CN107512829A - 一种船舶生活污水脱氮除磷的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种船舶生活污水脱氮除磷的装置及方法，属于船舶生活污水处理技术领域。所述装置包括预处理池；所述预处理池上设有船舶灰水与船舶黑水混合液的入口；所述预处理池内还设有搅拌器；所述预处理池的出口与移动床生物膜反应器的入口连接；所述移动床生物膜反应器的底部设有进气口；所述移动床生物膜反应器内还设有密度为0.95‑1.05g/cm3的生物悬浮填料；所述移动床生物膜反应器的排水口与氮磷回收池的入口连接；所述氮磷回收池设有海水入口与碱液入口。本发明将生物技术、化学物理技术与PLC控制技术相结合，充分利用各类技术的优势，使船舶生活污水的COD、氮、磷同时满足排放要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种船舶生活污水脱氮除磷的装置及方法，属于船舶生活污水处理技术领域。
背景技术
随着国际贸易的发展，全世界的船舶总量和总吨位都在不断的增加，在船舶营运的过程中，会产生大量的生活污水，其中，含有大量的氮磷，如果直接排放将导致水体富营养化，引发赤潮等自然灾害。
近年来，为加大海洋环境保护力度，国际海事组织(IMO)进一步提高船舶污水排放标准，对船舶排水中的氮磷浓度提出了限制。根据污水来源和水质，船舶生活污水可分为两类，即黑水(粪便和尿液污水)和灰水(如厨房、洗漱、洗衣污水等)。
目前，国内外船舶生活污水的处理技术以生物法为主，其中，应用最为广泛的是膜生物反应器(MBR)技术，MBR可以有效的脱除生活污水中的COD，但是，对氮、磷(尤其是磷)的去除率低且去除效率也低，而且MBR容易出现膜污染的问题，影响其长期运行的稳定性。此外，生物法除磷依靠聚磷菌在厌氧条件下释放磷、好氧条件下过量摄入磷的代谢机理，将污水中的磷储存在含有聚磷菌的污泥中，容易造成磷二次释放的问题，导致出水磷浓度不达标，同时，含磷污泥还需要进行二次处理，因此，仅依靠生物法除磷很难达到船舶生活污水的处理要求。
另外，船舶自身工况的条件具有其特殊性，具体为：空间有限、船身摇摆振动等，因此，需要与船舶条件兼容的处理装置及工艺。
发明内容
本发明通过采用移动床生物膜反应器+海水法耦合工艺处理船舶生活污水，使其具有很好的脱氮除磷效果，解决了上述问题。
本发明提供了一种船舶生活污水脱氮除磷的装置，所述装置包括预处理池；
所述预处理池上设有船舶灰水与船舶黑水混合液的入口；
所述预处理池内还设有搅拌器；
所述预处理池的出口与移动床生物膜反应器的入口连接；
所述移动床生物膜反应器的底部设有进气口；
所述移动床生物膜反应器内还设有密度为0.95-1.05g/cm3的生物悬浮填料；
所述移动床生物膜反应器的排水口与氮磷回收池的入口连接；
所述氮磷回收池设有海水入口与碱液入口。
本发明所述预处理池的作用为通过搅拌器使船舶灰水与船舶黑水混合液在预处理池内进行粉碎及混匀。
本发明所述预处理池的出口优选为通过过滤器Ⅰ与移动床生物膜反应器的入口连接；
所述过滤器Ⅰ内设有格栅与吸油颗粒。
本发明所述移动床生物膜反应器内的底部优选为设有与进气口连接的曝气管道，空气压缩罐与所述移动床生物膜反应器的进气口连接。
本发明所述移动床生物膜反应器的底部优选为设有排渣口，污泥浓缩罐的入口与所述移动床生物膜反应器的排渣口连接，污泥浓缩罐的上清液出口与所述移动床生物膜反应器的入口连接。
本发明海水泵优选为与所述氮磷回收池的海水入口连接。
本发明碱液泵的出口端优选为与所述氮磷回收池的碱液入口连接，所述碱液泵的入口端与碱液罐连接。
本发明所述氮磷回收池内优选为还设有液位计与pH计；
所述氮磷回收池的底部设有旋流分离器，所述旋流分离器的固体物出口与磷肥储存罐连接，所述旋流分离器的上清液出口与氮磷回收池的入口连接。
