CN206109150U - Hbna系列一体型生活污水处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种HBNA系列一体型生活污水处理装置，采用可移动生物流化床与活性污泥法协同作用为主，膜分离为辅的污水处理工艺，同时采用油份隔离灰水一体化处理技术，解决了船舶污水处理中普遍遇到的水量变化大、水质不稳定，进水浓度较陆上污水高，MBR膜在高浓度污水中容易堵塞，出水水质不稳定等问题。

Description

HBNA系列一体型生活污水处理装置

技术领域

本实用新型属于船用污水处理装置技术领域，特指一种HBNA系列一体型生活污水处理装置。

背景技术

目前，航运业和造船业正在全球范围内发起一场新的“绿色革命”。中国在跨入世界造船业第一方阵之后，也正加速船舶产品结构调整与优化升级，瞄准绿色安全这一船舶未来发展方向，促进船舶从建造到运营、拆解全寿命周期的绿色环保。

中国船级社总裁李科浚在CCS工作会议上提出“十一五”期间启动了“绿色船舶计划”，以满足中国船舶工业实现可持续发展的需要，要求全面提升CCS在节能、环保和减排方面的现代技术能力。

目前国产船用生活污水处理装置主要分为两大类，一类是以生化法工艺为基础的，一类是以物化法工艺为基础的。从本质上说，污水处理的目的即是将污水中的有害物质无害化。其中物化法处理工艺又分为两类，一是稀释法，一是化学氧化法，稀释法由于MEPC.227(64)的生效，其稀释水需要在出水水质中折算而无法继续使用，化学氧化法由于需要产生或投加化学氧化剂，容易造成二次污染，因此也不再是船舶污水处理中优化的选择方向。

生化法以其来源于自然回复于自然的优点逐渐成为污水处理的主流。在自然界中，污染物的自净作用就是微生物的分解作用，生化法只是为微生物创造更有利的环境，使其加速对污染物的分解，因此是最环保也是最经济的。

目前国内生化法船用污水处理装置采用最多的工艺是活性污泥法+沉淀柜和活性污泥法+MBR，采用活性污泥法+沉淀柜工艺的系列主要有MBR(A)型污水处理装置、WCB型污水处理装置，其主要问题是出水指标不稳定，受水质水量及船舶环境影响大。采用活性污泥法+MBR工艺的系列主要包括MBR型污水处理装置，WCMBR型污水处理装置，WCBx-B型污水处理装置等。其遇到的最大问题是膜组件经常会被堵塞，需要频繁反冲洗，甚至人工清洗的方式方能继续运行，而膜清洗的工作量大，导致许多船舶的污水处理装置变成了摆设。究其原因，主要是活性污泥法出水中的悬浮物浓度太高，导致难以满足膜组件的进水要求，其次，油份的进入，也加速了膜组件的堵塞，因此许多厂商要求在污水处理装置前安装撇油器，以减少油份进入装置的可能，但撇油器的安装也给本已十分狭小的船舶空间雪上加霜。如果需要船舶污水处理装置能有效稳定的运行，以上问题必须一一得到解决。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种HBNA系列一体型生活污水处理装置，采用可移动生物流化床与活性污泥法协同作用为主，膜分离为辅的污水处理工艺，同时采用油份隔离灰水一体化处理技术，解决了以上的技术难题。

本实用新型的目的是这样实现的：一种HBNA系列一体型生活污水处理装置，包括装置本体，水流按自流的方式依次通过由隔板分隔成的用于生化处理的生化柜、用于初步固液分离的沉淀柜和用于储存处理后清水的清水柜；所述生化柜分为一级生化柜和二级生化柜，一级生化柜和二级生化柜底部连通，水流先流入一级生化柜，再由一级生化柜底部流至二级生化柜，在二级生化柜中，填充有移动式生物流化床填料；

排放组件，包括排放泵、排放管，排放泵设置在排放管上，排放管连接装置本体中的每个柜体；

曝气组件，包括气泵、曝气管，气泵设置在曝气管上，曝气管连接至生化柜底部，用于向生化柜提供生物活动必须的氧气；

排放管上并联连接有膜分离单元并通过阀门控制其通断，膜分离单元中安装有MBR超滤膜，通过MBR超滤膜将膜分离单元内部分为污水腔和清水腔，清水柜与膜分离单元通过排放管连接，清水柜中的水经排放泵加压输送至污水腔。

