CN110255831A - 一种新型船用生活污水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型船用生活污水处理装置，包括依次连通的调节池、缺氧池、好氧MBR池，所述调节池、好氧MBR池的进气口均与曝气系统相连，所述缺氧池的加药口与化学加药絮凝除磷系统相连，所述好氧MBR池的加药口与pH自动调节系统相连，在所述好氧MBR池内设置有浸没式平板膜组件，所述好氧MBR池的膜清洗口与膜组件在线清洗系统相连，所述曝气系统、化学加药絮凝除磷系统、pH自动调节系统、膜组件在线清洗系统均与电气控制系统相连。本发明的装置占地面积小，可靠性高，系统排泥量少，能源消耗量低，安装操作维护方便。
Description
技术领域
本发明属于船舶防污染设备和水处理技术领域，尤其涉及一种新型的船用生活污水处理装置，适用于船舶上产生的生活污水和灰水的处理，处理后的水可直接排放至船舷外，极大程度地缓解船舶污水对水体环境的不良影响。
背景技术
按照国际海事组织（简称IMO）的定义，船舶生活污水是指任何形式的厕所和小便池的排出物和其它废弃物；医务室（药房、病房等）洗手池、洗澡盆和上述处所排水孔的排出物；装有活动物处所的排出物；或混有上述定义排出物的其它废水。“灰水”是指排出的洗涤水、厨房水槽水、淋浴水、洗衣水、洗澡水以及洗脸水等。船用生活污水处理技术是为了防止由船舶和海洋平台产生的生活污水对航行水域造成污染而设置的防污染设备，对保护海洋环境和维持海洋生态平衡至关重要。
据2016年1月1日起实施的IMO MEPC.227（64）决议，船用生活污水的排放标准在MEPC.159(55)决议基础上，一方面针对各污染物指标增加了稀释补偿系数，另一方面对航行于特殊海域的客船新增了总氮及总磷的排放指标要求。另外，我国于2018年颁布的GB3552-2018《船舶水污染排放控制标准》在国际公约的基础上，对在中国内河水域航行的客运船提出了更高的排放控制指标，其中污染物指标五日化学需氧量、悬浮物、化学需氧量、总氮、总磷均高于国际标准的要求，另增加了氨氮的控制指标。无论国际还是国内，人们对水环境的保护意识日渐提升，从而对船舶生活污水的排放控制的要求也日益提高。随着防污染法规的发展以及“绿色船舶”的发展要求，对船舶上灰水处理的呼声也越来越高。
我国现有的船舶生活污水处理技术存在一些问题，例如对船舶灰水处理效能较低，难以实现高效去除氮磷等污染物的处理要求，现有的船舶生活污水处理装置体积大，耐冲击负荷能力差，处理效果不稳定，配套件寿命短，操作维修不方便。目前为止，国内尚没有通过中国船级社认可的满足GB3552针对内河客船排放要求的船用生活污水处理系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种高效可靠的船用生活污水处理装置，不仅可以处理船舶生活污水和灰水，而且具有脱氮除磷功能，出水指标满足国际海事组织MEPC.227（64）决议和GB3552-2018《船舶水污染物排放控制标准》的要求。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种新型船用生活污水处理装置，包括依次连通的调节池、缺氧池、好氧MBR池，其特征在于：所述调节池、好氧MBR池的进气口均与曝气系统相连，所述缺氧池的加药口与化学加药絮凝除磷系统相连，所述好氧MBR池的加药口与pH自动调节系统相连，在所述好氧MBR池内设置有浸没式平板膜组件，所述好氧MBR池的膜清洗口与膜组件在线清洗系统相连，所述曝气系统、化学加药絮凝除磷系统、pH自动调节系统、膜组件在线清洗系统均与电气控制系统相连。
本发明的装置采用A/O-MBR技术，通过生物处理和化学絮凝实现污水中有机物和氮磷的去除，并通过膜分离技术截留耐热大肠杆菌和悬浮物，能同时处理船舶产生的生活污水和灰水，使出水指标满足最新法规要求。
进一步的，所述曝气系统包括旋涡气泵、曝气管路、阀附件和曝气装置，所述旋涡气泵的出风口通过曝气管路与设置于池内的曝气装置相连，在所述曝气管路上设有阀附件。
