CN111285563B - 一种船舶生活污水处理装置及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种船舶生活污水处理装置及其处理方法，其采用了能够漂浮移动的反应体，且具有生活污水循环支路和反应体循环支路，在反应体循环支路中还设置有反应体清洗设备，利用反应体具有的很大的比表面积，从而能够使得反应柜的容积负荷更高，节省生活污水处理装置的体积；通过生活污水的循环量及循环速度以及反应体的循环量及循环速度的调节，来控制反应柜中的生活污水的反应速度和处理速度，以达到更高的处理效率和反应效率。同时，针对反应膜容易产生污泥，反应体清洗设备采用频率和强度可调的超声波在不伤害反应膜的情况下对反应体进行清洗，以去除反应体上附着的污泥，保证反应高效率的进行。

Description

一种船舶生活污水处理装置及处理方法

技术领域

本发明涉及生活污水处理领域，尤其涉及一种船舶上的生活污水的处理装置及其处理方法。

背景技术

目前在海上平台的油田开发以及船舶的航行和运营中，船上所搭载的船员洗浴、厨房及其他日常活动会产生生活污水，而以前这些生活污水是直接排放到海洋中。但是随着海上船舶的排放要求越来越高，对船舶上产生的生活污水的排放要求也越来越高，尤其生活污水中含有有害细菌、氮、磷等，这些对水质会造成严重的污染，因而对于所排放的生活污水中的有害细菌（主要是大肠杆菌）、COD（化学需氧量）、BOD（生化需氧量）等指标的要求越来越严格。

目前对于海上平台及船舶生活污水的处理主要是两大技术：膜生物分离技术（MBR）和电解法。电解法是将生活污水与海水先进行混合，在电极板的作用下产生具有杀菌作用的次氯酸根离子，破坏微生物细胞结构，消灭生活污水中的大肠杆菌等细菌，同时污水中的有机化合物在电解所产生的高氧化作用下氧化分解，在设备稳定运行的情况下，出口COD浓度可以降到300mg/L以下。而膜生物分离技术（MBR）是一种将生物反应技术和膜分离技术相结合的工艺，污水中的污染物首先在生物反应器中进行富氧生物降解，同时生物反应器内的混合液在膜两侧压力差的作用下，水和小于膜孔径的小分子溶质透过膜，从而达到净化处理的目的，在设备稳定正常运行的情况下，出水中的COD浓度可以降到30mg/L以下。

但是，MBR装置在实际运行使用过程中，由于海上恶劣的工作环境，微生物的活性极不稳定，MBR装置无法长期稳定地运行，造成生活污水的处理效果不理想，出水不达标。并且，MBR法会产生大量的污泥，需要定期人工清理，操作和维护工作量很大。而电解法不需要进行微生物及微生物膜的培养，也不产生污泥，电解法设备的稳定性好，不受海上恶劣工作条件的影响，维护工作量小，但是电解法设备的体积较大，且该电解法的出口COD指标无法满足环保的要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种船舶生活污水处理装置，该处理装置包括反应柜、生活污水循环支路和反应体循环支路，反应柜设置有生活污水进口和出水口，在生活污水进口设置有生活污水进口阀，在出水口设置有出水阀，生活污水经由生活污水进口进入反应柜，经过处理后净化的水从出水口流出反应柜；生活污水循环支路包括依次相连的生活污水循环支路进口阀、生活污水循环泵和生活污水循环支路出口阀，生活污水循环支路的进口连接到反应柜的出水口，生活污水循环支路的出口连接到反应柜的生活污水进口端；反应体循环支路的进口连接到反应柜的出水口，反应体循环支路的出口连接到反应柜的生活污水进口端，反应体循环支路包括依次相连的反应体清洗进口阀、超声波反应体清洗器、反应体冲洗器、反应体清洗出口阀、反应体循环泵；还包括设置在反应柜的出水口处的出水口滤网，该出水口滤网在出水流动方向上设置在反应体循环支路的进口的下游以及生活污水循环支路的进口的上游；在反应柜中设置有能够漂浮移动的反应体，所述反应体上设置有反应膜。其中，所述生活污水循环泵和所述反应体循环泵是可调流量泵

