船舶含鹽生活汙水深度處理裝置及處理方法
2023-05-13 02:02:31
專利名稱：船舶含鹽生活汙水深度處理裝置及處理方法
技術領域：
本發明涉及的是一種汙水處理裝置，本發明也涉及一種汙水處理方法。特別是一種處理船舶含鹽生活汙水處理裝置及方法。
背景技術：
隨著人類對海洋、河流資源的開發，以及航運事業的發展，船舶產生的生活汙水對 受納水體的汙染問題越來越受到重視。以往由於對船舶產生的生活汙水排放要求不夠嚴 格，一些船舶只安裝了簡易的汙水處理或汙水收集裝置，甚至很多船隻未安裝汙水處理裝置。現有的一些船舶生活汙水處理裝置主要採用好氧生物降解汙水中的汙染物，並採 用沉澱池進行泥水分離，這類裝置的缺點為體積較大，佔用船舶的有限空間；泥水分離效 果受船舶搖擺影響，出水水質不穩定；體積重，增加船舶的運行能耗。因此發明新的船舶生 活處理工藝裝置具有迫切需求。
發明內容
本發明的目的在於提供一種佔地空間小，對船舶生活汙水處理效果好的船舶含鹽 生活汙水深度處理裝置。本發明的目的還在於提供一種船舶含鹽生活汙水深度處理方法。本發明的目的是這樣實現的本發明的船舶含鹽生活汙水深度處理裝置包括汙水進水口及處理水排水口間依 次串聯的固液分離器、水解酸化池、生物固定化室、膜生物反應器、紫外消毒器和集水池；固 液分離器側壁及底部為網孔，浸沒在水解酸化池中，底部設有間歇曝氣管；水解酸化池底部 設置曝氣管，在水解酸化池底部設置提升泵，提升泵出口聯接排水管與生物固定化室；生物 固定化室中裝有填軟性填料，生物固定化室底部設置曝氣管，生物固定化室與膜生物反應 器通過底部的管道；膜生物反應器中設置膜組件，在膜生物反應器中設置曝氣管；在膜生 物反應器中設置氣提管，膜生物反應器中汙泥回流到水解酸化池中，膜生物反應器與水解 酸化池通過管道與水解酸化池相連；膜組件出水進人紫外消毒器，紫外消毒器兩端分別聯 接閥門，紫外消毒器通過管道與集水池聯接，集水池聯接排水泵。本發明的船舶含鹽生活汙水深度處理裝置還可以包括1、在水解酸化池、生物固定化室、膜生物反應器、集水池底部分別設有閥門，閥門
與排水泵相連。2、所述膜組件為中空纖維過濾膜，纖維絲豎向布置，膜組件出口設置抽吸泵，在抽 吸泵前設置壓力表，抽吸泵前設置閥門。3、所述固液分離器側壁及底部的網孔的孔徑為l-10mm。本發明的船舶含鹽生活汙水深度處理方法為在汙水進水口及處理水排水口間依 次串聯設置固液分離器、水解酸化池、生物固定化室、膜生物反應器、紫外消毒單元和集水 池，各單元通過管道連接；船上衛生間及廚房產生的含鹽生活汙水，首先通過排汙管道上的閥門流入固液分離器內，固液分離器側壁及底部為網孔，孔徑l-10mm，浸沒在水解酸化池中，底部設有間歇曝氣管，該曝氣管通過閥門控制；汙水然後進入水解酸化池，停留時間為 2-3小時，水解酸化池底部設置曝氣管，在水解酸化池底部設置提升泵，提升泵出口聯接排 水管與生物固定化室相連；汙水經提升泵提升進人到生物固定化室中，生物固定化室中裝 有填軟性填料，汙水停留時間為2. 5小時，生物固定化室底部設置曝氣管，通過開啟閥門對生物固定化室進行供氧，溶解氧濃度控制在2-4毫克/升；生物固定化室與膜生物反應器通 過底部的管道相連，汙水通過生物固定化室依靠重力進人膜生物反應器中，該單元停留時 間為2-3時；膜生物反應器中設置膜組件，在膜生物反應器中設置曝氣管，溶解氧濃度控制 在1-3毫克/升；膜組件採用中空纖維過濾膜，纖維絲豎向布置，底部設曝氣管的氣泡吹掃 膜絲；膜組件出口設置抽吸泵，在自控元件控制下，間歇運行抽吸出水；在抽吸泵前設置壓力表，抽吸泵前設置閥門；在膜生物反應器中設置氣提管，產生氣提作用將膜生物反應器中 汙泥回流到水解酸化池中，膜生物反應器與水解酸化池通過管道與水解酸化池相連；膜組 件出水中殘留的細菌及病毒進人紫外消毒器消毒滅菌，紫外消毒器兩端分別聯接閥門，紫 外消毒器通過管道與集水池聯接，集水池聯接排水泵，汙水經處理後，被達標排放，或進行 回用；在水解酸化池、生物固定化室、膜生物反應器、集水池底部分別設有與排水泵相連的閥門，排水泵為各單元排汙。