收集的淡水。

本处理方法还可以包括：

所述的生物反应池部分中的污泥泵、泥水蠕动泵、排泥管及排水口采取间歇式运行，即先运行泥水蠕动泵30min，关闭泥水蠕动泵，20min后运行污泥泵10min，关闭污泥泵，同时再次运行泥水蠕动泵(条件同上)，24小时不间断循环进行。排泥管为每8h进行一次排泥，排水口为每12小时进行一次排水。

所述的正渗透膜分离系统进水侧蠕动泵及出水侧蠕动泵24小时不间断运行；各级进水罐之间的泵每隔11小时运行1小时。

所述的多效蒸发器系统运行时泵将一级驱动液罐里的驱动液经一级蒸发器的进液口打入一级蒸发器，驱动液经过一级蒸发器后，蒸汽经一级蒸汽出口进入二级蒸汽入口，剩余液体经一级出液口进入二级蒸发器的进液口。运行期间泵将二级驱动液罐里的驱动液与一级蒸发器的出液口管接后接入加热恒温装置，然后经二级蒸发器的进液口接入二级蒸发器，驱动液经过二级蒸发器后，蒸汽经二级蒸汽出口进入三级蒸发器。二级及三级正渗透膜分离系统与二级及三级蒸发器的运行方法同理。

所述的三级及多级正渗透膜分离系统的运行方法同二级正渗透膜分离系统；三级及多级蒸发器系统的运行方法同二级蒸发器系统。

所述的多效蒸发器系统中每级蒸发罐与每级正渗透膜分离系统串联使用，即多级外置式正渗透膜分离系统的每一级驱动液罐与每一级的蒸发罐出液口管接，管接后驱动液经泵每隔11小时运行1小时，打入加热恒温装置后进入下一级蒸发罐。

Claims (5)

1.一种多级外置式正渗透MBR处理船舶生活污水的系统，其特征在于：包括生物反应池部分、外置式正渗透膜分离部分、驱动液循环及浓缩部分，生物反应池部分包括生物反应区、泥水分离区，生物反应区内设置有曝气装置，且生物反应区的底端通过管路依次连接污泥泵、出水阀门后与泥水分离区的底端连接，生物反应区的侧面通过管路依次连接泥水蠕动泵、进水阀门后与泥水分离区的进水口连接，所述泥水分离区还设置有排水口，所述生物反应区还设置有排泥管；

外置式正渗透膜分离部分至少有两级，每级外置式正渗透膜分离部分均包括进水罐、进水侧蠕动泵与出水侧蠕动泵、进水侧阀门与出水侧阀门、进水侧流量计与出水侧流量计、进水侧进水压力表、正渗透膜组件；驱动液循环及浓缩部分包括驱动液罐、与驱动液罐连接的高效蒸发器，且驱动液罐和高效蒸发器的个数与正渗透膜分离部分的级数相等，且在泥水分离区与一级进水罐之间设置有起溢流作用的挡板；

所述正渗透膜组件为方形框架结构，且在方形框架结构内设置有正渗透膜，正渗透膜组件的进水侧壁上设置有进水侧进水管和进水侧出水管，正渗透膜组件的出水侧壁上设置有出水侧进水管和出水侧出水管；

相邻两级的进水罐之间设置有一号泵，每级的进水罐的第一接口依次连接进水侧蠕动泵、进水侧阀门、进水侧流量计、进水侧进水压力表后与对应的正渗透膜组件的进水侧进水管连接，每个正渗透膜组件的进水侧出水管与对应的进水罐的第二接口连接，每个正渗透膜组件的出水侧出水管与对应的驱动液罐的下端接口连接，驱动液罐的上端接口依次连接出水侧蠕动泵、出水侧阀门、出水侧流量计后与对应的正渗透膜组件的出水侧进水管连接，

一级驱动液罐的底端与一级高效蒸发器的进液口连接且两者之间的管路上设置有二号泵，二级驱动液罐以及二级以上的驱动液罐的底端分别通过管路依次连接一个三号泵、一个第一加热恒温装置后与对应级的高效蒸发器的进液口连接，第一加热恒温装置还与上一级的高效蒸发器的出液口连接，末级的高效蒸发器的出液口通过管路分别与所有驱动液罐的上端连接，每级的高效蒸发器的出气口与一个第二加热恒温装置连接后与下一级高效蒸发器的蒸汽入口连接，末级的高效蒸发器的出气口依次连接有冷凝器和淡水收集装置。