进一步地，所述反应体循环支路还包括反应体冲洗旁路，反应体冲洗旁路的进口连接到反应体循环支路进口与反应体清洗进口阀之间，反应体冲洗旁路的出口连接到反应体清洗出口阀与反应体循环泵之间，在反应体冲洗旁路上设置有反应体冲洗旁路阀。

进一步地，反应体为中空的柱形，该柱形的横切面的圆直径大于柱形的高度，所述反应膜设置在该反应体的中空部位。

进一步地，反应体的中空部位还设置有两根相交的肋条，以提高反应体的结构强度。

进一步地，反应体的密度设置为0.96-1.05g/cm³，反应体的柱形的横切面的圆直径为0.5cm-3.4cm。

进一步地，反应柜中的反应体的体积填充率为20%--65%。

进一步地，在反应柜的生活污水进口还设置有生活污水滤网，该生活污水滤网设置在生活污水进口阀的上游。

进一步地，反应柜还设置有曝气风机和曝气管，所述曝气管布置在反应柜中位于底部位置，在反应柜的顶盖上设置有排气口。

进一步地，在反应柜中还设置有横向设置的隔板，隔板垂直于生活污水进口与出水口的连线。

进一步地，所述隔板的数量为3、4或5个，其分别固定在反应柜的底板和顶盖上且相互间隔地设置。

本发明还提出一种船舶生活污水的处理方法，其利用本发明的船舶生活污水的处理装置，该处理方法包括如下步骤：

步骤1：打开生活污水进口阀，关闭出水阀、生活污水循环支路，将生活污水注入反应柜中，进水至淹没出水口后关闭生活污水进口阀；在反应柜中添加入反应体，同时打开反应体循环支路，打开反应体冲洗旁路阀，关闭反应体清洗进口阀和反应体清洗出口阀，使反应体在反应柜中不断循环，在微生物的作用下在反应体上生成反应膜。

步骤2：打开生活污水循环支路、曝气风机，使反应柜中的生活污水不断循环。

步骤3：当污泥布满反应体的中空部位时，关闭反应体冲洗旁路阀，打开反应体清洗进口阀和反应体清洗出口阀，使用超声波反应体清洗器、反应体冲洗器去除反应体上的污泥。

步骤4：当反应柜中的生活污水达到排放标准后，打开出水阀将反应柜中的水排出。

实施本发明，具有如下有益效果：使用本发明的船舶生活污水处理装置，其采用了能够漂浮移动的反应体，相比于膜生物分离技术（MBR），反应体具有很大的比表面积，从而能够使得反应柜的容积负荷更高，节省生活污水处理装置的体积。该处理装置还设置有生活污水循环支路和反应体循环支路，其能够使反应柜中的生活污水反复循环流动，使反应体与生活污水充分接触，充分利用反应体的比表面积的优点，并且能够通过生活污水的循环量以及反应体的循环量的调节，来控制反应柜中的生活污水的反应速度和处理速度，能够针对不同的成分的生活污水，采用不同的循环速度和反应速度，以达到更高的处理效率和反应效率。同时，针对反应膜容易产生污泥，而该污泥会遮断反应膜与生活污水的充分接触而影响反应的进行，本发明的处理装置还设置有超声波反应体清洗器、反应体冲洗器，超声波反应体清洗器采用频率和强度可调的超声波在不伤害反应膜的情况下对反应体进行清洗，以去除反应体上附着的污泥。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本发明的船舶生活污水处理装置的结构图。

图2是本发明的反应体的结构图。

其中：1. 反应柜；2. 生活污水循环泵；3. 反应体循环泵；4. 曝气风机；5. 曝气管；6. 隔板；7. 反应体；8. 出水口滤网；9. 生活污水滤网；10. 超声波反应体清洗器；11.反应体冲洗器； 12. 生活污水进口阀； 13. 出水阀； 14. 生活污水循环支路进口阀； 15.生活污水循环支路出口阀； 16. 反应体冲洗旁路阀； 17. 反应体清洗进口阀；18. 反应体清洗出口阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提出一种船舶生活污水处理装置，如图1所示，该处理装置包括反应柜1、生活污水循环支路和反应体循环支路，反应柜1设置有生活污水进口和出水口，在生活污水进口设置有生活污水进口阀12，在出水口设置有出水阀13，通过生活污水进口阀12能够控制生活污水进入反应柜1的进水速度和进水量，通过出水阀13能够将反应柜1中经过反应后的满足排放要求的处理后的水排出。