本發明針對船舶生活汙水的特點，將膜生物反應器作為船舶生活汙水處理的核心單元，省去沉澱池，節省裝置佔地空間；採用必要的膜生物反應器前處理及後處理技 術，使船舶生活汙水經該裝置處理後可以達到國際海事組織(IMO)海上環境保護委員會 (MEPC) 2006年10月修訂的MEPC.159(55)關於船舶生活汙水達標排放要求。船上便器及廚房產生的生活汙水，通過排汙管道直接流入固液分離器內，大塊難 溶類物質在此處被分離出來。汙水然後進入水解酸化池，汙水中大分子有機物得到降解，該 池也可以起到調節池的作用，降低衝擊負荷對系統的衝擊。經水解酸化後，汙水進入裝填填 料的生物接觸氧化池，在這個單元，對含鹽汙水具有專效降解作用的菌種被附著生長在填 料上，有助於形成穩定的生物群落，防止系統微生物流失。繼而，汙水進人膜生物反應器單 元進一步被降解，膜生物反應器單元綜合利用膜分離技術與生物降解技術進行汙水處理， 可以節省傳統生物處理工藝中的沉澱池，固液分離效果好。膜組件本身可以截留絕大部分 細菌，膜組件出水中殘留的細菌及病毒進人消毒單元進行處理，消毒單元採用紫外滅菌技 術，進行徹底消毒及滅菌，保障出水細菌總數在要求的範圍內。各單元功能說明如下(1)固液分離單元可以將汙水中不易溶解的塊狀汙物分離出，避免後續系統的堵塞，也可避免一些意外進人汙水系統中的雜物(如骨頭、刀片、頭髮等)對膜組件的損害。(2)水解酸化單元可以是船舶上排放的新鮮汙水中一些難降解的大分子有機物被斷鏈成為易降解的小分子類物質，有助於後續處理，同時該單元起到了調節池的作用可以 防止衝擊負荷度系統處理穩定性的影響。該單元還起到了攪拌功能，使一些塊狀汙物進一 步破碎，溶解，利於後續處理。(3)生物固定化單元主要採用篩選的填料，使之上面附著生長耐鹽微生物，成為含鹽生活汙水高效降解菌的棲息場所，這有助於形成穩定的生物降解群落，增加系統生物降解的穩定性，也可以減少系統的剩餘汙泥產量，減少船舶上汙泥處理的負擔。採用填料來固定高效耐鹽微生物，起動及停止後恢復快，不需特殊維護，可以適應船舶頻繁出海、停運的 特點。當船舶出海時，填料上的微生物會很快繁殖起來，擔當汙染物降解的作用；當船舶停 運後微生物仍然可以在填料上長時間棲息、生存，以備下次啟動。(4)膜-生物反應器(MBR)單元是膜分離技術與生物技術有機結合的新型廢水 處理技術。它利用膜分離設備將生化反應池中的活性汙泥和大分子有機物截留住，取代傳 統水處理工藝中的二沉池進行固液分離，從而活性汙泥濃度因此大大提高，水力停留時間 (HRT)和汙泥停留時間(SRT)可以分別控制，而難降解的物質可以在反應器中不斷反應、降 解。因此，膜-生物反應器工藝通過膜分離技術大大強化了生物反應器的功能。與傳統的生 物處理方法相比，具有生化效率高、抗負荷衝擊能力強、固液分離不受船舶運行搖擺影響、 可以截留絕大部分細菌、出水水質穩定、佔地面積小，排泥周期長，易實現自動控制等優點， 是本船舶水處理裝置的核心及關鍵技術。(5)紫外消毒滅菌單元採用紫外燈管進行滅菌，由於膜組件可以接留絕大部分的 細菌和部分病毒，降低了紫外滅菌單元的負荷。紫外滅菌技術具有技術成熟、運行穩定、操 作方便的特點，適於船舶生活汙水的滅菌消毒。