上述结构中，曝气装置有两台，一台设置于调节池内，另一台设置于好氧MBR池内。这就导致曝气系统为调节池和好氧MBR池提供气源，曝气通入调节池内起到均质搅拌的作用，而通入好氧MBR池的曝气为好氧生物反应供氧，同时曝气装置的曝气孔朝向浸没式平板膜组件的表面布置，以便于冲刷膜表面。
进一步的，在所述调节池内设置有格栅和曝气装置，所述格栅朝向调节池内的液体流动方向布置。
这样，格栅可有效截留直径大于3mm的固体颗粒物，并使污水均量、均质地进入到后续处理工序。总之，调节池可有效调节进入装置的生活污水和灰水，并有效阻隔大颗粒固体污染物，以保证进入缺氧池的污水均质均量。
曝气系统采用两台旋涡气泵，两台风机一备一用，以保证船舶航行中一台风机出现故障的情况下，系统仍可以正常运行。
进一步的，所述化学加药絮凝除磷系统包括带絮凝剂药液的第一加药桶、第一加药泵和第一加药管路，所述第一加药桶通过第一加药管路与缺氧池的加药口相连通，所述第一加药管路上设置有第一加药泵；在所述缺氧池外设置有搅拌泵，搅拌泵通过水力循环的方式保证化学反应的充分进行，所述搅拌泵的一端经管路与缺氧池的出口相连通，另一端经管路与缺氧池的进口相连通。
缺氧池是生物缺氧和化学絮凝除磷的反应区，缺氧池内设置有挡板，以保证污水在池内有效的停留时间，同时设置水力搅拌，保证絮凝药剂和污水的充分反应，并有效防止污泥沉淀和浮泥的产生。在提升泵运行期间，第一加药泵断续运行，为缺氧池的化学絮凝除磷提供定量絮凝剂药液，该药液与污水中的磷充分反应生成沉淀物，沉淀物通过膜截留，定期通过排泥的方式排出系统，以实现污水除磷的目的。
进一步的，所述pH自动调节系统包括pH在线监测装置、第二加药桶、第二加药泵和第二加药管路，所述第二加药桶通过第二加药管路与好氧MBR池的加药口相连通，所述第二加药管路上设置有第二加药泵。
上述结构，通过对好氧MBR池溶液的pH值实时监测，并将监测值与设定值进行对比，控制第二加药泵的启停，以投加碱液的方式来调整好氧MBR池中的pH，使其pH值控制在6.7～7.2之间。
进一步的，所述膜组件在线清洗系统包括药液桶、漏斗、第三加药管路和阀附件，所述漏斗设置于膜清洗口，所述药液桶的出口朝向漏斗设置，所述膜清洗口通过第三加药管路连接浸没式平板膜组件的进水口，浸没式平板膜组件的出水口连接排水管路，所述排水管路连接排放水出口。
在系统运行期间，每3个月一次定期进行维护性清洗，通过自流方式实现药液对膜组件中膜片的浸泡、清洗。好氧MBR池内设的浸没式平板膜组件采用鱼刺型穿孔管曝气。膜组件的出水通过自吸泵从膜腔内部抽取，能有效截留悬浮物及大肠杆菌，同时防止活性污泥的流失，排水管路设流量计和压差表。自吸泵采用运行8分钟，停2分钟的运行模式。系统能在污泥浓度8000～15000mg/L的状态下稳定运行，处理效能高，排泥量少。
进一步的，在所述调节池、缺氧池、好氧MBR池内设有至少一个浮子开关。
进一步的，所述调节池具有带闸阀19的灰水进口和带闸阀20的黑水进口；所述调节池、缺氧池、好氧MBR池的顶部均与透气口相连通；在所述好氧MBR池的上部设有溢流口。
进一步的，所述好氧MBR池的底部通过污泥回流管路连接缺氧池的底部，所述污泥回流管路上设有污泥回流泵，所述缺氧池的底部连接有与污泥回流泵相连的排泥管路，所述排泥管路与排泥口连通，所述污泥回流泵还与冲洗口连接。
好氧MBR池另设有污泥回流泵，将活性污泥混合液回流至缺氧池进行反硝化反应，同时兼作排泥泵。
进一步的，所述调节池的底部通过提升管路与缺氧池的底部相连通，所述提升管路上设有提升泵。
本发明的优点是能够同时处理船舶产生的生活污水和灰水，可有效去除污水中的有机物、氮、磷、大肠杆菌及悬浮物等污染物，使得出水指标满足最新国际和国内法规要求，对水环境的保护起到积极作用。同时，本发明的装置占地面积小，可靠性高，系统排泥量少，能源消耗量低，安装操作维护方便。
附图说明
图1为本发明的系统流程示意图。
