CN103193361A

CN103193361A - 船舶生活污水深度处理及再生回用装置和方法

Info

Publication number: CN103193361A
Application number: CN2013100860802A
Authority: CN
Inventors: 刘桂芳; 米海蓉; 徐俊; 朱丽楠; 孙亚全; 李世松; 王�琦; 于树芳
Original assignee: Harbin Engineering University
Current assignee: Harbin Engineering University
Priority date: 2013-03-18
Filing date: 2013-03-18
Publication date: 2013-07-10

Abstract

本发明的目的在于提供船舶生活污水深度处理及再生回用装置和方法，包括絮凝反应池、膜生物反应器、氧化深度处理单元，絮凝反应池里安装第一搅拌机和用于添加混凝剂的第一加药机，絮凝反应池底部设置污泥斗、第一污泥泵，絮凝反应池连通膜生物反应器，絮凝反应池还连通污泥浓缩池，膜生物反应器也连接污泥浓缩池，氧化深度处理单元里安装第二搅拌机、分别用于添加氧化剂和活化剂的第二加药机和第三加药机，氧化深度处理单元连通膜生物反应器并将由膜生物反应器处理后的污水进行氧化深度处理后储存到清水槽。本发明不仅实现了船舶生活污水的零排放，而且解决了船舶舱容不足及载重的问题，同时可减少海水淡化装置的设备。

Description

船舶生活污水深度处理及再生回用装置和方法

技术领域

本发明涉及的是一种污水处理回收装置及方法，具体地说是船舶污水处理回收装置及方法。

背景技术

海洋环境的污染越来越严重，其中船舶生活污水的排放对海洋的影响不容忽视。船舶生活污水是指日常生活中船上所有人员及动物形成的废水混合物。根据污水的来源和水质不同，船舶生活污水可分为黑水和灰水。黑水是指来自医务室、卫生间及活的动物处所的废水混合液；灰水则是指来自盥洗室、厨房和洗衣房等处所的废水混合液。船舶生活污水造成的污染，会恶化区域水环境质量，危害人们的身体健康。船舶生活污水就地处理达标排放或再生回用解决全污水零排放的问题，将污染在船上消除是未来的主导研究方向。

国外对于船舶生活污水处理工艺及技术的研究始于20世纪60年代末期，基本上沿用岸上水处理技术。我国对船舶生活污水处理装置的研制开始于20世纪70年代末期。虽然研究的设备均通过了船检部门的认可，但在实际使用过程中所出现的比较集中的问题是：处理装置体积较大，耐冲击负荷能力差，处理效果不稳定，操作维修不方便。船舶生活污水的排放标准日趋严格，国际海事组织海上环境保护委员会于2006年10月13日通过了MEPC.159(55)决议《经修订补充生活污水处理装置的排放标准和性能试验准则》，将1976年12月3日通过的MEPC.2(VI)排放标准提高了100%的要求，比如，BOD₅指标由原来的不大于50mg/L，提高到现在的不大于25mg/L。显然，用常规的处理方法已经不能满足新的要求，必须采用迄今为止最新的处理工艺，尤以膜工艺为首选。从某种意义上讲，正因为近30年来，有了膜工艺的成熟，公约才有通过新标准提案的可能。膜生物反应器综合了膜分离技术和生物处理技术的优点，但反应器内的膜污染严重影响了膜组件的正常运行，导致膜组件的更换周期缩短，并且膜生物反应器对污水中的磷去除效果并不是十分理想。而且，国内目前的船舶生活污水处理技术，仍然是城市生活污水处理工艺的直接搬用或组合使用，没有针对船舶生活污水的污染特点因“船”制宜。因此，研发辅以经济、有效的预处理及深度处理技术的体积小、耗能低、操作灵活、管理简便的高性能一体化膜生物反应器是解决船用污水污染以及全污水零排放问题的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供基于膜生物处理技术、混凝预处理技术、高级氧化深度处理技术的船舶生活污水深度处理及再生回用装置和方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明船舶生活污水深度处理及再生回用装置，其特征是：包括絮凝反应池、膜生物反应器、氧化深度处理单元，絮凝反应池里安装第一搅拌机和用于添加混凝剂的第一加药机，絮凝反应池底部设置污泥斗、第一污泥泵，絮凝反应池连通膜生物反应器并将经絮凝沉淀后的污水注入膜生物反应器，絮凝反应池还连通污泥浓缩池并通过第一污泥泵将沉淀的污泥排到污泥浓缩池，膜生物反应器也连接污泥浓缩池并通过安装在膜生物反应器内的第二污泥泵将膜生物反应器内产生的污泥输送到污泥浓缩池，氧化深度处理单元里安装第二搅拌机、分别用于添加氧化剂和活化剂的第二加药机和第三加药机，氧化深度处理单元连通膜生物反应器并将由膜生物反应器处理后的污水进行氧化深度处理后储存到清水槽。