为了对生活污水中的污染物，特别是氮进行脱除，在反应柜1中设置有能够漂浮移动的反应体7。如图2所示，反应体7为中空的柱形，该柱形的横切面的圆直径大于柱形的高度，也即反应体7从外形上看是一个短柱体。反应体7的中空部位还设置有两根相交的肋条，以提高反应体的结构强度。在所述反应体7上设置有反应膜，反应膜设置在该反应体7的中空部位，具体地，反应膜布置在肋条与柱体的内壁形成的空隙中。

为了能够使反应体7在反应柜1中的生活污水中均匀且自由地漂浮移动，该反应体7的密度应该与生活污水的密度大致相等，优选地，反应体的密度设置为0.96-1.05g/cm³，反应体的柱形的横切面的圆直径为0.5cm-3.4cm。该反应体7的反应膜是由微生物作用在生活污水的环境下生成，由于该反应体7的结构，使得其具有较大的比表面积，因而反应体7上的反应膜能够与生活污水充分的接触并产生硝化反应和反硝化反应，从而能够较大的提高处理效果和处理效率。而针对不同成分及浓度的生活污水，通过调整反应柜1中的反应体7的体积浓度，在此常用一个指标为体积填充率，也即反应体7的总体积与反应柜1的内容积的比值；也即能够针对不同的生活污水的情况，通过调整反应体7的体积填充率，达到相应地的反应速度和效率，在此，反应柜中的反应体的体积填充率设定为20%--65%。

生活污水循环支路包括依次相连的生活污水循环支路进口阀14、生活污水循环泵2和生活污水循环支路出口阀15，该生活污水循环支路的进口连接到反应柜1的出水口，具体地，该生活污水循环支路的进口连接到出水阀13的上游；生活污水循环支路的出口连接到反应柜1的生活污水进口端，优选地，连接到反应柜1的位于生活污水进口侧的顶盖上。该生活污水循环支路用以将反应柜1中的生活污水从出水口处通过生活污水循环泵2泵送至反应柜1的进口端侧，使得生活污水在反应柜1中在进口端和出水端不断地循环。

反应体循环支路的进口连接到反应柜1的出水口，反应体循环支路的出口连接到反应柜1的生活污水进口端，反应体循环支路包括依次相连的反应体清洗进口阀17、超声波反应体清洗器10、反应体冲洗器11、反应体清洗出口阀18、反应体循环泵3。超声波反应体清洗器10是采用超声波对反应体7上附着的污泥进行清洗去除，而超声波的频率和强度可调，针对反应体7上附着的污泥的状况进行相应地调整。而对于经过超声波反应体清洗器10清洗处理后的反应体7上，其通常还附着有细微的污泥，反应体冲洗器11利用清洗剂对反应体7进行清洗。为了不破坏反应体7上的反应膜，该清洗剂不宜采用酸性、碱性或灭菌性的清洗剂，而采用中性的清洗剂，比如纯净水。经过清洗去除附着的污泥的反应体7经由反应体循环泵3重新泵送至反应柜1中。

所述反应体循环支路还包括反应体冲洗旁路，反应体冲洗旁路的进口连接到反应体循环支路进口与反应体清洗进口阀17之间，反应体冲洗旁路的出口连接到反应体清洗出口阀18与反应体循环泵3之间，在反应体冲洗旁路上设置有反应体冲洗旁路阀16。该反应体冲洗旁路用于旁路超声波反应体清洗器10、反应体冲洗器11，也即使得反应体7不需要经过清洗。