优选的，所述膜分离单元后侧的排水管道上串联连通有消毒单元。

优选的，该生活污水处理装置还包括控制系统，控制系统包括一台电气控制箱，用于对装置内的各电气部件进行手动和自动控制。

优选的，所述膜分离单元是圆筒式结构，安装在装置本体前侧板上，MBR超滤膜为中空纤维超滤膜，其形状为条状，内部中空，膜表面分布有微孔。

优选的，所述清水柜上安装有液位浮球，排放泵启动，将清水柜中的水输送入膜分离单元。

优选的，所述排放组件还包括气提管，气提管连接至沉淀柜底部，用于将沉淀下来的污泥通过气带水原理输送至生化柜中继续参与有机物的降解。

优选的，所述消毒单元为一圆筒式结构，竖直安装在装置本体前侧板上，紫外灯安装在圆筒中心；下部为进水口，上部为出水口，经过膜分离单元处理的水由进水口流入，自下而上流经本单元。

优选的，装置本体、消毒单元、膜分离单元、曝气组件、排放组件、控制系统集成为一体化设备，安装在一个公共基座上。

本实用新型相比现有技术突出且有益的技术效果是：

1、MBBR与MBR高效组合处理技术

在生化柜中通过MBBR工艺高负荷的特点对有机物进行快速降解，确保有机物指标达标，同时，由于其剩余污泥少，出水指标好的特点，减少了后续MBR膜的污染程度。在膜分离单元内利用MBR膜，进行固液分离确保悬浮物指标达标，同时，由于其高效的分离效率，使污泥基本接近全部回流至MBBR生化柜中，进一步确保了处理效果。两者优势互补，很好的解决了船舶污水处理中普遍遇到的水量变化大、水质不稳定，进水浓度较陆上污水高，MBR膜在高浓度污水中容易堵塞，出水水质不稳定等问题。

2、油水隔离灰水一体化处理技术

MEPC.227(64)提出的灰水处理给船舶污水处理提出了更高的要求，主要是由于灰水中的油份其处理时间长，处理难度大，会导致装置的体积增大，如进入MBR膜，会导致膜的快速堵塞。本装置设置两级生化柜，将油份截留在一级生化柜中，使污水的停留时间和油份的停留时间分开，保证油份有更长的处理时间，达到生化处理油份的目的，同时装置体积也不会增加。从根本上解决了新规范的适应性问题。

3、小型化技术

船舶空间狭小，船用污水处理装置的空间占用问题直接影响了其市场占有率。因此小型化设计是船舶污水处理装置一个重要课题。通过采用高处理负荷的MBBR工艺和泥水高效分离的MBR工艺的结合，从根本上确保了本装置的空间占用小于市场上的常规设备。

附图说明

图1是本实用新型的原理图；

图2是本实用新型的产品外形图。

附图说明：1、一级生化柜；2、二级生化柜；3、沉淀柜；4、清水柜；5、排放泵；6、排放管；7、气泵；8、曝气管；9、膜分离单元；10、消毒单元；11、电气控制箱；12、装置本体；13、公共基座。

具体实施方式

下面结合附图以具体实施例对本实用新型作进一步描述，参见图1—2：

一种HBNA系列一体型生活污水处理装置，由装置本体12含生化处理柜、沉淀柜3、清水柜4、消毒单元10、膜分离单元9、曝气组件、排放组件、控制系统等部件组成。所有部件集成为一体化设备，安装在一个公共基座13上。

装置本体12是一个通气式的柜体，由钢板焊接而成，通过内部隔板将整个柜体分隔成4个部分，分别为一级生化柜1，二级生化柜2、沉淀柜3和清水柜4。一级生化柜1和二级生化柜2底部连通，水流先流入一级生化柜1，再由一级生化柜1底部流至二级生化柜2；水流按自流的方式依次通过其它各柜体。