本发明船舶生活污水深度处理及再生回用方法，其特征是：船舶生活污水通过污水收集管路流入絮凝反应池，将混凝剂通过第一加药机投入到絮凝反应池中，混凝剂与船舶生活污水通过第一搅拌机进行接触混凝后沉淀，污水在此单元停留时间为10～60min，混凝沉淀后的含磷污泥沉淀到底部的污泥斗中，含磷污泥经排泥泵排到污泥浓缩池；污水经过絮凝沉淀之后进入膜生物反应器，膜生物反应器采用间歇的运行方式，自吸泵抽吸运行10～15min，停止抽吸并反冲洗1～5min，抽吸负压范围是0.01～0.05MPa，反冲洗压力范围是0.05～0.2MPa，膜生物反应器产生的少量污泥由污泥泵输送到污泥浓缩池进行浓缩，上清液回流到絮凝反应池；将经过膜生物反应器处理的船舶生活污水注入到氧化深度处理单元，氧化剂和活化剂分别通过第二加药机和第三加药机投入到氧化深度处理单元中，氧化剂的用量为1～10mmol/L，氧化剂和活化剂用量的摩尔比为1～3:1，氧化深度处理单元中设置第二搅拌机，经过深度处理的船舶生活污水流入清水槽储存，完成污水的处理和再生。

本发明船舶生活污水深度处理及再生回用方法还可以包括：

1、所述混凝剂采用的是海水且海水与船舶生活污水混合比为1:5～25。

2、所述混凝剂采用的是聚合氯化铝、氯化镁、氯化钙、硫酸铝、硫酸镁、硫酸亚铁之中的一种，金属阳离子与总磷摩尔比为0.3～0.8:1。

3、所述膜生物反应器采用中空纤维膜组件，膜孔径范围为0.1～1μm。

4、所述膜材质为高分子有机膜，优选为聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚砜。

5、所述氧化剂采用的是过氧化氢、过氧化钾、过氧化钠、过硫酸钾、过硫酸钙、过硫酸铵之中的一种。

6、所述活化剂采用的是硫酸亚铁、硫酸亚铜、硫酸镍、硫酸铈、氯化锰、氯化钴、氯化铈之中的一种。

本发明的优势在于：本发明将船舶生活污水进行深度处理，处理后水可进行再生回用，不仅实现了船舶生活污水的零排放，而且解决了船舶舱容不足及载重的问题，同时可减少海水淡化装置的设备。

附图说明

图1为本发明的船舶生活污水深度处理及再生回用方法的流程图；

图2为本发明的船舶生活污水深度处理及再生回用装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～2，本发明的船舶生活污水深度处理及再生回用装置：船舶生活污水通过污水收集管路流入絮凝反应池1，混凝剂通过第一加药机5投入到絮凝反应池中，絮凝反应池中设置第一搅拌机6、并在底部设有污泥斗7，沉淀于污泥斗中的含磷污泥到达一定高度后经排泥泵8排出到污泥浓缩池12，污水经过絮凝沉淀之后进入膜生物反应器2，经过膜生物反应器处理的船舶生活污水流入氧化深度处理单元3，膜生物反应器产生的少量污泥由污泥泵13输送到污泥浓缩池12进行浓缩，上清液回流到絮凝反应池1，氧化深度处理单元3中氧化剂和活化剂分别通过第二加药机9和第三加药机10投入到氧化深度处理单元中，氧化深度处理单元中设置第二搅拌机11，经过深度处理的船舶生活污水流入清水槽4暂存，用于冲洗马桶、厕所地板以及甲板等。

实施方式一：

本发明的船舶生活污水深度处理及再生回用方法：船舶生活污水通过污水收集管路流入絮凝反应池1，混凝剂通过第一加药机5投入到絮凝反应池中，混凝剂与船舶生活污水通过第一搅拌机6进行接触混凝后沉淀，污水在此单元停留时间为10～60min，混凝沉淀后的含磷污泥沉淀到底部的污泥斗7中，沉淀于污泥斗中的含磷污泥到达一定高度后经排泥泵8排出到污泥浓缩池12；污水经过絮凝沉淀之后进入膜生物反应器2，膜生物反应器采用间歇的运行方式，自吸泵抽吸运行10～15min，停止抽吸并反冲洗1～5min，抽吸负压范围是0.01～0.05MPa，反冲洗压力范围是0.05～0.2MPa，膜生物反应器产生的少量污泥由污泥泵13输送到污泥浓缩池12进行浓缩，上清液回流到絮凝反应池1；经过膜生物反应器处理的船舶生活污水流入氧化深度处理单元3，氧化剂和活化剂分别通过第二加药机9和第三加药机10投入到氧化深度处理单元中，氧化剂的用量为1～10mmol/L，氧化剂和活化剂用量的摩尔比为1～3:1，氧化深度处理单元中设置第二搅拌机11，经过深度处理的船舶生活污水流入清水槽4暂存，用于冲洗马桶、厕所地板以及甲板等。