本發明的優點是1、本發明適用於船舶上含鹽生活汙水處理，當含鹽量小於2%，進水有機物含量小 於1000毫克/升時，本裝置出水水質可以達到國際海事組織(IMO)海上環境保護委員會 (MEPC) 2006年10月修訂的MEPC. 159(55)關於船舶生活汙水達標排放要求；2、本工藝由於採用膜分離組件代替二沉池進行泥水分離，可以避免船舶搖擺、顛 簸對分離效果的影響，使出水水質更為穩定；3、本工藝採用膜分離組件代替傳統的二沉池，且直接置於曝氣池內，節省了佔地 空間30% ；4、本工藝採用填料固定對耐鹽生活汙水具有高效降解的微生物，有助於進行培養 耐鹽微生物，形成穩定的微生物群落，有助於防止系統中微生物流失；5、本裝置設置水解酸化單元，有助於對生活汙水中難降解物質起到預處理的作 用，提高後續處理的效率。6、本工藝採用膜組件進行泥水分離，可以使系統中保留較高的汙泥濃度，可以在 60天以上不排泥，減少船舶剩餘汙泥量，避免汙泥儲運帶來的不便，避免產生「二次汙染」。7、本工藝方法自動化程度高，運行管理簡便；8、本工藝處理處理出水濁度在INTU以下，可以回用為衝廁水，有助於實現船舶汙 水零排放或超低排放。
圖1是本發明的船舶含鹽生活汙水深度處理裝置的結構示意圖；圖2是膜組件結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖舉例對本發明做更詳細的描述結合圖1和圖2。 在汙水進水口及處理水排水口間依次串聯設置了固液分離器1、水解酸化池2、生物固定化室3、膜生物反應器4、紫外消毒單元5和集水池6，各單元通過管道連接。汙水處理流程為船上衛生間及廚房產生的含鹽生活汙水，首先通過排汙管道7上 的閥門8流入固液分離器1內，固液分離器側壁及底部為網孔9，孔徑1-10mm，浸沒在水解 酸化池2中，底部設有間歇曝氣管10，該曝氣管可通過閥門11的手動或自動開啟，實現脈衝 曝氣擾動，使汙水中大塊糞便被粉碎，一些難溶類物質如骨頭，金屬、玻璃等在此處被分離 出來，避免堵塞後續裝置。汙水然後進入水解酸化池2，停留時間約為2-3小時，此單元可 提高含鹽生活汙水BOD/COD值，即提高汙水的可生化性，該池也可以起到調節池的作用，降 低衝擊負荷對系統的衝擊。水解酸化池底部設置曝氣管12，同過閥門13開啟，可以為水解 酸化池進行曝氣，曝氣的作用主要是實現攪拌及均質。在水解酸化池底部設置提升泵14， 提升泵出口聯接排水管15與生物固定化室3相連。汙水經提升泵14提升進人到生物固定 化室3中，生物固定化室中裝有填軟性填料16，汙水停留時間約為2. 5小時，在這個單元， 對含鹽汙水具有專效降解作用的耐鹽菌種可附著生長在填料上，有助於形成穩定的生物群 落，增加系統運行的穩定性，生物固定化室底部設置曝氣管17，通過開啟閥門18對生物固 定化室3進行供氧，溶解氧濃度控制在2-4毫克/升。生物固定化室與膜生物反應器4通 過底部的管道19相連。汙水通過生物固定化室依靠重力進人膜生物反應器4中，該單元停 留時間約為2-3時；膜生物反應器中設置膜組件20，在膜生物反應器4中設置曝氣管21， 通過閥門22開啟為膜生物反應器曝氣，溶解氧濃度控制在1-3毫克/升。該單元綜合利用 膜分離技術與生物降解技術進行汙水處理，可以節省傳統生物處理工藝中的二沉池，固液 分離效果好，可使系統中保留較高濃度的耐鹽微生物。膜組件20採用中空纖維過濾膜，纖 維絲豎向布置，底部設曝氣管21的氣泡，可吹掃膜絲，有利於汙泥脫落。膜組件出口設置抽 吸泵23，在自控元件控制下，間歇運行抽吸出水。在抽吸泵前設置壓力表24指示膜組件的 真空壓力，抽吸泵23前設置閥門25控制水量。