图中：1. 第一闸阀，2.第一球阀，3.第二球阀，4.第二闸阀，5.第三闸阀，6.第四闸阀，7.第五闸阀，8.第六闸阀，9.第一截止阀，10.第三球阀，11.第七闸阀，12.三通阀,13.第二截止阀，14.第三截止阀，15.第四截止阀，16.第一截止止回阀，17.第二截止止回阀，18.止回阀，19.第八闸阀，20.第九闸阀，21. 浸没式平板膜组件，22.第一曝气装置，23.第二曝气装置，24.压力表，25.第一加药桶，26.第二加药桶，27.流量计，28.出水取样考克，29.真空压力表，30.活性污泥取样考克，31.pH电极，32.调节池超高位浮球开关，33.调节池高位浮球开关，34.调节池低位浮球开关，35.缺氧池低位浮球开关，36.好氧MBR池超高位浮球开关，37.好氧MBR池高位浮球开关，38. 好氧MBR池低位浮球开关，39.好氧MBR池超低位浮球开关，40.第四球阀；A.调节池，B.缺氧池，C.好氧MBR池，D.提升泵，E. 污泥回流泵，F.搅拌泵，G.自吸泵，H.电控箱，I.第一加药泵， J. 第二加药泵，K.第一旋涡气泵，L.第二旋涡气泵。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种新型船用生活污水处理装置，如图1所示,包括依次连通的调节池A、缺氧池B、好氧MBR池C，其中调节池A、好氧MBR池C的进气口均与曝气系统相连，缺氧池B的加药口与化学加药絮凝除磷系统相连，好氧MBR池C的加药口与pH自动调节系统相连，在好氧MBR池C内设置有浸没式平板膜组件21，好氧MBR池C的膜清洗口与膜组件在线清洗系统相连，曝气系统、化学加药絮凝除磷系统、pH自动调节系统、膜组件在线清洗系统均与电气控制系统（即电控箱H）相连。好氧MBR池C的下部设有活性污泥取样考克30。
另外，曝气系统包括第一旋涡气泵K、第二旋涡气泵L、曝气管路、阀附件和第一曝气装置22以及第二曝气装置23，两个曝气装置均采用曝气用扩散器，第一旋涡气泵K连接至三通阀12的进口一，第二旋涡气泵L连接至三通阀12的进口二，三通阀12的出口经带压力表24（压力表购自江苏远望仪器有限公司）的曝气管路连接止回阀18的入口，止回阀18的出口处经曝气支管分别连接第一曝气装置22和第二曝气装置23，连接第一曝气装置22的曝气支管上设有第二截止阀13，连接第二曝气装置23的曝气支管上设有第三截止阀14，第一曝气装置22设置于调节池A内，第二曝气装置23设置于好氧MBR池C内。
化学加药絮凝除磷系统包括装有絮凝剂药液的第一加药桶25、第一加药泵I、阀附件和第一加药管路，第一加药桶25通过第一加药管路与缺氧池B的加药口相连通，第一加药管路上设置有第一加药泵I和阀附件。
pH自动调节系统包括pH在线监测装置、第二加药桶26、第二加药泵J、阀附件和第二加药管路，第二加药桶26通过第二加药管路与好氧MBR池C的加药口相连通，第二加药管路上设置有第二加药泵J和阀附件。pH在线监测装置采用pH电极31（型号为MIK-PH6020-DSLC型，购自杭州米科传感技术有限公司），该pH计与电气控制系统相连，pH电极31放置于好氧MBR池C内。
膜组件在线清洗系统包括药液桶、漏斗、第三加药管路和阀附件，漏斗设置于膜清洗口，药液桶的出口朝向漏斗设置，膜清洗口通过第三加药管路连接浸没式平板膜组件21的进水口，第三加药管路上设置有第四截止阀15，浸没式平板膜组件21的出水口连接排水管路，排水管路连接排放水出口，排水管路上设有第二截止止回阀17、流量计27（流量计购自余姚市科创流量仪表有限公司）、出水取样考克28、自吸泵G、第一截止止回阀16、真空压力表29（真空压力表购红旗仪表有限公司）。
另外，调节池A的顶部具有带第八闸阀19的灰水进口和带第九闸阀20的黑水进口；调节池A、缺氧池B、好氧MBR池C的顶部均通过管路连通透气口；在好氧MBR池C的上部设有溢流口。调节池A的底部设有带第四闸阀6的第一泄放口，缺氧池B的底部设有带第五闸阀7的第二泄放口，好氧MBR池C的底部设有带第六闸阀8的第三泄放口。在调节池A内设置有两套不锈钢格栅，格栅朝向调节池A内的液体流动方向布置。缺氧池B外设置有搅拌泵F，搅拌泵F通过水力循环的方式保证化学反应的充分进行，搅拌泵F的一端经带第三球阀10的管路与缺氧池B的出口相连通，另一端经带第七闸阀11的管路与缺氧池B的进口相连通。在调节池A内由上至下依次设有三个浮子开关32、33、34，在缺氧池B内设有一个浮子开关35，好氧MBR池C内由上至下依次设有四个浮子开关36、37、38、39。