还包括设置在反应柜1的出水口处的出水口滤网8，该出水口滤网8设置在出水阀13的上游，具体地，该出水口滤网8在出水流动方向上设置在反应体循环支路的进口的下游以及生活污水循环支路的进口的上游。该出水口滤网8用以过滤且阻挡反应体7，使其不会流向生活污水循环支路以及流出反应柜1。为了使得反应体7能够更容易进入反应体循环支路，反应体循环支路的进口紧贴出水口滤网8设置，使得被出水口滤网8过滤且拦截下来的反应体7能够容易地进入反应体循环支路。

进一步地，在反应柜1的生活污水进口还设置有生活污水滤网9，该生活污水滤网9设置在生活污水进口阀12的上游，其用以滤除生活污水中的较大体积的杂质。

进一步地，反应柜1还设置有曝气风机4和曝气管5，所述曝气管5布置在反应柜1中位于底部位置，在曝气管5上设置有多个微孔，曝气风机4向曝气管5供应空气，空气经由曝气管5上的微孔形成细小的空气颗粒，充入生活污水中，使得生活污水形成富氧环境，有利于反应体7上的反应膜与生活污水中的有机质进行反应。在反应柜1的顶盖上设置有排气口，用以排除多余的气体。

进一步地，在反应柜1中还设置有横向设置的隔板6，隔板6垂直于生活污水进口与出水口的连线设置，所述隔板6的数量为3、4或5个，如图1所示，其分别固定在反应柜1的底板和顶盖上且相互间隔地设置。由此，生活污水在反应柜1中以曲折的方式在生活污水进水口与出水口之间流动，增大了流动路径且增加了紊流和扰动，使得反应体7与生活污水充分混合接触并反应，提高了反应效率和效果。

本发明还提出一种船舶生活污水的处理方法，其利用本发明的船舶生活污水的处理装置，该处理方法包括如下步骤：

步骤1：打开生活污水进口阀12，关闭出水阀13、生活污水循环支路，将生活污水注入反应柜1中，进水至淹没出水口后关闭生活污水进口阀12；在反应柜1中添加入反应体7，同时打开反应体循环支路，打开反应体冲洗旁路阀16，关闭反应体清洗进口阀17和反应体清洗出口阀18，使反应体7在反应柜1中不断循环，在微生物的作用下在反应体7上生成反应膜。

步骤2：打开生活污水循环支路、曝气风机4，使反应柜1中的生活污水不断循环。

步骤3：当污泥布满反应体7的中空部位时，关闭反应体冲洗旁路阀16，打开反应体清洗进口阀17和反应体清洗出口阀18，使用超声波反应体清洗器10、反应体冲洗器11去除反应体7上的污泥。

步骤4：当反应柜1中的生活污水达到排放标准后，打开出水阀13将反应柜1中的水排出。

通过实施本发明的船舶生活污水处理装置和方法，其采用了能够漂浮移动的反应体，相比于膜生物分离技术（MBR），反应体具有很大的比表面积，从而能够使得反应柜的容积负荷更高，节省生活污水处理装置的体积。

该处理装置还设置有生活污水循环支路和反应体循环支路，其能够使反应柜1中的生活污水反复循环流动，使反应体7与生活污水充分接触，充分利用反应体7的高比表面积的优点，并且生活污水循环泵2和所述反应体循环泵3是可调流量泵，能够通过生活污水的循环量、循环速度以及反应体7的循环量、循环速度的调节，来控制反应柜1中的生活污水的反应速度和处理速度，能够针对不同的成分的生活污水，采用不同的循环速度和反应速度，以达到更高的处理效率和反应效率。

同时，针对反应膜容易产生污泥，而该污泥会遮断反应膜与生活污水的充分接触而影响反应的进行，本发明的处理装置还设置有超声波反应体清洗器10、反应体冲洗器11以去除反应体7上附着的污泥，从而保证反应体7始终处于高效率的工作状态。

本发明的船舶生活污水处理装置和方法，其体积小，占据空间相对于现有技术中的生活污水处理装置大大减小；自动化程度高，灵活地控制生活污水的循环倍率以及反应体7的循环速度来适应不同的生活污水状况，且具有反应体7清洁装置和功能，保证了处理过程的高效率。