2.根据权利要求1所述的一种多级外置式正渗透MBR处理船舶生活污水的系统，其特征在于：所述正渗透膜分离部分有三级，对应的驱动液罐和高效蒸发器个数为三个。

3.一种多级外置式正渗透MBR处理船舶生活污水的方法，其特征在于：包括权利要求2所述的一种多级外置式正渗透MBR处理船舶生活污水的系统，首先，将经过预处理及调节pH值后的生活污水注入生物反应池内，在曝气条件下于生物反应区用活性污泥对生活污水进行处理，污泥泵、泥水蠕动泵、排泥管及排水口间歇式运行，之后在泥水分离区进行泥水分离，分离出的水经溢流进入一级进水罐内，一级进水罐内的水经进水侧蠕动泵打入一级正渗透膜组件后接回一级进水罐，形成进水侧循环；出水侧蠕动泵将一级驱动液罐中的驱动液打入正渗透膜组件后接回一级驱动液罐，形成出水侧循环，由于正渗透膜两侧的液体存在渗透压差，水会自发的从进水侧进入出水侧；二号泵工作并将一级驱动液罐里的液体经一级高效蒸发器的进液口打入一级高效蒸发器，液体经过一级高效蒸发器后，蒸汽经一级高效蒸发器的出气口进入二级蒸汽入口，一级高效蒸发器中的剩余液体经一级高效蒸发器的出液口进入二级高效蒸发器的进液口，经二级高效蒸发器蒸发后，蒸汽经二级高效蒸发器的出气口进入三级蒸汽入口，二级高效蒸发器中的剩余液体经二级高效蒸发器的出液口进入三级高效蒸发器的进液口，三级高效蒸发器的出气口依次连接冷凝器和淡水收集装置；

其次，一级进水罐与二级进水罐之间的一号泵工作并将一级进水罐中的水打入二级进水罐中，二级进水罐内的生物预处理的生活污水经过进水侧进水蠕动泵打入二级正渗透膜组件，经进水侧出水管接回二级进水罐，形成进水侧循环，出水侧进水蠕动泵将二级驱动液罐中的驱动液打入二级正渗透膜组件，经出水侧出水管接回二级驱动液罐，形成出水侧循环，二级驱动液罐底端连接的三号泵工作并将二级驱动液罐里的液体与一级高效蒸发器的出液口管连接后接入至第一加热恒温装置，然后经二级高效蒸发器的进液口接入二级高效蒸发器，蒸汽经二级高效蒸发器的出气口进入三级高效蒸发器，二级高效蒸发器中的剩余液体经二级高效蒸发器的出液口进入三级高效蒸发器的进液口，

再次，二级进水罐与三级进水罐之间的一号泵工作并将二级进水罐中的水打入三级进水罐中，三级进水罐中的生物预处理的生活污水经过进水侧进水蠕动泵打入三级正渗透膜组件，经进水侧出水管接回三级进水罐，形成进水侧循环，出水侧进水蠕动泵将三级驱动液罐中的驱动液打入三级正渗透膜组件，经出水侧出水管接回三级驱动液罐，形成出水侧循环，三级驱动液罐底端连接的三号泵工作并将三级驱动液罐里的液体与二级高效蒸发器的出液口管连接后接入至第一加热恒温装置，然后经三级蒸发器的进液口接入三级蒸发器；

最后，三级高效蒸发器的出液口将浓度高的液体分别通过管路接回至一级驱动液罐、二级驱动液罐和三级驱动液罐，三级高效蒸发器的出气口依次连接冷凝器和淡水收集装置完成淡水的收集。

4.根据权利要求3所述的一种多级外置式正渗透MBR处理船舶生活污水的方法，其特征在于：生物反应池部分中的污泥泵、泥水蠕动泵、排泥管及排水口采取间歇式运行，即先运行泥水蠕动泵30min，关闭泥水蠕动泵，20min后运行污泥泵10min，关闭污泥泵，同时再次运行泥水蠕动泵，24小时不间断循环进行；排泥管为每8h进行一次排泥，排水口为每12小时进行一次排水。

5.根据权利要求3所述的一种多级外置式正渗透MBR处理船舶生活污水的方法，其特征在于：各级进水罐之间的一号泵依次每隔11小时运行1小时；各级驱动液罐底端连接的泵也是依次每隔11小时运行1小时。

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