好氧MBR池C的底部通过污泥回流管路连接缺氧池B的底部，污泥回流管路上依次设有第三闸阀5、污泥回流泵E和第二球阀3，缺氧池B的底部还连接有与污泥回流泵E相连的排泥管路，排泥管路与排泥口连通，排泥管路上设有第二闸阀4，污泥回流泵E还与带第一截止阀9的海（淡）水冲洗口连接。调节池A的底部通过提升管路与缺氧池B的底部相连通，提升管路上依次设有第一闸阀1、提升泵D和第一球阀2。排泥口处的管路上设有第四球阀40。
正常运行状态下，第二闸阀4、第三闸阀6、第五闸阀7、第六闸阀8、第一截止阀9、第四截止阀15常闭，其他阀件常开。旋涡气泵（第一涡旋气泵K或第二涡旋气泵L，一用一备）、搅拌泵F及污泥回流泵E一直处于运行状态。旋涡气泵为调节池A均匀水质和好氧MBR池C生物好氧处理及膜片表面冲刷提供气源。搅拌泵F用于缺氧池B水力搅拌，保证化学絮凝药剂与污水中的磷充分反应。污泥回流泵E为缺氧池B生物反硝化反应提供硝化液。
该装置的运行包括如下步骤：
S1、通过黑水进口和灰水进口向调节池A内注入黑水和灰水，通过调节池内设的浮子开关控制，当调节池A的液位至高位浮球开关33时，提升泵D启动，通过操作提升泵出口第一球阀2实现定量将污水由调节池A泵至缺氧池B；当调节池A的液位降至低位浮球开关34时，提升泵D停止。
S2、污水进入缺氧池B后，通过其内设置的挡板在缺氧池B内停留（挡板可以保证污水在缺氧池B内的停留时间）；在提升泵D运行期间，第一加药泵I运行，通过控制加药泵I的运行时间向缺氧池B定量地提供化学絮凝药剂，化学絮凝剂药与污水中磷反应形成沉淀物，沉淀后的上清溶液通过溢流方式进入好氧MBR池C。
S3、溶液进入好氧MBR池C后，通过浸没式平板膜组件21进行过滤，同时通过好氧MBR池C内设的浮子开关控制，当池内液位达高位浮球开关37时，自吸泵G启动，按运行8分钟、停2分钟的模式运行，从膜组件的膜腔中抽取净化过的水，排放至舷外；当液位低于低位浮球开关38时，自吸泵G停止。
S4、整个装置工作过程中，污泥回流泵E运行，将好氧MBR池C底部的活性污泥混合液泵入缺氧池B中，为缺氧池B中生物反硝化反应提供硝化液。
步骤S1中，调节池A内设格栅，并通过向调节池A通入曝气，使得调节池A可有效调节进入装置的污水，并有效阻隔大颗粒固体污染物，以保证进入缺氧池B的污水均质均量。
步骤S2中，缺氧池B外装有搅拌泵F，搅拌泵F一端从缺氧池B吸水，另一端向缺氧池B放水，形成水力循环，使得缺氧池B内的化学絮凝药剂与污水充分接触后反应。
步骤S3中，第二加药泵J由pH自动调节系统控制，向好氧MBR池C内泵入碱液来维持池内的pH值（在6.7～7.2之间），以保证生物硝化和反硝化反应的正常进行。具体方法为：pH在线监测装置实时监测好氧MBR池C内溶液的pH值并将监测值传送至电气控制系统，电气控制系统将接收的监测值与设定值进行对比，然后根据对比结果控制第二加药泵J的启停，当监测值小于设定值时，电气控制系统控制第二加药泵J工作向好氧MBR池C泵入碱液，否则第二加药泵J不工作。
步骤S3中，向好氧MBR池C通入曝气为好氧生物反应供氧，同时第二曝气装置的曝气孔朝向浸没式平板膜组件21的表面布置，以便于冲刷其膜表面。
步骤S4中，当需要对设备进行开箱维护清洗时，打开第一截止阀9，从船上压力水柜过来的海（淡）水进入各箱体以及管路，进行冲洗，以去除其上粘附的污泥，然后从分别打开各箱体的第四闸阀6、第五闸阀7、第六闸阀8从泄放口排出。