生化柜是进行污水处理的主要场所，在生化柜中装填有大量的生物悬浮填料，微生物通过附着和悬浮生长的方式布满整个生化柜。附着生长的微生物吸附在填料表面，悬浮生长的微生物随着水流流动。当含有有机物的污水进入生化柜后，水中的有机物质被微生物捕获，作为其新陈代谢的营养物质被吸收，经过生物体的分解和消化，最终形成二氧化碳和水，达到有机物的无害化处理，使水中的有机物浓度下降，从指标上体现为COD、BOD的下降。由于利用生化作用对有机物进行降解需要一定的时间，因此，生化柜在设计中根据污水进出水的指标确定了合理的停留时间，确保生化柜出水的COD BOD达到排放标准。经过生化处理后的污水自流进入沉淀柜3中。

沉淀柜3的主要作用是初步的固液分离。由于有部分微生物是悬浮生长，因此生化柜的出水中含有生物体，导致出水的悬浮物浓(SS)难以达到排放标准，另外如果将含有生物体的污水排放，也会导致生物体的流失，从而降低生化柜的处理效率。因此设置沉淀柜3进行固液分离。沉淀柜3是利用泥水的密度差，通过水流的自下而上慢速流动，使污泥逐渐沉淀至柜体底部，清水从柜体上部流出，而从达到泥水分离的，沉淀下来的污泥通过气提输送返回生化柜，而清水通过自流进入清水柜4。

清水柜4是用来储存处理后的清水的，同时也起到缓冲的作用。这是因为清水柜4的前级生化柜的处理过程是连续的，而后级膜分离单元9和消毒单元10的的处理过程是间歇的。清水柜4上安装有液位浮球，当柜中的液位到达中浮球时，排放泵5启动，将柜中的水输送入膜分离单元9和消毒单元10中处理后排放，当液位下降至下浮球时，排放泵5停止，等待水的再次累积。此设计的目的是节能，由于膜分离单元9和消毒单元10的处理过程都是瞬间的，批量处理可以减少排放泵5的运行时间。

排放组件由排放泵5、排放管6及相关阀门组成。排放管6连接本体中每一个柜体，通常将连接清水柜4的阀门打开，通过排放泵5将清水柜4中水输送至后续处理单元中。当需要排泥时，将生化柜的阀门打开，将由于剩余污泥排放至舷外。

曝气组件由气泵7、曝气管8、气提管及相关阀门组成。曝气管8连接至生化柜底部，用于向生化柜提供生物活动必须的氧气。曝气管8采用微孔曝气管8，在保证柜体在面上均匀曝气外，还能提供溶氧效率和氧利用率。气提管连接沉淀柜3底部，将沉淀下来的污泥通过气带水的原理输送至生化柜中继续参与有机物的降解。

膜分离单元9是圆筒式结构，安装在本体前侧板上。膜分离单元9中安装有中空纤维超滤膜，其形状为面条状，内部中空，膜表面分布有大量孔径在0.1微米左右的微孔。通过膜将单元内部分为污水腔和清水腔，膜外部为污水腔，膜内部为清水腔。当清水柜4中的水经排放泵5加压进行膜分离单元9后，首先进入污水腔，通过压力作用，小于膜孔直径的水分子透过膜后进入清水腔，大于膜孔直径的固体杂质被膜孔截留在膜表面。本单元采用错流过滤的方式，即在过滤的同时，由于膜表面水的高速流动，将截留下来的固体杂质迅速冲离膜表面，通过浓水回流口回流至生化柜中，减缓了膜污染的速度。进入膜单元清水腔的水，其SS完全可以达到排放标准，流入消毒单元10。当膜在不断运行过程中，不可避免的会在膜表面形成污染，此时膜前后压差变大，通过压力表的指征，开启反冲洗阀门，将自来水由膜清水腔引入，通过压力作用反向冲洗膜，使膜恢复清洁。

本装置的消毒单元10采用紫外杀菌消毒的原理。消毒单元10为一圆筒式结构，竖直安装在本体前侧板上，紫外灯安装在圆筒中心。下部为进水口，上部为出水口。经过膜分离单元9处理的水有进水口流入，自下而上流经本单元，在此过程中，紫外线与水充分接触，紫外线对水中微生物的DNA具有破话作用，可以使细菌及病毒灭活，从而使出水的细菌指标达标。消毒完成后的水经流量计计量后排放至舷外，完成整个处理过程。当紫外灯运行一段时间后，灯管表面会被污染，导致紫外线透过率下降，降低处理效果，本单元设置了手动清洗机构，可以通过刮擦灯管表面，来达到去除污染，恢复效果的作用。