在膜生物反應器中設置氣提管26，通過閥 門27開啟，產生氣提作用將膜生物反應器中汙泥回流到水解酸化池2中，膜生物反應器與 水解酸化池通過管道28與水解酸化池2相連。膜組件本身可以截留絕大部分細菌，膜組件 出水中殘留的細菌及病毒進人紫外消毒器5消毒滅菌，保障出水細菌總數在排放標準的範 圍內，紫外消毒器兩端分別聯接閥門29及閥門30。紫外消毒器通過管道31與集水池6聯 接，集水池聯接排水泵32，汙水經處理後，被達標排放，或進行回用。在水解酸化池2、生物 固定化室3、膜生物反應器4、集水池5底部分別設有閥門33，閥門34、閥門35、閥門36與排 水泵相連，通過開啟相關閥門，排水泵可以起到為個單元排汙作用。以下是本發明的幾個具體實例。實施例1每天處理2噸生活汙水，進水COD為300mg/L-500mg/L，pH值為6-9，衛生間及廚房 產生的生活汙水直接進入固液分離器，或經收集罐收集後，由泵送入固液分離器，汙水中的 大塊固體物質被固液分離器截留，然後液體進入水解酸化單元，在此單元中停留2. 5小時 之後，進入接觸氧化室，有效停留時間3小時，然後汙水進入膜生物反應器單元，在此處停 留時間為2小時，膜生物反應器出水進入紫外滅菌器，進行滅菌消毒處理。汙泥從膜生物反 應器中回流到水解酸化池中，回流比為60%——100%。膜組件運行方式為間歇抽吸出水， 運行8分鐘，停止2分鐘，當膜組件抽吸壓力達到0. 4MPa時，膜組件自動報警，需要對膜設 備進行化學清洗，清洗時先採用氫氧化納清洗5分鐘，然後再採用0. 鹽酸清洗5分鐘。實施例2每天處理10噸生活汙水，進水COD為300mg/L-500mg/L，pH值為6_9，衛生間及廚 房產生的生活汙水直接進入固液分離器。汙水中的大塊固體物質被固液分離器截留，然後 液體進入水解酸化單元，在此單元中停留2. 5小時之後，進入接觸氧化室，有效停留時間3 小時，然後汙水進入膜生物反應器單元，在此處停留時間為3小時，膜生物反應器出水進入 紫外滅菌器，進行滅菌消毒處理。汙泥從膜生物反應器中回流到水解酸化池中，回流比為 60%——100%。膜組件運行方式為間歇抽吸出水，運行8分鐘，停止2分鐘，當膜組件抽吸 壓力達到0. 4MPa時，膜組件自動報警，需要對膜設備進行化學清洗，清洗時先採用氫氧 化納清洗5分鐘，然後再採用0. 5%鹽酸清洗5分鐘。實施例3每天處理20噸生活汙水，進水COD為300mg/L-500mg/L，pH值為6_9，衛生間及廚 房產生的生活汙水直接進入固液分離器。汙水中的大塊固體物質被固液分離器截留，然後 液體進入水解酸化單元，在此單元中停留1. 5小時之後，進入接觸氧化室，有效停留時間3 小時，然後汙水進入膜生物反應器單元，在此處停留時間為3小時，膜生物反應器出水進入 紫外滅菌器，進行滅菌消毒處理。汙泥從 膜生物反應器中回流到水解酸化池中，回流比為 60%——100%。膜組件運行方式為間歇抽吸出水，運行8分鐘，停止2分鐘，當膜組件抽吸 壓力達到0. 4MPa時，膜組件自動報警，需要對膜設備進行化學清洗，清洗時先採用氫氧 化納清洗5分鐘，然後再採用0. 5%鹽酸清洗5分鐘。
權利要求
一種船舶含鹽生活汙水深度處理裝置，其特徵是包括汙水進水口及處理水排水口間依次串聯的固液分離器、水解酸化池、生物固定化室、膜生物反應器、紫外消毒器和集水池；固液分離器側壁及底部為網孔，浸沒在水解酸化池中，底部設有間歇曝氣管；水解酸化池底部設置曝氣管，在水解酸化池底部設置提升泵，提升泵出口聯接排水管與生物固定化室；生物固定化室中裝有填軟性填料，生物固定化室底部設置曝氣管，生物固定化室與膜生物反應器通過底部的管道；膜生物反應器中設置膜組件，在膜生物反應器中設置曝氣管；在膜生物反應器中設置氣提管，膜生物反應器中汙泥回流到水解酸化池中，膜生物反應器與水解酸化池通過管道與水解酸化池相連；膜組件出水進人紫外消毒器，紫外消毒器兩端分別聯接閥門，紫外消毒器通過管道與集水池聯接，集水池聯接排水泵。