实施方式二：

船舶生活污水通过污水收集管路流入絮凝反应池1，混凝剂聚合氯化铁通过第一加药机5投入到絮凝反应池中，混凝剂的用量为金属阳离子与总磷摩尔比为0.7:1，混凝剂与船舶生活污水的快速接触混合时间为30s，絮凝时间为30min，沉淀时间为30min，采用机械絮凝方式，6为第一搅拌机，絮凝沉淀后的含磷污泥沉淀到底部的污泥斗7中，沉淀于污泥斗中的含磷污泥到达一定高度后经排泥泵8排出到污泥浓缩池12，污水经过絮凝沉淀之后进入膜生物反应器2，膜生物反应器采用间歇运行方式，自吸泵抽吸运行12min，停止抽吸并反冲洗2min，抽吸负压为0.02MPa，反冲洗压力为0.1MPa，膜生物反应器产生的少量污泥由污泥泵13输送到污泥浓缩池12进行浓缩，上清液回流到絮凝反应池1；经过膜生物反应器处理的船舶生活污水流入氧化深度处理单元3，氧化剂过硫酸钠和活化剂硫酸亚铁分别通过第二加药机9和第三加药机10投入到氧化深度处理单元中，氧化剂的用量为8mmol/L，氧化剂和活化剂用量的摩尔比为3:1，氧化深度处理单元中设置第二搅拌机11，经过深度处理的船舶生活污水流入清水槽4暂存，用于冲洗马桶、厕所地板以及甲板等。

实施方式三：

本实施方式与实施方式二的不同之处在于混凝剂采用的是聚合氯化铝、氯化镁、氯化钙、硫酸铝、硫酸镁、硫酸亚铁之中的一种，金属阳离子与总磷摩尔比为0.3～0.8:1。

实施方式四：

本实施方式与实施方式二的不同之处在于混凝剂采用的是海水，海水与船舶生活污水混合比为1:6。

实施方式五：

本实施方式与实施方式二、三、四的不同之处在于氧化深度处理单元中氧化剂采用的是过氧化氢、过氧化钾、过氧化钠、过硫酸钾、过硫酸钙、过硫酸铵之中的一种，氧化剂的用量为1～10mmol/L，氧化剂和活化剂用量的摩尔比为1～3:1。

实施方式六：

本实施方式与实施方式二、三、四、五的不同之处在于氧化深度处理单元中活化剂采用的是硫酸亚铜、硫酸镍、硫酸铈、氯化锰、氯化钴、氯化铈，氧化剂与活化剂之比为1～3:1。

本发明的技术方案的特点为：

船舶生活污水通过污水收集管路首先流入絮凝反应池，通过投加混凝剂进行预处理，无机金属盐药剂与污水中的磷酸盐反应生成颗粒状、非溶解性的物质，同时还发生着化学絮凝作用，即形成的细小的非溶解状的固体物互相黏结成较大形状的絮凝体，而且Fe(OH)₃和Al(OH)₃还具有吸附作用，以Fe(OH)₃为例，由于其自身带正电荷，可以吸附水中的带负电荷的胶体，并促使胶体脱稳，脱稳的胶体在混凝剂的作用下进一步聚合形成矾花，沉降到絮凝反应池底部的污泥斗内，以达到除磷和除浊的目的，可以解决膜生物反应器除磷效果不好的问题以及减轻膜污染，延长膜组件的更换周期。膜生物反应器由膜分离单元与生物处理单元相结合而成，由于高效的固液分离，其分离效果远好于传统的沉淀池，出水水质良好，出水悬浮物和浊度接近于零；膜的高效截留作用，使微生物完全截留在膜生物反应器内，防止污泥流失；有利于硝化细菌的截留和繁殖，硝化效率高；由于泥龄可以非常长，从而大大提高难降解有机物的降解效率。膜生物反应器具有工艺流程简单、占用空间小、处理效率高、出水稳定、剩余污泥量少、耐冲击、管理方便等特点，而且不受船舶倾斜、摇摆、振动等运动效应的影响。经膜生物反应器处理后含有少量有机物的水进入到氧化深度处理单元进行进一步的处理。高级氧化技术是以中间态自由基如：HO·、O₂·^-、HO₂·、SO₄ ^-·等为主要活性物质降解水中有机污染物的高效技术。绝大多数水处理用氧化剂（如：O₃、ClO₂、过氧化物、过硫化物等）本身氧化污染物质的能力是有限的，但是在一定的活化方式下，这些氧化剂可被活化分解为上述中间态自由基，这些自由基的氧化能力很强，可以使膜生物反应器处理后的污水中的有机物质得到进一步的分解矿化，同时可以灭活污水中的细菌和病原体等，达到氧化和消毒的目的，最终实现船舶生活污水再生回用的目的，解决全污水零排放和舱容不足的问题，并可减少船用给水处理设备的投入。