控制系统主要由一台电气控制箱11构成。主要作用是：1)对装置内的各电气部件进行手动和自动控制；2)当装置出现故障时发出报警；3)向控制中心远传装置运行信号和故障信号。

本装置的工作原理

船上的生活污水(包括黑水和灰水)通过重力或真空系统收集后，经管道输送进入生活污水处理装置中。污水首先进入生化处理柜，生化处理柜分为前后两级，在一级生化柜1中利用密度差，对混入污水中的油份(主要是厨房排水中的植物油)进行拦截，使油份停留在一级生化柜1中，污水流入二级生化柜2。在二级生化柜2中，填充有MBBR移动式生物流化床填料，通过曝气系统向水中鼓入空气，使好氧微生物在填料表面和水中繁殖和生长，利用好氧微生物对污水中有机物的降解作用对污水进行处理。处理后的水进入沉淀柜3，在沉淀柜3中，利用水流的慢速上升，将水与污泥(生物体)分离开来，水流入清水柜4中，污泥通过气提作用回到生化柜中继续参与有机物的降解。进入清水柜4的水除细菌指标外其余各项指标已基本达标。为了确保出水水质，在污水经由排放组件加压后，先经过膜组件，进行污泥和有机物的截留，再经过消毒单元10杀灭水中的细菌后排放。由膜组件截留的污物回流至生化处理柜中。为了延长膜组件的使用寿命，在出水水质较好时，也可以短路掉膜组件，使污水经由消毒单元10后排放。

整个处理过程由控制单元实现自动或手动控制，同时对装置出现的故障给予报警。报警包括高液位报警，电机故障报警，消毒单元10失电报警，膜组件高压差报警等，通过报警，使用人员可以快速的排除故障，恢复装置的正常运行。

本实用新型的创新点

1、MBBR与MBR高效组合处理技术

MBBR技术全称移动式生物流化床反应器，该方法通过向反应器中投加一定数量的悬浮载体，提高反应器中的生物量及生物种类，从而提高反应器的处理效率。

由于填料密度接近于水，所以在曝气的时候，与水呈完全混合状态，微生物生长的环境为气、液、固三相。载体在水中的碰撞和剪切作用，使空气气泡更加细小，增加了氧气的利用率。另外，每个载体内外均具有不同的生物种类，内部生长一些厌氧菌或兼氧菌，外部为好养菌，这样每个载体都为一个微型反应器，使硝化反应和反硝化反应同时存在，从而提高了处理效果。

该方法在八十年代欧洲开始使用，它吸取了传统的活性污泥法和生物接触氧化法两者的优点而成为一种新型、高效的复合工艺处理方法。

该工艺的优势在于

(1)容积负荷高，污水处理能力可增加2-3倍，并提高出水水质。

(2)耐冲击性强，性能稳定，运行可靠。冲击负荷以及温度变化对流动床工艺的影响要远远小于对活性污泥法的影响。当污水成分发生变化或污水毒性增加时，生物膜对此受力很强。

(3)曝气系统操作方便，维护简单。

(4)生物池无堵塞，生物池容积得到充分利用，没有死角。由于填料和水流在生物池的整个容积内都能得到混合，从根本上杜绝了生物池的堵塞可能，因此，池容得到完全利用。

(5)灵活方便。工艺的灵活性体现在两个方面。一方面，可以采用各种池型(深浅方圆都可)，而不影响工艺的处理效果。另一方面，可以很灵活的选择不同的填料填充率。

(6)使用寿命长。优质耐用的生物填料，曝气系统和出水装置可以保证整个系统长期使用而不需要更换，折旧率低。

(7)污泥产率低，即悬浮生长的污泥量远远小于传统活性污泥法。

但MBBR也存在着一些缺陷，如悬浮污泥可沉降性能较差，无法形成成层沉淀从而导致即使经过沉淀池其悬浮物指标也很难达标。同时考虑到船舶运行过程中可能存在的倾斜和摇摆等工况，沉淀池所起的作用将有所下降。因此为了保证处理效果，在MBBR及沉淀池后增加了MBR工艺。