2.根據權利要求1所述的船舶含鹽生活汙水深度處理裝置，其特徵是在水解酸化池、 生物固定化室、膜生物反應器、集水池底部分別設有與排水泵相連的閥門。
3.根據權利要求1或2所述的船舶含鹽生活汙水深度處理裝置，其特徵是所述膜組 件為中空纖維過濾膜，纖維絲豎向布置，膜組件出口設置抽吸泵，在抽吸泵前設置壓力表， 抽吸泵前設置閥門。
4.根據權利要求1或2所述的船舶含鹽生活汙水深度處理裝置，其特徵是所述固液 分離器側壁及底部的網孔的孔徑為l-10mm。
5.根據權利要求3所述的船舶含鹽生活汙水深度處理裝置，其特徵是所述固液分離 器側壁及底部的網孔的孔徑為l-10mm。
6.一種船舶含鹽生活汙水深度處理方法，其特徵是在汙水進水口及處理水排水口間 依次串聯設置固液分離器、水解酸化池、生物固定化室、膜生物反應器、紫外消毒單元和集 水池，各單元通過管道連接；船上衛生間及廚房產生的含鹽生活汙水，首先通過排汙管道上 的閥門流入固液分離器內，固液分離器側壁及底部為網孔，孔徑1-lOmm，浸沒在水解酸化 池中，底部設有間歇曝氣管，該曝氣管通過閥門控制；汙水然後進入水解酸化池，停留時間 為2-3小時，水解酸化池底部設置曝氣管，在水解酸化池底部設置提升泵，提升泵出口聯接 排水管與生物固定化室相連；汙水經提升泵提升進人到生物固定化室中，生物固定化室中 裝有填軟性填料，汙水停留時間為2. 5小時，生物固定化室底部設置曝氣管，通過開啟閥門 對生物固定化室(3)進行供氧，溶解氧濃度控制在2-4毫克/升；生物固定化室與膜生物 反應器通過底部的管道相連，汙水通過生物固定化室依靠重力進人膜生物反應器中，該單 元停留時間為2-3時；膜生物反應器中設置膜組件，在膜生物反應器中設置曝氣管，溶解氧 濃度控制在1-3毫克/升；膜組件採用中空纖維過濾膜，纖維絲豎向布置，底部設曝氣管的 氣泡吹掃膜絲；膜組件出口設置抽吸泵，在自控元件控制下，間歇運行抽吸出水；在抽吸泵 前設置壓力表，抽吸泵前設置閥門；在膜生物反應器中設置氣提管，產生氣提作用將膜生物 反應器中汙泥回流到水解酸化池中，膜生物反應器與水解酸化池通過管道與水解酸化池相 連；膜組件出水中殘留的細菌及病毒進人紫外消毒器消毒滅菌，紫外消毒器兩端分別聯接 閥門，紫外消毒器通過管道與集水池聯接，集水池聯接排水泵，汙水經處理後，被達標排放， 或進行回用；在水解酸化池、生物固定化室、膜生物反應器、集水池底部分別設有與排水泵 相連的閥門，排水泵為各單元排汙。
全文摘要
本發明提供的是一種船舶含鹽生活汙水深度處理裝置及處理方法。包括汙水進水口及處理水排水口間依次串聯的固液分離器、水解酸化池、生物固定化室、膜生物反應器、紫外消毒器和集水池。汙水首先經進水管進入浸沒在水解酸化池上部的固液分離器，難溶性固體異物截留在分離器中。在水解酸化池中汙水停留時間2-3小時；在生物固定池池中汙水停留時間約3小時；膜組件淹沒在活性汙泥混合液中進行泥水分離，汙水停留時間約2-3小時。該裝置具有結構緊湊、適於耐鹽微生物生長、抗船舶搖擺、長期無剩餘汙泥排放，出水水質穩定等優點。出水水質可以達到國際海事組織海上環境保護委員會2006年10月修訂的MEPC.159(55)排放要求。
文檔編號C02F1/32GK101987771SQ201010551668
公開日2011年3月23日 申請日期2010年11月19日 優先權日2010年11月19日
發明者喬英傑, 史鳳嬌, 趙方波, 邱峰 申請人:哈爾濱工程大學