以上所揭露的仅为本发明的几个较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种船舶生活污水处理装置，该处理装置包括反应柜、生活污水循环支路和反应体循环支路，反应柜设置有生活污水进口和出水口，在生活污水进口设置有生活污水进口阀，在出水口设置有出水阀，生活污水经由生活污水进口进入反应柜，经过处理后净化的水从出水口流出反应柜；

生活污水循环支路包括依次相连的生活污水循环支路进口阀、生活污水循环泵和生活污水循环支路出口阀，生活污水循环支路的进口连接到反应柜的出水口，生活污水循环支路的出口连接到反应柜的生活污水进口端；

反应体循环支路的进口连接到反应柜的出水口，反应体循环支路的出口连接到反应柜的生活污水进口端，反应体循环支路包括依次相连的反应体清洗进口阀、超声波反应体清洗器、反应体冲洗器、反应体清洗出口阀、反应体循环泵；

还包括设置在反应柜的出水口处的出水口滤网，该出水口滤网在出水流动方向上设置在反应体循环支路的进口的下游以及生活污水循环支路的进口的上游；

在反应柜中设置有能够漂浮移动的反应体，所述反应体上设置有反应膜，反应膜与生活污水接触产生反应；

其中，超声波反应体清洗器通过采用超声波对反应体上附着的污泥进行清洗去除；

其中，所述生活污水循环泵和所述反应体循环泵是可调流量泵；

所述反应体循环支路还包括反应体冲洗旁路，反应体冲洗旁路的进口连接到反应体循环支路进口与反应体清洗进口阀之间，反应体冲洗旁路的出口连接到反应体清洗出口阀与反应体循环泵之间，在反应体冲洗旁路上设置有反应体冲洗旁路阀；反应体循环支路能够在包括超声波反应体清洗器、反应体冲洗器的通路与反应体冲洗旁路之间切换；

在反应柜中还设置有横向设置的隔板，隔板垂直于生活污水进口与出水口的连线，所述隔板的数量为3、4或5个，其分别固定在反应柜的底板和顶盖上且相互间隔地设置。

2.根据权利要求1所述的船舶生活污水处理装置，其特征在于，反应体为中空的柱形，该柱形的横切面的圆直径大于柱形的高度，所述反应膜设置在该反应体的中空部位。

3.根据权利要求2所述的船舶生活污水处理装置，其特征在于，反应体的中空部位还设置有两根相交的肋条，以提高反应体的结构强度。

4.根据权利要求2所述的船舶生活污水处理装置，其特征在于，反应体的密度设置为0.96g/cm³-1.05g/cm³，反应体的柱形的横切面的圆直径为0.5cm-3.4cm，反应柜中的反应体的体积填充率为20%-65%。

5.根据权利要求1所述的船舶生活污水处理装置，其特征在于，在反应柜的生活污水进口还设置有生活污水滤网，该生活污水滤网设置在生活污水进口阀的上游。

6.根据权利要求1所述的船舶生活污水处理装置，其特征在于，反应柜还设置有曝气风机和曝气管，所述曝气管布置在反应柜中位于底部位置，在反应柜的顶盖上设置有排气口。

7.一种船舶生活污水的处理方法，其采用上述权利要求1至6中任一项所述的船舶生活污水处理装置，该处理方法包括如下步骤：

步骤1：打开生活污水进口阀，关闭出水阀、生活污水循环支路，将生活污水注入反应柜中，进水至淹没出水口后关闭生活污水进口阀；在反应柜中添加入反应体，同时打开反应体循环支路，打开反应体冲洗旁路阀，关闭反应体清洗进口阀和反应体清洗出口阀，使反应体在反应柜中不断循环，在微生物的作用下在反应体上生成反应膜；

步骤2：打开生活污水循环支路、曝气风机，使反应柜中的生活污水不断循环；

步骤3：当污泥布满反应体的中空部位时，关闭反应体冲洗旁路阀，打开反应体清洗进口阀和反应体清洗出口阀，使用超声波反应体清洗器、反应体冲洗器去除反应体上的污泥；

步骤4：当反应柜中的生活污水达到排放标准后，打开出水阀将反应柜中的水排出。

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