Claims

1.船舶生活污水深度处理及再生回用装置，其特征是：包括絮凝反应池、膜生物反应器、氧化深度处理单元，絮凝反应池里安装第一搅拌机和用于添加混凝剂的第一加药机，絮凝反应池底部设置污泥斗、第一污泥泵，絮凝反应池连通膜生物反应器并将经絮凝沉淀后的污水注入膜生物反应器，絮凝反应池还连通污泥浓缩池并通过第一污泥泵将沉淀的污泥排到污泥浓缩池，膜生物反应器也连接污泥浓缩池并通过安装在膜生物反应器内的第二污泥泵将膜生物反应器内产生的污泥输送到污泥浓缩池，氧化深度处理单元里安装第二搅拌机、分别用于添加氧化剂和活化剂的第二加药机和第三加药机，氧化深度处理单元连通膜生物反应器并将由膜生物反应器处理后的污水进行氧化深度处理后储存到清水槽。

2.船舶生活污水深度处理及再生回用方法，其特征是：船舶生活污水通过污水收集管路流入絮凝反应池，将混凝剂通过第一加药机投入到絮凝反应池中，混凝剂与船舶生活污水通过第一搅拌机进行接触混凝后沉淀，污水在此单元停留时间为10～60min，混凝沉淀后的含磷污泥沉淀到底部的污泥斗中，含磷污泥经排泥泵排到污泥浓缩池；污水经过絮凝沉淀之后进入膜生物反应器，膜生物反应器采用间歇的运行方式，自吸泵抽吸运行10～15min，停止抽吸并反冲洗1～5min，抽吸负压范围是0.01～0.05MPa，反冲洗压力范围是0.05～0.2MPa，膜生物反应器产生的少量污泥由污泥泵输送到污泥浓缩池进行浓缩，上清液回流到絮凝反应池；将经过膜生物反应器处理的船舶生活污水注入到氧化深度处理单元，氧化剂和活化剂分别通过第二加药机和第三加药机投入到氧化深度处理单元中，氧化剂的用量为1～10mmol/L，氧化剂和活化剂用量的摩尔比为1～3:1，氧化深度处理单元中设置第二搅拌机，经过深度处理的船舶生活污水流入清水槽储存，完成污水的处理和再生。

3.根据权利要求2所述的船舶生活污水深度处理及再生回用方法，其特征是：所述混凝剂采用的是海水且海水与船舶生活污水混合比为1:5～25。

4.根据权利要求2所述的船舶生活污水深度处理及再生回用方法，其特征是：所述混凝剂采用的是聚合氯化铝、氯化镁、氯化钙、硫酸铝、硫酸镁、硫酸亚铁之中的一种，金属阳离子与总磷摩尔比为0.3～0.8:1。

5.根据权利要求2-4任一所述的船舶生活污水深度处理及再生回用方法，其特征是：所述膜生物反应器采用中空纤维膜组件，膜孔径范围为0.1～1μm。

6.根据权利要求5所述的船舶生活污水深度处理及再生回用方法，其特征是：所述膜材质为高分子有机膜，优选为聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚砜。

7.根据权利要求2-4任一所述的船舶生活污水深度处理及再生回用方法，其特征是：所述氧化剂采用的是过氧化氢、过氧化钾、过氧化钠、过硫酸钾、过硫酸钙、过硫酸铵之中的一种。

8.根据权利要求6所述的船舶生活污水深度处理及再生回用方法，其特征是：所述氧化剂采用的是过氧化氢、过氧化钾、过氧化钠、过硫酸钾、过硫酸钙、过硫酸铵之中的一种。

9.根据权利要求2-4任一所述的船舶生活污水深度处理及再生回用方法，其特征是：所述活化剂采用的是硫酸亚铁、硫酸亚铜、硫酸镍、硫酸铈、氯化锰、氯化钴、氯化铈之中的一种。

10.根据权利要求8所述的船舶生活污水深度处理及再生回用方法，其特征是：所述活化剂采用的是硫酸亚铁、硫酸亚铜、硫酸镍、硫酸铈、氯化锰、氯化钴、氯化铈之中的一种。