MBR全称膜分离反应器,是一种利用膜表面微孔结构进行固液分离的技术。本装置采用的膜为中空纤维超滤膜，其形状为面条状，内部中空，膜表面分布有大量孔径在0.1微米左右的微孔。该孔径可以过滤几乎100％的生物体，保证出水的悬浮物指标接近于0。

通过以上两种技术的结合，很好的解决了船舶污水处理中普遍遇到的水量变化大、水质不稳定，进水浓度较陆上污水高，MBR膜在高浓度污水中容易堵塞，出水水质不稳定等问题。该技术在船用污水处理上的应用目前还处于空白状态。本工艺组合与市场上现有工艺组合的比较见下表

2、油水隔离灰水一体化处理技术

MEPC.227(64)提出的灰水处理给船舶污水处理提出了更高的要求，主要是由于灰水中的油份其处理时间长，处理难度大，会导致装置的体积增大，如进入MBR膜，会导致膜的快速堵塞。本装置设置两级生化柜，将油份截留在一级生化柜1中，使污水的停留时间和油份的停留时间分开，保证油份有更长的处理时间，达到生化分解油份的目的，同时装置体积也不会增加。从根本上解决了新规范的适应性问题，也不需要另外再设置撇油器，简化了处理流程，减少了空间占用。

上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种HBNA系列一体型生活污水处理装置，其特征在于：包括

装置本体(12)，水流按自流的方式依次通过由隔板分隔成的用于生化处理的生化柜、用于初步固液分离的沉淀柜(3)和用于储存处理后清水的清水柜(4)；所述生化柜分为一级生化柜(1)和二级生化柜(2)，一级生化柜(1)和二级生化柜(2)底部连通，水流先流入一级生化柜(1)，再由一级生化柜(1)底部流至二级生化柜(2)，在二级生化柜(2)中，填充有移动式生物流化床填料；

排放组件，包括排放泵(5)、排放管(6)，排放泵(5)设置在排放管(6)上，排放管(6)连接装置本体(12)中的每个柜体；

曝气组件，包括气泵(7)、曝气管(8)，气泵(7)设置在曝气管(8)上，曝气管(8)连接至生化柜底部，用于向生化柜提供生物活动必须的氧气；

排放管(6)上并联连接有膜分离单元(9)并通过阀门控制其通断，膜分离单元(9)中安装有MBR超滤膜，通过MBR超滤膜将膜分离单元(9)内部分为污水腔和清水腔，清水柜(4)与膜分离单元(9)通过排放管(6)连接，清水柜(4)中的水经排放泵(5)加压输送至污水腔。

2.根据权利要求1所述的HBNA系列一体型生活污水处理装置，其特征在于：所述膜分离单元(9)后侧的排水管道上串联连通有消毒单元(10)。

3.根据权利要求2所述的HBNA系列一体型生活污水处理装置，其特征在于：该生活污水处理装置还包括控制系统，控制系统包括一台电气控制箱(11)，用于对装置内的各电气部件进行手动和自动控制。

4.根据权利要求3所述的HBNA系列一体型生活污水处理装置，其特征在于：所述膜分离单元(9)是圆筒式结构，安装在装置本体(12)前侧板上，MBR超滤膜为中空纤维超滤膜，其形状为条状，内部中空，膜表面分布有微孔。

5.根据权利要求4所述的HBNA系列一体型生活污水处理装置，其特征在于：所述清水柜(4)上安装有液位浮球，排放泵(5)启动，将清水柜(4)中的水输送入膜分离单元(9)。

6.根据权利要求5所述的HBNA系列一体型生活污水处理装置，其特征在于：所述排放组件还包括气提管，气提管连接至沉淀柜(3)底部，用于将沉淀下来的污泥通过气带水原理输送至生化柜中继续参与有机物的降解。

7.根据权利要求6所述的HBNA系列一体型生活污水处理装置，其特征在于：所述消毒单元(10)为一圆筒式结构，竖直安装在装置本体(12)前侧板上，紫外灯安装在圆筒中心；下部为进水口，上部为出水口，经过膜分离单元(9)处理的水由进水口流入，自下而上流经本单元。

8.根据权利要求7所述的HBNA系列一体型生活污水处理装置，其特征在于：装置本体(12)、消毒单元(10)、膜分离单元(9)、曝气组件、排放组件、控制系统集成为一体化设备，安装在一个公共基座(13)上。