本发明所述氮磷回收池的排液口优选为与过滤器Ⅱ连接；
所述过滤器Ⅱ内设有活性炭颗粒滤料。
本发明PLC控制系统优选为控制所述装置的动力部件与仪器仪表部件；
所述动力部件包括：搅拌器、空气压缩罐的电磁阀、污泥浓缩罐的电磁阀、海水泵、碱液泵、旋流分离器；
所述仪器仪表部件包括：液位计、pH计。
本发明的另一目的为提供一种利用上述装置脱除船舶生活污水中氮磷的方法，所述方法包括如下步骤：
①向移动床生物膜反应器内加入COD、氨氮、磷酸盐浓度分别为1000-3000mg/L、200-500mg/L、30-60mg/L的模拟船舶生活污水，使生物悬浮填料挂膜；
②PLC控制系统根据预定程序开启预处理池内的搅拌器，使船舶灰水与船舶黑水混匀；
③步骤②混匀后污水进入移动床生物膜反应器，PLC控制系统根据预定程序开启移动床生物膜反应器，采用好氧-厌氧序批式反应方式进行，具体为：先开启空气压缩罐的阀门，曝气30-60min，曝气压力0.1-0.3MPa，使生物悬浮填料上的硝化细菌进行硝化反应，同时聚磷菌过量吸收污水中的磷酸类物质；再关闭空气压缩罐的阀门，静置50-90min，使反硝化细菌进行反硝化脱氮，同时聚磷菌释放体内的磷酸盐至上清液中；
④步骤③反应后污泥进入污泥浓缩罐，步骤③反应后上清液进入氮磷回收池，PLC控制系统根据预定程序开启海水泵与碱液泵，调节pH至8-11，污水中的PO4 3-、NH4 +与海水中的Ca2+、Mg2+进行反应，得到磷肥沉淀，PLC控制系统根据预定程序开启旋流分离器，分离得到的固体进入磷肥储存罐，分离得到的上清液回流至氮磷回收池，PLC控制系统根据预定程序开启氮磷回收池的排液阀，反应后污水经过过滤器Ⅱ进入船舶污水排放管道。
本发明有益效果为：
①本发明将生物技术、化学物理技术与PLC控制技术相结合，充分利用各类技术的优势，使船舶生活污水的COD、氮、磷同时满足排放要求；
②本发明采用移动床生物膜反应器进行生物脱氮释磷，又利用海水中的钙镁进行化学除磷并回收利用磷肥，氮磷去除效率高；
③本发明将污水中磷以磷肥的形式回收，可以有效的避免磷的二次释放问题，除磷效果稳定，同时可产生一定的经济效益，此外，本发明所述的装置及方法可以有效的减少含磷污泥的产量，降低了污泥二次处理的费用；
④本发明采用PLC控制系统实现了船舶生活污水脱氮除磷装置及方法的高效稳定、经济适用及与船舶工况条件配套兼容。
附图说明
本发明附图1幅，
图1为实施例1所述船舶生活污水脱氮除磷装置的结构示意图；
其中，1、预处理池，101、预处理池的船舶灰水与船舶黑水混合液入口，102、预处理池的出口，103、搅拌器，2、过滤器Ⅰ，3、移动床生物膜反应器，301、移动床生物膜反应器的入口，302、移动床生物膜反应器的进气口，303、移动床生物膜反应器的排渣口，304、移动床生物膜反应器的排水口，305、曝气管道，306、生物悬浮填料，4、空气压缩罐，5、污泥浓缩罐，501、污泥浓缩罐的入口，502、污泥浓缩罐的上清液出口，6、氮磷回收池，601、氮磷回收池的入口，602、氮磷回收池的海水入口，603、氮磷回收池的碱液入口，604、氮磷回收池的排液口，7、旋流分离器，701、旋流分离器的上清液出口，702、旋流分离器的固体物出口，8、海水泵，9、碱液泵，901、碱液泵的出口，902、碱液泵的入口，10、碱液罐，11、磷肥储存罐，12、过滤器Ⅱ。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1
一种船舶生活污水脱氮除磷的装置，所述装置包括预处理池1；
所述预处理池1上设有船舶灰水与船舶黑水混合液的入口101；
所述预处理池1内还设有用于粉碎及混匀船舶灰水与船舶黑水混合液的搅拌器103；