另外，当缺氧池B内的污泥较多时需进行排泥操作。排泥操作时，首先关闭两台旋涡气泵、自吸泵G、搅拌泵F、提升泵D和污泥回流泵E；静止沉淀半小时后，再关闭第二球阀3和第三闸阀5，打开第二闸阀4和污泥回流泵E（污泥回流泵E作为排泥泵使用），进行排泥操作，将缺氧池B内的污泥经排泥口排出；最后，当缺氧池B内的污泥液位至低位浮子开关位置35时，污泥回流泵E自动停止，完成排泥操作。
膜组件在线清洗系统一般每隔3个月启动，清洗一次浸没式平板膜组件21。膜组件在线清洗操作时，先将整个装置关闭，关闭第一截止止回阀16，再打开第四截止阀15，然后将配置好的清洗药剂通过膜清洗口注入浸没式平板膜组件21的膜腔内部，浸泡2～5小时后，关闭第四截止阀15，打开第一截止止回阀16，整个装置可恢复正常运行。
本发明采用生化、物化处理技术和膜分离技术，能够处理船舶上产生的生活污水水和灰水，适用于各类客船、货船以及海洋平台。经装置处理后的排放水满足国际海事组织MEPC.227（64）决议和GB3552-2018《船舶水污染物排放控制标准》要求，可直接排放。本发明的装置结构紧凑、占地面积小、自动化程度高、处理效率高、稳定性好、故障率低、操作维护方便。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种新型船用生活污水处理装置，包括依次连通的调节池、缺氧池、好氧MBR池，其特征在于：所述调节池、好氧MBR池的进气口均与曝气系统相连，所述缺氧池的加药口与化学加药絮凝除磷系统相连，所述好氧MBR池的加药口与pH自动调节系统相连，在所述好氧MBR池内设置有浸没式平板膜组件，所述好氧MBR池的膜清洗口与膜组件在线清洗系统相连，所述曝气系统、化学加药絮凝除磷系统、pH自动调节系统、膜组件在线清洗系统均与电气控制系统相连。
2.根据权利要求1所述一种新型船用生活污水处理装置，其特征在于：所述曝气系统包括旋涡气泵、曝气管路、阀附件和曝气装置，所述旋涡气泵的出风口通过曝气管路与设置于池内的曝气装置相连，在所述曝气管路上设有阀附件。
3.根据权利要求2所述一种新型船用生活污水处理装置，其特征在于：在所述调节池内设置有格栅和曝气装置，所述格栅朝向调节池内的液体流动方向布置。
4.根据权利要求1所述一种新型船用生活污水处理装置，其特征在于：所述化学加药絮凝除磷系统包括带絮凝剂药液的第一加药桶、第一加药泵和第一加药管路，所述第一加药桶通过第一加药管路与缺氧池的加药口相连通，所述第一加药管路上设置有第一加药泵；在所述缺氧池外设置有搅拌泵，所述搅拌泵的一端经管路与缺氧池的出口相连通，另一端经管路与缺氧池的进口相连通。
5.根据权利要求1所述一种新型船用生活污水处理装置，其特征在于：所述pH自动调节系统包括pH在线监测装置、第二加药桶、第二加药泵和第二加药管路，所述第二加药桶通过第二加药管路与好氧MBR池的加药口相连通，所述第二加药管路上设置有第二加药泵。
6.根据权利要求1所述一种新型船用生活污水处理装置，其特征在于：所述膜组件在线清洗系统包括药液桶、漏斗、第三加药管路和阀附件，所述漏斗设置于膜清洗口，所述药液桶的出口朝向漏斗设置，所述膜清洗口通过第三加药管路连接浸没式平板膜组件的进水口，浸没式平板膜组件的出水口连接排水管路，所述排水管路连接排放水出口。
7.根据权利要求1所述一种新型船用生活污水处理装置，其特征在于：在所述调节池、缺氧池、好氧MBR池内设有至少一个浮子开关。
8.根据权利要求1所述一种新型船用生活污水处理装置，其特征在于：所述调节池具有灰水进口和黑水进口；所述调节池、缺氧池、好氧MBR池的顶部均与透气口相连通；在所述好氧MBR池的上部设有溢流口。
9.根据权利要求1所述一种新型船用生活污水处理装置，其特征在于：所述好氧MBR池的底部通过污泥回流管路连接缺氧池的底部，所述污泥回流管路上设有污泥回流泵，所述缺氧池的底部连接有与污泥回流泵相连的排泥管路，所述排泥管路与排泥口连通，所述污泥回流泵还与冲洗口连接。
10.根据权利要求1所述一种新型船用生活污水处理装置，其特征在于：所述调节池的底部通过提升管路与缺氧池的底部相连通，所述提升管路上设有提升泵。
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