所述预处理池1的出口102通过内设格栅与吸油颗粒的过滤器Ⅰ2与移动床生物膜反应器3的入口301连接；
所述移动床生物膜反应器3的底部设有进气口302；
所述移动床生物膜反应器3内的底部设有与进气口302连接的曝气管道305，空气压缩罐4与所述移动床生物膜反应器3的进气口302连接；
所述移动床生物膜反应器3的底部设有排渣口303，污泥浓缩罐5的入口501与所述移动床生物膜反应器3的排渣口303连接，污泥浓缩罐5的上清液出口502与所述移动床生物膜反应器3的入口301连接；
所述移动床生物膜反应器3内还设有密度为1g/cm3的生物悬浮填料；
所述移动床生物膜反应器3的排水口304与氮磷回收池6的入口601连接；
所述氮磷回收池6设有海水入口602与碱液入口603；
海水泵8与所述氮磷回收池6的海水入口602连接；
碱液泵9的出口901端与所述氮磷回收池6的碱液入口603连接，所述碱液泵9的入口902端与碱液罐10连接；
所述氮磷回收池6内还设有液位计与pH计；
所述氮磷回收池6的底部设有旋流分离器7，所述旋流分离器7的固体物出口702与磷肥储存罐11连接，所述旋流分离器7的上清液出口701与氮磷回收池6的入口601连接；
所述氮磷回收池6的排液口604通过内设活性炭颗粒滤料的过滤器Ⅱ12与船舶污水排放管道连接；
PLC控制系统控制所述装置的动力部件与仪器仪表部件；
所述动力部件包括：搅拌器103、空气压缩罐4的电磁阀、污泥浓缩罐5的电磁阀、海水泵8、碱液泵9、旋流分离器7；
所述仪器仪表部件包括：液位计、pH计。
实施例2
一种利用实施例1所述装置脱除船舶生活污水中氮磷的方法，所述方法包括如下步骤：
①向移动床生物膜反应器3内加入COD、氨氮、磷酸盐浓度分别为1000-3000mg/L、200-500mg/L、30-60mg/L的模拟船舶生活污水，使生物悬浮填料306挂膜形成能高效去除COD、氮及磷的生物膜；
②PLC控制系统根据预定程序开启预处理池1内的搅拌器103，使船舶灰水与船舶黑水混匀；
③步骤②混匀后污水进入移动床生物膜反应器3，PLC控制系统根据预定程序开启移动床生物膜反应器3，采用好氧-厌氧序批式反应方式进行，具体为：先开启空气压缩罐4的阀门，曝气45min，曝气压力0.1-0.2MPa，使生物悬浮填料306上的硝化细菌进行硝化反应，同时聚磷菌过量吸收污水中的磷酸类物质；再关闭空气压缩罐4的阀门，静置70min，使反硝化细菌进行反硝化脱氮，同时聚磷菌释放体内的磷酸盐至上清液中；
④步骤③反应后污泥进入污泥浓缩罐5，步骤③反应后上清液进入氮磷回收池6，PLC控制系统根据预定程序开启海水泵8与碱液泵9，调节pH至9.5，污水中的PO4 3-、NH4 +与海水中的Ca2+、Mg2+进行反应，得到磷肥沉淀，PLC控制系统根据预定程序开启旋流分离器7，分离得到的固体进入磷肥储存罐11，分离得到的上清液回流至氮磷回收池6，PLC控制系统根据预定程序开启氮磷回收池6的排液阀，反应后污水经过过滤器Ⅱ12进入船舶污水排放管道。
上述方法可将污水中的COD由1200mg/L降至50mg/L以下，出水总磷小于1.0mg/L、总氮小于20mg/L，满足公约的排放要求。另外，根据多次运行数据可知，平均每处理1m3船舶生活污水可获得磷肥0.6kg。
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 (10)
1.一种船舶生活污水脱氮除磷的装置，其特征在于：所述装置包括预处理池；
所述预处理池上设有船舶灰水与船舶黑水混合液的入口；
所述预处理池内还设有搅拌器；
所述预处理池的出口与移动床生物膜反应器的入口连接；
所述移动床生物膜反应器的底部设有进气口；
所述移动床生物膜反应器内还设有密度为0.95-1.05g/cm3的生物悬浮填料；
所述移动床生物膜反应器的排水口与氮磷回收池的入口连接；
所述氮磷回收池设有海水入口与碱液入口。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述预处理池的出口通过过滤器Ⅰ与移动床生物膜反应器的入口连接；
所述过滤器Ⅰ内设有格栅与吸油颗粒。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述移动床生物膜反应器内的底部设有与进气口连接的曝气管道，空气压缩罐与所述移动床生物膜反应器的进气口连接。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述移动床生物膜反应器的底部设有排渣口，污泥浓缩罐的入口与所述移动床生物膜反应器的排渣口连接，污泥浓缩罐的上清液出口与所述移动床生物膜反应器的入口连接。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：海水泵与所述氮磷回收池的海水入口连接。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：碱液泵的出口端与所述氮磷回收池的碱液入口连接，所述碱液泵的入口端与碱液罐连接。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述氮磷回收池内还设有液位计与pH计；
所述氮磷回收池的底部设有旋流分离器，所述旋流分离器的固体物出口与磷肥储存罐连接，所述旋流分离器的上清液出口与氮磷回收池的入口连接。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述氮磷回收池的排液口与过滤器Ⅱ连接；
所述过滤器Ⅱ内设有活性炭颗粒滤料。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：PLC控制系统控制所述装置的动力部件与仪器仪表部件；
所述动力部件包括：搅拌器、空气压缩罐的电磁阀、污泥浓缩罐的电磁阀、海水泵、碱液泵、旋流分离器；
所述仪器仪表部件包括：液位计、pH计。
10.一种利用权利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述装置脱除船舶生活污水中氮磷的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
①向移动床生物膜反应器内加入COD、氨氮、磷酸盐浓度分别为1000-3000mg/L、200-500mg/L、30-60mg/L的模拟船舶生活污水，使生物悬浮填料挂膜；
②PLC控制系统根据预定程序开启预处理池内的搅拌器，使船舶灰水与船舶黑水混匀；
③步骤②混匀后污水进入移动床生物膜反应器，PLC控制系统根据预定程序开启移动床生物膜反应器，采用好氧-厌氧序批式反应方式进行，具体为：先开启空气压缩罐的阀门，曝气30-60min，曝气压力0.1-0.3MPa，使生物悬浮填料上的硝化细菌进行硝化反应，同时聚磷菌过量吸收污水中的磷酸类物质；再关闭空气压缩罐的阀门，静置50-90min，使反硝化细菌进行反硝化脱氮，同时聚磷菌释放体内的磷酸盐至上清液中；
④步骤③反应后污泥进入污泥浓缩罐，步骤③反应后上清液进入氮磷回收池，PLC控制系统根据预定程序开启海水泵与碱液泵，调节pH至8-11，污水中的PO4 3-、NH4 +与海水中的Ca2 +、Mg2+进行反应，得到磷肥沉淀，PLC控制系统根据预定程序开启旋流分离器，分离得到的固体进入磷肥储存罐，分离得到的上清液回流至氮磷回收池，PLC控制系统根据预定程序开启氮磷回收池的排液阀，反应后污水经过过滤器Ⅱ进入船舶污水排放管道。
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